隨鉆電磁波傳播電阻率測井

1、4地層傾角對隨鉆電阻率測井的影響范宜仁等2013年發(fā)表文章“傾斜各向異性地層隨鉆電磁波響應模擬”，文中通過坐標變換的方法，基于柱坐標系時域有限差分（FDTD）模擬和分析了傾斜各向異性地層隨鉆電磁波響應。為了研究各向異性系數(shù)對相位（幅度）電阻率的影響，模擬了不同各向異性系數(shù)條件下傾斜地層隨鉆電磁波測井響應，模擬結(jié)果表明：當?shù)貙觾A角小于30°時，不同水平電阻率條件下，各向異性系數(shù)對視電阻率影響較小，隨鉆電磁波視電阻率主要反映地層水平電阻率；隨地層傾角增大，視電阻率受各向異性的影響增大，且地層水平電阻率越低，隨鉆電磁波測井響應受地層各向異性影響越大，相位電阻率比幅度電阻率更加敏感；當?shù)貙觾A

2、角較大時，隨著各向異性系數(shù)增大，視電阻率甚至會超過垂直電阻率。為了研究不同發(fā)射頻率對各向異性系數(shù)的敏感性，模擬了地層各向異性系數(shù)為10，水平電阻率為0.5·時不同地層傾角條件下隨鉆電磁波響應，模擬結(jié)果顯示：隨發(fā)射頻率增大，視電阻率受各向異性影響增強，當?shù)貙觾A角較大時，隨鉆電磁波視電阻率甚至會遠遠超過垂直電阻率。夏宏泉等2008年發(fā)表文章“隨鉆電阻率測井的環(huán)境影響校正主次因素分析”，文中分析了隨鉆電阻率測井中地層傾角（或井斜角）等環(huán)境因素對測井結(jié)果的影響及其校正方法。在大斜度井和水平井測井中，大部分儀器的測量值要受到井斜角或地層傾角的影響，實測曲線出現(xiàn)“異?！焙汀白冃巍?。在直井中，如果

3、地層是水平的，則儀器測量的是水平電阻率。但如果儀器在鉆開同樣地層的水平井時，則測量電流會流過地層的水平面和垂直面，視電阻率測量值Ra是水平電阻率Rh和垂直電阻率Rv合成的3-6。假設在水平井中地層存在各向異性，垂直層界面方向的電阻率為Rv，平行層界面方向的電阻率為Rh，徑向上（與地層平行的方向）為宏觀各向同性，可推導出地層視電阻率Ra、Rh、Rv的關系為Ra=Rhcos2+sin2式中，為地層電阻率的各向異性系數(shù)，=（Rv/Rh）0.5；為相對傾角，即井軸與地層面法線的相對夾角，可由井斜角和地層傾角求得。由此可見，地層視電阻率主要與地層電性各向異性系數(shù)和相對傾角有關，其值介于Rh（Rv

4、3;Rh）0.5之間。對于2MHz的隨鉆電阻率測井儀器，相對夾角在0°30°時影響不大（即在直徑中隨鉆視電阻率等于水平電阻率，可以忽略地層電性各向異性的影響），大于30°時相對夾角影響較大，則必須考慮各向異性的影響。各向異性影響很大程度取決于地層和井眼的相對角度。如忽略各向異性的影響，則在大斜度井中，Rps相位電阻率、Rad衰減電阻率測井曲線的差異可能導致錯誤的侵入剖面解釋，這是因為2MHz電阻率儀器的這2種曲線在各向異性地層中的響應特征是不同的，在30°時，Rps曲線更多地反映垂向電阻率，從而導致2條曲線的分離。但是如果井眼垂直于地層，即使K值很大，它

5、對隨鉆電阻率測井值無明顯影響，2條曲線基本重合。此外，當相對夾角變大，即使各向異性系數(shù)不變，Rps和Rad曲線仍可出現(xiàn)明顯的分離，因此2條電阻率曲線分離與否可以間接地指示地層的各向異性。馮湘子等2011年發(fā)表文章“水平井隨鉆測井影響因素分析和校正”，文中就井眼與地層的相對夾角等影響因素是如何影響隨鉆測井的展開研究分析。在勘探、開發(fā)過程中鉆井后進行測井，但是在超過 65 度的大斜度井或水平井，電纜很難將儀器放入測量，所以在鉆井過程中同時進行的測井，儀器穿過地層時各種巖石物理量的響應稱之為隨鉆測井（ LWD） 。主要的電阻率測井是衰減電阻率和相位差電阻率。由于鉆井過程中測井及地層傾斜的情況下，會對

6、測井產(chǎn)生測井響應的 “提前”、“延遲”、“變形”、“跳躍”等現(xiàn)象1。1.2 相對傾角和地層各向異性的影響電阻率的各向異性影響是由于地層厚度小于測量儀器的分辨率或地層傾斜引起水平電阻率（ Rh） 與垂直電阻率（ Rv） 不一致而引起的2。地層存在各向異性時，Rh不等于Rv。常規(guī)電纜測井評價中使用的地層真電阻率常指地層水平電阻率 Rh。由于各向異性和井斜角或地層傾角的存在，常使電測曲線偏離水平電阻率，偏離程度嚴重時會導致地層評價結(jié)果可靠性變差。在大斜度井和水平井測井中，大部分儀器的測量會受到井斜或地層傾角的影響，在穿過電阻率差變化較大的地層使所測量的測井曲線“異?！焙汀白冃巍保▓D1）3。在垂直井中

7、，如果地層是水平的，則儀器測量的是水平電阻率。但如果儀器在鉆開同樣地層的水平井中，則測量電流會流過地層的水平面和垂直面，視電阻率測量值 Ra是水平電阻率Rh和垂直電阻率Rv的合成。假設在水平井中地層各向異性，垂直層界面方向的電阻率為Rv，平行層界面方向的電阻率為Rh，徑向上（ 與地層平行的方向） 為各向同性，可以推導出地層視電阻率Ra與Rh，Rv的關系為如圖 2。圖 2 理想地層模型Rv=aR1+bR2+cR3 （1）1Rh=aR1+bR2+cR3 （2）求其均方根得：Rm=RhRv （3）由式（ 1）、式（ 2）、式（ 3）得Ra=Rm1+（2-1）cos2。式中，為地層電阻率的各向異性系數(shù)

8、（ =（ Rv/ Rh）0.5）；為井軸與層界面法線的相對傾角4。由此可以看出，地層視電阻率主要與相對傾角和地層電性相關。隨著相對傾角的增大，各向異性對隨鉆電阻率影響逐漸增大。當小于40°時，各向異性對隨鉆電阻率值影響較小，視電阻率很接近水平電阻率。說明在相對傾角較小時，各向異性對隨鉆電阻率測量值的影響較?。划敶笥?0°時，隨著相對傾角的增大，隨鉆電阻率值受地層各向異性影響的增大而增大。地層電性各向異性是隨鉆電阻率測井中最主要的影響因素。1 王 偉，殷 凱大斜度井和水平井隨鉆測井曲線形態(tài)異常分析及在地層劃分中的應用中國海上油氣，2009； 21（ 1） : 27282 覃世

9、銀，管志寧，王昌學，等層狀各向異性地層的識別與評價測井技術(shù)，2003； 27（ 3） : 1953 陳 冬，王彥春，汪中浩，等水平地層電阻率各向異性研究物探與化探，2007； 31（ 1） : 4334344 夏宏泉，劉之的，朱 猛，等隨鉆電阻率測井的環(huán)境影響校正主次因素分析 測井技術(shù)，2008； 32（ 2） : 160朱頔等2008年發(fā)表文章“水平井隨鉆測井曲線的對比分析與校正”，文中將隨鉆電阻率測井曲線與電纜測井曲線進行對比，對比結(jié)果顯示經(jīng)校正后的隨鉆測井響應更能反映地層真電阻率。在水平井或大角度斜井中，絕大多數(shù)儀器會受到井斜或地層傾角的影響，使所得曲線“變形”，不能真實反映地層電阻率。

10、如果鉆開水平井，測量電流會流過地層的水平面和垂直面，視電阻率Ra由Rh和Rv共同組成。設泥-砂-泥3層從上到下的厚度在整個模型中所占的比例依次為a、b、c，它們滿足的關系式為a+b+c=1。上圍巖、砂巖、下圍巖電阻率值依次為R1、R2、R3。用水平層狀的3層介質(zhì)模型模擬水平井中各向異性地層的平面模型（圖2）。圖 2 理想地層模型Rv=aR1+bR2+cR3 （1）1Rh=aR1+bR2+cR3 （2）求其均方根得：Rm=RhRv （3）由式（1）、式（2）、式（3）得Ra=Rm1+（2-1）cos2。從各項異性和相對傾角對相移電阻率和衰減電阻率影響關系圖版（圖3）中可以看出:1當增大時，視電阻

11、率Ra增大。對于不同源距的Ra，隨著的增大，地層各向異性的影響也會增大。2當<40度時，地層各向異性的影響較小。3當>40度時，地層各向異性的影響較大。對于不同源距的儀器，各校正曲線不重合，且相移電阻率的分離程度大于衰減電阻率的分離程度。隨鉆測井過程中，地層各向異性是最主要的影響因素，必須對其進行校正。在相對傾角較小時，影響較小，且隨著H的增大，地層各向異性的影響也會增大，當視電阻率Ra增大時，地層各向異性對深探測的影響大于對淺探測的影響。唐宇等2006年發(fā)表文章“大斜度井和水平井地層評價中的經(jīng)驗、問題和發(fā)展方向”，通過實例研究發(fā)現(xiàn)相對井斜越大，測井曲線解釋過程中出現(xiàn)的問題越多。曲

12、線形態(tài)取決于所測量的特定的井眼和地層，但從過去幾年對儀器響應的分析和數(shù)值模擬中可得到以下觀測結(jié)果。（1）斜井中所有的測井儀器響應均受影響，其影響來源于井眼和地層間的相對傾角以及儀器類型；（2）對斜度小于30°的井，所有測井曲線稍作校正即可作定量解釋。（3）對斜度為30°60°的井，電阻率曲線可通過數(shù)值模擬手段進行視傾角校正。（4）對斜度60°80°的井， 地層電阻率Rt可由電阻率曲線確定，但受多種因素影響不可能準確（如各向異性、地層傾角、侵入、井眼條件以及儀器偏心等）。（5）對斜度大于80°的井，就定量評價和解釋而言，所有曲線都受到影

13、響。解釋成功與否關鍵取決于由井眼成像測井確定的井眼與地層間的關系以及用于確定真垂直厚度（TVT）和真地層厚度（TST）的傾角精度。這些參數(shù)如不很準確，任何解釋最多也只能是定性的。通過對電磁波傳播電阻率測井響應圖分析可以發(fā)現(xiàn)，井斜角越大，曲線上極化角幅度也越大，這是由儀器特殊的響應函數(shù)引起的。同樣在伽馬和電阻率曲線上可觀察到層邊界附近延伸的圍巖響應。在相對傾角達到60°70°時極化角開始出現(xiàn)，它可指示層邊界的位置，這對地質(zhì)導向很有用。 HA/HZ井與垂直井間電阻率測井響應上的差異會引起解釋上的問題。由于很多含油層存在各向異性，HA/HZ井的電阻率值會異常地高。隨鉆測井的侵入時

14、間很短，侵入影響通常很小。感應和電磁波傳播電阻率測井表明電阻率各向異性對測井響應產(chǎn)生影響。圖1中，這2種儀器在地層中所產(chǎn)生的感應電流是繞儀器軸呈圓環(huán)狀流動。對砂泥巖互層，直井中電流是平行于層平面流動，而大斜度井中電流被迫依次流過砂巖層和泥巖層。實際的物理過程遠比這種簡單的電流流向復雜，但LWD電阻率響應在這2種情況下就有明顯不同。夏宏泉等2007年發(fā)表文章“隨鉆電阻率測井的各向異性影響及校正方法研究”，文章分析了隨鉆電阻率測井與各向異性和相對傾角的關系，對校正圖版曲線采用最優(yōu)擬合得到校正公式，來實現(xiàn)隨鉆電阻率測井的各向異性的自動校正。1 地層電性各向異性和相對傾角對隨鉆電阻率的影響研究在大斜度

15、井和水平井測井中，大部分儀器的測量會受到井斜或地層傾角的影響，使所測量的測井曲線“異?！焙汀白冃巍?。在垂直井中，如果地層是水平的，則儀器測量的是水平電阻率。但如果儀器在鉆開同樣地層的水平井中，則測量電流會流過地層的水平面和垂直面，視電阻率測量值Ra是水平電阻率Rh和垂直電阻率Rv的合成。假設在水平井中地層各向異性，垂直層界面方向的電阻率為Rv，平行層界面方向的電阻率Rh，徑向上（與地層平行的方向）為各向同性，可以推到出地層視電阻率Ra與Rh、Rv的關系為：Ra=Rhcos2+sin22 （1）式中，為地層電阻率的各向異性系數(shù)（=（Rv/Rh）0.5）；為井軸與層界面法線的相對傾角。由此可以看出

16、，地層視電阻率主要與相對傾角和地層電性各向異性系數(shù)有關，其值介于Rh和（Rh·Rv）0.5之間。文中以電磁波傳播電阻率測井儀ARC675/825/900為例，通過對斯倫貝謝公司的多張各向異性和相對傾角與隨鉆電阻率的關系圖版以及項目研究編繪的關系圖版進行綜合分析，得到如下認識：（1）隨著相對傾角的增大，各向異性對實測的LWD電阻率影響增大，使其值增大。對不同源距的電阻率，隨傾角的增大，各向異性對深探測的電阻率值影響最大（越明顯）。各向異性隨傾角變化對電阻率影響表現(xiàn)為，對相位電阻率的影響大于對衰減電阻率的影響；對不同源距的電阻率，隨各向異性系數(shù)的增大，深探測電阻率值受到的影響最大（越明顯

17、），且對相位電阻率的影響大于對衰減電阻率的影響。（2）當小于40°時，各向異性對隨鉆電阻率值影響較小，視電阻率很接近水平電阻率。說明在相對傾角較小時，各向異性對隨鉆電阻率測量值的影響可以忽略。（3）當大于40°時，隨著相對傾角的增大，隨鉆電阻率值受地層各向異性影響的增大而增大。ARC的不同源距的相位移電阻率Rps曲線不重合，逐漸分離，差異變大，衰減電阻率Rad曲線具有同樣的情況，且Rps曲線的分離程度大于Rad曲線的分離程度。這一規(guī)律可以判斷井下地層是否存在電性各向異性。孫金浩等2010年發(fā)表文章“隨鉆電磁波測井影響因素分析”5井斜角和地層各向異性影晌在大斜度井和水平井測井

18、中,大部分儀器的測量會受到井斜或地層傾角的影響,所測得的測井曲線“異?！焙汀白冃巍?。儀器在水平井中,則測量電流會流過地層的水平面和垂直面,視電阻率測量值Ra是水平電阻率Rh和垂直電阻率Rv的合成。模擬研究隨鉆電阻率與相對傾角和各向異性的關系,可知:(1)隨著相對傾角的增大,各向異性對實測的隨鉆電阻率影響增大,使其值增大。各向異性隨傾角變化對電阻率影響表現(xiàn)為:相位電阻率的影響大于對衰減電阻率的影響;對不同源距的電阻率,隨各向異性系數(shù)的增大,深探測電阻率值受到的影響最大,且對相位電阻率的影響大于對衰減電阻率的影響。(2)當小于45°左右時,各向異性對隨鉆電阻率值影響較小,視電阻率很接近水平電阻率,各向異性對隨鉆電阻率測量值的影響可以忽略。(3)當大于45°左右時,隨著相對傾角的增大,隨鉆電阻率值受地層各向異性影響的增大而增大。不同源距的相位移電阻率相位衰減曲線不重合,逐漸分離,差異變大,且相位衰減曲線的分離程度大于幅度衰減曲線的分離程度。這一規(guī)律可以用來判斷井下地層是否存在電性各向異性。(4)對于隨鉆傳播電阻率儀器,相對夾角對相位電阻率比衰減電阻率的影響更嚴重。大斜度井中,地層各向異