陣列感應-講課課件

陣列感應測井技術及其應用

2003.8內(nèi)容前言測井原理資料處理測井條件地質(zhì)應用前言1949年，道爾（H．DOLL）提出了感應測井幾何因子理論，發(fā)明了第一支感應測井儀器。隨后人們對感應測井理論進一步研究，并對儀器進行了多方面的改進，研制出多種類型的感應測井儀器，使其成為油田勘探開發(fā)中常用的測井項目之一。隨著計算機技術的發(fā)展，20世紀80年代BPB公司首先推出了陣列感應測井儀，其后斯倫貝謝公司、阿特拉斯公司和哈里伯頓公司也相繼研制出商業(yè)化的陣列感應測井儀，提高了感應測井的測量精度，拓寬了應用范圍，取得了較好的效果。2000年陣列感應測井在準噶爾盆地投入使用，目前已測井20余井次。測井原理

陣列感應測井采用一個發(fā)射線圈和多個接受線圈，構成一系列多線圈距的三線圈系（一個發(fā)射線圈，兩個接受線圈），其線圈系排列示意圖如右圖所示。接受線圈對中包括一個主接受線圈和一個輔助接受線圈，后者的主要作用是運用電磁場疊加原理消除直耦信號的影響。陣列感應測井儀采用一系列不同線圈距的線圈系測量同一地層，把采集的大量數(shù)據(jù)傳送到地面，由計算機進行處理，得出具有不同徑向探測深度和不同縱向分辨率的電阻率曲線，其多道信號處理技術可提供改善了徑向和縱向分辨率及做了環(huán)境影響校正的穩(wěn)定可靠的儀器響應。它克服了常規(guī)感應測井儀縱向分辨率低、探測深度固定、不能解決復雜侵入剖面等缺點，不但可得出原狀地層電阻率和侵入帶電阻率，還可研究侵入帶的變化，使用新的侵入描述參數(shù)描述侵入過渡帶，進行電阻率徑向成像和侵入剖面成像，成為目前一種重要的測井新方法。測井原理4ft2ft1ft

可獲得三種縱向分辨率（1ft、2ft、4ft）、5—6種探測深度（10in、20in、30in、60in、90in、120in）的測井曲線。4英尺2英尺1英尺儀器性能指標測井原理斯倫貝謝公司（AIT—H）、阿特拉斯公司（HDIL）和哈里伯頓公司（HARI）的陣列感應測井原理基本相同，其儀器性能指標有所差別?；咎幚眍A處理：消除原始數(shù)據(jù)記錄中的單個壞點和校正在測量過程中由于溫度變化引起的測量結果偏差。趨膚效應校正：響應信號被在發(fā)射器、地層環(huán)及接受器之間的導電地層減弱、延遲，這種現(xiàn)象通常被稱為“趨膚效應”。使用趨膚效應校正可以減少其影響。井眼環(huán)境校正：對泥漿電導率、井眼尺寸的影響校正。真分辨率聚焦組合：在軟件聚焦時，對具有不同探測深度陣列測量的數(shù)據(jù)進行一系列聚焦濾波及組合，得出一組具有固定探測深度的曲線，即聚焦合成曲線?？v向分辨率匹配：將淺探測的曲線特征組合到深探測曲線時，淺探測信號的平均影響被消除，這樣既沒有改變深探測曲線分辨遠離井眼地層的電導率變化的能力（探測深度未變），又使得其縱向分辨率與淺探測曲線匹配，得到相同的視縱向分辨率，形成“分辨率匹配曲線”。合成雙感應曲線、傾角校正資料處理一維電阻率反演處理一維電阻率反演模型假設地層電阻率只沿徑向變化。反演使用的數(shù)據(jù)為經(jīng)井眼校正后的縱向分辨率匹配曲線，電阻率反演方法是以不同探測深度的分辨率匹配曲線對應的徑向積分幾何因子為基礎，在計算中考慮每條曲線的相對精度，在算法中同時進行侵入和非侵入模型的計算和判別，最后根據(jù)選擇標準給出一個較合理的模型。該部分的處理可提供原狀地層電阻率（Rt）、沖洗帶電阻率（Rxo）及侵入帶的侵入深度。資料處理二維電阻率反演處理二維電阻率反演同時考慮地層電阻率在縱向和徑向上的變化，但目前在測井資料處理中還沒有一種技術能夠?qū)崿F(xiàn)與測井數(shù)據(jù)完全吻合的反演。在實際反演中，通常使用一個設置的地層模型進行模擬，將得到的合成數(shù)據(jù)與實際的測井數(shù)據(jù)進行比較，通過逐步調(diào)整地層模型的參數(shù)，使兩種數(shù)據(jù)近似一致（小于規(guī)定的誤差），這樣可以得到一個包含電阻率分布的定量地層模型。許多反演算法可以產(chǎn)生二維地層電阻率模型、形成二維地層電阻率圖像。Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,n-1Lxo,n-1Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,nLxo,nRxo,n+1Lxo,n+1RmBHDBorehole資料處理地質(zhì)應用泥漿侵入機理地層侵入特性描述①直觀描述②徑向電阻率變化③徑向侵入?yún)?shù)和徑向飽和度④泥漿濾液侵入體積劃分有效滲透層識別儲層流體性質(zhì)

①油水層識別②氣層侵入特性確定原狀地層電阻率薄層評價泥漿侵入機理r1dir2原狀地層原狀地層過渡帶過渡帶沖洗帶沖洗帶井眼在鉆井過程中，泥漿在正向壓差作用下侵入地層。其具體過程大致如下：從井眼形成的瞬間開始泥漿和泥漿濾液便向滲透性地層滲透，在這段時間內(nèi)還未形成泥餅，稱為瞬時失水（噴失）過程；泥餅形成后，在泥漿循環(huán)狀態(tài)下，泥漿失水量由大到小至恒定，這段時間屬于動失水過程；在瞬時失水過程之后動失水和靜失水過程交替出現(xiàn)，最終泥餅保持一定的厚度，累積失水量達到一定數(shù)值，最終泥餅保持一定的厚度，累積失水量達到一定數(shù)值，形成動態(tài)平衡。一般而言，瞬時失水量較小，動失水量大于靜失水量；失水量越大，泥餅越厚。通常情況下，泥漿及其濾液徑向侵入剖面是漸變的，根據(jù)侵入程度的變化可分為沖洗帶、過渡帶和原狀地層。地質(zhì)應用地層侵入特性描述如果泥漿濾液電阻率Rmf小于地層水電阻率Rw，對于油氣層和水層深探測電阻率均小于淺探測電阻率，顯示為正差異。如果Rmf大于Rw，對于水層深探測電阻率大于淺探測電阻率，顯示為負差異；對于油氣層則可能為正差異、重合或負差異。如果Rmf等于Rw，對于水層深探測電阻率等于淺探測電阻率，顯示為重合；對于油氣層則為正差異。徑向深度地層電阻率油氣層水層徑向深度地層電阻率油氣層水層徑向深度地層電阻率油氣層水層地質(zhì)應用徑向電阻率變化用徑向響應函數(shù)對一組縱向分辨率匹配曲線進行反褶積，可得到對徑向電阻率變化的詳細描述，在不施加任何預先設想模型的情況下，建立從井眼到地層的徑向電阻率剖面；使用不同的顏色表示電阻率的大小，就可形成一種電阻率圖像。左圖顯示的是一個油氣層電阻率圖像實例。圖像的色彩反差可以反映出由泥漿濾液侵入引起的電阻率變化。在油氣層發(fā)生明顯的低阻侵入，而在高阻的底部幾乎沒有侵入顯示。地質(zhì)應用徑向飽和度使用預先設計的地層侵入模型對陣列感應測井資料反演，即可得到地層侵入?yún)?shù)并形成用彩色表示飽和度的圖像。要生成徑向飽和度圖像，需要知道地層孔隙度、地層水電阻率、泥漿濾液電阻率和飽和度計算公式，根據(jù)徑向侵入?yún)?shù)和徑向電阻率變化計算出徑向飽和度。左圖為陣列感應反演得出的徑向飽和度圖像。圖中顯示，在油氣層段井眼附近由于受泥漿濾液侵入的影響含油飽和度較低，而在徑向較遠處地層含油飽和度較高，在底部高阻層由于孔隙度低，為干層，含油飽和度很低且徑向無變化。地質(zhì)應用劃分有效滲透層

當不同探測深度的感應測井曲線之間存在差異時，說明地層受侵入作用影響，為滲透層；當不同探測深度的感應測井曲線重合時，一般為非滲透層，但在個別滲透層也存在這種現(xiàn)象，其原因為：①當?shù)貙与娮杪逝c沖洗帶電阻率接近（RxoRt）時，對于水層由于侵入作用沒有使儲層在徑向上導電性質(zhì)發(fā)生大的改變，因此徑向不同深度的電阻率接近，表現(xiàn)為各條曲線重合；②當?shù)貙铀娮杪市∮谀酀{濾液電阻率（即Rmf>Rw）時，對于含油飽和度較低的油層和油水同層，泥漿侵入使儲層中水的電阻率升高同時使其含油飽和度降低，兩者影響相互抵消，表現(xiàn)為各條曲線重合。在這兩種情況下，應結合自然伽瑪、自然電位、電阻率等其它測井資料綜合分析。地質(zhì)應用劃分有效滲透層地質(zhì)應用Rmf=Rw識別儲層流體性質(zhì)

當?shù)貙铀娮杪拭黠@小于泥漿濾液電阻率（即Rmf/Rw>2）時，自然電位在滲透層處有較大負差異，這是最常見的一種情況。由于儲層受泥漿濾液侵入的影響，陣列感應測井曲線在水層顯示為高阻侵入特性，在油層顯示為低阻侵入特性，但對于含油飽和度較低油層和油水同層可能顯示為高阻侵入、無侵入或低阻侵入三種情況，其差異顯示取決于地層水與泥漿濾液電阻率的差異和被驅(qū)替的含油體積的大小。LU7126井測井曲線圖地質(zhì)應用正差異識別儲層流體性質(zhì)LU2180陣列感應測井曲線圖地質(zhì)應用負差異氣層侵入特性

由于氣層的含水飽和度一般較低，泥漿濾液侵入地層后引起地層電阻率變化較大，與油層和水層的侵入特性有差別。孔隙度測井曲線對于氣層有明顯指示，通常密度值低、聲波時差值大、中子孔隙度偏小，這是由于氣層侵入帶中剩余天然氣影響的結果。LU2065井氣層侵入特征圖例地質(zhì)應用確定原狀地層電阻率

陣列感應測井曲線是通過對已進行井眼校正的陣列測量信號進行組合而得到的，它是對縱向分辨率、徑向聚焦能力及井壁坍塌影響等進行最優(yōu)化處理后的結果。其結果是一組縱向分辨率非常匹配的、徑向探測深度逐漸增大的曲線，縱向分辨率和徑向探測深度在很寬的范圍內(nèi)保持不變。而采用硬件聚焦的普通感應測井由于徑向探測深度隨地層電導率的變化而變化，在導電性很高的地層中，硬件聚焦測井資料的探測深度會大幅度降低；并且陣列感應測井深探測的深度比普通感應和側(cè)向測井的探測深度大，因此利用陣列感應測井可較好地確定原狀地層電阻率。鹽水泥漿鉆井條件下的陣列感應測井（HDIL）實例地質(zhì)應用薄層評價對于XX55.4—XX55.8m（0.4m）的薄層陣列感應反演的原狀地層電阻率明顯大于沖洗帶電阻率，顯示為油層；綜合處理該層孔隙度為21%，含油飽和度為68%。該井在油層段顯示為低阻侵入，在非滲透層無侵入或微弱的高阻侵入。地質(zhì)應用石南地區(qū)應用實例地質(zhì)應用石108井測井曲線綜合圖2511—2520m油：30t/d氣：8930m3/d石113井測井曲線綜合圖2533—25