三分量感应测井的正反演理论及性能研究

常规感应测井仪器只有Z方向的线圈系,只能测量水平方向的平均电阻率。三分量感应测井系统分别在X和Y及Z方向布设了3组互相垂直的发射-接收线圈对,可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率;在XZ平面和XY平面布设了2个交叉线圈,通过测量2个交叉分量可以得到地层的倾角和方位角,为储层评价提供更准确的信息。设计了三分量感应测井系统线圈系的布局结构、排列方法和聚焦方式。通过对线圈系匝数和距离的选取、几何因子的计算以及各向异性介质的正、反演研究,使三分量感应测井系统线圈系的水平探测深度和纵向分辨率得到了提高,能很好地反映出地层的真实特征。

三分量感应测井仪及其对各向异性地层的识别

已发现的油藏中，各向异性油藏占总油藏的20％～30％，但常规电磁测井仪只能测量水平方向的电阻率，很容易低估和漏测产层．三分量感应测井仪通过布置三组相互正交的发射一接收线圈对可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率，通过测量两个交叉分量还可得出地层的倾角和方位．避免了时产层的低估和漏测．本文介绍了各向异性地层的主要类型，各向异性电阻率的计算公式，三分量感应测井仪的线圈系结构，多频聚焦方法以及包含围岩校正的反演方案．

基于三维有限差分方法的三分量感应测井正演模拟

在三分量感应测井中,正演模拟是研究测井响应特征和资料处理的必要基础,其能够为快速有效分析地层物理特性提供依据,从而帮助找到最佳钻井区域。为系统考察多种复杂地层模型下的三分量感应测井的响应特征,从Maxwell电磁方程组出发,利用交错网格有限差分法推导三维频域电磁响应的差分计算格式。针对水平地层和倾斜地层等复杂模型中的三分量感应测井响应进行数值计算,总结发现三维感应测井工具对复杂地层具有很强的探测能力,且纵向磁场分量比水平磁场分量具有更高的纵向分辨率,对于地层变化更加敏感。正演模拟及分析结果可为三分量感应测井仪器参数的优化设计、资料处理等工作提供重要的理论基础及参考依据。

均匀电各向异性地层中三分量感应测井的磁场特性

以均匀电各向异性地层为模型,推导了直井与斜井中的三分量感应的磁场计算公式,运用MATLAB软件仿真磁场等值面,分析在低电导率各向异性条件下各向同性与各向异性磁场的分布情况。结果表明:磁场的空间分布取决于发射线圈的方向;在直井中,z方向接收信号Hxz、Hyz和Hzz只与水平电导率有关,而在斜井中,Hxzθ、Hyzθ和Hzzθ同时与水平电导率和垂直电导率有关;当σh>σv时,各向异性因子λ的大小对Hxy磁场分布影响较大,若λ2≥3,Hxy的场较复杂而不是各向同性中的蝶形图;在斜井中,交叉分量Hxzθ沿仪器方向可以接收到信号。这些结果对三分量感应仪器研制和测量解释评价具有重要的理论和实际意义。

低功耗三分量感应测井仪发射电路设计

为解决传统三分量感应测井仪功放电路功率耗散较大,效率低,难以适应地下高温、高压及工作空间狭小的问题,利用D类功率放大器工作于开关状态,实际功耗小,效率高的特点,改进并设计一种低功耗的三分量感应测井仪发射电路.该电路采用改进的D类功率放大器对发射信号实现高效率的放大,由现场可编程门阵列(FPGA)控制发射频率的选择并输出发射触发信号.实验结果表明,该发射电路的设计能实现功率放大级的低功耗和高效率.

层状地层中三分量阵列感应测井响应特性研究

通过对比三分量共面线圈系与共轴线圈系结构,计算两种不同结构线圈系8个子阵列在三层层状地层中的响应特性,并分析不同的影响特点。结果表明:三分量共面线圈系受结构影响,使纵向响应出现“犄角”现象,但非简单的三层地层响应特征,可通过发射线圈或主接收线圈识别地层边界,计算层厚。通过分析三分量阵列感应两种不同结构线圈系的一维纵向微分几何因子,得到了共面线圈系出现负响应的原因。

三分量阵列感应共面线圈系井眼影响研究

三分量阵列感应测井仪器是测量复杂地层信息的重要工具,消除共面线圈系的井眼影响是仪器设计与应用的关键。应用有限元软件,数值计算分析居中井眼中三分量阵列感应的共面线圈系与共轴线圈系的响应特性,对比共面线圈系实验室建模仿真与现场试验结果。结果表明:除最短子阵列,其余共面子阵列的井眼影响与共轴子阵列显著不同,井眼影响导致测井响应为负值;最长子阵列虽然井眼影响小,但趋肤效应影响严重,地层电导率测量范围比共轴线圈系小得多。通过计算分析共面线圈系在井眼周围不同泥浆和地层电导率时的涡流分布特性,揭示了共面线圈系与共轴线圈系差别较大的原因。提出新的2发1收线圈系结构,从几何因子角度分析了它在减小井眼影响、降低测井负响应等方面的优势。研究成果为三分量阵列感应测井仪器的研制和应用奠定了理论基础。

玻璃钢和两端金属对三分量阵列感应水平分量的影响研究

考虑不同地层电导率情况下玻璃钢和两端金属体存在时的物理问题,通过COMSOL有限元数值计算分析玻璃钢半径、两端金属体长度和距离变化对三分量阵列感应水平接收信号的影响规律。结果表明,玻璃钢的存在减少了发射线圈与接收线圈之间的涡流,增大了水平线圈接收信号;金属长度的变化对各子阵列的影响可以忽略;两端金属体对接收信号的影响与周围地层的电导率有关,绝对误差与地层电导率近似成正比关系;金属与最近端线圈距离大于0.3 m时,各子阵列测量信号受金属影响可以忽略。

三分量阵列感应共面线圈系在均匀地层中的响应特性分析

采用类似于共轴三线圈系的方法推导了共面三线圈系视电导率的解析解,对比共面线圈系与共轴线圈系Born几何因子响应特性,分析工作频率、主接收线圈位置和比例系数α对共面线圈系响应特性的影响。结果表明:仪器的工作频率越高,距发射线圈的距离越远,趋肤效应越严重;比例系数α越大,井眼影响和目的层影响的负贡献越大,但α无论多小,负的响应影响依然存在,这是目前三分量感应共面线圈系的固有缺陷。通过分析目前三分量共面线圈系的特点及其存在的问题,为今后共面线圈系的设计优化提供参考。

用梯度和感应测井联合确定地层电阻率各向异性(英文)

实际地层可能出现 2种电阻率的宏观各向异性 :微观的统计平均效应和裂缝走向等因素的构造效应。三分量感应测井方法可能是确定地层电阻率各向异性的最好方法 ,但是 ,该仪器目前在中国还没有应用。已有的数据一般是梯度和双感应曲线 ,梯度和双感应曲线单独使用都难以揭示各向异性 ,但是 ,将二者联合使用则有可能。在反演模型中考虑了电阻率各向异性的存在 ,给出了梯度和双感应曲线联合求地层电阻率各向异性的方法。通过直井水平层的二维人工模型表明 ,用感应方法可确定地层的水平电阻率和厚度。而梯度方法的视电阻率可以近似看作水平电阻率和纵向电阻率的几何平均值 ,梯度方法的视厚度是各向异性参数和真实厚度的乘积。因而不能用梯度方法单独确定各向异性参数和真实厚度 2个参数中的任何 1个。然而 ,联合梯度和双感应的方法则可能确定 3个参数 :各向异性参数 ,水平电阻率和地层厚度。人工数据的例子表明了这种联合的可行性。

斯伦贝谢Scanner家族新成员—R_t Scanner简介

本文详细介绍了斯伦贝谢公司最近推出来的测井仪器-Scanner家族的三分量感应测井仪RtScanner。该仪器可以同时测量纵向和横向电阻率以及地层倾角和方位角的信息。同时还能够得到标准的阵列感应成像测井剖面。在薄层和低阻油层解释以及储层各向异性分析中显示了独到的优势，文中给出了一个油田应用实例，最后介绍了RtScanner的仪器规格。

水罐中水平线圈系井眼影响研究

三分量阵列感应测井仪器是识别砂泥岩薄交互低电阻率油层、测量水平井和大斜度井电阻率的重要工具,水平线圈系测量信号的井眼影响校正是准确测量电阻率的关键技术。利用COMSOL有限元软件研究水罐井眼影响物理装置模型中水平线圈系的响应特征。计算分析井径、仪器位置、泥浆和地层电导率等参数变化时8个水平子阵列的响应特性,并与理想井眼模型响应比较。结果表明,子阵列1、2、3、4受井径、泥浆与地层电导率的影响较大,与理想模型一致。子阵列5、6、7的井眼影响逐渐减小,与理想模型有一定误差。最长子阵列8的响应与理想模型差别较大。仪器偏心时,偏心与趋肤效应迭加,井眼响应出现异常,水罐中的影响比理想模型大。该研究结论可应用于水罐的设计和井眼影响试验。