随钻电磁波传播电阻率测量工具探测深度研究

在随钻电阻率测井中 ,基于相位的电阻率测量曲线和基于衰减的电阻率曲线在地层中经常出现彼此分离的现象 ,对电磁波电阻率测井的探测深度进行了详细的研究 ,研究表明这种分离与电阻率换算方法有关。同时指出基于IRPGF定义的探测深度有一定的局限性 ,只能用于定性分析。而且 ,IRPGF探测深度越大并不说明其测量结果越接近地层真电阻率。最后对导致电阻率曲线分离的因素进行了归纳 。

随钻电磁波传播电阻率测井的快速反演新方法

电磁波电阻率测井是随钻测量的重要方法。提出了一种旨在提高电磁波电阻率测井纵向分辨率的快速反演方法。该方法首先根据实际测井曲线提出划分地层界面的边界条件 ,要求正演模拟曲线在地层子区间的信息熵极值点处与实测曲线吻合。数值模拟和实际应用的结果证明该方法可以快速、有效地提高电磁波传播测井的纵向分辨率 。

随钻电磁波传播电阻率测井仪响应检验装置的设计

要检验随钻电磁波传播电阻率测井仪的测井响应是否正确,最理想的方式是通过一口已知的试验井或是建造试验水塔来检验,但是这两种检验方式在实际中受各种条件的限制而无法轻易实现。鉴于此,设计了一种对随钻电磁波传播电阻率测井仪响应进行室内检验的装置,结构简单,使用方便。利用该装置对随钻电磁波传播电阻率测井仪进行了实际测试,实验发现仪器对校验装置响应的变化规律和趋势与理论模拟相比具有较好的一致性。结果证实该装置能够作为随钻电磁波传播电阻率测井仪室内校验的手段,也可为仪器进行室外的刻度试验提供一定的保障。

页岩油储层水平井随钻电磁波电阻率测井资料校正方法

页岩油储层具有非均质强、各向异性显著等特征,造成水平井随钻电磁波电阻率测井响应复杂,资料定性解释和定量评价极为困难。为此,本文研发了一种适用于页岩油储层水平井随钻电磁波电阻率测井资料的校正方法。首先,考虑储层电性特征和泥浆类型,构建页岩油储层水平井电测井解释模型;研究相位差和幅度比曲线随井眼尺寸的变化,进而建立复杂仪器响应到均匀介质点源响应的映射关系,以消除钻铤及井眼等影响;在此基础上,针对页岩油储层,建立了基于解析算法的随钻电磁波电阻率测井资料逐点实时各向异性校正方法;最后,借助成像资料提供的界面和倾角信息,采用一维层状介质模型和梯度反演算法,逐层提取地层水平和垂向电阻率。结果表明:经井眼校正,随钻电磁波电阻率测井资料的处理可简化至一维,为资料快速处理奠定了基础;水平井随钻电磁波电阻率测井各向异性校正方法,可准确提取页岩油储层的水平和垂向电阻率信息,为该类油藏测井解释和定量评价提供准确的电性参数。

随钻方位电磁波电阻率测井数据精度分析及实时反演成像

随钻方位电磁波电阻率测井数据包含地层电阻率、地层边界方位及距离等信息,其中地层边界的方位和距离作为大斜度井/水平井开发过程中的重要参数,是地质导向正确决策的关键.通过反演和成像技术能够将随钻方位电磁波电阻率测井数据转换为可视化的地层参数信息.由于测井过程中上传数据有限,本文分析了不同数据的测量精度,为上传数据选取提供参考.基于传播矩阵算法和Levenberg-Marquardt算法开展了一维快速反演研究.通过实时监测模型参数质量,避免反演陷入局部极小值,保证模型参数的全局收敛性.最后,通过实测数据处理,验证了反演算法的可靠性.

基于物理信息神经网络的随钻电磁波电阻率测井响应模拟

为实现复杂介质中随钻电磁波电阻率测井响应的快速模拟,加速随钻电磁波电阻率测井数据反演,基于物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Network,PINN)模拟了随钻电磁波电阻率测井响应。PINN将控制方程纳入损失函数,将偏微分方程求解问题转化为最优化问题,实现偏微分方程的求解。在数值算例中通过PINN方法得到了电场散射场,研究了采样方式、激活函数、网络结构对PINN结果精度的影响。在高电阻率地层和侵入地层模型中,使用PINN方法计算了随钻电磁波电阻率测井响应。数值算例结果表明,基于PINN模拟的随钻电磁波测井响应与有限元方法结果一致,利用该方法可以实现随钻电磁波电阻率测井响应的精确求解。

随钻电磁波电阻率测井仪在渤海某油田的应用

随钻测井是近十年来迅速崛起的一项先进的测井技术。与常规测井方法相比,随钻测井数据更真实、更及时、精度更高,可更客观地反映地层的实际地质特征,满足当代石油天然气工业对测井技术的特殊需要。文章介绍随钻电磁波电阻率测井仪的基本结构和原理,以及其在渤海油田某井中的成功应用。

新型随钻电磁波阵列补偿传播电阻率测井仪器性能仿真

针对随钻电磁波阵列补偿传播电阻率仪结构,开发了三维矢量有限元素法正演仿真软件,并通过第三方软件的仿真结果对比验证了算法的正确性。在此基础上考察了ACPR仪器的探测特性以及各种环境因素的影响,包括仪器探测深度、纵向分层能力以及井眼环境影响、地层各向异性影响等,为后续测井资料解释奠定了理论基础。通过搭建实验平台构造地层模型,仪器测量数据与软件仿真结果相对误差小于5.0%,说明ACPR仪器电路设计合理。现场测试数据对比表明,ACPR仪器相位差电阻率和双侧向电阻率在高电阻率层段仍然具备高度一致性,显示该仪器的可靠性和适用性。

采空区煤岩多孔介质电性参数对电磁波传播规律影响研究

不同地质条件会导致采空区煤岩多孔介质的电性参数产生较大差异,从而影响电磁波在其中的传播规律。掌握电磁波在煤岩多孔介质中的传播规律是实现采空区长距离无线传输技术的必要,更是建立采空区无线监测预警系统的前提。通过COMSOL软件建立采空区煤岩多孔介质电磁波传播模型,模拟200~500 MHz电磁波在不同电性参数多孔介质(电阻率0.5~128 kΩ·m、相对介电常数2~10)中的传播过程,总结频率、电阻率和相对介电常数对电磁波传播规律的影响。结果表明:电磁波在多孔介质中的传播损耗与电磁波频率成正相关,与电阻率、相对介电常数呈负相关。电磁波信号强度的稳定性与频率和相对介电常数呈负相关,与电阻率无明显关系。

随钻电磁波传播方位电阻率仪地质导向关键技术

随钻电磁波传播方位电阻率仪器在钻井过程中可以提供地层边界的方位及距离信息,因此在地质导向应用中发挥着重要作用,是提高油气资源开采率的重要手段.该技术是国外近十年来发展起来的前沿技术,在国内尚属空白.本文首次构思并实现了一种应用"交联天线"的随钻电磁波传播方位电阻率仪器,并从天线结构,测量原理,数据处理以及地层电阻率成像及解释等几个方面详细阐述.交联天线由极化方向正交的线圈串绕组成,同时具有方位探测和地层背景电阻率测量的功能.通过分析交联天线的电压在仪器旋转过程中的变化规律,可以计算出仪器所在地层的电阻率,判断地层边界的方位以及估算地层边界相距仪器的距离.该随钻电磁波传播方位电阻率仪器还包括用于常规电磁波传播电阻率测试的多频多测距补偿天线结构.结合地层电阻率测量及其在方位上的相对变化,可以实现对地层电阻率的全方位成像.该仪器在国内油田进行了多次实井测试,测试结果证明仪器能够在水平井地质导向中准确提供仪器所在地层的电阻率,以及地层边界方位和距离信息.已有实井测试结果表明仪器在油层(100Ωm)和泥岩(5Ωm)中的地层边界探测深度分别为2.2m和1.6m,平均误差在0.2m以内.

用并矢Green函数的矢量本征函数展开式评价偏心对随钻电磁波电阻率测井响应的影响

采用圆柱坐标系下径向成层介质中磁流源并矢Green函数的矢量本征函数展开式计算电磁波电阻率的测井响应,考察井眼内仪器偏心对测井响应的影响。计算时采用径向成层圆柱形地层模型并假设在每一圆柱层内地层是均匀各向同性的,这样每层介质内的电磁波是对称的柱面波和各阶非对称波的叠加。计算结果表明:仪器偏心的影响随频率的升高而增加;对于电阻性(电导性)钻井液,地层电阻率越低(越高)越需要对仪器偏心的影响进行校正。

随钻电磁波电阻率测井仪器响应影响因素数值模拟

介绍了随钻电磁波电阻率测井仪器的响应原理及计算模型。通过数值模拟不同地层模型仪器响应,分析了随钻电阻率测井中仪器精度、井眼、井斜与层厚、各向异性、介电常数以及泥浆侵入等因素对电阻率的影响。对于目前数据处理和解释中地层模型不够准确、应用软件都无法同时处理各种影响因素、同时考虑到各种环境因素进行资料的反演几乎不可能、对地层反演结果的不确定性等问题提出建议。为正确利用随钻电磁波测井资料提供理论依据。

倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器的响应模拟及应用

采用各向异性水平层状介质磁偶极子源并矢格林函数计算接收线圈倾斜的随钻电磁波电阻率仪器的响应,利用新的方式定义出定向相位差及幅度比信号。分析视电阻率以及定向信号的探测特性,总结出地层边界、地层对比度、相对倾角、各向异性、线圈倾斜角度对仪器响应的影响规律。结果表明,倾斜线圈仪器不但可以利用视电阻率进行地层评价,还可以利用新的定向信号探测出地层上下界面,相比传统的电磁波电阻率仪器具有更好的地层评价和地质导向功能,是一种应用前景广阔的仪器。

随钻电磁波电阻率测井实时井眼影响校正

在井眼半径较大和钻井液电阻率较低的情况下,随钻电磁波电阻率受井眼和电阻率影响较大,为了得到更准确的电阻率转换结果,在目前常用的电阻率转换模型基础上,引入井眼半径和钻井液电阻率两个参数,建立考虑井眼影响的三维转换模型,提出了电阻率实时井眼影响校正方法。实际应用中可以针对特定仪器计算得到电阻率转换数据库,通过三维插值查找技术实时校正得到地层电阻率信息。数值模拟及模型验证结果表明:提出的电阻率实时井眼影响校正方法得到的电阻率转换结果与图版校正值吻合,可以在很大程度上消除井眼的影响;该方法还可以降低正反演模拟的计算维度,提高大斜度井、水平井测井资料反演效率。

随钻电磁波电阻率测井之电阻率转化方法与研究

根据幅度衰减(EATT)和相位差(ΔΦ)转换得到电阻率是随钻电磁波电阻率测井信号处理的必然环节。根据电磁场理论,给出均匀介质中EATT和ΔΦ的磁偶极子解(将线圈近似为磁偶极子)和严格解的理论结果。介绍了根据EATT和ΔΦ转化得到电阻率的方法。根据电阻率的转化结果发现,将ΔΦ转换为相位差电阻率的误差很小,可以将线圈近似为磁偶极子,还可以达到简化计算和保证转化的电阻率与真实电阻率一致的目的。但是,在将EATT转换为衰减电阻率时,在高电阻率地层条件下,磁偶极子解的表达式存在明显的电阻率转换误差,因此,建议采用严格解的EATT表达式进行衰减电阻率的转换,以提高信号质量。

随钻方位电磁波电阻率测井技术与地质导向应用

随钻方位电磁波电阻率测井可在地层中预测电阻率界面,指导钻井轨迹实时调整以钻遇储层甜点,在大斜度井和水平井油藏勘探开发中的应用日益广泛。介绍了新型随钻方位电磁波电阻率测井仪器(DWPR)的研制和应用情况。基于电磁全分量测量设计理念,该仪器采用倾斜发射倾斜接收的双斜正交线圈系测量结构进行地层边界探测和地层评价。DWPR仪器在典型地层模型下的响应表明,该测量方式下的方位电阻率、地质信号及成像信息,可有效反映地层电阻率、方位及各向异性等特征。针对DWPR仪器特有的电阻率信号、方位信号,基于阻尼最小二乘原理,开发了实时边界反演地质导向软件。新型随钻方位电磁波电阻率测井技术在中国近海进行了50余口井的地质导向应用,实时地层边界反演结果均符合油藏地质认识,有效指导水平井钻进过程,大幅度提高了储层钻遇率。

泥浆侵入对随钻电磁波电阻率测井响应的影响

泥浆侵入影响是随钻电磁波电阻率测井工程应用必须考虑的因素。基于COMSOL软件数值计算,分析常见6种侵入模型中四发双收随钻电磁波电阻率测井响应特征。结果表明:在低阻围岩模型中,侵入小于地层电导率或者侵入大于地层电导率而小于围岩电导率时,可以忽略侵入影响;侵入大于地层电导率和围岩电导率时,侵入对4条曲线影响最为明显;高阻围岩模型中,侵入对短源距影响明显,同一源距的高低频率曲线明显分离。6种侵入模型中均出现了“双轨”及“分辨率降低”的现象。通过空间涡流分布特性分析揭示了井中存在侵入时的随钻电磁波电阻率测井响应机理。研究结果为随钻电磁波电阻率测井解释以及井眼影响校正提供了理论依据。

随钻电磁波电阻率测井系统在水平井地质导向中的应用——以苏里格气田西区气水关系复杂区为例

水平井开发作为提高单井产量及采收率的重要手段已在苏里格气田得到推广应用,而在气水关系复杂的苏里格气田西区,由于储层出水等因素,水平井产能受到严重影响。为解决该问题,在苏里格气田西区水平井开发过程中首次开展随钻电磁波电阻率测井试验。该随钻测井系统与常规随钻系统相比具有3大优势:一是能够随钻测量地层电阻率,二是随钻伽马测量值为定量伽马,三是测点零长比常规随钻系统短5m。该次试验证明,随钻电磁波电阻率测井仪器性能稳定,测量准确可靠,能真实反映地层物理参数,能有效判断地层岩性及流体性质,可为随钻地质导向提供重要依据。随钻测井与完井电测对比表明,二者数值大小及曲线形态对应性较好。随钻电磁波电阻率测井可为气水关系复杂地区水平井地质导向提供重要依据,具备推广应用的条件。

基于电阻率敏感性函数的随钻电磁波测井探测特性研究

为研究地层电性变化时不同区域对电磁波测井响应的贡献分布,从响应信号对地层参数求偏导的角度,给出一种新的电阻率敏感性函数定义,引入模式匹配法对纵向成层、径向非均匀介质敏感性分布进行快速模拟;通过对敏感性函数纵、横向积分给出了单发双收线圈系纵、横向探测范围,研究了井眼、频率、背景地层电阻率等对探测特性的影响.结果表明:敏感性函数能够定量表征响应对地层纵向与径向微观与宏观敏感性,幅度比与相位差敏感性分布形态类似,幅度比较广较深,而相位差分辨率高,敏感范围小;敏感性函数进行径向积分后可表征仪器的探测深度,与伪几何因子对比达到了同样的效果;背景地层电阻率在1~100Ωm变化时,工作频率2 MHz下幅度比探测深度约为0.6~2.3m,相位差为0.3~0.8m,幅度比50%纵向积分敏感性层厚约为0.3~1.6m,相位差约为0.2~0.6m;异常体与背景地层电阻率对比度在1~50变化时,引起的探测深度与敏感性层厚差异约为0.1~0.2m,远小于地层电阻率的影响.

金属钻铤对随钻电磁波电阻率测井仪测量信号的影响

采用轴对称二维有限元方法分析了金属钻铤的电导率、凹槽及线圈尺寸等参数对随钻电磁波电阻率测井仪测量信号的影响规律。均匀介质中钻铤对仪器的响应没有影响,但非均匀介质中钻铤的存在可以减小井眼和侵入的影响;接收线圈电势随钻铤电导率的增大而减小,但增大到一定数值后电势基本保持不变;凹槽与线圈间距对信号的影响要大于凹槽长度对信号的影响程度,在仪器的实际研制中对凹槽与线圈尺寸要求严格,而对凹槽长度则只需满足工程要求即可。