第三章感应测井_2008.

第三章感应测井为了解决在油基泥浆井中测量地层电阻率的问题，就提出了感应测井。感应测井不仅能用于油基泥浆井中，也可用于水基泥浆，以及无泥浆的干井中。引入：前面所讲的普通电阻率方法，侧向测井方法都需要井内有导电的液体,即只能用于导电性较好的泥浆井中,然而在油田勘探的过程中为了获得地层原始饱和度，需要个别井中使用油基泥浆(油和泥混合而成的泥浆),在这样的条件下,前面的方法就不能使用了。感应测井是利用交流电的互感原理，在发射线圈中通一定频率的交流电，在接收线圈中会感应出电动势。由于发射线圈和接收线圈都在井内，发射线圈的交变电流必然在井周围地层中感应出次生电流（涡流），这个电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，并产生一个磁场，这个磁场在接收线圈中产生二次感应电动势，该感应电动势与涡流的强度有关，即与地层的电导率有关第一节感应测井原理第一节感应测井原理TRL=TR一次场二次场注：1）在接收线圈产生两种感应电动势：直(无)：由一次场产生，与磁化率K有关，石油测井不测K，直为无用信号；R(有)：由二次场产生，与导电率有关，正是要测的，R为有用信号。注：一次场与二次场之间相差/2，利用相敏检波可以把它们分开。2）线圈距：L=TR。3）记录点：在发射线圈T与接收线圈R的中点。在感应测井中，发射电流是交变电流，其在空间中产生的场将是时谐电磁场。时谐电磁场的Maxwell方程为mJHiEEiHmBvD式中，E为电场强度(A/m)；D为电位移矢量(C/m2)；H为磁场强度(A/m)；B为磁感应强度(Wb/m2)；ρv为体电荷密度(C/m3)；Jm为磁流密度矢量(A/m2)；ρm为体磁荷密度(C/m3)；μ为磁导率(H/m)；真空中的磁导率μ0＝4π×10-7(H/m)；ε是介电常数(F/m)；真空中的介电常数ε0＝8.854×10-12(F/m)为复介电常数第二节感应测井的基本理论一、有用信号产生的感应电动势假设条件：导电率为，半径为r的单圆环，计算该单圆环产生涡流及磁场而产生的感应电动势dR=?经理论计算得：323132RRrLg式中：K是线圈系系数；g是单圆环几何因子；、u分别为导电率和导磁率；ω=4f称为圆频率；f为频率；STSR分别为发射，接收线圈的总面积，ST＝nTS，nT为发射线圈的匝数，SR＝nRS，nR为接收线圈的匝数，S为单个线圈环的面积；i为供电电流，i=Iosinωt；L=TR为线圈距；R1为T到单圆环截面点的距离；R2为R到单圆环截面点的距离。dsKgtdR2＝LiSSuKRT422二、讨论1、单圆环几何因子g单圆环几何因子取决于单圆环与线圈的相对位置和距离。它的物理意义是：截面为ds的单圆环对总信号的贡献。2、全空间的几何因子可以证明：即全空间的几何因子为1。1gdsL＝1m的双线圈系单元环等几何因子图纵向微分几何因子含义为深度为Z，厚度为dz水平无限薄层的几何因子；其物理意义：深度为Z，厚度为dz水平无限薄层对总信号的相对贡献。纵向积分几何因子径向微分几何因子含义：半径为r，厚度为1的无限圆筒的几何因子；物理意义：半径为r，厚度为1的无限圆筒对总信号的相对贡献。径向积分几何因子含义：半径为r的无限圆柱体的几何因子。物理意义：半径为r的无限圆柱体对总信号的相对贡献。径向微分、积分几何因子3、计算岩石的电阻率1)在均匀无限介质中KgdsKdsKgR所以：=R/K2)在非均匀无限介质中Gs、Gi、Gm、Gt分别为围岩、侵入带、泥浆、地层的几何因子。满足：Gs+Gi+Gm+Gt=1。在非均匀无限介质中测到的导电率定义为视导电率a。岩层的真导电率：岩层的真电阻率：t＝1/t)(ttmmiissRGGGGK)(ttmmiissRaGGGGKtmmiissztGGGG))((第三节多线圈系介绍一、双线圈系存在的问题1、地层的上下围岩的影响较大从纵向探测特性曲线可知：当h=L=1米时，Gz=0.5；2、钻孔和侵入带的影响较大从径向探测特性曲线可以看出，当r0.5米时，gr和Gr都较大，即钻孔和侵入带的影响仍然较大。3、信噪比较大即无用信号占总信号的比例远高于有用信号；00079.0079.0＝无用信号的电动势有用信号的电动势1)0.8米6线圈系的组成ToRo称为主发射和主接收线圈ToRo=0.8米,所以称为0.8米6线圈系；T1R1称为辅助发射和辅助接收线圈T1R1=0.4米；T2R2称为聚焦发射和聚焦接收线圈T2R2=2.0米；注：线圈上的数字代表线圈匝数，负号表示反绕(或称反接)。二、0.8米6线圈系2)各线圈系的作用ToRo主发射和主接收线圈的作用同前；T1R1辅助发射和辅助接收线圈，主要起径向聚焦作用；A)To与T1两线圈的绕向相反；B)Ro与R1两线圈的绕向相反；主要接收来自地层的信号，而泥浆、侵入带的信号难以进去。T2R2聚焦发射和聚焦接收线圈主要消除围岩的影响，提高分辨能力。注意：感应测井同样有深浅之分深：T20.75Ro0.25R10.5T10.25To0.75R2-7100-25-25100-7浅：T20.96To0.4R10.2T10.4Ro0.96R2-53100-3-3100-53主要差异在于：深感应探测深度大，测量原状地层电导率浅感应（中感应）探测深度小，测量侵入带地层电导率八侧向测井电极系八侧向的测量原理与七侧向相似，只是它的电极距较小，电流层的厚度为0.36m，两个屏蔽电极间的距离略小于1m，回路电极距主电极比较近。由于其纵向分层能力高，因此，八侧向测井可以给出清晰的纵向变化细节。但是，它的读数受井眼和侵入带的影响比三侧向和七侧向大，其探测深度较浅，约为30～40cm，读数主要反映冲洗带电阻率的变化。八侧向测井电极系结构不同厚度的感应测井曲线四、应用实例1、实测曲线2、确定地层电阻率如图所示的地层有如下关系：a=mGm＋sGs+iGi+tGt要求t，必须求Gm、Gs、Gi、Gt即需作：传播效应校正井眼校正围岩校正侵入校正1）传播效应影响校正传播效应：涡流之间的相互作用(互感)，以及涡流的自身影响(自感)的结果使电磁波在导电介质中传播时发生波的幅度减小以及相位改变，此种作用称为传播效应。传播效应影响校正（均质校正)为了便于在计算机上进行均质校正，可以用多项式来拟合这条曲线aaaa041283.142466.0234513.0115745.023422）井眼校正对于多线圈系，Gr=0所以，Gm=03）围岩校正注：围岩校正图版有多张要根据围岩电阻率和井径等选用使用方法：（1）根据a和h交会于A点（2）确定校正后的Rt（如图所示）A4、侵入校正Ri=1000/50=20欧姆.米求得：t=220毫欧姆/米(ms/m)在进行侵入校正时，首先要根据其它测井资料，求出侵入带电导率δi（或电阻率Ri）、侵入带直径Do，根据Do值选相应的图版，然后从感应测井曲线上读出解释地层的δs和厚度h。从图版纵坐标上找出δo的点，由纵坐标向右引水平线与相应的δi曲线相交，交点的横坐标就是δt的值。例：已知h＝6米，δs＝500毫欧姆/米，δo＝137毫欧姆/米，D＝1.2米，δi＝50毫欧姆/米，求地层的电导率δt？RFL：八测向（冲洗带电阻率）RILM：中感应（侵入带电阻率）RILD：深感应（原状地层电阻率）Rt：地层电阻率di：侵入带直径Rxo：冲洗带电阻率6使用图板时，根据聚焦测井读数与深感应测井读数之比（RFL/RILD）找出相应的纵坐标，并由该点作一水平线；再根据中感应测井读数与深感应测井读数之比（RILM/RILD）找出相应的横坐标，并向上作一垂直线与水平线相交；根据交点的位置由实曲线上读出比值Rxo/Rt和Rt/RILD，由短划线上读出侵入带直径，如果交点不在曲线上，则用内插方法读值，用深感应测井读数乘以比值Rt/RILD即可得出地层真电阻率。