岩石物理、井眼环境和地层几何参数对大斜度井多分量感应测井测量的影响

本文描述了一项数值研究结果，考察岩石物理、环境和地层几何参数对井大斜度多分量电磁感应测井测量的影响。同轴和共面测量能用于估算平行于和垂直于储层层面的电阻率。但井眼、地层几何形状、环境和岩石物理影响可能会使这样的测量产生较大偏差。认识这些影响有助于感应测量解释，从而可通过反演进行较精确的和可靠的地层评价。 我们用有限差分模拟软件完成了多分量感应测井测量的数值模拟。模拟中使用了一套模型，包括一个储层条件如井眼倾角、侵入和电各向异性等可变分层的模型。为了研究大斜度井和围岩各向异性存在的情况下多分量感应测量对侵入带范围的灵敏度，我们作了进一步的分析。最后，我们研究了水平井中泥浆滤液产生的非均匀侵入情况下仪器的响应。 数值模拟表明，砂层两边围岩为各向异性时，其影响很大，即使井眼倾角较小；在砂岩层中点进行测量对泥浆滤液侵入的深度敏感，特别是共面测量对对称的和非对称侵入前缘响应不同，说明多分量仪器能用于探测非均匀侵入。此外，围岩各向异性对这些灵敏度也有较大影响，可以明显改变侵入带电阻率、侵入深度和侵入前缘形状。     

泥浆侵入电阻率各向异性对多分量感应测井影响分析

泥浆侵入常常会加剧井周围地层电阻率的各向异性。多分量感应测井可用于测量地层各向异性电阻率。从基本的电磁场规律出发,导出电阻率各向异性地层中的电磁场方程,利用三维数值模拟方法,模拟了多分量感应测井的视电导率响应,研究了多分量感应测井仪器在各向异性地层中的测井响应特性,考察了各向异性地层中侵入带电阻率各向异性对其测井响应的影响。研究结果可为多分量感应测井正反演以及更好地应用于油水层识别中消除泥浆侵入的影响提供一定的理论参考。     

十年来的多分量感应测井技术

3D Explorer仪器(3DEX~(TM))是根据测量的电阻率各向异性在层状砂泥岩层序中作低阻储层评价的。应用3DEX~(TM)下井仪可以减少不确定因素,识别出数百英尺的附加产油层。同时,多分量测量精度的显著改善以及仪器原理和数据处理的进步,扩大了仪器可靠运行的环境,除了电阻率各向异性外,还可以精确确定地层结构倾角和方位。在倾角以及成像仪器遇到问题(油基泥浆、不规则井眼、软地层)的环境中,应用该仪器就显得尤其重要。多分量感应仪器以多频聚焦(MFF)为基础引入新的处理技术,可以减少环境影响并且简化数据对地层参数的依赖性。经过MFF处理可以有效去除井眼的影响。本文展示了几个低阻储层评价的成功案例及裂缝特性分析,也回顾了在岩石物性分析中电阻率各向异性的通用方法。     

基于时间推移的咸水泥浆侵入条件下的储层流体识别方法

咸水泥浆侵入造成辽河滩海地区储层流体的识别困难.基于理论研究,建立了阵列感应测井动态侵入响应模型,开发了时间推移测井数值模拟软件.该方法可以分析渗透率、孔隙度、饱和度、泥浆矿化度、地层水矿化度、地层和井眼压力等18个地层和井眼参数变化时对阵列感应测井响应的影响.给出径向电阻率分布、泥浆侵入深度、测井响应、含水饱和度、地...     

层状非均质各向异性地层中多分量感应测井数值模拟与响应特征

应用数值模式匹配算法研究层状非均质各向异性地层中多分量感应测井响应的数值模拟方法.针对柱状界面上积累面电荷对共轴线圈系电磁响应的影响,通过傅氏级数展开与分离变量技术以及电阻率径向导数的奇异性,推导出关于电磁场水平分量的2个奇异算子方程.该奇异算子有效描述了井壁以及侵入带与原状地层分界面上积累面电荷的效应.在此基础上,利用模式匹配技术给出层状非均质各向异性地层中磁场并矢Green函数的半解析解以及多分量感应测井响应的计算方法,最后通过数值模拟结果对该算法进行检验并考察不同井眼泥浆电阻率以及不同侵入深度情况下多分量感应测井仪器的响应特征.     

垂直井多分量感应测井大型三维有限差分模拟

电性各向异性低电阻率储层的含水饱和度评价经常出现偏差，其原因在于对这种储层的评价没有综合考虑测井仪器的测量特性和地层电阻率方向上的差异。对垂直井，表征各向异性地层的参数主要有水平电阻率和垂直电阻率，但常规电法测井只提供地层水平方向的电阻率信息，不能直接测量地层垂直方向的电阻率。多分量感应测井直接用来测量电性各向异性地层的水平电阻率和垂直电阻率，从而可对各向异性储层进行较为客观的评价。简单介绍了多分量感应测井原理，推导了垂直井中进行三维有限差分模拟的计算公式。计算结果表明，该算法能较好地模拟三维地层模型。它对更深入研究多分量感应测井方法以及进行仪器研制打下了较好的基础。     

泥浆滤液侵入带的感应测井响应及环境影响

由于地层非均质性和泥浆性能等综合影响, 同一地层的侵入带半径常常是随深度变化的。通过建立二维轴对称非均匀介质中感应测井的分析模型, 基于趋肤效应几何因子理论及电磁感应原理测量地层电阻率的测井方法, 论述了侵入带前缘倾斜地层的正演计算理论和方法。并在侵入带前缘剖面不同倾角情况下, 计算了环境因素(井眼、侵入带、层厚) 对感应测井响应曲线的影响。结果表明, 在相同地层条件下, 深、中感应测井形状相似, 幅度不同, 中感应测井受侵入带影响更大。只改变井径、泥浆电阻率、侵入带电阻率、侵入带深度以及层厚, 对测井响应影响不大, 但改变侵入带形状却对测井响应影响非常大。这些认识为解释复杂侵入带环境对测井结果的一般影响和一些测井异常提 供了理论依据, 在测井解释工作中应合理考虑该影响。     

用随钻测井补偿波电阻率曲线求纯地层电阻率

补偿波电阻率测井是哈里伯顿公司随钻测井仪器LWD的电阻率测井项目。由于受泥浆污染小，用补偿波电阻率测井曲线求纯地层电阻率具有独到的优越性，但其测量结果仍受诸如井眼、各向异性等环境因素的影响，特别在大斜度井、水平井中。从补偿波电阻率测量原理出发，提出介电常数、井眼、围岩、侵入、各向异性等环境因素的校正方法，最后求出纯地层电阻率。该成果已投入生产，效率较好。     

一种试验性全三轴向感应仪器的现场试验结果

一种新的三轴向感应测井仪器已完成一系列现场试验。这种仪器有2个显著的技术进步：第一，其三轴向发射器天线和三轴向接收器天线模块颇具特色。每个模块包含一种有一个轴向取向磁矩和一对正交横向天线的天线结构。配置全向发射天线或接收天线的能力大大简化了数据分析，并且消除了各测量间的深度误差问题。发射器和接收器之间所有9种耦合方式都进行测量，给出可能是最完全的数据集。第二，设计仪器时，使横向耦合受井眼影响极小。一支将横向线圈封入非导电套筒内的感应仪器，其在水基泥浆中受到的井眼影响会比常规感应测井线圈系大几个数量级。此外，井眼影响还取决于井眼几何形状和远离仪器体的地层电阻率，这种影响很复杂校正起来很难。对这种井眼影响物理基础的认识有助于我们能研制一种仪器，其受到的井眼影响大大减小，测量结果得以简化。剩余的井眼影响其大小能和具有轴向取向磁矩的常规感应仪器相当，其影响只取决于靠近仪器体的井眼形状和地层电阻率。试验和模拟结果符合得很好，证明了该设计的有效性。这种配置天线和处理井眼影响相结合，这样就能根据三轴向阵列感应的所有9种耦合方式完成任何地层倾角条件下的测量，来可靠地计算张量电阻率。模拟研究以及现场测井与模拟结果比较揭示了对涉及地层倾角、侵入带和地层各向异性等复杂情况下仪器物理基础的认识。快速一维反演结果说明了在实际地层中仪器确定地层倾角、分层及张量电阻率的能力。     

泥浆侵入各向异性地层阵列侧向测井响应数值模拟

泥浆侵入和地层各向异性都会造成阵列侧向测井不同探测深度曲线的分离,而曲线分离是地层参数反演的关键。为此,采用三维有限元方法模拟泥浆侵入条件下各向异性地层的阵列侧向测井响应特征,研究各向异性、泥浆侵入、井斜、围岩等因素对测井曲线分离的影响。结果表明：①直井条件下阵列侧向测井响应曲线主要受地层层理方向电阻率的影响;随着地层倾角的增大,垂向电阻率的贡献增大;对于无限厚各向异性地层,RLA1~RLA5曲线间在低角度情况下呈负差异,高角度时呈正差异,翻转角约为60°。②在一般情况下,泥浆侵入对阵列侧向测井曲线分离的影响大于各向异性。③对于泥浆侵入各向异性储层,不同探测深度曲线间的差异特征杂乱,不能单纯利用曲线差异识别油、水层。④层状泥浆侵入各向同性地层,随着井斜角的增加,受低阻围岩的影响,曲线分离程度减小;当侵入深度不大（0.1~0.4m）时,随着井斜角的增加,曲线分离程度增大。研究成果对阵列侧向测井资料处理及储层评价具有借鉴意义。     

二维复杂泥浆侵入阵列感应测井响应模拟与分析

实际测井环境中泥浆侵入使井眼附近地层电阻率径向变化,因地层非均质性使电阻率在侵入带呈现二维复杂分布。这种复杂泥浆侵入是阵列感应测井响应的主要影响因素之一。基于正演计算,模拟渐变的泥浆侵入前缘和侵入带电阻率二维分布环境下阵列感应测井的响应,研究该复杂泥浆侵入环境下泥浆侵入前缘角度和侵入深度对阵列感应测井响应的影响。可为解释工作中消除复杂泥浆侵入对阵列感应测井响应的影响提供一定的理论参考。     

薄层状砂—泥岩层序阵列感应、多分量感应及井眼电阻率成像测量的综合电阻解释

在一些勘探井中，经营者可组合利用先进的裸眼井测井如阵列感应、多分量感应和井眼电阻率成像来计算薄层状砂－泥岩层序精确的含水饱和度。由于这些仪器固有的垂直分辨率不同和对各种地层参数灵敏度的差异，这类电阻率综合解释的一致性是一个问题。本文讨论如何将这些测量有机地组合成一个统一的地质模型，从而利用每种测井技术的优势。在薄层状各向异性砂－泥岩层序中，传统的阵列感应测量主要受导电泥岩响应的控制，而对含油气砂岩的电阻率不敏感。在有利条件下，阵列感应测井仪的理想探测能力在探测泥浆侵入的存在和特性方面特别有用，侵入可能对其它测量产生显著影响。与传统的阵列感应测井仪的分辨率相反，多分量感应测井仪的垂直分辨率要粗糙得多。但是，它的测量受地层高阻砂岩成份影响，因而能够用于在薄层中精确估算含油气饱和度。井眼电阻率成像仪能够划分砂－泥岩层序中英寸级的单一薄层，并使微观各向异性可视化，为岩石物理和地质数据的有机结合提供微观各向异性。我们用一个现场实例来说明先进的处理技术是如何使经营者利用每种测井服务的优势，并将这些优点进行组合，以对薄层状砂－泥岩层序进行一致而又精确的电阻率解释。     

随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析

环境影响校正是随钻电阻率测井资料精细解释与应用中的重要问题.分析了随钻电阻率测井中井眼、围岩、地层倾角(或井斜角)、地层各向异性及泥浆侵入等环境因素对测井结果的影响及其校正方法.在大斜度井、水平井中采集随钻电阻率测井数据,当地层倾角或井斜角比较大时受地层各向异性影响最为明显;当目的层为薄油气层时需要考虑围岩影响;当钻速较低、测井仪器离钻头较远、岩层暴露时间较长时需要考虑泥浆侵入的影响.推导出地层视电阻率与垂直层界面方向的电阻率、平行层界面方向的电阻率的关系式,并给出了随钻电阻率测井环境影响主次因素判释流程图.依据校正公式和数值逼近迭代方法及所编制的主次因素分析与自动校正程序处理了某油田的多口井随钻电阻率测井资料,认为井斜角和各向异性导致实测的电阻率值增高,通过校正提高了随钻测井解释的精度和准确性.     

随钻电磁波测井影响因素分析

随钻电磁波电阻率测井的影响因素包括井眼、仪器偏心、井轴与地层相对夹角、各向异性、围岩、电介质和泥浆侵入等。通过不同的模型可以研究随钻电磁波电阻率测井的响应,对于随钻电磁波电阻率测井的正反演模拟与解释都有重要的指导意义,本文以贝光休斯MPR仪器为模拟仪器,介绍了利用XFDTD方法模拟井下情况所得到的这些环境因素影响的实验结果。     

电阻率测井泥浆侵入影响校正方法研究——以鄂尔多斯盆地天然气储层为例

地层压力低导致泥浆侵入深度加大，电阻率测井响应受到泥浆侵入的影响不能真正反映地层的电阻率特性。在天然气高产的储层段，深、浅电阻率测井应该有的差异被弱化，使得电阻率测井识别与评价天然气储层的应用受到制约。为此，依据电阻率测井的基本原理及泥浆侵入对双侧向测井的影响机理，研究了鄂尔多斯盆地天然气储层电阻率测井的响应特征及其在应用中存在的问题，探讨了仪器结构参数、地层视电阻率、真电阻率、泥浆侵入深度之间的关系，给出了电阻率测井泥浆侵入影响的校正方法及泥浆侵入深度的计算方法；选择了有代表性的几口井（A15井，A16井，AK2井）对方法进行了验证，改进了该地区天然气储层的识别与评价方法。     

各向异性地层中电阻率测井的响应特征

应用模式匹配算法研究了斜井眼中普通电阻车测井的快速正演模拟方法,系统地考察了井眼倾角、地层厚度以及地层的各向异性等对普通电阻车测井的影响。数值模拟结果证明：①在斜井眼中,各向异性地层和各向同性地层在响应特征上存在着很大差异。对于厚度足够大的地层,井眼或地层倾角的变化对各向同性地层的视电阻率几乎没有影响（其影响是由地层视厚度的变化引起的）,但对各向异性地层的视电阻车影响很大。②并眼或地层倾角的增加改变了地层的视厚度,对厚度小于测井仪器纵向分辨率的薄储层的视电阻率产生明显影响。③当薄交互层中各个地层的单层厚度大大小于测井仪器的纵向分辨率时,其上的响应与各向异性地层的响应完全相同。因此,利用各向异性地层上现电阻率随井眼倾角变化的特征,可以从斜井眼的视电阻率测井曲线中识别出各向异性地层。此外,文中还进一步研究了水平层状各向异性地层中倒向和微球型聚焦测井响应特征的差异,以及应用两者的差异识别和划分各向异性地层的方法。     

倾斜电各向异性地层阵列感应测井数据处理新方法

阵列感应测井的原始信号经软件聚焦算法处理后可提供多种分辨率、不同探测深度的电阻率信息,这使得阵列感应测井成为复杂油气层测井评价的重要手段。然而,当在深层致密储层和非常规储层等电各向异性储层中采用斜井进行钻探时,由于传统软件聚焦算法没有考虑地层倾斜及其电各向异性的影响,常规阵列感应测井输出结果的适用性受到极大挑战,其电阻率曲线常出现钻井液假侵入、曲线乱序等异常现象。针对这一问题,提出以未聚焦的原始电阻率为约束,在已知仪器与地层相对夹角和目的层电各向异性系数的前提下,通过建立层状地层模型,结合仪器的正演算法模拟电阻率响应特征并与实测电阻率曲线进行误差比较,不断修改模型以进行迭代循环计算,从而得到等效的水平电阻率和垂直电阻率阵列感应测井曲线。该方法有效地剔除了地层倾角及其电各向异性的影响,且进一步通过分辨率匹配处理可获得具有给定分辨率、能完全保留钻井液侵入特征的地层水平方向和垂直方向的阵列感应电阻率曲线,显著提高了复杂储层的电阻率测量精度和测井解释符合率。相关算法得到了理论模型和多口实际测井资料的验证。     

随钻电阻率测井的各向异性影响及校正方法研究

随钻测井(LWD)是在钻井过程中实时测量井眼穿过地层的各种岩石物理参数,其电阻率测井的影响因素包括井眼、仪器偏心、井轴与地层的相对倾角、地层电性各向异性、围岩、电介质和泥浆侵入等,若不对这些原始数据进行必要的校正处理,就可能失去随钻测井的地层评价意义。在诸多的影响因素中,地层电性各向异性和相对倾角对大斜度井和水平井的随钻电阻率测井影响最大。目前,对随钻测井曲线进行环境影响校正的方法主要有图版法和计算机自动校正法。校正图版是根据理论计算或实验结果做出的,不适合于逐点对所有井段的地层进行较全面的环境影响校正。自动校正法主要是根据理论研究或对解释图版曲线采用拟合校正公式,而实现自动校正。本文分析了随钻电阻率与各向异性和相对倾角的关系,对校正图版曲线采用最优拟合得到校正公式,来实现随钻电阻率测井的各向异性的自动校正,效果良好,值得推广应用。     

水平井各向异性地层双侧向测井响应数值模拟

利用三维有限元法对水平井中各向异性地层的双侧向测井响应进行了数值模拟,分别分析了地层各向异性系数、围岩层厚、泥浆侵入对各向异性地层双侧向测井响应的影响。结果表明：水平井中各向异性地层双侧向测井响应主要受到岩层垂向电阻率影响;目的层高阻时各向异性地层受围岩层厚影响大,目的层低阻时各向同性地层受围岩层厚影响大;与各向同性地层相比,泥浆侵入对各向异性地层双侧向测井响应影响更加明显和复杂。     

三分量感应测井系统的理论研究

常规感应测井仪器只有Z方向的线圈,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、Y、Z三个方向布置三组相互垂直的发射-接收线圈对,可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率,通过测量两个交叉分量还可得出地层的倾角和方位,从而可以为储层评价提供更准确的信息。文章设计了三分量感应测井系统的线圈系布局结构和排列方法以及线圈系的聚焦方式,主线圈系采用了发射聚焦方式,交叉线圈采用了接收聚焦方式。通过线圈系匝数和距离的选取以及几何因子的计算,各向异性地层中的正、反演的研究及求解,提高了线圈系的水平探测深度和纵向分辨率,使三分量感应测井系统的探测性能达到最佳。