第11讲阵列感应测井

第1章高分辨率阵列感应测量原理1.1 感应测井的回顾感应测井是利用电磁感应原理测量地层电导率，基本测量单元是双线圈系，一个发射线圈和一个接收线圈。

常规感应测井采用复合线圈系结构，根据电磁场的叠加原理，采用多个基本测量单元进行组合，即多个发射线圈和多个接收线圈进行串联，产生具有直藕信号近似为零的多个测量信号矢量叠加，实现硬件聚焦的效果，从而测量具有一种或两种探测深度的地层电导率。

感应测井主要存在以下几方面的问题。

a. 感应测井不能用来划分薄层b. 对高电率地层求得的地层真电阻率误差较大c. 对减阻侵入较深的油层不能如实反映地层电阻率1.2 高分辨率阵列感应测量原理高分辨率阵列感应测井仪仍以电磁感应原理为理论基础，其线圈系采用三线圈系结构（一个发射，两个接收基本单元）。

它运用了两个双线圈系电磁场叠加原理，实现消除直藕信号影响的目的，线圈系由七组基本接收单元（其源距为6-94英寸）组成，共用一个发射线圈，使用八种频率（10KHz、30KHz、50KHz、70KHz、90KHz、110KHz、130KHz、150KHz）同时工作(其测量电路图示意如图1-1)，共测量112个原始实分量和虚分量信号。

采用软件进行数字聚焦和环境校正，可获得三种纵向分辨率、六种探测深度的测井曲线。

第2章高分辨率阵列感应测井的数字处理高分辨率阵列感应测井在采用多种频率阵列测量的同时，应用软件数字聚焦、环境校正、和反演技术。

通过对资料的数字处理可以大大提高其测量效果。

2.1新的趋肤影响校正感应仪器是假设在均质环境中测量，其校正方法只适应于同步信号的计算，在高电导率地层该方法存在一定问题。

在双相量感应（DPIL）、阵列感应（AIT）仪器中是使用积分曲线进行趋肤影响校正，该方法克服了高电导率的影响，但在低电导率时积分信号变得不可靠。

高分辨率阵列感应数字处理采用一种新的趋肤影响校正方式，即是建立在操作频率上的一个函数，其信号变化的比例随频率而变化，该方法类似于积分法但克服了低电导率的影响。

90与普通的感应测井仪相比较，阵列感应成像测井仪主要是充分利用原始测量信号，并通过合理应用软件进行聚焦合成处理的方式来具体生成不同径向探测深度下具有多种纵向分辨率以及多条电阻率曲线。

通过阵列感应测井，能够获取更加丰富的地质信息，能够取得分辨率和测量精度都较高的测井原始资料，能够针对侵入剖面进行详细描述，能够在油气层评价识别过程中发挥重要作用。

1 阵列感应基本原理感应测井主要是充分利用电磁感应的基本原理对地层电导率进行测量针对发射线圈施加一定频率的交流电之后，通过变化的电场就能够产生出时刻变化的磁场，而这种磁场能够在井周围的地层中产生反应涡流，而这种感应涡流同时又能够产生二次磁场，在此作用下，就能够在接收线圈上进一步生成一种二次感应电动式，而该电动势在很大程度上都受到涡流的影响，也就是说其与电导率之间存在紧密联系；如果地层实际的电导率比较大，那么实际产生的涡流也相对比较大，由此产生了二次磁场强度也会增加，在接收线圈中产生的电动势也会增大。

而接收线圈中实际测量得到的二次感应电动势通过测井仪器的刻度就能够将其进一步转化为地层的电导率。

阵列感应测井所遵循的基本原理与感应测井相似，在普通用测井的基础上将线圈结构按照阵列方式排列，并充分利用了8道全数字化信息采集技术[1]。

2 阵列感应测井影响因素分析2.1 仪器刻度的影响分析阵列感应测井不能直接反映地层实际的电导率，必须要对其进行刻度转化之后形成地层电导率信号。

阵列感应测井仪的刻度主要是通过刻度环进行模拟的方法在仪器测井读数以及无传播效应的测量均匀介质电导率之间建立起相互关系。

在仪器车间刻度时，要对刻度环境要求进行充分考虑。

通常情况下会在刻度工房来完成主刻度以及主校验工作，并分别在测井前后来完成测量前和测量后的校验工作。

阵列感应测井仪器刻度因子存在较大差别，因此必须要在充分保证主刻度、主校验正确的前提下才能够调用刻度，且必须要严格检查刻度数值的误差范围，这样才能充分保证测井仪器设备保持正常运行状态。

阵列感应测井方法和技术进展前言：就目前而言，测井的方法种类繁多，并且趋于系列化。

其基本的方法有电、声、放射性测井三种。

此外还有特殊方法，如电缆地层测试、地层倾角、成像、核磁共振测井。

当然还存在其他形式的测井方法，如随钻测井。

然而每种方法都只能反映岩层地质特性的某一侧面。

在实际运用中应当综合地应用多种测井方法。

[1] 阵列感应测井技术始于20世纪90年代初。

阵列感应测井技术的原理是利用阵列在接受线圈集中在一侧的好处可大大缩短仪器长度。

目前广泛应用的阵列感应测井有斯仑贝谢的AIT-A和AIT-H、Baker Altas的HDIL以及哈里伯顿的HRIA等。

与传统的双感应和双侧向相比，具有测量信息多、分辨率高、探测深度大、反映侵入直观等优点。

一、国内外研究及应用现状感应测井仪器经历了双感应测井、聚焦感应测井、阵列感应测井仪器等几个发展阶段[2]。

感应测井解决了淡水和油基泥浆井中的电阻率测量问题，由于早期的普通电阻率测井、侧向测井，只能在导电的泥浆中进行测量，有时为了获取地层原始含油饱和度信息，需要用油基泥浆或空气钻井，针对这个问题，1949年Doll提出了感应测井及其在油基泥浆井中的应用理论，该理论的根据是电磁感应原理。

如果忽略趋肤效应的影响，则依据电磁场Maxwell方程就可以推导出Doll几何因子表达式。

1962年研制出具有商用价值的双感应测井仪器，但是该测井仪器在实际应用中出现了很多问题，例如不能进行薄层分析，分辨率低，受井眼、侵入、围岩以及趋肤效应环境影响严重等，这些不足导致测井曲线不能反映实际的地层信息。

作为一维的测量和处理方法，传统的聚焦感应测井方法不能有效地消除二维的井眼、围岩，侵入等环境影响以及趋肤效应的影响。

为了解决测井方面遇到的问题，二十世纪九十年代出现了新的测井方法和测井仪器——阵列感应测井方法和阵列感应测井器。

该测井方法在测井过程中易于获取丰富的井下地层信息。

这种测井方法不仅能有效地消除二维的环境影响，获取地层的真电导率[3]，而且使感应测井的应用范围更广泛，进行薄层分析和复杂的侵入解释，对油气储藏的准确评价具有重要的作用。

・310・测　井　技　术1997年阵列感应测井测量信号聚焦的研究及应用仵　杰　胡　启(西安石油学院) 汪文秉(西安交通大学)摘要仵杰,胡启,汪文秉.阵列感应测井测量信号聚焦的研究及应用.测井技术,1997,21(5):310～317研究了阵列感应测井中测量信号的聚焦问题。

应用离散化技术、相关技术和软约束技术解决了用最优化方法设计最佳聚焦滤波器和高电导率信号的聚焦处理问题。

研究了测量误差传播的控制和目的函数的选择,提出应根据分辨率随探测深度增加而下降的物理特性,合理选择不同探测深度的分辨率,即真分辨率聚焦,它具有最少的人为影响和最小的错误解释。

为了解决实际测量受趋肤效应影响的问题,研究并实现了一种自适应非线性聚焦处理算法。

用测井实例处理结果说明了真分辨率聚焦和自适应非线性聚焦处理算法的有效性。

主题词:　阵列感应测井 聚焦 最优化设计 滤波器 非线性反演 相关 分辨率ABSTRAC TWu Jie,Hu Qi,Wang Wenbing.Numerical Focusing of Array Induction Measurements and Its Application.WLT,1997,21(5):310～317The numerical focusing technique and its applicatio n in array induction log ging are investi-gated.T he discretizing technique,corr elation conception and so ft constrain m ethod are developed to solve the problems in the numerical focusing o ptimization,such as contr olling the measuring error propagation,saving optimization tim e,pr ocessing the m ultiple solution,focusing in high co nductiv ity,and improving the accur acy of the desig ned filter.A true reso lution fo cusing metho d is pr esented in optim ization.It is least likely to g ive m isleading information o r cause an erroneo us interpretation.Because the skin-effect alw ay s ex ists in pr actical m easur em ents,a new adaptive no nlinear processing algo rithm is dev elo ped.Both num er ical and field log ex am ples are show n to demonstrate the effectiveness of the tr ue resolution focusing and the adaptive alg o-rithm.Subject Terms:array induction log ging focusing optimizing desig n filter nonlinear inversion co rrelation reso lution引　言感应测井的目的是测量地层的电阻率。

一、电法测井1．阵列感应测井原理和主要特征。

阵列感应测井与常规感应测井的优点。

答：阵列感应测井仪AIT (Array Induction Imager Tool)，是基于20世纪40年代道尔(H·DOLL)提出的感应测井几何因子理论发展起来的。

阵列感应测井的最基本原理与普通感应测井原理类似，利用交流电的互感原理，使得在发射线圈中的交流电流在接收线圈中感应出电动势。

由于发射线圈和接收线圈都在井内，发射线圈的交流电流必然在井周围地层中感应出涡流，而这个涡流对接收线圈的感应电动势发生影响。

因此这个电动势与涡流强度有关，即与地层的地层电导率有关。

阵列感应测井通常由一个发射线圈T 和n 对不同电极距的接收线圈S j -R j 组成，S j （补偿线圈）和R j （接收线圈）串联在一起并反向缠绕。

比传统感应测井测量信息多、侵入反映明显、分辨率高、探测深度深、地层电阻率测量准确以及分辨油气水明显等优点，可进行电阻率的井下三维成像。

在油气勘探开发中具有良好的应用前景。

2．深中浅测井怎么组合，什么情况下用什么样组合方式，即应用条件？答：1）双侧向-微球形聚焦测井组合主要用于水基钻井液、低侵和高阻地层的井中：深侧向测井视电阻率R LLd 主要反映地层电阻率变化；浅侧向测井视电阻率R LLs 主要反映侵入带电阻率变化；微球形聚焦测井视电阻率R MSFL 主要反映冲洗带电阻率变化。

通过三条曲线幅度的相对变化，可以快速判断油、气、水层。

(针对井液是否导电)2）双感应八侧向测井组合主要用于油基泥浆，高侵低阻的地层：深感应测原地层，中感应层侵入带，八侧向测冲洗带。

3．阿尔奇公式的物理意义、并说明测井基础研究的基本问题和作用答:形式：0m W F R R a ϕ==，()01n n t w h I R R b S b S ===-，相乘可得到m n t w w R R ab S ϕ=：因此，()1nm w w t S abR R ϕ=。

阵列感应测井特点与应用分析高杰中国石油大学（北京）测井研究中心，102200摘要：阵列感应测井具有明显的优势，已经得到测井行业的普遍认可，本文结合阵列感应测井的实际应用效果，从阵列感应测井仪器设计（仪器结构、频率等）和数据处理方法入手，力图对其特点进行客观分析，对出现的问题（精度问题、泥浆影响问题、探测特性问题等）进行客观评价，为阵列感应测井仪器研制和测井资料的充分应用提供理论和方法依据。

主题词：阵列感应测井软件聚焦仪器结构环境影响测量精度前言阵列感应测井技术出现于二十世纪九十年代初，由于比传统双感应测井测量信息多、侵入反映明显、分辨率高、探测深度深、地层电阻率测量准确以及分辨油气水明显等优点，在油气勘探开发中具有良好的应用前景[1]。

目前，商用阵列感应测井仪器主要有Schlumberger公司的AIT-B和AIT-H，Baker Atlas公司的HDIL，Halliburton公司的HRAI和俄罗斯的HIL及其高频等参数测井（VIKIZ）仪器，前三家公司的仪器均在中国油气田开展测井服务。

国内许多测井公司已经购买了阵列感应测井仪器，同时，中国已经研制完成阵列感应测井仪器，目前正在推广应用。

阵列感应测井仪器已经得到测井行业的普遍认可，为了更好地进行阵列感应测井仪器系列选择、国内阵列感应测井仪器的研制和资料实际应用，有必要结合阵列感应测井的实际应用效果和特点，从阵列感应测井仪器设计和数据处理方法入手，对现有仪器进行客观分析和评价。

本文主要以AIT、HDIL和HRAI为例，进行相关问题的说明。

一、阵列感应测井仪器设计特点1．仪器结构和基本特性AIT、HDIL和HRAI的仪器结构和基本特性汇总在表1中。

表1 AIT、HDIL和HRAI的仪器结构和基本特性2．设计思想三家测井服务公司的商用阵列感应测井仪器，均采用Poupon提出的思想：先井下采集信号，传到地面，通过处理提出所需信号；同时强调尽可能多的采集井下地层信息，通过地面信号处理提取测井解释所需的信息。