随钻电阻率测井原理浅析
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电阻率测井解读与应用电阻率测井是一种常见的地球物理测井方法,广泛应用于油气勘探和生产过程中。
本文将对电阻率测井的原理、参数解读和应用进行详细介绍。
一、原理电阻率测井的原理基于电流在地层中的传导特性。
测井仪器通入电流,通过测量电场强度和电流强度来计算电阻率。
地层的电阻率是一个重要的地质参数,可以反映岩石的导电能力,进而推断出储层的性质。
二、参数解读1. 孔隙度与饱和度地层的孔隙度和含水饱和度是电阻率测井中重要的解释参数。
孔隙度指地层孔隙空间的比例,一般情况下孔隙度越大,电阻率越小;而含水饱和度是指孔隙中水的比例,水的导电能力较高,所以含水饱和度越高,电阻率越小。
2. 渗透率地层的渗透率是指地层岩石中流体(如石油和天然气)通过能力的指标。
渗透率与电阻率之间存在一定的关系,一般情况下,渗透率越高,电阻率越大。
3. 岩石类型不同的岩石类型具有不同的电阻率特性。
例如,沉积岩中的砂岩和泥岩的电阻率差异较大,可以通过电阻率测井数据来判别岩石类型。
三、应用电阻率测井具有广泛的应用价值,在油气勘探和生产过程中发挥着重要的作用。
1. 储层评价利用电阻率测井数据可以对储层进行评价。
通过分析电阻率测井曲线,可以推断储层的孔隙度、饱和度和渗透率等参数,从而评估储层的储集能力和开发潜力。
2. 油气饱和度计算电阻率测井可以帮助计算油气饱和度。
通过测量地层的电阻率变化情况,结合其他物性参数,可以对油气饱和度进行定量计算,为油气开采提供重要依据。
3. 水层识别在油气勘探中,准确识别水层对于油气开采至关重要。
由于水的导电性较高,利用电阻率测井可以快速准确地识别出地层中的水层,有助于合理规划井别和减少水的影响。
4. 地层划分电阻率测井数据可以用于地层划分。
根据地层中的电阻率变化情况,可以将地层划分为不同的层级,为地质分析和油气勘探提供重要的信息。
5. 钻井过程监测在钻井过程中,电阻率测井还可以用于监测井壁稳定性和识别地层问题。
通过实时监测电阻率变化,可以及时发现钻井问题,保障钻井作业的安全和顺利进行。
随钻电磁波电阻率测量技术一、引言提高服务质量,降低服务成本是工程技术服务努力追求的目标。
随钻测井相对于电缆测井具有多方面的优势:一是随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得的,能够更真实地反映原状地层的地质特征,提高地层评价精度;二是随钻测井在钻井的同时完成测井作业,减少了井场钻机占用时间,从钻井一测井一体化服务的整体上节省成本;三是在某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时,电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时,随钻测井是唯一可用的测井技术。
因此,随钻测井既提高了地层评价测井数据的质量,又减少了钻井时间,降低了成本。
(一)、随钻测井技术发展现代随钻测井技术大致可分为三代:90年代初以前属于第一代,提供基本的方位测量和地层评价测量,在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据。
但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比,以及地层评价。
随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。
90年代初和中期属于第二代,方位测量、井眼成像、自动导向马达及正演模拟软件相继推出,通过地质导向精确地确定井眼轨迹。
司钻能用实时方位测量,并结合井眼成像、地层倾角和密度数据,发现目标位置。
这些进展导致了多种类型的井,尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。
从90年代中期到目前属于第三代,称为钻井测井(Logging for Drilling),提供界定地质环境、钻井过程、采集实时信息时所要求的数据。
表1 随钻测井技术发展(二)、随钻测井的一般知识1、随钻测量MWD包括井眼几何形状(井眼尺寸、井斜、方位等)的测量,与钻井工程相关的工程参数(钻压、钻具扭矩、井眼压力、转速、环空压力等钻井参数)的测量,以及对自然伽马、电阻率的测量。
主要是测量工程数据,并具有单一性。
2、随钻测井LWD在随钻测量MWD的基础上,增加了识别岩性和孔隙性、判识储层的方法如中子、密度等,能对储层做出基本的评价。
随钻电磁波电阻率测井的“犄角”效应一、前言近期,随钻电磁波电阻率测井资料中出现的一种被称为“犄角”的现象,引起了国内外专家教授、工程技术人员乃至地质家的关注,纷纷以极大的兴趣对其进行分析研究,发表文章介绍研究成果与认识,以期对其作出客观正确的阐述与解释。
目前,对于“犄角”的研究仍在深入进行中,对于它的认识和分析尽管不尽相同,甚至尚存争议,但对这一现象的破解必有积极的意义和作用。
对“犄角”的地质和工程分析与应用更值得深入探讨与开发。
二、产生“犄角”效应的机理对于“犄角”效应产生的机理,目前尚存在不同的见解与争论,在此无意参与其中,而仅以认识与分析问题的视角阐发一孔之见,1、何为“犄角”效应所谓“犄角”效应,是指井眼轨迹以一定的交角进入地层界面时,电磁波电阻率测井响应在界面处产生的异常突变现象。
如图1所示,当井眼轨迹与地层界面法线以θ角相交时在地层界面处产生的“犄角”效应。
“犄角”一词来自英语“HORN”有号角、角状物之意;其实古代的号角也是牛角做的。
这里是以牛角的形状形容电磁波电阻率测井响应的异常突变现象。
值得一提的是,有人把这一现象称为“极角”或“极化角”是不够妥当的,因为产生“犄角”效应的主要因素并非“极化”或“激化”问题。
而是电磁波传播的边界效应与边值问题。
2、导致“犄角”产生的因素究竟哪些因素导致“犄角”效应呢?一般认为有以下原因:A、地层界面两侧地层电阻率对比度。
地层电阻率对比度越大,“犄角”效应越明显。
B、井眼轨迹与地层界面法线的交角大小。
交角越大,“犄角”效应越明显。
当然,当井眼轨迹一定时,交角大小与地层产状也有关系。
C、井眼尺寸(井径)大小及仪器外径与井壁之间的间隙大小。
间隙越大,对“犄角”效应的影响越大。
D、井内钻井液电阻率高低。
在一般情况下,井内钻井液电阻率越低对“犄角”效应的影响越大。
尽管影响因素很多,但应当指出,每一单个因素都不是决定性的;“犄角”效应是一个综合响应;在此综合响应中,起主导作用的应是A、B两个因素。
随钻电阻率测量技术研究(一)随钻电阻率测量技术研究张振华摘要:随钻测井LWD(logging while drilling)是在钻井的过程中,同时进行的用于评价所钻穿地层的地质和岩石物理参数的测量,主要有电阻率、放射性、声波及核磁等随钻测井技术。
本文简要的介绍了贝壳NAVITRAK的结构组成;主要分析了补偿式天线和电阻率电子部分的工作原理。
关键词:LWD;电阻率(MPR);衰减;相位;SONDE;PADDLE 1 前言由于油田区块的开发己经到了中后期,为了开发薄油层以及残余油,地质导向仪器己经变得相当重要。
另外这些区块的地质构成及地层描述都已相当清楚,再利用邻井的测井资料,就可以定性和定量描述开发地层的地质构成、各层位的孔隙度、地层骨架的岩性及密度。
在这种情况下,只要使用MWD+自然伽玛+电阻率组成的LWD,就可以满足定向轨迹测量和地质导向的要求。
图1 贝壳休斯LWD井下仪器示意图 2 NAVIMPR仪器简介贝克休斯公司(Baker- Hughes)的随钻测井系统NAVIMPR的井下仪器主要由脉冲发生器(UPU)、探管(PROBE)、M30短节、MPR电阻率和井斜伽玛(SRIG)几大模块组成,探管由整流模块(SNT)、驱动模块(SDM)、存储器(MEM)、定向模块(DAS)和伸展电子连接头(EEJ)等组成,仪器总长13. 02 m。
井下仪器示意图如图1所示。
仪器中有一个涡轮发电机,钻井液冲击涡轮产生交流电,经SNT整流后,供给各个电路模块。
MPR( Multiple Propagation Resistivity )有4个发射极、2个接收极,可以发射和接收频率为2 MHz和400 kHz的两种脉冲,考虑到相位延迟和衰减,共可接收32种脉冲信号。
由4个发射极向地层分别发射2 MHz和400 kHz的电磁波,不同岩性的地层对电磁波的相位延迟或衰减不同的,从而通过泥浆脉冲经过地而传感器传到地面设备中,进行解码。
随钻感应电阻率测井原理浅析1.电阻率的概念2.电阻率的测量方法3.电阻率的电极系分布4.电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要:本文通过对Geolink公司TRIM工具测井原理的剖析,详细介绍了感应电阻率测井的原理,并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词:MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量(MWD—Measurement While Drilling),是一项在钻井过程中,实时对井底的各种参数进行测量的技术,MWD的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况,可以极大的改善决策过程。
随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展,为地层评价提供了新的手段,由于可以直接观测井下工程参数,这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件,及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。
MWD系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。
自从八十年代中期起,就有许多种不同的MWD电阻率被测试并投入市场,包括16’’短电位电阻率,聚焦电阻率(有活动和被动聚焦能力),基于电极的装置(可利用钻头或接触按钮),目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz“电磁波电阻率相位测井”是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。
Geolink公司应广大用户的普遍要求,也制造生产出随钻电阻率工具,它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应(20KHZ)测井相关联,用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似,其垂直分辨率优于电缆中感应测井。
这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。
因而不需要对在不同泥浆(水基、油基、气基及泡沫基钻液)中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正,就能够得到Rt (地层真实电阻率值)。
电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力,常用电阻率这一物理量来表示,导电能力差的物质电阻率高,导电能力好的物质电阻率低。
PETROLEUM TUBULARGOODS &INSTRUMENTS第一作者简介:岳喜洲,男,1983年生,工程师,2009年毕业于中国石油大学(华东),现在中海油田服务股份有限公司,从事随钻电磁波仪器的研发工作。
E-mail :yuexzh@cosl.com.cn ·仪器设备与应用·随钻电磁波电阻率测井曲线分离关系研究岳喜洲,马明学,李国玉(中海油田服务股份有限公司北京101149)摘要:随钻电磁波电阻率测井仪器受围岩、相对介电常数、泥浆侵入、电阻率各向异性等不同因素影响时,多条电阻率测量曲线之间会呈现复杂的分离关系。
文章采取数值计算的方法,模拟各种环境因素对随钻电阻率曲线分离关系的影响。
研究表明,围岩影响使目的层电阻率曲线值降低,对幅度比电阻率的影响大于相位差电阻率;介电参数的影响使幅度比电阻率大于相位差电阻率;低阻泥浆侵入的影响使长源距测量值大于短源距测量值;在电阻率各向异性地层中,随着相对倾角的增大,相位差电阻率大于幅度衰减电阻率。
不同的影响因素会导致电阻率曲线出现不同的分离次序,根据曲线分离规律,可定性分析仪器测量时受到的具体影响因素,对仪器环境校正和随钻地层评价有指导意义。
关键词:随钻电阻率测井;围岩;相对介电常数;泥浆侵入;各向异性中图法分类号:P631.8+1文献标识码:A 文章编号:2096-0077(2016)02-0053-04Study on Relationships of the Separated Curves inResistivity Logging While DrillingYUE Xizhou ,MA Mingxue ,LI Guoyu(China Oilfield Service Co.Ltd.Beijing 101149,China )Abstract :The curves of resistivity logging while drilling (LWD )present complex separation relationship when the tool is affected by environ-mental factors such as surrounding rock resistivity ,dielectric constant ,mud invasion ,resistivity anisotropy etc.This paper uses the numeri-cal simulation to investigate the influence of environmental factors on the curves separation relationship.The result shows the effect of shoul-der bed leads to the target resistivity measurement values lower ,phase difference resistivity is impacted greater than attenuation resistivity ;and the effect of the dielectric constant makes measurement result of attenuation resistivity higher than that of phase difference resistivity ;Meanwhile ,mud invasion also affects the measurement making the long spacing values higher than the short spacing values ;in addition ,with the relative dip increasing in the resistivity anisotropic formation ,phase difference values will increase which is higher than amplitude attenuation values.In conclusion ,these factors lead to the separation phenomenon of curves ,the rank of which is based on the factors.U-sing the separation regularities ,which is presented in this paper ,the specific factors affecting the measurement can be qualitatively ana-lyzed ,as has instructive significance to the measurement environmental correction and LWD formation evaluation.Key words :resistivity logging while drilling ,shoulder bed ,dielectric constant ,mud invasion ,anisotropy0引言随钻电磁波电阻率测井仪在随钻地层评价和钻井地质导向方面已获得广泛应用。
4地层倾角对随钻电阻率测井的影响范宜仁等2013年发表文章“倾斜各向异性地层随钻电磁波响应模拟”,文中通过坐标变换的方法,基于柱坐标系时域有限差分(FDTD)模拟和分析了倾斜各向异性地层随钻电磁波响应。
为了研究各向异性系数对相位(幅度)电阻率的影响,模拟了不同各向异性系数条件下倾斜地层随钻电磁波测井响应,模拟结果表明:当地层倾角小于30°时,不同水平电阻率条件下,各向异性系数对视电阻率影响较小,随钻电磁波视电阻率主要反映地层水平电阻率;随地层倾角增大,视电阻率受各向异性的影响增大,且地层水平电阻率越低,随钻电磁波测井响应受地层各向异性影响越大,相位电阻率比幅度电阻率更加敏感;当地层倾角较大时,随着各向异性系数增大,视电阻率甚至会超过垂直电阻率。
为了研究不同发射频率对各向异性系数的敏感性,模拟了地层各向异性系数为√10,水平电阻率为0.5Ω·m时不同地层倾角条件下随钻电磁波响应,模拟结果显示:随发射频率增大,视电阻率受各向异性影响增强,当地层倾角较大时,随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过垂直电阻率。
夏宏泉等2008年发表文章“随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析”,文中分析了随钻电阻率测井中地层倾角(或井斜角)等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。
在大斜度井和水平井测井中,大部分仪器的测量值要受到井斜角或地层倾角的影响,实测曲线出现“异常”和“变形”。
在直井中,如果地层是水平的,则仪器测量的是水平电阻率。
但如果仪器在钻开同样地层的水平井时,则测量电流会流过地层的水平面和垂直面,视电阻率测量值R a是水平电阻率R h和垂直电阻率R v合成的[3-6]。
假设在水平井中地层存在各向异性,垂直层界面方向的电阻率为R v,平行层界面方向的电阻率为R h,径向上(与地层平行的方向)为宏观各向同性,可推导出地层视电阻率R a、R h、R v的关系为⁄R a=Rℎ√cos2θ+sin2θλ⁄式中,λ为地层电阻率的各向异性系数,λ=(R v/R h)0.5;θ为相对倾角,即井轴与地层面法线的相对夹角,可由井斜角和地层倾角求得。
随钻电阻率测井仪器的实现黄忠富 黄瑞光(武汉华中科技大学) 陈 鹏(江汉测井研究所)摘要黄忠富,黄瑞光,陈鹏.随钻电阻率测井仪器的实现.测井技术,2002,26(2):172~175介绍最新研制的随钻电阻率测井仪器的测量原理、实现方法,并具体分析电路硬、软件的设计以及元器件选择中应注意的问题。
多次模拟运行试验表明,该仪器达到了设计指标,性能良好,稳定可靠。
关键词: 随钻测井 电缆测井 电阻率 测井仪器 原理 设计ABSTRACTH u ang Zhongfu ,H u ang R uigu ang ,Chen Peng.Development of MW D R esistivity Logging T ool.W LT,2002,26(2):172-175A new MW D resistivity logging tool has been developed.Its measurement principle ,im plementation ,hardware and s oftware designs are introduced.Problems to be n oticed in circuit design and com ponents selection are als o indi 2cated.Simulating tests sh ow this toolis up to the design standards ,better in performance and m ore reliable in quali 2ty.Subjects :MW D cable logging resistivity logging instrument principle design引言随钻测井(Measurement While Drilling )是一种比较新的技术,和传统的电缆测井相比较,随钻测井具有实时性好、测井精度高、节省测井成本等优点[1],并且当一些井不能用电缆测井,或者在某些特殊地层条件下操作困难、花费钻井时间过多的时候,就必须用随钻测井代替电缆测井。
随钻测井一﹑随钻测井的引入在油气田勘探、开发过程中,钻井之后必须进行测井,以便了解地层的含油气情况。
一般来说,测井资料的获取总是在钻井完工之后,再用电缆将仪器放入井中进行测量.遇到的问题:1、某些情况下,如井的斜度超过65度的大斜度井甚至水平井,用电缆很难将仪器放下去2、井壁状况不好易发生坍塌或堵塞3、钻完之后再测井,地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别.(由于钻井过程中要用钻井液循环,带出钻碎的岩屑,钻井液滤液总要侵入地层二﹑随钻测井的概念随钻测井(因为它不用电缆传输井下信息,所以也称为无电缆测井 ):是在钻开地层的同时,对所钻地层的地质和岩石物理参数进行测量和评价的一种测井技术.首先,随钻测井在钻井的同时完成测井作业,减少了井场钻机占用的时间,从钻井—测井一体化服务的整体上又节省了成本。
其次,随钻测井资料是在泥浆侵入地层之前或侵入很浅时测得的,更真实地反映了原状地层的地质特征,可提高地层评价的准确性.而且,某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时,电缆测井困难或风险加大以致于不能作业时,随钻测井是唯一可用的测井技术。
另外,近二十年来海洋定向钻井大量增加。
采用随钻定向测井,可以知道钻头在井底的航向,指导司钻操作;可以预测预报井底地层压力异常,防止井喷;可以提高钻井效、钻井速度和精度,降低成本,达到钻井最优化(现代随钻测井技术大致可分为三代)•20世纪80年代后期以前属于第一代可提供基本的方位测量和地层评价测量在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据,但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比以及地层评价;随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。
•20世纪90年代初至90年代中期属于第二代过地质导向精确地确定井眼轨迹 ;司钻能用实时方位测量 ,并结合井眼成像、地层倾角和密度数据发现目标位臵。
这些进展导致了多种类型的井尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。
电阻率测井方法基本原理1、双感应测井 Dual Induction Log1、双感应测井原理示意图图1 感应原理示意图2、双感应测井原理① 发射线圈形成的电磁场在地层中产生环井眼感应电流(涡流),涡流形成二次电磁场,在接收线圈中产生感应信号,其大小与地层电导率成正比。
具体表述为:把地层看成是一个环绕井轴的大线圈,把装有发射线圈T 和接收线圈R 的井下仪器放入井中,对发射线圈通以交变电流I ,在发射线圈周围地层中产生了交变磁场Φ1,这个交变磁场通过地层,在地层中感应出电流I1,此电流环绕井轴流动,叫涡流。
涡流在地层中流动又产生交变磁场,这个磁场是地层中的感应电流产生的,叫二次磁场Φ2,二次磁场Φ2穿过接收线圈R ,并在R 中感应出电流I2,从而被记录仪记录。
很明显,接收线圈R 中感应产生的电动势大小与地层中产生的涡流大小有关,而涡流大小又与岩石的导电性有关,地层电导率大,则涡流大,电导率小,则涡流小,涡流与电导率成正比,因而接收线圈中的电动势也与电导率成正比。
根据记录仪记录到的感应电动势的大小,就可知道地层的电导率。
中可以看出,接收线圈R 不仅被二次磁场Φ2穿过,而且被一次磁场Φ1穿过。
因而接收线圈R 中产生的信号有两种:一是由地层产生的,与地层导电性有关的信号,称为有用信号,用VR 表示。
另一种是由仪器的发射线圈直接感应产生的,这是一种干扰因素,称为无用信号,用VX 表示,二者在相位上相差90°。
感应测井是径向(沿半径方向)近似并联的电导测井仪器。
根据几何因子理论:tt invasioninvasion mmud tt mud mud t R G R G R G G G G 111invasion invasion ⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅=σσσσ其中:mud G 、invasion G 、t G 分别为泥浆、侵入带、地层的几何因子;mud σ、invasion σ、t σ分别为泥浆、侵入带、地层的电导率。
电阻率测井方法基本原理1、双感应测井 Dual Induction Log1、双感应测井原理示意图图1 感应原理示意图2、双感应测井原理① 发射线圈形成的电磁场在地层中产生环井眼感应电流(涡流),涡流形成二次电磁场,在接收线圈中产生感应信号,其大小与地层电导率成正比。
具体表述为:把地层看成是一个环绕井轴的大线圈,把装有发射线圈T 和接收线圈R 的井下仪器放入井中,对发射线圈通以交变电流I ,在发射线圈周围地层中产生了交变磁场Φ1,这个交变磁场通过地层,在地层中感应出电流I1,此电流环绕井轴流动,叫涡流。
涡流在地层中流动又产生交变磁场,这个磁场是地层中的感应电流产生的,叫二次磁场Φ2,二次磁场Φ2穿过接收线圈R ,并在R 中感应出电流I2,从而被记录仪记录。
很明显,接收线圈R 中感应产生的电动势大小与地层中产生的涡流大小有关,而涡流大小又与岩石的导电性有关,地层电导率大,则涡流大,电导率小,则涡流小,涡流与电导率成正比,因而接收线圈中的电动势也与电导率成正比。
根据记录仪记录到的感应电动势的大小,就可知道地层的电导率。
中可以看出,接收线圈R 不仅被二次磁场Φ2穿过,而且被一次磁场Φ1穿过。
因而接收线圈R 中产生的信号有两种:一是由地层产生的,与地层导电性有关的信号,称为有用信号,用VR 表示。
另一种是由仪器的发射线圈直接感应产生的,这是一种干扰因素,称为无用信号,用VX 表示,二者在相位上相差90°。
感应测井是径向(沿半径方向)近似并联的电导测井仪器。
根据几何因子理论:tt invasioninvasion mmud tt mud mud t R G R G R G G G G 111invasion invasion ⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅=σσσσ其中:mud G 、invasion G 、t G 分别为泥浆、侵入带、地层的几何因子;mud σ、invasion σ、t σ分别为泥浆、侵入带、地层的电导率。
第五节电阻率测井自本世纪20年代发明电测井以来,电阻率测井一直是勘探、开发石油天然气的重要测井方法。
尤其在60年代,电测井得到迅速发展,就仪器、新方法不断出现,使得电测井成为划分油气层、计算油气储量的重要依据。
本节将分别论述普通电阻率测井、侧向测井、微电阻率测井及感应测井。
一、普通电阻率测井1.普通电阻率测井原理电阻率测井就是沿井身测量井周围地层电阻率的变化。
为此,需要向井中供应电流,在地层中形成电场,研究地层中电场的变化,求得地层电阻率,其测量原理如图1-1-41所示。
把供电电极A和测量电极M,N组成的电极系放到井下,供电电极的回路电极B(或N)放在井口。
当电极系由井底向上提升时,由A电极供应电流I,M,N电极测量电位差ΔU MN,它的变化反映了周围地层电阻率的变化。
通过变换,即可测出地层的视电阻率。
这样就能给出一条随深度变化的视电阻率曲线,可用下式表示:假设井与周围地层为均匀介质,其电阻率用R t表示。
A电极形成的等位面为球面,与A电极相距为r处的电流密为:其电场强度可用微分形式的欧姆定律表示:对上式积分,可得r处的电位:A电极与M,N电极的距离分别为AM和AN,M,N电极的电位分别为:M,N电极间的电位差为:由此得出均匀地层的电阻率:K 为电极系常数,它的数值与电极间的距离有关。
如果使用A 、B 电极供电,M 电极测量(此时N 电极位于井口),A 电极的电流I 和B 电极的-I 对M 电极均有贡献。
根据电位叠加原理由于N 电极位于井口,离A 、B 电极很远,则:如果AB AM =,AM AN =。
这两种电极系得出同样的结果。
因此把前者称为直接供电(单极供电)电极系,后者称为互换供电(双极供电)电极系。
在实际测井时,由于地层厚度有限,上、下有围岩,对于渗透性地层又会形成侵入带,各部分介质的电阻率不同,实际上是非均匀介质。
因此,用上式得出的电阻率不等于地层的真电阻率,称为视电阻率R a ,但在一定程度上R a 反映了地层电阻率的变化。
写一篇随钻方位电磁波电阻率成像模拟及应用的报告,600字
随钻方位电磁波电阻率成像(Directional EM Wave Resistivity Imaging,DEMWRI)技术具有非常重要的地质勘查价值,是一种常用的电磁新兴测井技术。
它是利用通过电磁波模拟地球电性结构、定量评价各种类型油藏对电波感应效应的一种测井技术。
当前,这种技术已被应用到测井、油藏评价、油气勘探等领域中,可以大大提升我国油气资源的开发效率,并减少工程成本。
DEMWRI技术的工作原理主要是该技术会把地表以下的空间用电磁波探测,根据从不同深度和夹角得到的电磁信号,将这些信号转换成层观测点的电阻率,从而得出深度和夹角电阻率曲线图,从而便于分析地质层的位置、厚度、面积,以及地质结构的特征。
DEMWRI技术的模拟主要包括三个步骤:1) 通过测量得到反射端电磁波的水平及垂直分量;2) 电磁波的模拟,以反映地质结构及各特征的物理属性;3) 根据实际的地质物理属性,进行模拟,重新构建得到的地形及地质特征。
由此可以分析出地质构造及各类特征,从而得出深度和夹角电阻率曲线图。
DEMWRI技术的应用潜力十分巨大,主要用于油气藏勘探和评价。
一方面,它可以用于深度电磁勘探,分析岩性特征和地形,有助于更好地研究油藏地质;另一方面,它可以用来对油气藏进行评价,根据深度和夹角电阻率曲线图来预测油气藏的位置、厚度和面积等参数,从而明确油气藏的实际开发情况。
总之,随钻方位电磁波电阻率成像技术具有很高的应用前景,具有极大的科学价值和工程应用价值,可以有效提高我国油气资源开发效率,改善油气资源的利用效率。
理论算法2021.01随钻电阻率测量方法研究钱德儒(中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究,北京,100020)摘要:在地层的物理参数中,电阻率是反映岩性和含油气性的重要参数之一,钻井过程中的侧向电阻率测井是石油勘探开发中电阻率测井的重要技术。
本文对随钻电阻率测量方法进行研究。
首先,研究了随钻电阻率的测量方法,包括以下几种电阻率测量方法:基于相位差的测量方法,基于幅度比值的测量方法,基于相位差和幅度比值组合的测量方法;然后,对多探测深度方案分析。
研究结果表明;改变地层的电阻率对电磁场的幅度的影响可以用来测量井眼附近的地层参数。
当乞/皿>,达到1.57的极限时,幅度比值和相位差测量精度要求是等效的。
同时,幅度比值测量方法适用于低电阻率,而相位差测量方法则适合于高电阻率。
幅度比值测量具有更高的探测深度,相位差测量具有更好的纵向分辨率。
关键词:随钻电阻率;幅度比值;相位差;多探测深度方案Research on resistivity measurement while drillingQian Deru(Research on Petroleum Engineering Technology of China Petrochemical Corporation,Beijing,100020)Abstract:Among the physical parameters of the formation,resistivity is one of the important parameters reflecting lithology and teral resistivity logging during drilling is an importarit technique for resistivity logging in petroleum exploration and development.In this paper, the measurement methods of resistivity while drilling are studied・Firstly,the measurement methods of resistivity wh订e drilling are studied,including the following resistivity measurement methods: measurement method based on phase difference,measurement method based on amplitude ratio,measurement method based on combination of phase difference and amplitude ratio;Moreover,the multi-depth detection scheme is analyzed.The research results show that the influence of changing the resistivity of the formation on the amplitude of the electromagnetic field can be used to measure the fonnation parameters near the borehole.When the limit of M./A①「is reached 1.57,the amplitude ratio and phase difference measurement accuracy requirements are equivalent.At the same time,the amplitude ratio measurement method is suitable for low resistivity,while the phase difference measurement method is suitable for high resistivity.The amplitude ratio measurement has a higher detection depth,and the phase difference measurement has a better longitudinal resolution.Keywords:resistivity while drilling;Rytov approximate measurement model:amplitude ratio;phase difference0引言随钻测量(MWD-Measurement While Drilling)是一种在钻孔过程中实时测量井底各种参数的技术,MWD的最大优点是可使钻探人员和地质学家实时查看井下发生的事情,从而可以大大改善决策一現MWD系统测量的一个非常重要的方面是电阻率地层表征的测井和地质跟踪,地质追踪是指在钻探过程中使用地层评估数据来评估水平井和大角度斜井,可提供实时交互式层理跟踪,从而将非垂直井引向最优化的地质目标层皿。
随钻感应电阻率测井原理浅析1.电阻率的概念2.电阻率的测量方法3.电阻率的电极系分布4.电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要:本文通过对Geolink 公司TRIM 工具测井原理的剖析,详细介绍了感应电阻率测井的原理,并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词:MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量(MWD —Measurement While Drilling ),是一项在钻井过程中,实时对井底的各种参数进行测量的技术,MWD 的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况,可以极大的改善决策过程。
随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展,为地层评价提供了新的手段,由于可以直接观测井下工程参数,这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件,及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。
MWD 系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。
自从八十年代中期起,就有许多种不同的MWD 电阻率被测试并投入市场,包括16'短'电位电阻率,聚焦电阻率(有活动和被动聚焦能力),基于电极的装置(可利用钻头或接触按钮),目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz “电磁波电阻率相位测井” 是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。
Geolink 公司应广大用户的普遍要求,也制造生产出随钻电阻率工具,它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应(20KHZ)测井相关联,用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似,其垂直分辨率优于电缆中感应测井。
这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。
因而不需要对在不同泥浆(水基、油基、气基及泡沫基钻液)中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正,就能够得到 Rt (地层真实电阻率值) 电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力,常用电阻率这一物理量来 表示,导电能力差的物质电阻率高,导电能力好的物质电阻率低。
电阻率与电阻的关系可用电阻定律来表示: 对一导电均匀的物质,其电阻值r 与导体长度L (米)成正比,与截面积 S (米2)成反比:r 二R-(欧姆)S比例系数R 称导体的电阻率,其值仅与导体的性质有关: R = r S (欧姆•米)电导率是电阻率的倒数,即C=丄(姆欧/米)R感应测井原理:感应测井是利用电磁感应原理来测量地层电导率的感应测井使用交变电磁场对地层电阻率进行测量, 不会因为井内不存在导电 介质而受到限制。
常规感应测井使用的场频较低(多数使用1kHz ),通过测量接收机的感生电动势,对地层电阻率进行分析,它已逐步发展成为常规测井系列中 一个主要的电法测井项目。
常规测井方法到目前已经发展的较为成熟, 取得了许 多成功的应用经验。
随钻电阻率测量的理论依据是电磁波的传播效应,对于固定的电磁场,不同的地层由于其地质参数的差异对与电磁场的响应也各不相同,不同的钻井环境(如油基钻井液,空气钻井)同样也会影响电磁场的分布,通过检 测电磁场的变化,就可以获得地层和钻井环境的有关信息,随钻的含义就是在钻发射线圈电路感生电流接收线圈电路接收线圈COIL 发射线圈 COIL大地环Wk井的过程中,对井下的钻井参数进行实时的测量跟踪。
随钻测量的优势在于:可以获得井眼周围地层最原始的地质资料;帮助工程人员及时调整钻井方案,以求得到最佳结果。
电极系的分布在确定了电阻率测量方法之后,接下来的需要对电极的分布进行分析。
首先,测量工具是安装在无磁钻铤上的,为了使得工具更加牢固,通常选择两个接收机之间的距离为6in (15cm),同时,这样的距离可以在给定的2MHz的场频下获得接近1.57rad的最大相位差。
发射机到接收机的距离由发射机的功率和接收机的动态范围来确定,此外其他的一些因素也会影响测量的结果,例如:绝缘效应随着源距的增加而增强,而井眼和侵入带的影响逐渐减小,反之亦然。
一般来说,源距越小,探测深度也就越浅。
应当根据实际情况的需要合理调整源距,在多发射机结构中,利用不同的源距可以提供多种探测深度。
地层电阻率的动态范围很大约100dB (0.50 m〜50000。
m ),因而对接收机的动态范围也有较严格的要求,但扩大动态范围的同时还应考虑接收机灵敏度的问题,两者的选择彼此制约,应力求达到最佳。
因此场频的选择是往往根据电阻率随钻测量系统的要求选定的。
不同场频有着不同的应用环境,在可用的频带内按照如下区间划分:2002kCon ducti onResistivity20kIn ducti on Resistivity200k2MPropagati onRisistivity20M200MPropagati on DielectricResistivity2GPropagati on Dielectric图2钻井液会向地层中渗透,根据钻井液侵入地层深度的不同,以井眼为中心,划分四个不同的区域:井眼、冲洗带、过渡带和原状地层。
如下图所示:其中Rm为井眼中的泥浆电阻率;Rxo为冲洗带电阻率;Rs为围岩电阻率,Rmc为泥饼电阻率;p为测量地层的真电阻率;Di为冲洗带直径;图3在随钻电阻率测量系统中,场频通常选择2MHz ,已有的经验也证实,2MHz 的随钻测量工具是行之有效的,过高的频率会增加接收机测量的动态范围,同时对工具的绝缘性在实际的钻井作业中,=:=R_xo冲洗带::=W ¥盡瓠:=====:三.;兰芒三llllh三II亠二无二1;=.;g=.»na■=■=»»='_ x:iM4:::.;z:i i弱-i "•'i i•::“ - i i';;“::i "::i■==辽=!2!il]ii iriiji云兰Ti;==; 2區习鳥u百二百摂Jr.过度III-带原状地层围岩Rs能提出了很高的要求,而过低的频率会导致天线效率的下降,因此必须增加仪器的长度,增大源距,才能达到相位测量的灵敏度要求,相应的发射机的功率也会因此而大大提高。
.参考文献:【1】“定向钻井” [英] T. A. 英格里斯苏义脑译石油工业出版社【2】、“随钻测量与井筒油气评价技术” 曹来勇,王镇生,何炳振石油大学出版社【3】、“地球物理测井仪器” 胡澍石油工业出版社【4】、“测井方法与资料应用”陈一鸣江汉石油学院作者简介:二十世纪九十年代,定向和伽玛测量仪器已经能够满足绝大多数消费者的需求,但近来消费者普遍要求增加随钻电阻率测井功能。
Geolink 公司在2001 年底已经生产出随钻电阻率工具,并于2002 年1 月,在Geolink 公司的目录上,对此产品(TRIM 感应电阻率MWD )作了简单的介绍。
自从八十年代中期起,就有许多种不同的MWD 电阻率被测试并投入市场,包括16'短'电位电阻率,聚焦电阻率laterologs 上(有活动和被动聚焦能力),基于电极的装置(可利用钻头或接触按钮),最普遍使用的是电磁波电阻率测量仪器(操作频率1-2MHZ )。
由于基于电阻率测量影响钻铤的限制,这些方法都需做些技术让步,并且通过这些方法,其加工成本昂贵,操作、维修复杂。
地质学家和石油物理学家们发现把MWD 仪器测井结果与通常使用的电缆感应(20KHZ )测井相关联在一起十分困难,尤其是在地层形成为各向异性(例如在水平井产层中进行测量时)的条件下,电磁波测量的广泛使用更反映了这一问题。
因此,我们的电阻率工具在设计中应采用以下四条重要的原则:1)它必须能同现有的定向MWD 系统相兼容,并可以继续升级。
2)Geolink 公司的客户有能力支付此项技术的费用。
3)仪器使用简单,易操作、易维护。
4)测量值必须十分精确,前后一致,且可直接同其它测量方法的结果相比较(如Laterolog 感应法)。
于是我们研制出了20KHZ 频率的感应电阻率工具,它所附带的短钻铤能够与标准定向/伽马系统相对接(插入或拔出)。
除了电阻率钻铤短节和将探管插入短节内所需的附件以外,其余部分都可以使用通用尺寸,因而可节省投资。
另外,天线也安装在钻铤的一侧,因此测量结果中带有方位角(或方向)参数。
通过对这种方法的发展,可以探测到在井眼周围不同区域的电阻率差异。
工具图1是TRIM随钻电阻率工具的示意图。
TRIM工具由电池短节提供能量,电池使用寿命250 小时。
在电池顶部装有一个公插头,它可与定向仪器串的底部母插头相连接,同时电池筒也带有信号传递线,它可以使TRIM 工具和SEA 进行实时电阻率数据的传送。
这种弹簧尖锥装置有以下几点优势:1)当计算和匹配工具长度时,有一定的调整空间。
2)这套设备便于井上安装。
3)若使用可打捞定向系统,定向/伽马部分以及连接的随钻电阻率工具都可以进行打捞(尽管尖锥并不是湿接头连接)。
在电池短节下面是电阻率钻铤。
控制电路和天线被安装于钻铤壁一侧内。
隔板装置用两个常用的脉冲发生器定位螺丝固定,为其提供能量,便可得到信号。
电路部分由抗压筒保护,天线由一种特殊护罩保护。
用户可以自行移动或更换天线(即使在井场),即使遇到一些麻烦,仍然可以保护这一部分完好的状态。
从定向钻井的观点来说,除了侧向通道,钻铤的设计符合行业标准钻。
目前,此设备可适用于4-3/4〃到9-1/2〃的井眼尺寸中。
传感器列轴向排列成三组:发射电极(Tx),低级接收电极(BRx)和主接收电极(Bx)。
Tx 天线被一个由功率放大器放大的20KHz 循环电流激发。
循环电流产生一个变化磁场(主磁场),它传播进入周围地层,其径向深度对地层的传导率(参见图2)和励磁频率有影响。
主磁场产生环工具及环井眼的Focau(或Eddy)电流。
环地层电流产生的磁场对地层传导率有影响。
两个接收电极(BRx和Rx)的作用是消除主磁场的干扰。
每个接收电极的感应电压大小相等、极性相反,此电压有助于消除在主磁场和接收机间的干扰联系。
电压相互平衡技术也对接收机的调焦有帮助,能使其有比单接收机更高的灵敏度和垂直分辨率。
工具中的循环电流产生一个二级磁场,它会产生一个电压,此电压对地层传导率有影响。
电阻率数据直接实时传送至SEA,同时也能够把高分辨率的测井记录储存在存储器内,起完钻后仍可保存这一备份的测井记录。
井下数据的存储可以设置成每8 秒至每200 秒一个,以使之与期望的ROP 机械转速相匹配。
井下数据开始存储时间可以延时至864,000秒(240 小时)。
在钻台上,使用传输线与受铍铜抗压筒保护的通过DTU 通过与地面计算机间进行通讯可以获得井下存储数据及工具的操作配置,!!这种通讯通过司显线传回,DTU 又与工具相连接,工具通过通电线路同外部工具相连接,且受。