侧向测井与方位阵列测井仪
作者：姜黎明
来源：《石油知识》 2016年第6期
姜黎明
在油气资源领域，测井被誉为地质家的“眼镜”，帮助地质家回答油气勘探开发中的6个基本问题，即：地下是否有油气？有多少油气？是否可开采？能开采多久？开采效率如何？下一口井应该布在哪里？测井的应用贯穿油气勘探开发的全过程，成为石油工程技术服务的主干技术之一。针对岩石的电、声、放射性、光等物理特性，发展了一项又一项测井技术，主要包括自然电位、自然伽马、感应、侧向、声波、密度、中子等常规测井技术系列。随着勘探开发的逐步深入，面对页岩、致密砂岩、碳酸盐岩等复杂储层，阵列感应、阵列侧向、微电阻成像、超声成像、多极子阵列声波、核磁共振等成像测井技术系列成为主导。国外代表性公司有斯伦贝谢的MAXIS-500成像测井系统、贝克休斯的ECLIPS-5700成像测井系统、哈里伯顿的EXCELL-2000成像测井系统。国内有中国石油测井的EILOG快速成像测井系统。
什么是侧向测井
在上述诸多测井方法中，电法测井是确定地质参数的重要手段之一。电法测井主要有感应、侧向两大类，本文重点介绍一下侧向测井的发展历程。在高矿化度泥浆和高阻地层的井中，由普通电极系供电电极流出的电流，几乎全部在井内、低阻围岩中流动，很少流入目的层。为了减小泥浆的分流作用和低阻围岩的影响，提出了侧向测井。
侧向测井又叫聚焦式电法测井。它的电极系中除了主电极之外，上下各有一个屏蔽电极，从主电极和屏蔽电极流出同极性电流。由于电流极性相同，它们之间有相互排斥作用，主电极流出的电流被“挤压”成近似垂直于井壁的盘状流入地层。这就大大降低了井筒和低阻围岩对视电阻率测量的影响。侧向测井有起初的三侧向、七侧向发展为目前的双侧向、阵列侧向、方位阵列侧向。
方位阵列测井仪器研制成功
从20世纪90年代开始，感应测井仪器有了重大进展，推出了阵列感应测井仪器，这促进了侧向测井仪器的进步和更新。国内外投入了大量的人力物力进行研发。1998年，斯伦贝谢推出了高分辨率阵列侧向测井仪器（HRLA），并设计出试验仪器用于现场测井，加快了阵列侧向的实用进程。随后，中国石油集团测井有限公司成功研制出了阵列侧向测井仪器（HAL）。阵列侧向测井仪通过改变屏蔽电极个数和返回电极位置的方式，采用软硬结合聚焦处理等先进技术，实现统一的纵向高分辨率（0.3m）、5种径向探测深度的地层电阻率测量。仪器提供5条地层电阻率曲线、径向侵入二维剖面电阻率成像图，可清晰描述地层径向侵入特征，分析薄层和薄互层油气特性，判断油水层性质，准确识别油水界面。由于阵列侧向不具备方向指示功能，因此在裂缝性等非均质储层中应用受到限制。在井周不同方位地层非均质性探测方面，目前的倾角测井仪、微电阻率成像测井仪等虽分层能力好，但探测深度极浅，无法测量较深处的地层的变化情况。
第３７卷第５期 ２０１３年１Ｏ月 测井技术 ＷＥＬＩ Ｌ０ＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ Ｖｏｌ＿３７ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ ２０１３
文章编号：１００４—１３３８（２０１３）０５～０４８１—０６ ＨＲＤＬ高分辨率双侧向测井仪与
普通双侧向测井仪探测特性研究
冯琳伟 ，汤天知 ，贺飞 ，徐拥 ，孙军军。，贺晓真
（１＿中国石油集团测井有限公司，陕西西安７１００７７；２．中国石油集团川庆钻探工程有限公司 测井公司，重庆４０００２１；３．中国石油天然气管道局第五工程公司，河北廊坊０６５０００）
摘要：介绍了ＨＲＤＬ高分辨率双侧向测井仪的原理及特点。为详细分析ＨＲＤＬ和普通双侧向测井仪电极系之间 的探测特性差异，采用数值模式匹配算法（ＮＭＭ）建立了不同地层模型，对２种电极系结构进行测井响应数值模 拟。２种电极系探测深度和侵入特性接近，但ＨＲＤＬ对薄层分辨能力比普通双侧向测井仪强，层界面显示清晰；在 中高电阻率地层，ＨＲＤＬ测量值与普通双侧向测井仪吻合较好，但在低电阻率地层，２种电极系由于受井眼影响程 度不同，测量曲线幅度存在明显差异。 关键词：高分辨率双侧向测井；探测深度；纵向分辨率；井眼影响；侵入；电极系；数值模拟 中图分类号：Ｐ６３１．８４ 文献标识码：Ａ
Ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｕａｌ Ｌａｔｅｒｏｌｏｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｏｎ Ｄｕａｌ Ｌａｔｅｒｏｌｏｇ
ＦＥＮＧ Ｌｉｎｗｅｉ ．ＴＡＮＧ Ｔｉａｎｚｈｉ ，ＨＥ Ｆｅｉ ，ＸＵ Ｙｏｎｇ ，ＳＵＮ Ｊｕｎｊ ｕｎ３，ＨＥ Ｘｉａｏｚｈｅｎ （１．Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｌｏｇｇｉｎｇ ＣＯ．ＬＴＤ．，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａｎｎｘｉ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｅｌｌ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＣＮＰＣ Ｃｈｕａｎｑｉｎｇ Ｄｒ．１１＆Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣＯ．ＬＴＤ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００２１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０６５０００，Ｃｈｉｎａ）
刹井与射孔 ２００２年・第１期 Ｅ．Ａ．ＫｙａＨｒＨｎ等著 俄罗斯双侧向测井 赵耀五译 （大庆测井公司） 摘要：介绍了一种新型双侧向视Ｉ井方法的物理基础、数学模拟结果、下井仪器、软件和试验结果。 关键词：电测井双侧向测井测井仪器测井解释 １前言 地球物理实践中使用的不同探测深度侧向测 井的聚焦电极系一般都是大尺寸对称的多电扳探 测装置，有点电极装置（如ＥＫＣ ２），立体电极装 置（如９９）或两种电极的组合装置（ＤＬＬ） 其中 多数情况下实现的是径向平面场的物理聚焦原 理。也曾提出过根据一组非聚焦电极系的原始测 井曲线用程序方法合成测井曲线的装置（中央地 球物理勘探研究院提出的按单元的电极系）。利 用上述电扳系可以在井筒地质剖面上划分出储集 层，在有钻井液滤液侵人带条件下根据地层径向 电阻率的非均质特征评价储集层的饱和特点，确 定侵人带的电阻率和直径以及地层的电阻率 在任何类型不同探测深度的侧向测井仪器 中，由于井筒对浅探测电极系的影响比较大，最好 采用扶正器或推靠器。在起下作业条件比较复杂 的井进行测井时（通过钻具作业，定向井，仪器通 过条件不好的井等）会造成一定的困难。 此外，所有上述仪器聚焦测量电流束的厚度 太大，垂向０．３～０．６ｍ．这就大大限制了这些仪器 在薄层状地层条件下和穿过倾斜界面时的垂向分 层能力 在所提出的双侧向测井电极系中，由于 分别测量垂向狭窄（ｊｃｍ）的聚焦电流束八个方位 的分量．因此就克服了上述局限性。就物理基础 和主要尺寸看．这种双侧向测井的电极系和我们 研制的双微侧向测井仪 有许多共同点．这样，就 可以综合利用这些资料获得更完整的储集层的电 性参数。 双侧向测井方法的物理基础 这种双侧向测井仪的基础是具有立体电极的 普通对称五电极侧向测井电极系，其中心电极Ａ 被垂向绝缘补充分隔成八个相等的部分（图１） 在斯伦贝谢公司方位电阻率扫描仪ＡＲＩ中 一使 用的是类似的具有１２个部分的电极结构。这种 电极系在井中自由状态（不扶正）条件下，其中心 电极Ａ。八部分中总有一部分离井壁相当近，这 就使得能够可靠地利用中等探测深度电极系（ＥＫ
２００７年第２１卷第３期 石油仪器 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
・仪器设备・
高分辨率双侧向测井仪的应用
王 恒 李建平 王爱英 程 刚 熊孝云 李建舟 李 刚
（中国石油集团测井有限公司华北事业部河北 廊坊）
摘 要：在高电阻率薄层和高矿化度泥浆的井中，高分辨率双侧向测井仪可以较准确地求出地层电阻率，从而判断地
层的含油性及进行储量计算。文章主要介绍高分辨率双侧向测井仪的原理和在华北地区的应用。
关键词：双侧向测井；分辨率；电阻率；电极距
中图法分类号：Ｐ６３１．８＋１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４．９１３４（２００７）０３—００２７—０２
０ 引 言
高分辨率双侧向测井仪在传统双侧向测井仪基础
上重新设计了电极系，将纵向分辨率由原来的０．７ ｎｌ
提高到０．４ ｎｌ，能够准确地划分极薄的砂泥岩交互层。
文章从高分辨率双侧向测井仪原理入手，介绍了高分
辨率双侧向测井仪在华北地区的应用。
ｌ 高分辨率双侧向测井仪简介
１．１电极系结构
普通电阻率测井不能很好地反映地层电阻率变化
的原因是供电电流受低阻围岩和泥浆影响而没有大量
流入地层。为了解决这个问题，设计了双侧向测井电
极系。它的特点是…：根据同性电流相互排斥的原理，
在主电极两侧加有相同极性的屏蔽电极。由于屏蔽电
流的排斥作用，把主电流聚焦成具有一定厚度的电流
束，只沿垂直于井轴的方向侧向流入地层。
在电极系结构上，与其它双侧向仪器不同的是，高
分辨率双侧向测井仪以监控电极Ｍ。为中心，电极对
称分布为１１个，并且增加一对辅助监控电极Ａ 和
Ａ ，每一对电极对称排列［ 。其电极系结构示意图
如图１所示。
Ａ２ Ａ Ａ１ Ｍ２ Ａｎ Ｍ１ Ａ０ Ｍ２ Ａｌ Ａｌ’ Ａ２
图１电极系结构示意图
双侧向视电阻率受电极系参数和介质参数的影
响，不同的电极系对测量结果的影响不同。影响双侧 向探测特性的参数主要是屏蔽电极的长度和主电流层
