阵列感应测井的应用

高分辨率阵列感应测井仪及其应用探讨【摘要】高分辨率阵列感应测井仪具有一些很优越的特性，比如它不仅可以测量高的电阻率，也可以测量浅的电阻率，它主要是通过一些特殊的线圈组合在一起，然后来对不行类型的电阻率在同等质量的情况之下发现他们的垂直方向上的分辨率，并进行相关的信号处理。

而本片文章就主要围绕高分辨率阵列测井仪的特点，原理以及它的一些应用来阐述一些观点。

【关键词】分辨率阵列感应测井仪应用探讨当原始的测井技术不能满足目前油气开采程度加深的现状之后，高分辨率阵列测井仪很好地解决了这一矛盾，它同常规的测井仪相比优势就在于，它的垂直分辨率与他的深度是成正比的，随着深度的加深，在垂直方向上的分辨率就变高，由于它可以提供从深到浅的一系列的电阻率的数值，这就便于信号的处理和数值的分析。

根据研究发现，随着深度的加深，它收到的井口的干扰反而变小，这就使得高分辨率阵列测井仪迅速普及并得到很好地应用。

1 高分辨率阵列测井仪的特点测井技术是一门综合性学科，它主要是对地球的一些物理反应比如光的传播和重力感应来对得到的数据加以综合分析，从而知道地下组织的一些特点，高分辨率阵列感性测井仪具有对信息的处理力强大、测量深度深，测量数据精准等特点。

它的主要工作原理是利用电磁感应来探测电阻率这样一种方法。

在测井仪的中间有涡流，接受线圈和发射线圈分别位于涡流的两端，发射线圈的内部分布有发射器振荡器，它的基本子阵列为一个发射2接受3线圈子阵列，发射线圈和接收线圈都是对称排列的，主发射和主接受之间的距离为6in.，9in.，12in.，15in.，21in.，27in.，39in.，72in.，各个不同的线圈的分布都使得它们具有不同的测量方式和标准，这样在探测深浅不固定的井口时，它就可以作出不同的数据分析，各个线圈的分布都是按照一定的规律进行有序的排列的，而不是随意的排列，线圈之间间隔距离的不准确也会导致最终数据的不准确，从而引起一系列不良的后果。

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。

浅析高分辨率阵列感应测井仪器的应用[摘要]本文从分析高分辨率阵列感应测井的原理、优越性及原始测井资料的处理方法入手，结合并分析了其在吐哈油田探井中的具体应用效果。

【关键词】分辨率；阵列感应；地层电阻率；储层评价1、引言随着油气勘探程度的不断深入，常规测井技术已明显不适应。

高分辨率阵列感应测井技术的诞生，较好的解决了常规测井仪器存在的纵向分辨率低、探测深度浅且不固定、不能解决复杂的侵入剖面等问题。

高分辨率阵列感应测井以来得到了广泛应用，并取得了良好的地质应用效果。

2、阵列感应测井仪器的原理阵列感应测井采用先进的电子、计算机技术及数字处理等先进方法，通过多路遥测短节，把采集的大量数据送到地面，再经过计算机进行处理，得出具有不同探测深度和不同纵向分辨率曲线。

与双感应、浅聚焦测井不同，阵列感应测井除得出原状地层和侵入带电阻率外，还可以研究侵入带的变化，确定过渡带的范围。

根据获得的基本数据进行二维电阻率径向成像和侵入剖面的径向成像。

3、阵列感应测井的优势及处理电阻率测井仪器是探测半径最大的测井仪器，其它测井仪器很难探测到原状地层的情况。

对测井解释者来说，获得原状地层的电阻率非常重要，可以准确地评价储层的流体性质。

高分辨率阵列感应仪器的测量精度高，反映的地层信息丰富，在经过多种环境校正后的120in(3.05米)电阻率基本反映了原状地层的电阻率。

而1ft(0.3048米)纵向分辨率的电阻率资料更能好的反映出薄层的电阻率特征。

高分辨率阵列感应测井在采用多种频率阵列测量的同时，应用软件数字聚焦技术，可进行趋肤影响校正、井眼校正、井斜校正，并且运用反演技术快速直观的确定地层真电阻率、冲洗带电阻率及侵人深度。

与常规测井技术相比较，阵列感应测井具有很多独特的优点。

4、高分辨率阵列感应测井仪器的工业应用4.1薄层的测量识别。

由于受围岩的影响，利用分辨率较低的常规感应测井测量薄层电阻率会产生严重失真的现象；八侧向、微侧向等一些分辨率高的电阻率测井，虽然受围岩影响减小，但是由于其探测深度较浅，只能探测到冲洗带，泥浆侵入使其测出来的电阻率在油气层往往偏低，不容易识别油气层。

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频率（52.65、105.3kHz）；其余4个子阵列用两个频率（26.325、52.65kHz）。

28个信号。

AIT-H：1个频率，26.325kHz。

5700测井技术介绍—阵列感应测井原理及地质应用目录一、前言 (1二、阵列感应测井原理及应用 (11.阵列感应测井原理简介 (12阵列感应资料处理 (23.阵列感应测井的地质应用 (10三、阵列感应测井实例分析 (141、低矿化度泥浆侵入含高矿化度地层水的储层 (142、高矿化度泥浆侵入含低矿化度地层水的储层 (173、在稠油井中的应用效果 (204、水淹层解释应用效果 (215、在判断地层水矿化度方面的应用效果 (23四、总结和建议 (24一、前言阵列感应测井是测井发展史上的一个飞跃,自从测井公司引进了阿特拉斯的阵列感应测井仪HDIL后,经过多年的使用,已经成为测井中一项不可缺少的项目,特别是在沙泥岩地层和低电阻率地层中,发挥了其它测井项目不可替代的作用。

二、阵列感应测井原理及应用1.阵列感应测井原理简介阵列感应测井的最基本原理与普通感应测井原理类似,但它在硬件上采用简单的三线圈系结构,这种线圈系没有硬件聚焦功能,它采用数学方法对呈不对称形状的纵向响应曲线进行软件聚焦处理。

它由7组接收线圈对和1个共用的发射线圈组成,实际上相当于具有7种线圈距的三线圈系。

在接收线圈系的设计上充分考虑了以下几个问题:(1、消除直藕信号;(2、三线圈子阵列纵向特性的频率响应没有盲频;(3、要有若干子阵列分别反映浅部和深部地层信息;(4、各接收子阵列之间的间距应按一定规律变化和分布;(5、离发射线圈较远的接收子阵列应考虑发射功率和接收信号的强度。

高分辨率阵列感应测井仪在硬件设计时充分考虑了上述因素,它的每个接收线圈系都由两个相互对称的线圈组成,即一个主接收线圈和一个辅助接收线圈,它利用了两个线圈电磁场叠加原理,来实现消除直藕信号影响的目的。

在线圈系的排列上设计了最小线圈距为6in,最大线圈距为94in,在这两个线圈距之间采用了近似于指数形式的线圈系分布,即全部子阵列间距为6in、10in、15.7in、24.5in、38.5in、60in、94in。

・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。

阵列感应测井原理阵列感应测井（Array Induction Logging）是一种用于获取地下水文和岩性信息的测井方法。

其原理是基于电磁感应，利用工具中的多个感应线圈和测量电磁场的变化来研究地层的性质和含水情况。

本文将详细介绍阵列感应测井的原理及其应用。

一、阵列感应测井的原理阵列感应测井通过感应线圈测量地下电磁场的变化来分析地层的性质和含水情况。

其原理是基于法拉第定律和麦克斯韦方程组的电磁感应现象。

当工具经过地下时，感应线圈感应到的电磁场的变化反映了地层的电导率和磁导率的变化，从而获得地层的相关信息。

阵列感应测井工具通常由多个线圈组成，分别位于测井仪内部和侧向。

内部线圈用于感应地层中电流的分布情况，而侧向线圈则用于测量地层中电流的方向。

通过对这些电磁数据的处理和解释，可以获得地下地层的电导率和磁导率等信息。

二、阵列感应测井的应用阵列感应测井广泛应用于地下水文和岩性信息的研究。

其主要应用有以下几个方面：1. 地层电导率的研究地层的电导率是阵列感应测井的主要目标。

电导率反映了地层中的含水量和盐度等参数。

通过测量电磁场的变化，可以推断地下含水层和非含水层的位置，进而判断地下水的分布情况。

2. 岩性分析阵列感应测井还可以用于岩性分析。

不同的岩石有着不同的电导率和磁导率，因此可以通过测量电磁场的变化来判断地下岩石的类型和性质。

这对于油田勘探和开发具有重要意义。

3. 水文地质研究阵列感应测井能够提供水文地质研究中的许多重要参数，如含水层的渗透率、饱和度和盐度等。

这对于地下水资源的评估和管理非常关键。

4. 油气勘探阵列感应测井在油气勘探中也有重要的应用。

通过测量地下油气层中电磁场的变化，可以推断油气层的位置、厚度和含量等信息。

这对于油气勘探和储量评估非常重要。

总之，阵列感应测井是一种重要的地球物理勘探方法，可以提供地下水文和岩性的信息。

通过测量电磁场的变化，可以研究地层的电导率和磁导率等参数，为地下水资源评估、油气勘探和岩性分析等提供有力的支持。

水平井阵列感应测井技术研究
水平井阵列感应测井技术的原理是利用电磁场与地层之间的相互作用来测量地层电性参数。

当电磁波通过地层时，地层中的电导率将影响电磁波的传播特性，进而可以通过测量电磁波在地层中的传播速度和衰减程度来反推地层的电导率。

1.高分辨率：由于感应线圈的多点测量，可以提供更详细的地层电性参数信息，可以更准确地分辨不同地层的电性差异。

2.高灵敏度：通过对多个感应线圈测量数据的组合运算，可以消除噪音的影响，提高信号的灵敏度。

3.可高精度测井：通过对多个感应线圈测量数据的分析和解释，可以得到高精度的地层电性参数测量结果。

4.实时测井：水平井阵列感应测井技术可以实时获取地层电性参数的测量结果，提供给井下作业人员进行实时调整和决策。

该技术仍然存在一些挑战和亟待突破的问题，例如：
1.复杂地层的解释：在复杂地层中，地层电性参数的解释和解析较为困难，需要进一步的研究和改进。

2.工具设计与优化：水平井阵列感应测井工具的设计和优化是实现高精度测量的关键，需要开展更多的工具改进和测试。

3.数据解释与处理算法：水平井阵列感应测井技术产生的数据量大，对数据处理和解释算法提出了更高的要求，需要开展更多的研究和开发。

综上所述，水平井阵列感应测井技术在油气勘探和生产中具有重要的应用价值。

随着技术的不断发展和完善，相信该技术将在油气开发中发挥越来越重要的作用。

COMSOL 在水平井阵列感应测井响应数值计算中的应用田豆1，仵杰11. 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，电子二路18号，陕西省，西安市简介：水平井技术是最重要的油田开发技术之一，它给油气田开发带来巨大效益的同时也给测井等工程技术带来了新的课题。

在水平井条件下，地层界面与井眼轨迹接近平行，感应测井仪器响应随地层电导率的变化规律与垂直井相比具有较大差别。

直井中基几何因子的信号处理方法不再适用，只能通过反演确定地层参数，我们提出了基于正演信息库的快速反演方法。

本文选择小直径阵列感应测井仪，利用COMSOL 多物理场有限元软件磁场模块进行正演计算，建立水平井测井响应信息库。

参考文献：计算方法：用COMSOL Multiphysics ®中的AC/DC 磁场频域模块求解式(1)描述的磁场基本方程，三维数值计算磁场在图2问题中的电压特性，研究水平井阵列感应测井响应的影响规律。

(1)图1 水平井阵列感应测井响应模型设计上围岩目的层下围岩仪器图2 COMSOL 建立的水平井三层地层模型图结果：建立水平井三层地层模型，设置6个可变模型参数（地层电阻率、围岩电导率、层厚、井眼与地层相对夹角、仪器距层边界距离），利用COMSOL with MATLAB 软件编程实现6个参数变化的模型响应，解决参数化扫描占用内存大问题。

图3 仪器网格剖分图4 过渡域网格剖分图5水平井中阵列感应测井不同子阵列时测井响应（H=5）结论：通过任意两参数的测井响应三维图形分析，研究参数离散合理性，解决大对比度，层边界响应异常的数值计算问题。

最终建立的数据库，参数离散合理，计算精度满足要求，为各种井眼中的响应特性研究和快速反演研究奠定基础。

[1]周功才，赵永刚. 水平井中的感应电阻率测井响应特征及应用[J]. 天然气工业，2009，(06)：40-42+138.[2]史盼盼. 水平井中的阵列感应测井响应特性研究[D]. 西安石油大学，2016.。

第二节阵列感应资料应用分析5700阵列感应仪器是最先进的感应测井仪器之一,它采用三个线圈系共7个接收阵列,使用8种工作频率,测量112个原始实分量和虚分量信息,经过软件处理实现数字聚焦,共输出三种不同的纵向分辨率(1英尺､2英尺和4英尺)､六种径向探测深度(10英寸､20英寸､30英寸､60英寸､90英寸和120英寸)的共18条电阻率曲线,其中1英尺曲线(0.3048米)的纵向分辨率最高､120英寸(3.048米)曲线的径向探测深度最大｡利用18条电阻率曲线经过井眼､泥浆､环境校正,通过电导率和电阻率模型反演可计算出原状地层电阻率和冲洗带地层电阻率,不但可以提高纵向分辨率､判断储层的非均质性,提高油水层的识别程度,还可以对泥浆侵入进行定量分析｡利用高分辨率阵列感应仪器相对常规仪器的优势，主要从以下几个方面进行资料应用。

1)利用高分辨率阵列感应纵向分辨率高的特点，对储层非均质性进行评价从阵列感应的1英尺曲线可以看出，本井下沟组储层岩性分选差，非均质性较强。

2)确定原状地层真电阻率和冲洗带电阻率，区分油水层阵列感应曲线区分油层、水层较有优势。

油气层为明显减阻侵入特征，水层为明显增阻侵入特征，反演后的原状地层电阻率代表了地层的真实电阻率。

5、6、8-13号储层（附图9、10）反演后的地层真电阻率RT1D跟地层冲洗带电阻率RXO1D呈负差异下凹状，储层含油性差，为典型含水特征，结合常规资料解释为水层。

下沟组储层（附图6）反演后的地层真电阻率RT1D跟地层冲洗带电阻率RXO1D 在33-34号、65-67号、92-93号、116-117号层呈正差异，反映储层具有含油性，物性一般，综合解释为差油层。

3)泥浆侵入定量分析经过反演处理，可以计算出储层泥浆侵入的深度，根据侵入的深浅来评价储层渗透性的好坏。

本井下沟组水层和差油层均有一定的侵入，说明储层有一定的渗透性。

其中5-6号水层常规曲线反映储层物性较好，在侵入深度分析道上，泥浆侵入深度大于10英寸，储层渗透性好。