咸水泥浆井中的阵列感应测井井眼影响特性分析

针对滩海地区的泥浆电导率远高于地层电导率的特点,建立考虑偏心、井径、泥浆电导率和地层电导率的井眼模型,采用三维有限元法计算阵列感应测井仪器HDIL的响应误差.结果表明:随井径、泥浆电阻率和偏心增大,各个阵列受到的井眼环境的影响逐渐变大,尤其是短阵列0、1和2;在大井眼、高泥浆电导率条件下,井眼影响误差出现非线性变化.实际测井数据比较说明了计算结果的有效性.     

阵列感应测井响应的井洞影响分析

井洞影响是井径变化致使阵列感应测井响应曲线出现异常的主要原因.在建立井洞影响计算模型的基础上,数值计算分析了井洞径向深度、纵向宽度、井眼泥浆电导率和地层电导率变化对阵列感应测井各子阵列的影响特征.结果表明,井洞影响在子阵列1和2的曲线上显示为假层存在;其他子阵列会出现凸或凹尖峰异常,在高电阻率地层出现负值;数据合成处理异常,深探测深度曲线分辨率高于浅探测深度;低泥浆电导率与地层电导率差别大,井洞影响严重;当地层电导率较低时,井洞的负影响会使响应出现负值异常,致使后续处理出错;随着井眼半径的增大,短子阵列表现为假层,较长子阵列的异常明显.通过几何因子解释了井洞影响导致曲线异常的原因.实际测井曲线的井洞影响实例验证了井洞影响数值模拟结果的有效性.     

复杂井眼环境中随钻测井阵列电阻率解释的现场实例

在用油基泥浆钻井的井中．井眼扩径或裂缝将对随钻测井(LWD)电阻率仪产生很大的影响。尤其是井眼扩径、仪器在井眼中的偏心将对相移和衰减电阻率产生很大的影响。常规的单频率、单线圈距的测量方法对于这些影响因素很难做出判断，并且也不可能得到精确的真电阻率。通过利用多线圈距和双频率测量方法，新一代LWD阵列电阻率仪提供了详尽的判断方法。除了能够得到更加精确的地层电阻率之外，此仪器还能用于判定井眼环境信息，例如井眼扩径和裂缝的存在。通过现场实例，我们将说明在复杂井眼的环境中是如何解释阵列电阻率测量的。一些实例还对这些影响的实时判断提供了调整钻井进程和维持井眼稳定的有用信息。这些实例还给出随钻测井电阻率测量所特有的性能：即观察地层和井眼环境响应。时间推移双频阵列测量与三维模拟的结合提供了一个有力的判断方法以便用于解释真实地层特性和观察变化的井眼环境。这种新的双频仪很大的好处是在扩大的井眼中它的低频测量几乎不受仪器偏心的影响，这就大大降低了确定真实电阻率的难度。     

仪器偏心情况下阵列侧向测井井眼校正图版研制

运用三维有限元方法模拟了一种阵列侧向测井仪器的井眼响应特性,针对仪器在井眼中的不同偏心程度,研制了对应的井眼校正图版。研究表明:仪器偏心会造成井眼分流能力增强,井眼校正系数变大。相同井径条件下,偏心块越小,井眼校正系数越大;相同偏心块条件下,井径越大,井眼校正系数越大。对于阵列侧向测井5种探测模式而言,探测深度较浅的模式1、模式2受仪器偏心影响较大;模式3、模式4在大井眼条件下受仪器偏心影响较大;探测深度最深的模式5的井眼校正系数基本不随仪器偏心程度的变化而变化。     

阵列感应井眼校正中的一种快速正演方法

快速正演计算是阵列感应测井信号井眼校正计算的重要部分,井眼校正的计算方法是用高频短阵列的视电导率和测量信号非线性最小二乘法的匹配。提出了一种根据泥浆／地层电导率对比度和视电导率比值（有井眼的视电导率与均质视电导率之比）快速计算视电导率的方法。分析了均匀地层和径向非均匀地层视电导率的计算方法。模型计算表明泥浆和地层电导率的对比度与视电导率比基本呈线性变化。通过构造以对比度为参数的线性分段插值函数可快速计算出阵列感应的测井响应,既保证了计算精度,同时减少了井眼影响库的数据量。地层模型分析和实际测井资料处理证明该方法简单有效。     

多元感应测井在三维井眼环境下的响应

在过去几年里，我们了解了常规感应测井仪（线圈共轴排列）的许多知识，对井眼流体、仪器偏心、泥浆侵入以及由钻井卢的裂缝对仪器的响应有了初步的认识。多元感应仪器的最初目的是解决地层电阻率各向异性，除了地层各向异性的因素外，任何因素在资料解释中都必须要了解和考虑。我们已经应用三维有限差分模型来研究多元感应测井仪对井眼流体电阻率和电导率、仪器偏心、侵入（圆形和非圆形）、由钻井引起的裂缝及交错地层的响应。我们认为，共面线圈（XX）受井眼流体（高阻或导电）影响比常规共轴线圈（ZZ）受井眼流体影响更大。根据仪器偏心的方向，偏心对XX排列和YY排列的线圈会有不同程度影响，这与ZZ响应情况完全不同，ZZ响应一般不受仪器偏心影响。当仪器向X方向偏心（指向X发射点），YY响应变化极为明显，而XX响应变化甚小。当仪器向Y方向偏心，情况正相反。对于非圆形侵入，如侵入带的横截面为椭圆，XX和ZZ两种排列的响应都与具有相同半径的圆形侵入的XX和ZZ响应相似，这个半径是该椭圆侵入的椭圆短袖，而YY排列的响应可以通过两个圆形侵入响应的平均值来更准确地计算，这两个圆形的半径分别是该椭圆的长轴和短轴。填入高阻流体的翼状裂缝对YY测量不会有什么影响，但会使XX视电导率读数呈级数增加。因此，裂缝将减少常规共轴排列的ZZ线圈的电导率读数，这里该裂缝被假设沿X方向的径向传播。填入导电流体的裂缝对YY和ZZ的响应几乎没有影响，但XX视电阻率读数呈级数增加。我们认为在交错地层中，当井眼与层面的相关角度增加，ZZ视电导率将减少，XX和YY的视电导率都增大。     

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。     

不同井眼偏心距下水平井阵列侧向测井围岩校正研究

为消除围岩对阵列侧向测井仪器响应的影响,使测量结果更为准确,应对其进行校正。为此,建立了水平井三维层状介质模型,应用三维有限元算法研究了不同井眼偏心距下阵列侧向测井的正演响应特性,得到了数值模拟围岩校正图版;对数值模拟结果进行了非线性分析,得到了围岩快速校正公式和校正图版。通过数值模拟发现,阵列侧向测井仪器的探测深度越深,受围岩的影响越大;当井眼偏心程度系数小于20%时,井眼偏心距变化对阵列侧向测井响应的影响可以忽略;当井眼偏心程度系数大于40%后,阵列侧向测井响应受井眼偏心距的影响明显,视电阻率变化幅度最大可达44.8%。对比分析发现,快速校正图版与数值模拟图版具有较好的一致性,采样点最大相对误差小于5.3%。综合研究表明,快速校正图版可用于水平井中阵列侧向测井响应的实时校正。      

EALT阵列侧向电阻率测井井场处理软件算法

研发了一套适用于EALT阵列侧向电阻率测井仪的井场资料处理软件,可快速消除井眼环境对仪器测量响应的影响,还可实时反演获得测量点的偏心距、侵入深度、侵入带电阻率和地层电阻率。引入的侵入深度与曲线分离程度的定量关系式提供了更加准确的模型初始值选择方案,避免了迭代过程陷入局部最优解的困扰。Okaholama模型验证结果表明,采用数据库拟合技术可有效解决反演结果在层界面处的跳变现象,且单点处理时间仅需0.2s。南海某井的应用结果显示,泥岩段不同探测深度的视电阻率曲线校正后基本重合,渗透层恢复了浅探测模式的薄层分辨能力,表明自适应井眼校正可有效消除井眼环境对仪器测量响应的影响;一维反演的侵入特性与GR曲线具有很好的一致性,反演的地层电阻率较视电阻率曲线有20%的提升,为计算地层含水饱和度提供了更加准确的电阻率信息。     

EILog高分辨率双侧向井眼影响及校正效果分析

高分辨率双侧向测井仪(HRDL)是EILog测井系统中重要的常规测井仪器之一.该仪器在保持常规双侧向测井探测深度的基础上,具有电极系短、纵向分辨率高(0.4 m)、易于现场组合测井等优点.但是,高分辨率双侧向过聚焦工作原理使得井眼影响复杂,在低电阻率地区井眼影响非常严重,深、浅侧向测量值往往高于常规双侧向测井测量值,必须进行有效的井眼校正.电极系特性不同,高分辨率双侧向经过井眼校正后的曲线与常规双侧向接近,局部会有差异.除视电阻率外,井径和泥浆电阻率是井眼校正中的2个关键参数.通过对高分辨率双侧向测井井眼校正图版分析,说明低电阻率区块进行井眼校正的必要性,给出仪器理论地层模型低电阻率测井响应对比.利用最优化方法分段拟合的井眼校正算法已集成到地面采集软件中,并且可以进行全井段实时校正.在大部分低电阻率地区,深、浅侧向测量曲线经过有效的井眼校正,可以明显改善测量曲线的质量.     

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...     

一种新型非对称的阵列感应测井仪

虽然阵列感应仪器用于商业化服务快接近20年了，但感应仪器的设计者们一直都在思考一些令他们感到比较困惑的问题，也就是前几代仪器在硬件设计和数据处理上还不尽人意。对这些问题的折中处理可能引起测量数据的各种不确定性。并最终降低了测井响应的质量。现已开发设计出一种新型的阵列感应仪器用于解决这些问题。 所有的阵列感应仪器都可以测得聚焦深度为10～120in的径向电阻率曲线，但很少有用户知晓这种由仪器的基本子阵列设计所引起的潜在的不确定性问题。在新型仪器中，每一条计算出的径向曲线与某些特定的子阵列密切相关。这样，该仪器可以获得外插值最少的径向曲线。因此，提交给用户的径向电阻率曲线更准确，对井眼及其周围地层的描述更真实。 本文也讨论了仪器在刻度方法和温度影响校正方面所取得的进展。虽然这两个问题在以前的论文著作中很少受到关注，但它们却与感应测量的精度和重复性息息相关。本文所描述的严格的刻度方法确保了大部分仪器的精度。也确保了仪器对刻度环境的非敏感性。本文研究了温度对感应仪器测量值影响的复杂性和影响大小，也采用了可靠的热动态方法对其进行校正。 本文最后强调了其它几种方法：趋肤效应校正方法仅采用同相位信号（实部）测量值，并对视电导率和几何因子进行趋肤效应校正；实时井眼校正方法利用自适应反演得到井眼尺寸、仪器偏心距和泥浆电阻率，计算出井眼影响；采用新反演方法提高实时径向反演的效率和稳定性。     

随钻电磁波电阻率测井仪器响应影响因素数值模拟

介绍了随钻电磁波电阻率测井仪器的响应原理及计算模型.通过数值模拟不同地层模型仪器响应,分析了随钻电阻率测井中仪器精度、井眼、井斜与层厚、各向异性、介电常数以及泥浆侵入等因素对电阻率的影响.对于目前数据处理和解释中地层模型不够准确、应用软件都无法同时处理各种影响因素、同时考虑到各种环境因素进行资料的反演几乎不可能、对地层...     

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。     

阵列感应偏心几何因子及其推迟效应研究

在推导阵列感应测井偏心几何因子及其数值计算的基础上，分析了Doll偏心几何因子的特性，讨论了线圈距和地层电导率变化对带推迟效应偏心几何因子的影响。偏心时几何因子与居中时几何因子有较大的差别，表明偏心将导致异常井眼响应。长线圈距和高的地层电导率增大了推迟效应，实部信号下降，虚部信号增大。此外还讨论了频率和偏心距对偏心几何因子的影响。这些结果可用于实现快速井眼校正和井眼影响解释。     

随钻电磁波测井井眼响应特性分析

文章介绍了水平井随钻电磁波测井响应的时域有限差分 FDTD 数值计算方法.首先根据水平井测井地层的特点,利用直角坐标系下的三维 FDTD 计算公式、稳定性条件和吸收边界条件,设计实现数值计算程序;然后分析随钻电磁波测井仪在水平井中的几种状态时磁场的响应特性,这些状态有仪器居中、偏心和不同泥浆电导率.结果表明,偏心和井眼对测量信号的影响主要体现在相位曲线上,偏心和井眼校正主要通过制作相位图板来进行校正.开发的数值模拟计算软件可用于随钻电磁波测井仪器设计.     

阵列感应测井在斜井和水平井中的响应特性

在完成基于COMSOL软件水平井阵列感应测井响应三维数值计算技术研究基础上,以三层地层为例,详细计算分析水平井和斜井中井位置、目的层厚、目的层电导率、围岩电导率以及目的层与围岩电导率对比度对阵列感应测井响应的影响。水平井的阵列感应测井响应特性取决于层厚、电导率对比度、子阵列间距、仪器距层界面距离等多种因素。当层厚大于仪器分层厚度时,水平井响应与直井响应接近;当层厚小于仪器分层厚度时,水平井响应与直井明显不同,在仪器进出界面时,响应出现明显尖峰;给定层厚,与直井比较,短阵列差别小,长阵列差别大。斜井中,当倾角小于30°时响应受倾角影响小;当倾角从30°~80°变化时,从短子阵列到长子阵列,倾角影响逐渐增大,主接收从高电阻率进入低电阻率,界面出现尖峰现象;当倾角在90°±10°范围内时,井进出界面时均出现尖峰现象。通过分析涡流和磁场虚部空间分布特性揭示了阵列感应在斜井和水平井中的响应机理。     

基于COMSOL仿真软件的阵列感应测井偏心响应计算方法

研究了基于有限元仿真软件COMSOL的阵列感应测井偏心响应数值计算方法。通过解决偏心模型的建立、地层大小的选取、网格剖分设计和求解器的选取等问题,高效准确地计算出阵列感应测井仪器MIT的偏心响应。均匀地层COMSOL仿真软件计算结果与解析解的相对误差最大为0.369 796%,能够较好地满足计算精度,计算数据可靠有效。应用COMSOL仿真软件对阵列感应测井仪器MIT建立偏心响应数据库,对偏心严重的响应绘制图版进行分析,可有效分析偏心对视电导率的影响。     

仪器偏心效应对水平井感应测井响应的影响

对于水平井共测井条件下出现的仪器偏心效应,利用电磁场理论,考虑到井眼、芯棒、线圈尺寸、侵入带和原状地层几何尺度和电性参数等因素,求解感应测井仪器接收电压信号的解析表达式,然后用数值方法计算感应测井的电阻率响应。着重分析了不同偏心条件下,侵入深度和侵入带电阻率对仪器偏心效应的影响。结果表明,当侵入带电阻率不同于井眼和地层的电阻率时,偏心效应不容忽略;侵入带深度变化时对高侵时的仪器偏心效应有显著影响,而对低侵的偏心效应无明显影响;仪器偏心距离对偏心效应的影响同样受到侵入带的制约。     

水平井地层电阻率各向异性研究及应用

水平井井眼轨迹与地层的相对位置经常变化，造成常规测井仪器在水平井中的响应机理发生改变，地层电阻率测井响应表现出各向异性特征，测井解释模型也因井眼位置不同而复杂化。因此，在进行水平井测井资料解释时，应考虑地层各向异性对测井响应的影响和地层非均质性对测井解释模型选择的影响。首先利用水平井井眼轨迹在钻出和钻回同一地层界面时的测井响应镜像特征提取地层界面点，用多项式趋势面分析方法确定水平井井眼轨迹的三维空间展布与地层之问的关系，确定井眼轨迹与地层的相对位置；然后通过研究水平井测井电阻率随水平井井眼轨迹与地层相对位置的变化规律，总结出油、水层的评价标准；最后采用3层水平层状模型对水平井地层电阻率的各向异性进行了研究，准确计算了地层水平电阻率和地层含油饱和度。将以上方法应用于塔里木油田水平井测井解释中，确定了井眼轨迹与地层的相对位置，计算了地层水平电阻率的大小。对油层和水层的电阻率各向异性进行了分析，认为地层电阻率如果表现为各向异性，就不能将水平井测量电阻率直接用于油水层的识别，但利用计算的水平电阻率能很好地使用垂直井的成熟研究成果进行油水层识别和地层含油饱和度计算。