随钻电磁波测井仪器线圈系参数设计方法研究

随钻电磁波测井仪器的关键结构是发射和接收线圈系,主要包含工作频率、线圈间距和源距等3个参数,且这3个参数相互制约.在分析随钻电磁波测井基本原理的基础上,通过数值仿真研究了仪器线圈系关键参数的设计方法.在满足待测地层电导率范围、钻井液电导率、探测深度和可分辨最薄水平地层厚度等探测要求的前提下,并考虑到接收线圈测量精度要求...     

随钻双感应电阻率测量仪

一种随钻双感应电阻率测量仪,包括：钻铤、V形槽、发射单元、耦合单元、接收单元、发射电路模块、接收控制电路模块、高压密封盖板、上滑环连接器、下滑环连接器、导线孔。该仪器采用双线圈系,能够同时探测两个径向深度的地层电阻率,而且发射线圈与接收线圈相互独立,每一个线圈系能够独立调整,不产生相互影响,还能够延伸组合成随钻阵列感应电阻率或多线圈系高分辨率随钻感应电阻率。该仪器的测量结果不但可以用来在钻井过程中实时测量地层真电阻率,     

高分辨率感应测井仪器线圈系设计

受感应测井条件所限,高电阻率地层对低电阻率地层电阻率的测量结果影响较小,而低电阻率地层对高电阻率地层电阻率的测量结果影响较大.提出了新的高分辨率感应测井仪器线圈系设计方法.线圈系包括主线圈、屏蔽线圈和聚焦线圈等3部分.主线圈、屏蔽线圈和聚焦线圈分别由多个单发单收线圈对组成,每个发射线圈和接收线圈都具有相同的线圈匝数.把每个接收线圈的接收信号按一定的权值进行叠加就可得到仪器的测量信号,应用仪器常数就可得到地层电阻率.其最大优点是每个线圈可得到所需要的任意匝数(也可是非整数匝数).主线圈和屏蔽线圈的权值是固定的,而聚焦线圈的权值则是可变的.根据井眼大小调整聚焦线圈的权值,使井眼的影响降低到最小程度.     

随钻超深电磁波仪器探测深度及响应特征模拟

研究不同天线组合的边界探测深度是研发随钻超深电磁波仪器的基础工作。采用数值模拟方法,研究了轴向天线、水平天线和倾斜天线3种接收天线的探测深度和响应特征,结果发现:随钻超深电磁波仪器的探测深度与线圈距、工作频率及地层电阻率对比度相关;不同电磁场分量对地层界面响应特征不同,超深探测轴向接收天线测电阻率比常规电磁波更容易受邻层影响;采用水平接收天线时,天线距越小,工作频率越大,定向电动势信号幅度越大;采用倾斜接收天线时,天线距越大,工作频率越大,相对定向信号幅度越大。对于随钻超深电磁波仪器,采用水平接收天线时天线距要小,采用倾斜接收天线时天线距要大;多个频率和天线距的组合可以增大随钻超深电磁波仪器的探测深度和对地层电阻率的适应性;通过降低工作频率、增大天线距,可使随钻超深电磁波仪器的探测深度达到20.00～30.00 m。研究认为,该探测深度能弥合地震和测井之间的差距,使随钻油藏描述成为可能。     

随钻方位电磁波电阻率测井技术与地质导向应用

随钻方位电磁波电阻率测井可在地层中预测电阻率界面,指导钻井轨迹实时调整以钻遇储层甜点,在大斜度井和水平井油藏勘探开发中的应用日益广泛.介绍了新型随钻方位电磁波电阻率测井仪器(DWPR)的研制和应用情况.基于电磁全分量测量设计理念,该仪器采用倾斜发射-倾斜接收的双斜正交线圈系测量结构进行地层边界探测和地层评价.DWPR仪器在典型地层模型下的响应表明,该测量方式下的方位电阻率、地质信号及成像信息,可有效反映地层电阻率、方位及各向异性等特征.针对DWPR仪器特有的电阻率信号、方位信号,基于阻尼最小二乘原理,开发了实时边界反演地质导向软件.新型随钻方位电磁波电阻率测井技术在中国近海进行了50余口井的地质导向应用,实时地层边界反演结果均符合油藏地质认识,有效指导水平井钻进过程,大幅度提高了储层钻遇率.     

基于ANSYS软件的随钻电磁波测井正演模拟计算

介绍随钻电磁波测井仪器响应计算原理。基于ANSYS有限元软件,模拟了2种频率(400kHz和2 MHz)下,单发双收随钻电磁波测井仪在倾斜井眼及各向异性地层中的测井响应。主要考虑了钻铤、各向同性与各向异性、倾斜地层等因素的影响。模拟结果表明,钻铤的存在使2个接收线圈的相位差减小,视电阻率值变大;由相位差得到的各向异性地层的视电阻率值小于各向同性地层的视电阻率值;倾斜井眼下,倾斜角较小时测得的曲线与竖直井相差不大,但随着倾斜角变大,曲线也变化较大,界面处对应的视电阻率曲线不平滑并出现犄角。     

基于ICCG方法的随钻方位电磁波测井响应模拟研究

采用改进的不完全乔尔斯基共轭梯度法(ICCG),计算了方位电磁波电阻率仪器响应以及传统的电磁波电阻率仪器的响应,分析了井斜以及不同接收线圈倾角对水平层状介质响应的影响,讨论了接收线圈与仪器轴夹角的选择依据。实际计算结果表明,随钻方位电磁波仪器与传统的电磁波电阻率仪器相比,能分辨出地层的方位信息,对地层界面有更好的灵敏性,方位电磁波电阻率仪器能更好地识别地层界面和进行地质导向。     

螺绕环激励式随钻侧向测井仪测量强度影响因素及响应特性

与传统的随钻电极型电阻率测井仪相比,螺绕环激励式随钻侧向测井仪具有不易磨损,工艺难度小的优点,但国内对于该仪器的理论研究很少。基于三维有限元法,研究了螺绕环激励式随钻侧向测井仪的测井响应特征,分析了仪器结构参数对测量信号强度的影响。模拟结果表明:测量信号强度与接收线圈距呈正相关关系,仪器源距和钻头短节越长,仪器测量信号的强度越弱。根据模拟结果优选了模拟参数,研究了不同地层电阻率对比度下仪器的探测特性,分析了仪器在不同井斜角和围岩环境下斜井中的测井响应特征。螺绕环激励式随钻侧向测井仪探测深度较电缆式侧向测井仪浅,但可以满足随钻测井需求。研究结果对螺绕环激励式随钻侧向测井仪结构参数设计及测井解释方法研究均具有一定的指导意义。      

随钻前探测电磁波测井响应影响因素分析

随着油气勘探开发领域由构造油气藏向缝洞、薄层、断层等非常规复杂油气藏转移,随钻电磁波边界探测技术在主动地质导向与精细储层刻画方面发挥着重要作用,能够用于探边、避水、预警、前探盐丘、预判高压地层与枯竭层等。随钻前探测电磁波测井仪器采用正交或水平天线,与传统电磁波仪器相比,大大提高了前探距离。阐述了一种随钻前探测电磁波测井仪器的典型天线系统以及相应的前探测响应信号计算方法,应用三维几何因子、镜像源等效法分析了不同磁场分量的前探测敏感性。计算了不同地层电阻率下随钻前探测电磁波测井的响应特征,分析了随钻前探测的影响因素,针对界面两侧地层电阻率对比度、地层电阻率背景值等环境影响因素以及仪器频率及源距等参数进行了分析。数值模拟结果表明,正交或倾斜天线系统的前探距离受天线距离、工作频率、地层电阻率对比度等多种因素影响,通过优化发射-接收天线的排列方式、频率、天线距离等参数,能够获得较大的前探距离。     

随钻电磁波电阻率仪器吊零刻度原理及试验

根据相位差和幅度比转换得到电阻率是随钻电磁波电阻率测井信号处理的必然环节。文章介绍了随钻电磁波电阻率仪器测量原理,分析了地层介质电阻率与仪器所测得的幅度比和相位差的关系。分析认为要想将测量信号准确地转化为地层电阻率信息需要吊零刻度试验,用来消除电路和结构等因素引起的系统误差。通过水槽实验验证经过吊零刻度转换以后得到的电阻率值与用泥浆电阻率测试仪测得的水溶液的电阻率一致,验证了仪器以及测量方法的正确性和准确性。     

超深探测随钻电磁波测井地质信号特性研究

为了解超深探测随钻电磁波测井地质信号的过界面特征及其影响因素,基于层状各向异性介质多分量电磁波测井解析解,对PeriScope轴向发射–倾斜接收线圈系、DWPR双斜线圈系以及GeoSphere对称测量模式3种结构的地质信号,在超深探测随钻电磁波测井的低频、长源距条件下进行了数值模拟,对比了3种结构地质信号的过界面响应特征、探测深度以及各向异性的影响,探讨了其在超深探测中的适用性。研究得知,3种结构的地质信号均可指示地层界面及其方位,且长源距、高频下响应的非单调性明显,其中DWPR双斜地质信号的单调性最强;电阻率比100∶1地层模型下,GeoSphere地质信号具有更大的探测深度,DWPR双斜线圈系地质信号次之;DWPR双斜线圈系的幅度比地质信号不受地层各向异性的影响,其余地质信号均受地层各向异性的影响。研究结果表明,降低频率、加大源距可有效增强地质信号探测深度,降低频率、减小源距有利于地质信号对地层界面响应的单调性,各向异性对绝大部分地质信号的影响明显。     

基于正交天线的随钻方位电磁波电阻率成像响应特征模拟

随钻方位电磁波仪器由于具备地层方位分辨性及较大的边界探测深度在地质导向中应用广泛。在常规电磁波电阻率接收天线附近增加横向天线,组成一个正交接收天线,分别接收不同分量电磁场信号。将不同分量、不同线圈距电磁场信号进行归一化组合,利用数值模拟对不同地层模型以及井眼轨迹的成像特征和规律进行模拟分析。数值模拟结果表明,不同分量、不同线圈距的电磁场分量组合可以合成方位电磁波电阻率,方位电磁波电阻率探测深度主要由横向天线测量的定向电动势信号决定。方位电磁波电阻率成像受地层电阻率对比度、相对井斜角以及地层厚度影响,可以准确直观地反应出井眼与地层的相对位置关系以及地层电阻率各向异性。通过对基于正交天线的方位电磁波电阻率成像方法模拟,可以更好地解释横向电阻率变化并指导地质导向应用。     

随钻电阻率测井仪器探测特性分析

随钻电阻率测井具有预测井周围和钻头前方各种地质情况的能力，能为科学化钻井提供有利的依据。在对随钻电阻率测井原理分析的基础上，给出了电磁场量与地层电阻率之间的转换关系，计算得到了随钻电阻率测井仪器的探测特性，包括探测深度和纵向分辨率。分析结果表明：衰减电阻率比相移电阻率的探测深度要大；而相移电阻率比衰减电阻率的纵向分辨率要高。这些结论可以用来判断地层侵入和围岩情况，以及在随钻电阻率测井资料解释时参考。     

基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验

为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。      

随钻电磁波电阻率温度修正方法研究

随钻电磁波电阻率测量是实时获取地层电阻率并进行地质导向钻井的主流技术。为了分析温度对随钻电磁波电阻率测量精度的影响,针对自主研发的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器,采用吊零刻度与温度标定相结合的方法,通过无磁高温测试装置对仪器刻度标定,对不同温度下的测量结果进行了分段拟合修正。研究结果表明:随钻电磁波电阻率测井仪器测量误差通常包括零点漂移误差和温度漂移误差,修正之后的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器在7.5~110.0℃温度范围内,相位差测量误差不超过0.005°,幅度比测量误差不超过0.01 dB,能够有效分辨薄层,准确测量大动态范围的电阻率变化。所得结果可为随钻电磁波电阻率测量方法的优化提供参考。     

天然气水合物储层测井评价及其影响因素

天然气水合物储层准确识别和精细定量评价是自然界水合物开发利用和环境影响研究的基础,而地球物理测井则是除地震和钻探取心外最有效的原位识别和评价方法。电阻率和声波测井是最早应用于水合物储层识别的井内地球物理方法,由于具有较高的准确性和可靠性,二者仍是目前水合物测井的主要方式,并不断衍生出新的技术,如环电阻率、方向电阻率、多极声波测井等;同时,其他如井内成像、密度、电磁波、核磁共振等测井方法也被综合用于识别水合物储层。经过最近20年的发展,水合物系统测井方法已从单一的测井识别发展到运用各种先进的随钻和电缆测井评价复杂地质条件下水合物储层物性的阶段,初步建立了一套基于常规油气系统的水合物系统测井评价理论体系。该套体系对均质孔隙填充型砂质水合物储层具有较好的适用性,但对于非均质性泥质储层(如裂隙、薄层、互层、富泥质)及胶结或骨架支撑形式的水合物储层应用会产生较大的误差。此外,钻井过程中井眼冲蚀和钻井液侵入等外部因素也会影响水合物测井识别和评价结果。通过了解不同测井方法及其最新的研究进展,认为未来水合物测井技术的发展应侧重提高水合物地层识别和评价的准确性,开发复杂条件下水合物储层岩石物理模型,并综合利用地震、测井、岩心分析等方法修正所建立的岩石物理模型和校正实际的测井结果。     

随钻电阻率地层边界响应特征分析及应用

针对大斜度井、水平井随钻电阻率测井过程中随钻电阻率受地层界面影响大、极化效应明显的问题,从电磁场基本理论出发,建立了层状地层模型,利用数值模拟方法模拟了随钻电阻率测井仪以水平姿态穿过不同电阻率地层界面时的响应特征,分析了地层界面附近随钻电阻率测井仪的响应规律,总结了极化效应的产生前提和影响因素。结果表明,随钻电阻率测井仪的线圈距越大、工作频率越高,极化效应越显著,相位差电阻率与幅度比电阻率相比受极化效应的影响更明显。以永X断块A井为例,介绍了随钻电阻率地层边界响应特征在地质导向钻井中的应用情况。研究结果表明,在地质模型较为确定的情况下,可以利用随钻电阻率曲线的极化现象判断地层界面,进行地质导向。