泥浆侵入各向异性地层阵列侧向测井响应数值模拟

泥浆侵入和地层各向异性都会造成阵列侧向测井不同探测深度曲线的分离,而曲线分离是地层参数反演的关键。为此,采用三维有限元方法模拟泥浆侵入条件下各向异性地层的阵列侧向测井响应特征,研究各向异性、泥浆侵入、井斜、围岩等因素对测井曲线分离的影响。结果表明：①直井条件下阵列侧向测井响应曲线主要受地层层理方向电阻率的影响;随着地层倾角的增大,垂向电阻率的贡献增大;对于无限厚各向异性地层,RLA1~RLA5曲线间在低角度情况下呈负差异,高角度时呈正差异,翻转角约为60°。②在一般情况下,泥浆侵入对阵列侧向测井曲线分离的影响大于各向异性。③对于泥浆侵入各向异性储层,不同探测深度曲线间的差异特征杂乱,不能单纯利用曲线差异识别油、水层。④层状泥浆侵入各向同性地层,随着井斜角的增加,受低阻围岩的影响,曲线分离程度减小;当侵入深度不大（0.1~0.4m）时,随着井斜角的增加,曲线分离程度增大。研究成果对阵列侧向测井资料处理及储层评价具有借鉴意义。     

倾斜电各向异性地层阵列感应测井数据处理新方法

阵列感应测井的原始信号经软件聚焦算法处理后可提供多种分辨率、不同探测深度的电阻率信息,这使得阵列感应测井成为复杂油气层测井评价的重要手段。然而,当在深层致密储层和非常规储层等电各向异性储层中采用斜井进行钻探时,由于传统软件聚焦算法没有考虑地层倾斜及其电各向异性的影响,常规阵列感应测井输出结果的适用性受到极大挑战,其电阻率曲线常出现钻井液假侵入、曲线乱序等异常现象。针对这一问题,提出以未聚焦的原始电阻率为约束,在已知仪器与地层相对夹角和目的层电各向异性系数的前提下,通过建立层状地层模型,结合仪器的正演算法模拟电阻率响应特征并与实测电阻率曲线进行误差比较,不断修改模型以进行迭代循环计算,从而得到等效的水平电阻率和垂直电阻率阵列感应测井曲线。该方法有效地剔除了地层倾角及其电各向异性的影响,且进一步通过分辨率匹配处理可获得具有给定分辨率、能完全保留钻井液侵入特征的地层水平方向和垂直方向的阵列感应电阻率曲线,显著提高了复杂储层的电阻率测量精度和测井解释符合率。相关算法得到了理论模型和多口实际测井资料的验证。     

倾斜井非均匀地层的阵列侧向测井响应研究

为研究倾斜井非均匀地层阵列侧向测井响应特征,采用三维有限元方法进行阵列侧向测井响应数值模拟,并利用Marquatdt方法进行阵列侧向的测井多参数反演分析.研究表明,井斜造成测井曲线的地层视厚度增大;直井阵列侧向测井响应可以较好地反映目的层电阻率信息,而斜井的阵列侧向测井响应同目的层电阻率相差较大;直井条件深浅阵列侧向电阻率可以较好地反映泥浆侵入特征,倾斜井阵列侧向的深浅视电阻率幅度差异不能直观显示泥浆的侵人特征;基于Marquardt方法的斜井条件的阵列侧向测井四参数反演,有效恢复了地层真实的泥浆侵入及相应的电阻率分布特征.斜井阵列侧向测井响应模拟分析,有助于正确认识斜井井周岩石物理特征和利用阵列侧向测井进行倾斜井储层评价.     

斜井中各向异性储层阵列侧向测井正演响应特性

阵列侧向测井是在常规双侧向测井仪器的基础上发展起来的一种新型测井仪器,可提供6种不同探测深度的电阻率值。利用有限元数值模拟技术对阵列侧向测井响应进行了模拟,研究了斜井状态下仪器响应随井斜角、储层各向异性系数变化的特征。研究表明:当井斜角小于30°时,R_1,R_2受影响较小;井斜角大于30°,阵列侧向测井响应普遍受井斜角影响较大;井斜角小于30°时,R_3,R_4,R_5基本不受储层各向异性特征的影响;井斜角大于30°,R_3,R_4,R_5随各向异性系数变化明显;探测深度较浅的R_1,R_2受储层各向异性特征影响明显。     

高分辨率阵列侧向测井响应数值模拟

阵列侧向测井能够提供RL,A0～RL,A5等6条不同探测深度的电阻率曲线.可以直观反映地层不同径向深度电阻率的变化.利用有限元方法,在简化的二维非均匀介质模型下对阵列侧向测井响应进行了数值模拟,研究了不同层厚、侵入带、井眼条件下阵列侧向测井响应,与双侧向测井响应进行了对比.研究表明.阵列侧向测井所测得的RL,A5～RL,A1等5条电阻率曲线为同时反演侵入深度、侵入带电阻率和原状地层电阻率提供了丰富的信息;其多条不同探测深度的电阻率曲线探测深度依次增加.受围岩影响小,能够详细描述侵入削面,真实地反映地层电阻率径向分布;RL,A0探测深度最浅,主要反映井眼泥浆的电阻率情况,为准确了解井眼内及井壁附近的电阻率分布提供了依据.在实际应用中应结合实际现场的各方面因素对阵列侧向测井曲线进行全面的分析.     

倾斜地层的双侧向测井响应

利用三维有限单元法来模拟倾斜地层的双侧向测井响应,结果表明,在地层倾角小于１５°的范围内,双侧向测井响应几乎不受倾角的影响;当地层倾角大于等于１５°以后,随着地层倾角的增大,双侧向测井响应曲线在地层界面附近的分辨率将越来越低。地层倾角对深侧向测井响应的影响比对浅侧向测井响应的影响大;在薄层中点处,地层倾角对双侧向测井响应的影响不容忽略。     

HAL6505阵列侧向测井仪

双侧向测井仪一直是重要的常规电阻率测井仪器,随着勘探开发进一步深入,双侧向仪器测量的深、浅两条电阻率曲线已不能满足复杂油气评价需求。为提高侧向测井信息量,满足精细化评价需求,中国石油集团测井有限公司进行了大量理论方法研究,研制了国内首支阵列侧向测井仪。通过设计阵列化的电极系结构,利用软硬结合聚焦方法,实现6种径向探测深度测量模式。与双侧向测井方法相比,该方法具有纵向分辨率高、径向信息量多等优点,能够清晰描述地层侵入特征。通过大量现场试验,实测曲线特征和仪器各项指标均达到理论设计要求,仪器可用于薄层等复杂油气测井评价。     

用阵列感应和阵列侧向测井数据表征垂直井中的电阻率各向异性

高分辨率阵列侧向测井仪HRLA的面世为电阻率测井带来了新的内容—深测量对电阻率各向异性比较灵敏。由于侧向测井仪固有的地面电流回路，其传统的深测量对各向异性井不很灵敏，而HRLA用仪器本身作为电流回路，其测量对垂直电阻率Rtv具有相当大的灵敏度。HRLA的五种工作方式(探测深度)所产生的电阻率测井曲线因各向异性而分离。侵入也会使这些测井曲线分离，但多数情况下单独用HRLA资料的反演不能把侵入和各向异性区分开。如以前的文献所详细报道的那样，在垂直井中，感应仪器对Rtv不灵敏，但它可直接测量水平电阻率Rth。在垂直井中，即使存在各向异性，可以将阵列感应成像仪AIT的测井资料准确地反演求取Rxo、Rth和Ri。在没有各向异性时，HRLA的二维反演也给出了侵入参数的准确结果。一种用AIT和HRLA综合资料求解Rtv的一维快速反演算法已被开发出来。首先，对AIT资料进行径向处理得到Rxo、Rth和Ri，然后利用这些参数产生HRLA深电阻率测井(RLA5曲线)模型。从AIT反演模拟得到的RLA5曲线和测得的RLA5曲线之间的差异通过一个经验方程建立关联，从而得到Rtv／Rth。由于层理和侵入对HRLA测井的二维影响，此方法仅在厚地层中有效。最近一种二维反演算法已被开发出来用于综合分析AIT和HRLA测井资料来求解Rth，Rtv和侵入参数。此算法基于每种仪器响应的严格数值模型，井返回模拟数据的精确反演值。用这些解释方法已在几口井中识别出一些各向异性的低阻产油层，更重要的是识别出一些不是各向异性的低阻产油层。     

用阵列感应仪和阵列侧向仪最佳评价地层电阻率

长期以来，影响地层评价的问题之一就是选择最理想的确定地层电阻率技术。自从早期的两种测井技术－感应测井和侧向测井得到广泛应用以来，每一种技术都有其优势和局限性，需要互相弥补，我们近期硬件和处理方法方面的进展，对最新的选择方法进行评价。感应和侧向技术的发展从早期相同对简单的仪器到今天与处理方法相结合的复杂阵列测量已经有了显著的进步，随着这些改革，其重叠区，即感应和侧向仪器均可可行有效测量的环境范围增加了，在重叠区对这两种仪器响应所作的比较表明其测量结果具有互补性。原来的选择标准是基于井眼对测量值的影响上的。我们已经开发了一种基于网络的工作计划，它能比较阵列感应仪和阵列侧向仪的工作范围。用改进后的阵列测量数据，能够更好地确定井眼的影响，并能识别或更精确地校正这些数据。感应测井环境测井质量控制技术发展有助于确定仪器是否超出工作范围，从而提高了地层环境测井质量控制技术发发展有助于确定仪器是否超出工作范围，从而提高了地层电阻率的精度和置信度。本文对这项技术以及获得的改进后的数据质量做了评价。一直以来，由于忽略了诸如各向异性和泥岩变蚀作用等环境影响因素，使得很多情形下比较感仪和侧向仪的灵敏性都特别困难。借助于阵列仪器测量结果，现有能用不同灵敏度的侧向测井和感应测井测量值辨别环境影响。另外，先进的处理技术，如最大熵和2D反演法有助于解释源自两种仪器测量的地层电阻率的明显差异。文中几个油田的测井实例说明了这种选择方法的实际应用和对后处理的地层电阻率评价的影响。     

大斜度井各向异性地层双感应测井响应特征研究

电性各向异性广泛存在于砂泥岩薄互层、裂缝地层及泥页岩储层等非常规油气藏,受井斜及各向异性影响,电测井仪器响应复杂,极大地增加了储层测井评价难度。为明确大斜度井/水平井中双感应测井响应特征,基于赫兹位函数,给出了各向异性地层双感应测井解析解,研究了井斜角度、电阻率对比度及各向异性系数等对双感应测井的影响,并初步探索了双感应测井对各向异性的识别能力。模拟结果表明,井斜角小于30°,双感应测井主要反映地层水平电导率,无各向异性识别能力;随着井斜角度的增大,双感应测井响应由水平电阻率向垂直电阻率过渡,地层界面处出现犄角;深感应测井响应对各向异性的敏感性大于中感应测井响应,且井斜角度及各向异性系数越大,双感应测井各向异性识别能力愈强。     

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。      

感应测井仪器响应特性的考察分析

从分析视电阻率对地层参数的一阶相对偏导数曲线的角度，对高分辨率感应测井仪器的响应特性进行了系统的考察分析；采用轴对称二维测井模型可以同时顾及侵入和围岩对测井响应的影响，所得结果可为仪器设计和测井资料的处理提供理论依据。     

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。     

受损害储层的压力响应特征分析

建立了考虑损害区内渗透率变化的地层测试数学模型与数值模型，模拟和分析了不同损害程度的地层测试压力响应特征。认为在储层损害程度（表皮系数）相同的条件下，用渗透率表述的数学模型与用表皮系数表述的数学模型得到的井底压力响应不同。当损害程度越严重时，用渗透率模型的井底压力恢复得越慢，而表皮系数模型的井底压力恢复得越快。也就是说“厂”字型曲线并不能认定地层损害；即使损害程度相同模型相同，不同生产时间的井底压力双对数图也可能不同。这是不同的生产时间有不回的调查半径所致。     

泥浆侵入低电阻率环带对斜井感应测井响应影响分析

依据斜井几何因子理论,通过数值计算研究了泥浆侵入低电阻率环带环境下井斜角度对双感应测井响应的影响,以及泥浆侵入深度对斜井双感应测井响应的影响.深感应测井和中感应测并在井斜角度0°～90°之间会有2个敏感角度段,并且仪器在这2个响应敏感变化倾斜角度段内响应特性有较大的差异.在低电阻率环带电阻率与地层电阻率比较接近时,敏感...     

层状非均质各向异性地层中多分量感应测井数值模拟与响应特征

应用数值模式匹配算法研究层状非均质各向异性地层中多分量感应测井响应的数值模拟方法.针对柱状界面上积累面电荷对共轴线圈系电磁响应的影响,通过傅氏级数展开与分离变量技术以及电阻率径向导数的奇异性,推导出关于电磁场水平分量的2个奇异算子方程.该奇异算子有效描述了井壁以及侵入带与原状地层分界面上积累面电荷的效应.在此基础上,利用模式匹配技术给出层状非均质各向异性地层中磁场并矢Green函数的半解析解以及多分量感应测井响应的计算方法,最后通过数值模拟结果对该算法进行检验并考察不同井眼泥浆电阻率以及不同侵入深度情况下多分量感应测井仪器的响应特征.     

大斜度井岩屑床分析及新型井眼清洁工具应用

在钻井过程中,大斜度井段易堆积形成岩屑床,引起卡钻、摩阻增大、机械钻速降低等问题。为解决岩屑上返问题,利用Landmark软件对岩屑床沉积规律进行了模拟分析,并研制了一种新型井眼清洁工具。岔X井的试验应用表明,新型井眼清洁工具能有效解决大斜度井岩屑返出问题,明显降低井眼摩阻,下入工具后两次收集的岩屑量是不使用工具的4.1倍、1.3倍,摩阻最大下降54.9%。     

斜井中泥页岩井眼稳定的力学化学耦合模型

根据斜井中井眼稳定的要求将流体流动概念与钻井液和泥页岩间的化学势差概念结合起来，建立了一个井眼稳定的力学化学耦合模型。利用该模型可确定地层孔隙压力和保持井眼稳定的最优钻井液密度等参数。结合侧钻井实例对该模型进行了分析。