三分量感应测井系统的理论研究

常规感应测井仪器只有Z方向的线圈,只能测量水平方向的平均电阻率。三分量感应测井系统分别在X、Y、Z三个方向布置三组相互垂直的发射-接收线圈对,可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率,通过测量两个交叉分量还可得出地层的倾角和方位,从而可以为储层评价提供更准确的信息。文章设计了三分量感应测井系统的线圈系布局结构和排列方法以及线圈系的聚焦方式,主线圈系采用了发射聚焦方式,交叉线圈采用了接收聚焦方式。通过线圈系匝数和距离的选取以及几何因子的计算,各向异性地层中的正、反演的研究及求解,提高了线圈系的水平探测深度和纵向分辨率,使三分量感应测井系统的探测性能达到最佳。     

三分量感应测井的正反演理论及性能研究

常规感应测井仪器只有Z方向的线圈系,只能测量水平方向的平均电阻率。三分量感应测井系统分别在X和Y及Z方向布设了3组互相垂直的发射-接收线圈对,可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率;在XZ平面和XY平面布设了2个交叉线圈,通过测量2个交叉分量可以得到地层的倾角和方位角,为储层评价提供更准确的信息。设计了三分量感应测井系统线圈系的布局结构、排列方法和聚焦方式。通过对线圈系匝数和距离的选取、几何因子的计算以及各向异性介质的正、反演研究,使三分量感应测井系统线圈系的水平探测深度和纵向分辨率得到了提高,能很好地反映出地层的真实特征。     

三分量感应测井系统研究

全世界的薄互层油藏约占已发现总油藏的30%,薄互层油藏也称各向异性油藏,我国各向异性油藏所占比例更大。常规电磁测井仪只能测量水平方向的电阻率,很容易低估和漏测低阻和低差异的交互式薄储层;三分量感应测井系统可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率,还可测出地层的倾角和方位。本文介绍了三分量感应测井仪的线圈系结构和测量原理,论述了交错网格有限差分法和有限元法等两种各向异性地层的正、反演计算方法,最后进一步讨论了研究三分量感应系统的应用前景。     

垂直井多分量感应测井大型三维有限差分模拟

电性各向异性低电阻率储层的含水饱和度评价经常出现偏差，其原因在于对这种储层的评价没有综合考虑测井仪器的测量特性和地层电阻率方向上的差异。对垂直井，表征各向异性地层的参数主要有水平电阻率和垂直电阻率，但常规电法测井只提供地层水平方向的电阻率信息，不能直接测量地层垂直方向的电阻率。多分量感应测井直接用来测量电性各向异性地层的水平电阻率和垂直电阻率，从而可对各向异性储层进行较为客观的评价。简单介绍了多分量感应测井原理，推导了垂直井中进行三维有限差分模拟的计算公式。计算结果表明，该算法能较好地模拟三维地层模型。它对更深入研究多分量感应测井方法以及进行仪器研制打下了较好的基础。     

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.     

一种新共面线圈系对薄层的响应特征分析

针对常规三分量感应共面线圈系在薄层中的响应变化大、难以有效分辨薄层的问题，本文提出一种“两发射一接收”的子阵列结构，以解析法实现正演模拟，应用层边界的切向连续，引入Bessel函数求解磁赫兹位矢量，得到磁场强度的水平分量，计算两种共面线圈系8个子阵列在层状地层中的响应特性，分析线圈间距、层厚度和薄层电导率对测井响应的影响。结果表明：薄层厚度大于主发射与接收线圈间距时，新共面线圈系能清晰地显示层边界位置，与常规三分量感应共面线圈系相比，测量准确度提高了53.1%；薄层厚度小于主发射与接收线圈间距时，受共面线圈系本身结构以及围岩的影响，在层边界出现波动，波动幅度小于常规共面线圈系。通过分析发射线圈在空间形成的涡流分布，揭示了新共面线圈系减小趋肤效应和降低负响应的机理。研究成果对三分量阵列感应仪器设计和测井响应解释评价具有重要的理论和实际意义。     

各向异性地层中电磁散射响应的计算及应用

从电磁响应方程出发,应用交错网格有限差分法推导了各向异性地层三维电磁响应的差分计算格式.应用该计算方法进行了多种环境下电磁响应的计算.计算结果表明,在直井水平层中,磁场强度分量与地层水平电阻率和垂直电阻率有关,磁场强度分量只与地层水平电阻率有关;当地层或井眼倾斜时,线圈测量值与地层水平电阻率和垂直电阻率均有关;线圈测量值受趋肤效应影响与线圈距有关,线圈距越大,受趋肤效应影响越严重;场强度分量对地层界面很敏感,受趋肤效应的影响比磁场分量大;已知各测量值可反演出地层水平电阻率和垂直电阻率,进而改善电性各向异性低阻储层的含油饱和度评价.     

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,     

几种线圈系探测特性的分析

感应测井仪是反映井周围附近地层电阻率特性的一种横向测井设备，而其线圈系是反映该仪器性能的一个重要部分。文章通过定量计算，对国外几种新型感应测井仪的线圈系的探测特性进行了分析对比。     

一种新型高分辨率阵列感应测井仪器

阵列感就测井仪器已经成为电缆感应测井标准，这些仪器依靠多个发射线圈－接收线圈系的测量结果，为了增加仪器测量的径向探测深度，有必要增大发射线圈－接收线圈之间的间距，采用不同间距可以探测地层电阻率的径向变化。但是，随着探测深度的增加，仪器垂直分辨率会逐渐变差，为了补偿的一缺陷，将浅探测测量结果与较深探测测量结果进行组合，可得到一个具有很高垂直分辨率深探测曲线，但问题是浅探测量不可避免地受眼不规则和井眼附近其它因素影响，产生的噪声常常会将人为因素引入经处理后的深探测测井曲线响应中。已经研制出一种新型高分辨率对称阵列感应测井仪器，可以提供从深到浅的电阻率测井曲线读值，其垂直分辨率很高，一致性好。与前几代仪器明显不同之处在于新型设计的仪器可以将垂直信号和径向信号分开进行处理，这种处理的结果是在做径向信号处理之前可以对每个发射－接收线圈测量结果进行滤波，而具有常规垂直分辨率。通常在井眼附近的影响是局部性的，且仅仅是浅探测测井曲线受影响；深探测测井曲线所受影响明显减弱，新型仪器的大量试验证明模拟预测的各种测量响应。新型感应测井仪器提供6种不同径向探测度的电阻率测井曲线（10，20，30，60，90和120英寸），垂直分辨率为1、2和4英尺，测井资料分辨率进行了匹配，又具有多种探测深度，这就可以与电阻率资料、核磁共振（NMR）资料及其它测井资料综合。本文阐述了新型仪器的设计原理并讨论了试验结果，同样还给出了几个油田实例，在一例子中通过与前一代高分辨率感应测井仪器的比较证明了仪器反映侵入带地层剖面的能力得到改善。另一实例显法虽然浅电阻率测量受井眼严重冲刷的影响，新型仪器仍可以提供具有极好垂直分辨的深电阻率测井曲线。     

泥浆侵入电阻率各向异性对多分量感应测井影响分析

泥浆侵入常常会加剧井周围地层电阻率的各向异性。多分量感应测井可用于测量地层各向异性电阻率。从基本的电磁场规律出发,导出电阻率各向异性地层中的电磁场方程,利用三维数值模拟方法,模拟了多分量感应测井的视电导率响应,研究了多分量感应测井仪器在各向异性地层中的测井响应特性,考察了各向异性地层中侵入带电阻率各向异性对其测井响应的影响。研究结果可为多分量感应测井正反演以及更好地应用于油水层识别中消除泥浆侵入的影响提供一定的理论参考。     

共面感应测井仪探测地层裂缝的试验模型

通过实验室模拟，研究了利用双线圈井眼共面感应测井仪探测地层裂缝的可行性。试验中，比例因选为１０，用氯化铵溶液模拟实际地层电导率。所模拟的实际裂缝地层电阻率为４Ω．ｍ，非裂缝地层电阻率２００Ω．ｍ。试验共研究两种类型的裂缝地层：其一为垂直缝，裂缝至井壁的距离可以改变；     

交流电测井中把发射线圈看作磁偶极子所引起误差的讨论

给出了均匀介质中单发单收双线圈感应电动势的严格解和近似解（即把发射线圈近似地看作磁偶极子时的解）的推导过程及其表示式．以一种简单的介电测井为例,计算了这种近似给幅度比与相位差所带来的相对误差．针对其它常规交流电测井仪器进行类似的考察,可以知道对于常规测井仪器,这种误差可以忽略．     

感应测井仪的数字化设计研究

针对目前感应测井仪存在的问题,设计了一种数字化的感应测井仪。重点介绍了感应测井仪的系统结构、数字化方案设计及各功能模块的设计与实现。该系统基于高性能DSP芯片TMS320VC33而设计,实现了波形发生器、相敏检波的数字化等功能,优化了系统,为测井仪器的发展提供了新的方法和途径。     

提高声波测井探头发射功率的实验研究

声波测井仪器中的发射换能器发射的声功率越大，声波测井波形的幅度就越大，测井资料的质量就越有保证。从这个意义上说，最有效地激发声功率是提高声波测井仪器性能或测井资料质量的一个重要的技术手段。用在线测量的声波测井仪器的导纳圆参数可以分析发射电路与换能器的匹配情况。文章首先给出了一个动态试验结果．用小的感性负载串联到换能器的回路后，换能器发射声波的能量提高了近一倍。然后用单频的电路阻抗模型简单地分析了提高发射声功率的原因。最后通过一个计算例子指出，在某些频率，由于有相位因素的影响，加在换能器上的电压的模可以比电源电压还大。     

三维感应测井数值计算与理论分析

研究了三维感应测井仪器在均匀、无限大、横向各向同性(TI)导电地层中的响应,分析了井眼倾角、水平电导率、垂直电导率、工作频率等因素对接收线圈系感应电动势的影响。趋肤效应对XX/YY方向感应电动势的影响比ZZ方向显著;垂直井时,水平方向电导率可通过ZZ感应电动势求解;垂直电导率可通过XX/YY方向感应电动势和求得的联合计算求解。倾斜角可通过交叉耦合电动势计算。在低频近似条件下,计算证明了可由三维感应测井响应提取地层各向异性电导率以及井眼倾角等信息,为三维感应测井资料解释奠定了基础。     

一种阵列感应线圈系简介

综合分析了常规感应测井仪，高分辨率感应测井仪和阵列感应成象仪等的线圈系探测特性，对阵列感应线圈系进行了研究和计算，并提出了一种新的线圈系。在前面的线圈系相比，它能合成更好的探测特性曲线。     

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。