1、陣列感應(yīng)測井方法和技術(shù)進展前言：就目前而言，測井的方法種類繁多，并且趨于系列化。其基本的方法有電、 聲、放射性測井三種。此外還有特殊方法，如電纜地層測試、地層傾角、成像、核 磁共振測井。當然還存在其他形式的測井方法，如隨鉆測井。然而每種方法都只能 反映巖層地質(zhì)特性的某一側(cè)面。在實際運用中應(yīng)當綜合地應(yīng)用多種測井方法。1陣列感應(yīng)測井技術(shù)始于20世紀90年代初。陣列感應(yīng)測井技術(shù)的原理是利用陣列 在接受線圈集中在一側(cè)的好處可大大縮短儀器長度。目前廣泛應(yīng)用的陣列感應(yīng)測井 有斯侖貝謝的AIT-A和AIT-H、Baker Altas的HDIL以及哈里伯頓的HRIA等。與傳統(tǒng)的 雙感應(yīng)和雙側(cè)向相比，具有測量信

2、息多、分辨率高、探測深度大、反映侵入直觀等 優(yōu)點。一、國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀感應(yīng)測井儀器經(jīng)歷了雙感應(yīng)測井、聚焦感應(yīng)測井、陣列感應(yīng)測井儀器等幾個發(fā)展 階段2。感應(yīng)測井解決了淡水和油基泥漿井中的電阻率測量問題，由于早期的普通 電阻率測井、側(cè)向測井，只能在導(dǎo)電的泥漿中進行測量，有時為了獲取地層原始含 油飽和度信息，需要用油基泥漿或空氣鉆井，針對這個問題，1949年Doll提出了感 應(yīng)測井及其在油基泥漿井中的應(yīng)用理論，該理論的根據(jù)是電磁感應(yīng)原理。如果忽略 趨膚效應(yīng)的影響，則依據(jù)電磁場Maxwell方程就可以推導(dǎo)出Doll幾何因子表達式。 1962年研制出具有商用價值的雙感應(yīng)測井儀器，但是該測井儀器在實際

3、應(yīng)用中出現(xiàn) 了很多問題，例如不能進行薄層分析，分辨率低，受井眼、侵入、圍巖以及趨膚效 應(yīng)環(huán)境影響嚴重等，這些不足導(dǎo)致測井曲線不能反映實際的地層信息。作為一維的測量和處理方法，傳統(tǒng)的聚焦感應(yīng)測井方法不能有效地消除二維的井 眼、圍巖，侵入等環(huán)境影響以及趨膚效應(yīng)的影響。為了解決測井方面遇到的問題， 二十世紀九十年代出現(xiàn)了新的測井方法和測井儀器陣列感應(yīng)測井方法和陣列感 應(yīng)測井器。該測井方法在測井過程中易于獲取豐富的井下地層信息。這種測井方法 不僅能有效地消除二維的環(huán)境影響，獲取地層的真電導(dǎo)率3，而且使感應(yīng)測井的應(yīng) 用范圍更廣泛，進行薄層分析和復(fù)雜的侵入解釋，對油氣儲藏的準確評價具有重要 的作用。198

4、4年，BPB公司率先推出了商用的陣列感應(yīng)測井儀器(Array Induction Sonde，AIS)，該儀器采用一個發(fā)射線圈和四個接收線圈的結(jié)構(gòu)。主接收線圈的間 距是根據(jù)傳統(tǒng)感應(yīng)測井線圈系間距設(shè)計的，采用了單頻率的工作方式，所有的接收 信號經(jīng)數(shù)字化后再傳送到地面，由地面計算機進行處理。由于徑向和縱向特性不可 能分別達到最優(yōu)，因此它的二維特性不是最優(yōu)的。1990年斯倫貝謝(Schlumberger) 公司推出了陣列感應(yīng)成像測井儀器(Array Induction Tool，AIT)。最初其推出的 儀器稱為AIT-B型，線圈系由一個主發(fā)射和上下非對稱布置的8個接收線圈系組成。 這8個線圈系都由一

5、個主接收線圈和一個屏蔽接收線圈系組成。由于實際測井中往往 會出現(xiàn)儀器不勻速、儀器遇卡以及儀器組合長等問題。1995年，該公司又研制出了 井場適用最優(yōu)的陣列感應(yīng)測井儀器AIT-H型，該儀器繼續(xù)保留了 5種探測深度和3種分 辨率的合成曲線，接收線圈系布置為單側(cè)，使儀器的長度不超過5m，以便適應(yīng)儀器 的組合要求，使鼠洞的深度減小。同時其工作頻率減少到一個Q6.325kHZ）。該儀 器還安裝了加速度計測量儀器，可以用來解決井下儀器不勻速的問題。除此以外， 還安裝有串接球形電極和井徑儀，分別用來測量泥漿電阻率和井徑。這些使得該儀 器能準確自適應(yīng)井眼校正，具有遇卡處理能力。1996年，阿特拉斯（Atlas

6、）測井公司推出了高分辨率陣列感應(yīng)測井儀器HDIL。 HDIL是一種全數(shù)字化、全譜感應(yīng)測井儀器，其線圈系由7個單側(cè)布置的三線圈系子陣 列組成，所有子陣列同時接收8種頻率（10 kHz、30 kHz、50 kHz、70 kHz、90 kHz、 110 kHz、130 kHz和150kHz）的時間序列波形，波形從模擬經(jīng)過采樣、量化、編碼 為數(shù)字化后送到地面，地面經(jīng)過快速傅里葉變換將波形分解為實部和虛部信號，即 每個測量深度點有112個信號；通過軟件聚焦合成具有三種縱向分辨率（0.3m，0.6m 和 1.2m）、六種徑向探測深度（0.254m，0.508m，0.762m，1.524m，2.286m和3

7、.048m） 的響應(yīng)曲線。該儀器具有井斜校正，由于井下接收波形需要進行堆棧處理，因此其 抗干擾能力較強，而且易于診斷曲線的異常和控制曲線的質(zhì)量。2000年，Halliburton公司繼其高分辨率感應(yīng)測井儀器HRI之后，研發(fā)出了新型 陣列感應(yīng)測井儀器HRAI，該儀器也屬于高分辨率測井儀器，它的線圈系以原高分辨 率雙感應(yīng)儀器為基礎(chǔ)，由四個線圈系組成，主發(fā)射線圈位于中部，上下分別布置了5 個接收線圈，工作頻率有8kHz和32kHz兩種，這樣實部信號和虛部的信號就可以同時 測量得到。井下的數(shù)字電路將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳到地面處里。除測量感應(yīng)數(shù)據(jù)以 外，還能測量泥漿電阻率、儀器加速度、儀器內(nèi)部溫度、井徑和

8、自然電位。2003年，中國石油集團測井公司研制成功的陣列感應(yīng)測井儀器MIT，與西方斯倫 貝謝公司的陣列感應(yīng)測井儀器AIT類似，個3線圈的子陣列組成了其線圈系，其工作 頻率有三種（25.325kHz、52.65kHz和105.3kHz），五種徑向探測深度（0.25m，0.50m， 0.75m，1.50m，2.25m）和三種縱向分辨率（0.3m，0.6m和1.2m）的合成曲線是利用 軟件聚焦得到的。MIT測井儀器的信號處理結(jié)果比AIT更加穩(wěn)定可靠。三分量感應(yīng)測井儀器的發(fā)射線圈由3個沿x、y和z 3個方向且相互正交的磁偶 極子和5個接收線圈組成。43個相互正交的接收線圈分別接收x、y和z 3個方向

9、的信號，另外兩個分別接收xy和xz交叉耦合分量，從而完全測量各向異性張量矩 陣中的9個分量，這種儀器也稱為三分量感應(yīng)測井儀器，其目的是測量交互薄層和各 向異性地層的電阻率。貝克-阿特拉斯公司2000年率先推出三分量感應(yīng)測井儀器，稱 為3DExplore或3DEX。與常規(guī)感應(yīng)儀器的發(fā)射和接收線圈平行于井軸放 置方式不同，3DEX使用三對發(fā)射-接收線圈對，一對平行于井軸，測量常規(guī)磁場分 量Hzz,用于推導(dǎo)地層水平電阻率Rh ;另外兩對相互正交，且垂直于井軸，測量磁 場的垂直分量Hxx和Hyy ,用于推導(dǎo)地層垂直電阻率Rv。2004年，Schlu nberger公司研制出一種新的三分量感應(yīng)測井儀器，

10、它由3個正交發(fā)射線圈、3 個沿z方向的短接收線圈和6組全三軸正交的接收線圈組成。比Atlas的三分量 感應(yīng)有很大的改進。三軸正交發(fā)射和接收線圈做到在同一位置，Atlas的三軸 是分離的；三個常規(guī)短子陣列用于井眼校正。三分量感應(yīng)中，井眼影響是必須考慮 的重要因素，是測量誤差的重要來源；6組三軸正交的接收線圈組成陣列感應(yīng)陣列， 其z方向信號合成陣列感應(yīng)的5種不同探測深度曲線，便于侵入分析以及與常規(guī)陣列 感應(yīng)測井結(jié)果比較;2個工作頻率,覆蓋較寬的地層電阻率范圍Schlunbe rger公司設(shè)計三分量感應(yīng)測井儀器的最初目的是確定地層電阻率的各向異性、 測量地層傾角、產(chǎn)生井眼周圍的地質(zhì)成像。其儀器稱為新

11、一代陣列感應(yīng)測井儀器。 事實上，新的三份量感應(yīng)測井儀器提供234條曲線，其信息不但供測井巖石物理學(xué)家 使用，而且地質(zhì)學(xué)家也可使用?，F(xiàn)場算法提供地層各向異性電阻率、侵入?yún)?shù)、傾角 和方位，以及標準陣列感應(yīng)測井曲線。計算中心通過1 D、2D和3D反演處理提供高 分辨率的各向異性電阻率。其井眼周圍地層電阻率成像對了解儲層結(jié)構(gòu)十分有用。二、陣列感應(yīng)測井方法的原理陣列感應(yīng)測井是以電磁感應(yīng)原理為理論基礎(chǔ)，它是通過在發(fā)射線圈中加一 個幅度和頻率恒定的交流電時，這個電流將在周圍介質(zhì)中產(chǎn)生一個交變磁場， 這個交變磁場在介質(zhì)中形成以井軸為中心的環(huán)形渦流，其強度與地層的電導(dǎo)率 成正比，而渦流又會產(chǎn)生二次交變電磁場，

12、在接收線圈中又會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， 該電動勢的大小與渦流強度有關(guān)，即與地層的電導(dǎo)率有關(guān)。5七蛆慕J1A高分辨率陣列感應(yīng)測井儀仍是以電磁感應(yīng)原理為理論基礎(chǔ)，其線圈系基本 單元采用三線圈系結(jié)構(gòu)（一個發(fā)射，兩個接收基本單元）。它運用了兩個雙線 圈系電磁場疊加原理，實現(xiàn)消除直藕信號影響的目的。線圈系由七組基本接收 單元（源距為694英寸）組成，共用一個發(fā)射線圈，使用八種頻率（10KHz、 30KHz、50KHz、70KHz、90KHz、110KHz、130KHz、150KHz）同時工作，測 量112個原始實分量和虛分量信號，通過多路遙測短節(jié)，把采集的大量數(shù)據(jù)傳輸 到地面，再經(jīng)計算機進行預(yù)處、趨膚校正等，

13、得出具有不同探測深度和不同縱 向分辨率的電阻率曲線，見圖1。高分辨率陣列感應(yīng)（HDIL）與常規(guī)感應(yīng)除了線 圈系的區(qū)別外，其最大的不同之處在于記錄的是7組實部和7組虛部原始的相信 號，為后續(xù)處理保留了最原始的數(shù)據(jù)。在高電阻地層，信噪比和探測器的穩(wěn)定 性通常限制感應(yīng)測井的精確度，而淺探測曲線和高度聚焦測井曲線對用于井眼 校正的那些井眼參數(shù)很敏感。高分辨陣列感應(yīng)測井儀器通過利用不同線圈系的 不同頻率數(shù)據(jù)組合校正技術(shù)，能有效提高信噪比和探測器的穩(wěn)定三、現(xiàn)有技術(shù)的主要優(yōu)缺點及改進意見高分辨率陣列感應(yīng)測井（HDIL）的應(yīng)用拓展了電阻率測井的應(yīng)用領(lǐng)域、解決了 困擾儲層電阻率評價的許多難題、提高了儲層電阻率評

14、價的精度。6（1）復(fù)雜井眼條件下提供高精度的地層電阻率。由于高分辨率陣列感應(yīng)測井技 術(shù)的發(fā)展，使其能在復(fù)雜井眼條件下提供更高精度的地層電阻率，從而為油氣層評 價提供更準確的依據(jù)。是在大斜度井中進行的高分辨感應(yīng)測井校正前后對比圖，儲 層的電阻率和侵入特性變化很大。（2）定性識別油、水層。對于滲透層，由于泥漿侵入而使其徑向電阻率發(fā)生變 化，高分辨率陣列感應(yīng)測井不同徑向探測深度的電阻率曲線正好反映這一變化。3）判斷油水過渡帶。高分辨感應(yīng)六條電阻率為正差異或重合時解釋油層的依據(jù)： 當?shù)貙雍蜌鈺r，測井所測量的是泥漿濾液、地層水（或束縛水）、油氣的一個復(fù) 合流體的綜合響應(yīng)，有可能存在沖洗帶、過渡帶的復(fù)合

15、流體響應(yīng)電阻率接近的情況， 即可能存在沖洗帶泥漿濾液響應(yīng)電阻率接近過渡帶泥漿濾液加地層水加殘余油氣的 響應(yīng)電阻率，也接近原狀地層地層水加油氣的響應(yīng)電阻率。（4）定性描述儲層滲透性好壞。在同一次測井中，泥漿電阻率值一般僅隨溫度 變化而變化，由于泥漿的侵入使地層徑向電阻率發(fā)生變化，從而使不同徑向探測深 度電阻率曲線產(chǎn)生差異。對于滲透性差的地層，因泥漿侵入量少，各條不同徑向探 測深度電阻率曲線基本重合；在滲透性好的地層，由于泥漿的侵入使地層徑向電阻 率發(fā)生明顯變化，從而使各條不同徑向探測深度電阻率曲線分開，曲線分開程度與 地層滲透性關(guān)系密切，一般滲透性越好分開程度越大。（5）確定侵入帶電阻率Rxo和

16、原狀地層電阻率Rt。高分辨率陣列感應(yīng)測井給出6種探測深度的曲線，因此可用四參數(shù)模型進行反演，從而得 出得到層界面、侵入深度、原狀地層電阻率、侵入帶電阻率。利用經(jīng)過侵入影響校 正后的原狀地層電阻率Rt計算的含油飽和度精度將大大提高。準確解釋薄互儲層。常規(guī)感應(yīng)測井儀器的垂向平均特性掩蓋了一些薄儲層 的特性，有可能漏掉有經(jīng)濟價值的薄互油氣儲層的可能性較高，導(dǎo)致封堵和廢棄一 些可能有用的井，同時還有可能造成高阻薄儲層致使整層電阻率升高，造成高阻水 層。由于高分辨率陣列感應(yīng)測井能夠提供1ft(30.1cm)的高縱向分辨率的曲線， 因而可用來準確解釋薄互儲層，使測井評價薄互儲層的能力大大增強。四、陣列感應(yīng)

17、測井應(yīng)用前景分析陣列感應(yīng)測井技術(shù)就其基本思路而言，與橫向測井一脈相承，也是采用一系列不 同線圈距的線圈系測量同一地層，從而得出原狀地層及侵入帶電阻率等參數(shù)。所不同 的是，陣列感應(yīng)測井采用先進的電子技術(shù)、計算機技術(shù)及數(shù)字處理方法，把采集到的 大量數(shù)據(jù)傳送到地面，經(jīng)計算機處理，得出具有不同探測深度和不同縱向分辨率的電 阻率曲線。從國內(nèi)外陣列感應(yīng)測井技術(shù)的發(fā)展狀況可以看出，國外的陣列感應(yīng)測井技 術(shù)已經(jīng)成熟化、規(guī)?；?、一體化，而且已經(jīng)形成了技術(shù)和市場的良性循環(huán)，并在此基 礎(chǔ)上開發(fā)出了新一代儀器。國內(nèi)目前的陣列感應(yīng)測井設(shè)備大部分是從國外三大測井公司引進的，近年來，國 產(chǎn)陣列感應(yīng)測井儀器的技術(shù)水平也有較大

18、提高，但與國外的差距還是很大。目前，國 內(nèi)陣列感應(yīng)測井技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是在進一步研制新型陣列感應(yīng)測井儀的基礎(chǔ)上，開 始三分量感應(yīng)測井儀器的研究。五、致謝歷時約一個月的時間完成讀書報告，特別感謝我的論文指導(dǎo)老師毛志強教授的 指導(dǎo)和幫助，感激他的啟發(fā)和點撥。感謝在我的論文編寫這段時間里給我提供幫助的 師兄。感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)十位學(xué)者的研究文獻，如 果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我論文寫作過程中給予我了很多建議，在論文的撰寫和排 版等過程中供熱情的幫助。感謝父母的關(guān)心和問候！由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文肯定有不足之處

19、，懇請各位老師和同學(xué)批 評和 指正！六、參考文獻1鐘建兵，劉利容.陣列感應(yīng)測井技術(shù)在識別油氣儲層中的應(yīng)用研究J.中國石 油和化工標準與質(zhì)量,2011,11:194.測井學(xué)編寫組編著.測井學(xué)M.北京：石油工業(yè)出版社，1998.張建華，劉振華，仵杰編著.電法測井原理與應(yīng)用M.西安：西北大學(xué)出版社， 2002.劉春雅，程旭.陣列感應(yīng)測井技術(shù)發(fā)展狀況綜述J.甘肅科技，2009,03:32-34.李燕.高分辨率陣列感應(yīng)（HDIL）測井評價技術(shù)及應(yīng)用J.內(nèi)江科技,2013,01:88+105.梁云，趙正文，繩曉慶，秦光源.陣列感應(yīng)測井資料處理方法研究J.石油儀 器，2006,01:32-35+2+1.出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然 侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠 宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫 之路也。宮中