感应测井基本原理

2024/11/23感应测井基本原理仵杰西安石油大学2024/11/23感应测井基本原理

一、感应测井测量原理

1.电阻率测井模型

2.电磁感应原理

3.感应测井基本概念

4.三线圈系测量原理二、几何因子理论

1.Doll几何因子

2.各种几何因子比较

3.几何因子应用提纲：2024/11/23一、感应测井测量原理1.

电阻率测井模型电阻率测井的目的：获取原状地层电阻率。(1)裸眼井剖面基本地层模型

原状地层周围的状况：

井眼及泥浆电阻率、泥饼及其电阻率、冲洗带及其电阻率、过渡带(或环带)及其电阻率、上下围岩及其电阻率、仪器偏心、井眼的粗糙度和井洞、电各向异性、地层倾斜等。

2024/11/23泥饼原状地层侵入带冲洗带下围岩上围岩井眼(1)裸眼井剖面基本地层模型

2024/11/23原状地层侵入带下围岩上围岩井眼(2)最简单的二维地层模型

2024/11/23

一、感应测井测量原理1.电磁感应原理法拉第电磁感应定律磁通量与磁感应强度的关系Maxwell电磁感应定律磁感应强度与磁场强度的关系SJ2024/11/232T2T)(zzr-+=r),(zPr2R2R)(zzr-+=rLRzTjJsRTzjJ产生涡流的电流环双线圈系电磁感应测井原理O2024/11/233.感应测井基本概念式中(2)直耦电动势（直耦信号）(1)接收线圈中的感应电动势（测量电压）2024/11/23(3)视电导率（测量信号）仪器常数定义一般表达式2024/11/23实部与虚部分离，幂级数展开（4）趋肤深度结论：均匀地层中，视电导率是L/δ的函数。2024/11/23（5）多线圈系的视电导率计算公式

式中，M是发射线圈个数，N是接收线圈个数，Ni和Nj分别是发射线圈和接收线圈匝数，Lij是发射与接收线圈间距。2024/11/23（6）趋肤效应趋肤效应误差定义因为令因而有：2024/11/231米双线圈系视电导率与地层电导率的关系趋肤效应2024/11/23产生趋肤效应的原因：电磁波在导电媒质中传播时电磁感应产生的涡流导致的能量损耗和相位改变。2024/11/23趋肤效应影响因素

（1）地层电导率（或电阻率）的测量范围；（2）线圈间距的大小；（3）仪器的测量精度；（4）纵向分辨率和径向探测深度；（5）与信号合成处理的关系；（6）趋肤效应校正。频率选择考虑的因素2024/11/234.三线圈系测量原理(1)原理2024/11/23（2）直耦抵消原理三线圈系的直耦信号直耦信号抵消条件：2024/11/23(3)视电导率2024/11/23实部与虚部分离，幂级数展开式中2024/11/23二、几何因子理论Doll几何因子

Doll几何因子是Doll（1949）在提出感应测井方法同时为了描述地层各部分对测量信号贡献，即感应测井测量信号来源而提出的。它将地层看作由很多小的导电环组成，不考虑导电环之间的相互影响。对于双线圈系，Doll几何因子的表达式为

2024/11/23（1）径向微分几何因子含义：单位厚度无限长薄圆筒地层对测量信号的相对贡献大小。

dρ2024/11/23（2）径向积分几何因子含义：半径为R无限长圆柱状地层对测量信号的相对贡献。2024/11/23（3）纵向微分几何因子含义：单位厚度水平薄层对测量信号的相对贡献大小

。

2024/11/23（4）纵向积分几何因子含义：厚度为H的水平地层对测量信号的相对贡献大小dz应用举例2024/11/232.各种几何因子比较表达式物理条件应用范围Doll几何因子均匀地层由很多小导电环组成，不考虑导电环之间的相互作用。适用于电导率很小，无趋肤效应影响情形，用于分析仪器的理想径向和纵向探测特性。Gianzero几何因子均匀地层由很多小导电环组成，考虑导电环之间涡流的相互影响。适用于均匀地层；非均匀地层，只有实部描述了测量信号的实部，虚部不反映测量信号的虚部。Moran几何因子均匀地层电导率是从零通过扰动逐渐建立起来的，积分表示了这过过程。适用于均匀地层；非均匀地层，只有实部描述了测量信号的实部，虚部不反映测量信号的虚部。Born几何因子非均匀地层在背景电导率上的扰动，这是对应于背景电导率几何因子。不适用于均匀地层，只适用于非均匀地层的扰动描述，且实部和虚部必须独立使用。3.几何因子应用

二维几何因子反映了测井时井眼、冲洗带、侵入、围岩等环境影响。因此，在阵列感应测井仪中，二维几何因子用来描述二维环境影响。径向微分和积分几何因子描述了仪器的径向探测特性。积分几何因子用于定义仪器径向探测深度；在解释中，径向几何因子用来分析井眼、冲洗带、侵入等径向地层对原状地层的影响。纵向微分和积分几何因子描述了仪器的纵向探测特性。纵向积分几何因子用于定义仪器的纵向分辨率；在解释中，纵向几何因子用来分析仪器的纵向分层能力和围岩的影响。

一般的感应测井中，用Doll几何因子来定义仪器径向探测深度和纵向分辨率，当地层电导率不为零时，用其它考虑趋肤效应的几何因子来分析仪器的探测特性。（1）几何因子在感应测井仪器特性分析和测井异常解释中的应用2024/11/23（2）几何因子在感应测井测量信号处理中

用几何因子描述测井仪器响应函数，它是感应测井信号处理的基础。

二维几何因子------仪器二维响应特性纵向微分几何因子------仪器纵向响应特性径向微分几何因子------仪器径向响应特性

2024/11/23双线圈系感应测井TR双线圈系结构纵向微分几何因子径向微分几何因子径向积分几何因子2024/11/23双线圈系二维响应2024/11/233.传统双感应测井:仪器结构传统双感应测井仪器的线圈系布置方式测井响应特性2024/11/23

传统双感应测井存在的问题（1）深感应分辨率低，有两个“耳朵”，中感应响应函数不对称。90%定义：深7m，中：1.3m。深中2024/11/23

传统双感应测井存在的问题深感应空间频域存在盲频率，不能用信号处理提高分辨率。不能满足薄层（1m）分析需要。深中2024/11/23

传统双感应测井存在的问题（2）径向响应函数在井眼附近出现负值.

仅提供深、中两条曲线，侵入分析不清楚。探测深度：深1.6m，中0.75m。深中2024/11/23深中（3）二维特性在井眼附近变得复杂，出现较多负值。井眼不规则及井洞高电导率侵入将严重影响测量结果。没有消除的办法。图3.10对比度为10的一系列无侵地层模拟（实线均为地层模型）

(a)测量信号，单点划线—深，虚线—中。(b)1.2米处理结果，单点划线—深，虚线—中，双点划线—深匹配。(c)0.6米处理结果，虚线—中，双点划线—深匹配。

图3.11电阻率对比度为100的一系列无侵地层模拟（实线均为地层模型）(a)测量信号，单点划线—深，虚线—中。(b)1.2米处理结果，单点划线—深，虚线—中，双点划线—深匹配。(c)0.6米处理结果，虚线—中，双点划线—深匹配。大庆t34井的处理结果

传统处理结果新方法处理结果大庆t30井的处理结果

传统处理结果新方法处理结果大庆W281井的处理结果

传统处理结果新方法处理结果大庆x27井的处理结果

传统处理结果新方法处理结果试油表井号射

孔

井

段

(m)方

式油水矿化度

小层号(t)(m3)T341311.4-1313.2MFE-Ⅱ抽汲6.92

工业油层

5

W2811497.4-1517.4MFE-Ⅱ抽汲15.672

工业油层3、6

T301138.8-1150.0MFE-Ⅱ抽汲20.128.51

10059.5含水工业

1-4

油层1138.8-1142.0MFE-Ⅱ抽汲1.255

工业油层1、2

X271586-1590

油层hidhd上围岩井眼泥饼冲洗带过渡带或环带原状地层jd下围岩裸眼井剖面基本模型

实际问题、简化模型和解决方法实际问题简化模型解决方法实际测井：三维复杂模型。信号来源：目的层、围岩、侵入、井眼。影响因素：趋肤效应、围岩效应、井眼大小、井眼形状、井眼泥浆电阻率、井洞、仪器偏心、斜地层或井斜、各项异性。均匀地层严格解，几何因子纵向水平多层数值解，几何因子径向侵入多层数值解，几何因子无井眼旋转对称地层数值解，几何因子有井眼旋转对称地层，仪器居中数值解，几何因子有井眼旋转对称地层，仪器偏心数值解，几何因子纵向多层斜地层数值解微观各向异性地层数值解一般地层，水平井数值解三、阵列感应测井数据处理技术2.数据处理原理数据处理目的：消除测量信号中的各种影响，提取用户所需信息。数据处理方法：（1）合成聚焦处理，几何因子理论。（2）反演，快速数值计算技术。三、阵列感应测井数据处理技术2.信号合成聚焦原理

仪器

地层信息

测量信号合成聚焦的数学描述阵列感应信号合成原理响应函数描述测量信号处理的理论基础测量背景扰动思想：Born近似理论

一维几何因子(b)径向几何因子(c)径向积分几何因子(a)纵向几何因子子阵列1子阵列2子阵列3子阵列4

8个子阵列的二维空间响应函数原始二维响应函数子阵列5子阵列6子阵列7子阵列8

8个子阵列的二维空间响应函数原始二维响应函数HRAI子阵列2HRAI子阵列3(a)深度=0.25m,分辨率=0.3m(b)深度=0.50m,分辨率=0.6m一组二维真分辨率合成结果(c)深度=0.75m,分辨率=1.2m(d)深度=1.50m,分辨率=1.5m

一组二维真分辨率合成结果(e)深度=2.25m,分辨率=1.8m一组二维真分辨率合成结果(a)深度=0.25m(b)深度=0.50m二维响应函数的分辨率匹配(分辨率=0.6m)(c)深度=0.75m(d)深度=1.50m二维响应函数的分辨率匹配(分辨率=0.6m)(e)深度=2.25m二维响应函数的分辨率匹配(分辨率=0.6m)5、实际应用（1）薄层分析HDIL处理结果(1ft)HRAI处理结果(1ft)（b）侵入指示HRAI处理结果(1ft)（c）求准地层电阻率---深探测深度HRAI处理结果(1ft)4.阵列感应测井响应与时间推移测井数值模拟相结合时间推移测井模拟方法利用多孔介质中的相渗流理论和扩散理论，建立泥浆滤液侵入地层的物理模型，再由岩电理论求出地层电性参数。通过阵列感应聚焦合成几何因子将动态径向电阻率分布转换为动态测井响应。阵列感应同时提供6条(或5条)不同探测深度曲线，当已知井况（泥浆浸泡时间、井眼与地层压差、地层孔隙度、饱和度、渗透率等参数）时，就可以用时间推移测井模拟不同泥浆浸泡时间时径向电阻率分布、测井响应、水饱和度、水矿化度、水电阻率等储层参数的动态变化特性。当泥浆浸泡时间为0时就是没有侵入时的地层电阻率。通过调整地层储层参数使模拟响应与实际测井响应吻合，可以反推地层的储层参数，了解地层的实际状况，分析测井异常解释结果，有助于正确评价油气储层。5.淡水泥浆侵入地层的测井响应特征油层5.淡水泥浆侵入地层的测井响应特征油水同层（a）