一种新型随钻电阻率测井仪器的响应和刻度
一种随钻传播电阻率测井仪器设计思路[论文]
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一种随钻传播电阻率测井仪器的设计思路摘要调研目前国内外的主要随钻电阻率仪器，总结各自特性和优缺点，取长补短设计了一种新型的随钻传播电阻率仪器，并分析了其具体的测量方式、实现方法，并付诸实践，从电子线路、软件设计、硬件匹配等方面，分析选择电子器件的注意事项和优缺点。
通过模拟测量实验，分析认为仪器达到了设计目标、性能稳定，测量准确。
关键词随钻电阻率测井仪器设计中图分类号：p631.8 文献标识码：a随钻测井技术（measurement while drilling）是一种全新的测井技术，主要伴随着水平井和大斜度井的发展而发展起来的一种测井技术，它不同于电缆测井技术，随钻测井是在钻井的过程中，随着钻井仪器的钻井，随钻测井便实时的开始测量地层参数，因此，随钻测井技术时效性非常强，测井的精度也必将非常高，另外由于不需要将钻杆等取出井再进行测量等操作，将测井的成本控制到了最小，并且在某些情况下，电缆测井无法使用，如水平井的水平段，常规电缆测井无法进行测量，或者钻井时间过长的时候，都需要使用随钻测井来代替电缆测井。
1 一般随钻电阻率仪器的工作原理图1为西方阿特拉斯公司最早设计的随钻电阻率测井的收发线圈系统，分别有一个发射线圈tc，两个接收线圈rc，因此这种结果就会在地层中形成2个变压器结构，钻杆起到了承接的作用，对发射线圈而言，其相当于变压器的次级，而对接收线圈而言，其相当于变压器的初级。
其工作原理是，在钻井的过程中，电阻率仪器开始工作，首先给发射线圈供以交变激励电流，然后再两个等效变压器上会产生一定的电动势，以便在钻杆和地层之间形成电路回流，使电流进入地层获取地层信息，如此在钻井深入的过程中，电阻率仪器便不断获取地层中的信息。
电流回流到接受线圈时，在接收线圈上会产生感生电动势，测量钻杆上所感生的电动势和接收线圈上所感生的电压即可得到近钻头电阻率。
2传播电阻率测井仪器的设计与实现笔者设计的随钻传播电阻率仪器，主要结构图如图2，该系统的测量主要装置安装在接近钻头的特殊钻杆以内，该钻杆性质指标优异，它的探测装置采用单发双收的结构，主要由钻杆上的发射线圈、和钻杆下部的两个接收线圈组成，工作的时候发射线圈发射激励电流，电流经过井眼进入到地层中，然后电流流经地层后携带地层的信息回到接收线圈，另外发射变压器会将电流分成两个部分，分别对应发射电极和回路电极，使得电流进入地层更深，同样两支电流进入地层，就使得传播电阻率仪器具有不同的探测深度。
随钻电磁波电阻率测井(EWR)基础知识
随钻电磁波电阻率测量技术一、引言提高服务质量，降低服务成本是工程技术服务努力追求的目标。
随钻测井相对于电缆测井具有多方面的优势：一是随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得的，能够更真实地反映原状地层的地质特征，提高地层评价精度；二是随钻测井在钻井的同时完成测井作业，减少了井场钻机占用时间，从钻井一测井一体化服务的整体上节省成本；三是在某些大斜度井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时，电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。
因此，随钻测井既提高了地层评价测井数据的质量，又减少了钻井时间，降低了成本。
（一）、随钻测井技术发展现代随钻测井技术大致可分为三代：90年代初以前属于第一代，提供基本的方位测量和地层评价测量，在水平井和大斜度井用作“保险”测井数据。
但其主要应用是在井眼附近进行地层和构造相关对比，以及地层评价。
随钻测井确保能采集到在确定产能和经济性、减少钻井风险时所需要的测井数据。
90年代初和中期属于第二代，方位测量、井眼成像、自动导向马达及正演模拟软件相继推出，通过地质导向精确地确定井眼轨迹。
司钻能用实时方位测量，并结合井眼成像、地层倾角和密度数据，发现目标位置。
这些进展导致了多种类型的井，尤其是大斜度井、超长井和水平井的钻井取得很高的成功率。
从90年代中期到目前属于第三代，称为钻井测井(Logging for Drilling)，提供界定地质环境、钻井过程、采集实时信息时所要求的数据。
表1 随钻测井技术发展（二）、随钻测井的一般知识1、随钻测量MWD包括井眼几何形状（井眼尺寸、井斜、方位等）的测量，与钻井工程相关的工程参数（钻压、钻具扭矩、井眼压力、转速、环空压力等钻井参数）的测量，以及对自然伽马、电阻率的测量。
主要是测量工程数据，并具有单一性。
2、随钻测井LWD在随钻测量MWD的基础上，增加了识别岩性和孔隙性、判识储层的方法如中子、密度等，能对储层做出基本的评价。
随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法
第44卷第5期2020年10月测井技术WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.44No.5Oct22文章编号：1004-1338(2020)05-0448-05随钻方位电磁波电阻率仪器性能指标检测方法杨震，肖红兵，张智勇(中石化胜利石油工程有限公司测控技术研究院，山东东营2570640摘要：为提高油藏采收率，大斜度井、水平井被广泛采用，对井眼轨迹提出了更高要求。
地质导向技术能根据实时测调整井,多地应用于水平井钻井过程。
随钻方位率仪器作为目前地质导向的核心仪器，电阻率测量范围、精度及测距离是其最重要的指标，目前没有井验证或测试仪器性。
从电阻率测测原理出发，利用分析测率以及离指标的。
通过实验室测指定位率仪器的相位差为士0.02。
，测信号有效动态为70dB,以此代体测试试验,简仪器指标测试流程，为随钻方位率仪器行地层评价地质导向提供了保障。
关键词：测井仪器；随钻方位电磁波电阻率仪器；测量精度；探测距离；指标验证中图分类号：P631.84文献标识码：ADoi：10.16489/j.issn.1004133&2020.05.005Main Specifications Test Method of Azimuthal Electromagnetic Logging While Drilling ToolYANG Zhen，XIAO Hongbing，ZHANG Zhiyong(Measurement and Control Technology Institute，SINOPEC Shengii Oilfield Service Corporation，Dongying，Shandong257064，China) Abstract:Highly deviated and horizontal wells are wildly used to improve reservoir recovery rate，which propose higher requirements to well trajectory.Geosteering technology can adjust we l6rajec6orybyrealimemeasuremen6'soiismoreandmorecommonusedinhorizon6alwe l drilling.AZmuthal e lectromagnetic logging while drilling tool is kernel tool of geosteering.Resistivity range'accuracy and depth of detection are main specifications of azimuthal electromagnetic logging while drilling tool.But there are lack of clear test methods and test ins6rumen6s6o6hesespecificaions.Therelaionshipbe6weenmeasuredsignalsandresisiviyand dep6h of de6ec ion are analyzed by numerical simula ion based on principles of resis ivi y and boundary detection measurements.The phase shift accuracy of士0.02°and geosteering voltage dynamicrangeof70dBcanbetestedorconfirmedbylaboratorycircuitspecifications.Thereal environment test can be avoided by this method，which facilitates the test process and ensures the application of formation evaluation and geosteering.Keyw"rds：l2gginginstrument)azimuthalelectr2magneticl2gging whiledri l ingt22l)measure-mentaccuracy)depth2fdetecti2n)specificati2ntest0引言钻地层的仪器之一。
随钻电阻率测井原理浅析
随钻感应电阻率测井原理浅析1．电阻率的概念2．电阻率的测量方法3．电阻率的电极系分布4．电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要：本文通过对Geolink公司TRIM工具测井原理的剖析，详细介绍了感应电阻率测井的原理，并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词：MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量（MWD—Measurement While Drilling），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。
随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。
MWD系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。
自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD电阻率被测试并投入市场，包括16’’短电位电阻率，聚焦电阻率（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头或接触按钮），目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz“电磁波电阻率相位测井”是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。
Geolink公司应广大用户的普遍要求，也制造生产出随钻电阻率工具，它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应（20KHZ）测井相关联，用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似，其垂直分辨率优于电缆中感应测井。
这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。
因而不需要对在不同泥浆（水基、油基、气基及泡沫基钻液）中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正，就能够得到Rt （地层真实电阻率值）。
电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力，常用电阻率这一物理量来表示，导电能力差的物质电阻率高，导电能力好的物质电阻率低。
用实时高分辨率随钻电阻率测井成像指导沉积岩钻井地质导向
１ ６
测
井
技
术
信
息 Leabharlann ２Ｏ 正 Ｏ６用 实 时高 分 辨 率 随钻 电阻率 测 井 成 像 指 导 沉 积岩 钻 井 地质 导 向
沃 晓全 译
（ 庆测井 公 司） 大
摘要 ： 一种 新 的 随钻 电磁 测 井仪 器提 供 深探 测 定 向响应 ， 用于 定井位 和 大斜 度 井／ 平 井地层 水
面的距离 ， 而作 出钻 井 导 向决 策 。该 方法 并 不 可 从 靠， 因为假 设测 量 响应 的变 化 和 视 电阻 率分 离 的变 化 是 因为 附近层 界 面 的存 在 ， 须 搞 清楚 层 界 面 是 必 在 仪器 上方还 是 在 下方 。用 于 地 层评 价 时 ， 界 面 层 的影 响被 当作 环境 影 响 ， 以反 演 为基 础 的围 岩校 正 算法最 近被 开发 出来 ， 可用 于 以模 型选 择算 法 为基
础 的 自动处 理方法 中。
频率时才工作 ， 提供各向异性和定向（ 非对称） 测量 ，
间距 为 ７ ４和 ４ ４英 寸 。这 些 定 向 测 量 的灵 敏 度 为
而， 后来 使用 的测 量方 法没有 定 向作用 ， 要预 先知 需
道 地层 构造 。
仪器能 够探 测 到 ｌ 英 尺外 的导 电边 界 。仪 器探 测 ５
到快 接近边 界就 如快 接 近 储 层 顶 端 时 ， 以在 钻 头 可
前 方几百英 尺横 截 ， 将井 眼 导离储 层 顶界 面 ， 始终 而
照 交互 式模 式进 行反 演 ， 用设 定 的限定 条件使 反 演结果 更加 准确。在 自动 解释模 式 中， 有可 用 使 所
的实时测 量资 料都对 照 一个 简单的 三层模 型进 行反 演。反 演 中 ， 用一 个 快速 的近 似模 型计 算仪 使 器对 两个边界 的响应 ， 厚层 能给 出满 意的 结果 。这一反 演 算法对 多种模 型进行 转换 ， 简单模 型 对 从
最新随钻声波测井仪器的技术性能
最新随钻声波测井仪器的技术性能近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。
随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。
目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。
下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。
1．APX随钻声波测井仪APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。
该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。
接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。
仪器的主要技术性能●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于不同窗口模式的评价和解释。
●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。
●全向接收器阵列：6×4接收器阵列，间距228.6mm。
这种全向结构类似于XMAC电缆测井系统，接收器阵列与声源排成一条线，以实现径向多极子声波激发。
●接收器。
该仪器的声源具有优化发射频率功能，其接收器有几个比仪器本身信号低很多的波段，可以显著减少接收器及钻柱连接的干扰。
在关掉发射源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头噪音。
●较大的动力范围。
该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。
●四极子波技术。
首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子的信号发射和接收。
随钻电阻率测井响应分析与应用
图 ６ 不 同地 层 电 阻 率对 比度 对 源 距 ４ ｎ的相 位 电 阻 率 ０ｉ 和 振 幅 电 阻率 的 影 响
Ｆ ｇ ６ Ｔ ｅｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆ ｉｆ ｒ ｎ ｒ ｔ ｎ ｒ ｓｓ ｖ ｔ ｉ ． ｈ ｌ ｅ ｃ ｓｏ ｆｅ ｅ ｔ ｏ ｍａ ｏ ｅ ｉ ｉ ｎ ｄ ｆ ｉ ｉ ｔ ｙ ｃ ｎ ｒ ｓｓｏ ｈ ｓ ｈｆ ｅ ｉｔ ｔ ｓａ ｄ ａ ｔ ｎ ａ ｏ ｏ ｔ ａ ｔ ｎ ｐ ａ ｅｓ ｉｔ ｓ ｓｉ ｉ ｎ ｔｅ ｕ ｔ ｎ ｒ ｉ ｖ ｅ ｉ ｒ ｓｓｉ ｔｅ ｆ ｃ ｅ ｐ ｃｎ ｅ ｉｔ ｉ ｏ ｉ ｈ ｓ ａ ｉ ｇ ｉ ｖ ｓ ０ ４ ｎ ｓ
率 和振 幅电阻 率越容 易受 上下邻 层 的影 响 。
２ ２ ２ 不 同 地 层 电 阻 率 对 比 度 对 ＡＲＣ６ ５型 仪 器 ．． ７ 响 应 的 影 响
近 的地层 产生 电容 效 应 。 由此 产生 的附加 电磁 场 增
强 了地层 中 的信号 ）而且 电阻率 对 比度越高 ，极 化 ． “ 角” 效应 越 明显 。
电 阻率 和 振 幅 电 阻 率 在不 同 电阻 率 对 比度 条 件 下 的模 拟 结果 。从 图 ６可 以看 出 ： ３种不 同 电阻 率对
比度 下 。 相位 电阻率 和振 幅 电 阻率 曲线 的分 离 程度
不 同 ： 着 电 阻率 对 比度 的 增加 ， 位 电阻率 和振 随 相 幅 电 阻率 的分 离程 度 更 大 ： ２ ７ ７ 电 阻率 在 ４ ￣２ ０ｍ， 曲线 发 生 “ 化 角 ” 极 效应 （ 随钻 电阻率 测井 仪 器 以 指 小角 度 接近 地层 边 界 时 ． 发 射 的电磁 波使 边 界 附 其
Ｈ ｄ ４０ｋ ｚ下 的振 幅 电 阻 率
方位侧向电阻率成像随钻测井仪
摘要：研发一种方位侧向电阻率成像随钻测井仪，已进入现场试验。该仪 器 可 用 于 大 斜 度 井／水 平 井 地 质 导 向、地 层评价和电阻率井壁成像。介绍了该仪器的电极系排 列 和 测 量 原 理，通 过 二 维 和 三 维 有 限 元 数 值 模 拟 计 算 ，分 析 了该仪器测井响应的探测深度、地层边界探测能 力、轴 向 分 辨 率、井 眼 影 响 等 探 测 特 性。 数 值 模 拟 结 果 表 明，与 同 类仪器相比较，该仪器具有更大的探测深度、良好的分层能力、较小的井眼影响，地层界面探测距离可达１ｍ 以上。 关 键 词 ： 随 钻 电 阻 率 测 井 ；方 位 侧 向 电 阻 率 ；探 测 深 度 ；边 界 探 测 距 离 ；纵 向 分 辨 率 ；井 眼 影 响 中图分类号：Ｐ６３１．８３ 文献标识码：Ａ Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－１３３８．２０１４．０４．００６
钻电磁波 电 阻 率 及 其 成 像 测 井 技 术 具 有 探 测 深 度 大、低电阻率灵敏、适 用 于 各 种 泥 浆 类 型 等 优 点，但 难以适用于高电阻率地层测井和进行井壁电阻率成 像。为此，国外多家 服 务 公 司 均 推 出 了 随 钻 侧 向 电 阻率成像仪 器［１－５］，如 斯 伦 贝 谢 公 司 的 ＲＡＢ、ＧＶＲ、 ＭｉｃｒｏＳｃｏｐｅ，哈里伯 顿 公 司 的 ＡＦＲ，贝 克 休 斯 公 司 的 ＳｔａｒＴｒａｋ 等，但 这 些 仪 器 的 探 测 深 度 较 浅，不 具 备 地 层 边 界 探 测 功 能。 为 满 足 裂 缝、薄 层、低 孔 隙 度 、低 渗 透 率 等 复 杂 高 电 阻 率 储 层 的 大 斜 度 井／水 平
电阻率随钻测井技术参数
关堵于漏材“压料降，，泥转浆速比，重最和大不转合速规变格化操，作横”请向参和阅轴向《振补动充技，术含参砂数量》，
最旋滑大转动狗腿度 100ft/30m 信操号作传时输间
最的泥脉数参模建浆数大冲据式议高和采的的(造速在集影狗(斜B脉地设响腿H、A冲面置度，降S编成信值如Y斜S辑函号对钻或P的数应具稳R存关相组O斜)储系应合。)。数的方为据钻式了与具，优总组井化的合身钻循结，具环构受，时到，需间不钻要和同进专家
当与地质导向一起使用时可以推测出到层界面的距 离，并加强了地质导向的可靠性和准确性。
方位电磁波传播电阻率（APR）可得到靠近地层的 16 扇区方位分辨率。其动态补偿专利可以消除环 境的干扰。
方位电磁波传播电阻率（APR）与业界一流的 AutoTrak®G3 闭环循环系统是完全兼容的。这种钻 具组合能在复杂的地层中准确控制钻进中的导向。
或 母扣 4 1/2"IF NC50 上部母扣下部公扣： 专利连接 INTEQ
由操随作钻规测范量和工具限限制制的排量 200-900gpm (760-3400lpm)
最大拉力 704klbs (3132kN) 最旋大转抗弯扭矩 20kft-lbs (27kNm) 滑动 61kft-lbs (82kNm) 最高操作温度 302˚F (150˚C) 最大压力 25000psi (bar)
角，避免进入页岩或其它硬地层。
■ 提高油藏钻遇率。 ■ 可以清楚的区别油水界面与倾斜的页岩顶层。 ■ 适用于所有类型泥浆。
6 3/4" 方位电磁波传播电阻率(APR)
连工适常工工当断工接具用电用具具量具外井短扣长重刚井规径眼节度量型度眼格尺上及尺O寸部上寸D×扣扣ID型扭矩
6 3/4“ (172mm) 8 3/8“-10 5/8” (213mm-270mm) 8 1/2" (216mm) 11.03ft (3.36m) 1274lbs (578kg) 6.755"×2.165" (171.5mm×55mm)
一种随钻小直径电磁波电阻率测井仪器
美国APS最新随钻产品介绍— 3.75英寸外径电磁波传播电阻率工具美国APS石油技术有限公司在瓦林福德举行了一场商业发布会，在会上主要展出了用于小井眼的全新尺寸的全数字化电磁波传播电阻率工具。
这个外径3.75英寸（95毫米）的工具有效地全方位地扩充了APS石油技术有限公司现存的电磁波电阻率工具的尺寸范围：3.50英寸（89毫米），4.75英寸(121毫米)，6.75英寸(171毫米)和8.00英寸(203毫米)。
这个新设备的使用范围比3.50英寸的电磁波电阻率工具要大。
使电磁波电阻率工具与较大的井下动力钻具更加配套。
目前美国APS石油技术有限公司的所有传感器工具都采用全数字化电子技术，尤其是在超高温环境下，这种算法语言能提高测量范围以及测量精度，并且被可以重复使用。
这种新型数字电子技术还有降低功耗的额外功能，因此能够延长电池寿命。
电磁波传播电阻率工具可以在最高设定温度150°C(302°F)和175°C (347°F)条件下应用。
作为美国APS石油技术有限公司设备持续改进项目的一部分，在将来可能会对老式的工具安装全数字电子技术实现技术的升级。
电磁波电阻率短节(WPR)APS公司的WPR短节采用空间补偿、双频率（400kHz和2MHz）、双源距设计，用于替代各类型的井中所应用的电缆测井和钻后测井。
其应用包括地质导向、井眼修正、井眼压力趋势分析、选择套管深度、替代电缆测井、起下钻时测井和非常规钻井液环境下的测井（空气或泡沫钻井）。
WPR天线为对称设计，中置接收天线，该设计能提供实时测量补偿，消除由于延时测量带来的泥浆侵入影响，并通过双频率频段提高数据的精确度。
WPR能在各种类型的钻井液中工作，如油基泥浆、饱和盐水等。
并以灵活的传输方式提供实时电阻率数据。
高分辨率的数据存储在井下内存里，以便于起钻后下载和处理。
APS公司为WRR提供一套完整的软件以用于井眼修正和操作WPR，其中包括一套可用于地质导向的地层倾角模型。
一种随钻传播电阻率测井仪器的设计思路
参考文献
［ １ 】 施建华。 余元华． 环境因素对随钻测井测量结果 的影响【 Ｊ 】 ｌ 西安石油学院学 报， １ ９ ９ ６ ， １ １ （ ３ ） ． 【 ２ 】 刘迪军， 冯启宁． 超低 功耗井 下监测仪器 设计【 Ｊ 】 ． 测井技术 ２ ０ ０ ０ ， ２ ４ （ ２ ） ． 【 ３ 】 张庚骥 电法测井ｆ Ｍ】 ． 北京： 石油工业 出版社， １ ９ ８ ４
一
种 随钻传播 电阻率测 井仪器 的设 计思路
杨 华 荣
（ 长江 大 学工程技 术 学院 湖北 ・ 荆州 ４ ３ ４ ０ ２ ３）
要 调研 目前 国内外的主要 随钻 电阻率仪器 ， 总结各 自特性和优缺点 ， 取长补短设 计 了一种新型的随钻传播电阻
摘
率仪器 ， 并 分 析 了其 具 体 的测 量 方 式 、 实现 方 法 ， 并付 诸 实 践 ， 从 电子 线 路 、 软 件 设计 、 硬 件 匹配 等 方 面 ， 分 析 选 择 电子 器 件 的 注 意 事 项和 优 缺 点 。 通过 模 拟 测量 实验 ， 分 析 认 为 仪 器 达 到 了设 计 目标 、 性能稳定 ， 测量准确。
抗振设计及其可靠密封等 。 最后通过模拟井下随钻测井环境 ， 运行 良好 ， 试验表 明， 该仪器能够完成各项设计指标要求， 性
能 良好 ， 稳 定可 靠 。
图 １常规随钻电阻率仪 器结构图 ２传播 电阻率测井仪器 的设计与实现 笔者设计的随钻传播 电阻率仪器 ， 主要结构 图如图 ２ ， 该 系统的测量主要装置安装在接近钻头的特殊钻杆 以内，该钻 杆性质指标优异 ， 它的探测装置采用单发双收的结构 ， 主要 由 钻杆上的发射线 圈、 和钻杆下部的两个接收线圈组成 ， 工作的
随钻电阻率测井仪器的实现
测 量原 理
图 ｌ为电阻率测井探头结 构示意 图。图 ｌ中 为 发 射线圈 ．ｃ Ｒ 为接 收线 圈 ， Ｐ为钻杆 。这 种结 构形成 了 ２个变压 器 ． 发 射 线 圈 而 言钻 杆 相 当 于变 压 器 的 次 对 级， 而对接收线圈而言钻 杆又相 当于变压器 的初级 。 在钻井过 程中进行 电阻率测井 时， 给发射线 圈供 以 交 变激励电流 ． 会在作 为变压器次级 的钻杆上感生 出一
堂 兰 矍Ｈ单 壁 坚 苎
．－ －－—． —－ －－－ －：ｕ －～ －－ ｕ－－－ －ｕ －ｕ５ Ｊ．— －－ － － ｕ － －
式中
Ｒ— — 近钻头电阻率 ； Ｋ—— 仪器常数 ； ｖＴ —— 发射线 圈在钻杆 上所 产生的感生 电压 ； ｋ—— 发射线 圈的激励 电流； Ｉ—— 通过钻杆 流经接收线 圈的电流 ； Ｒ
— —
固 定增益 前放 卜 ： — 可 变增益放大 器
固 增 前 Ｕ 肄Ｉ 定 益 放
固定增益前放 Ｈ—二 ：Ｊ
ｌ 波 路 检 电
模数转换
存 储嚣 电路 串行 接 口
堕 堕Ｈ 塑皇
微控制 嚣
ｊ
— — 一
在 接收线圈上所产 生的感生 电压 ｝ 生感生 电动 势的 函数关 系 ；
定 的电动势 ． 该感生 电动势通过钻杆 和地 层构成 的 回路
形 成感生电流 。从 发 射线 圈 到钻 头之 间 的感 生 电 流可 分 为 ２部分 ． 接收线 圈和发射线 圈之 间钻 杆上流 出的电
图 １ 电阻率删井探头结构示意围
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第 ２卷 ・ ２ ６ 第 期
新 的技术 ． 和传统 的电 缆测 并相 比较 ， 钻测 井 具有 实 随
APSLWD随钻测井系统原理及应用
APSLWD随钻测井系统原理及应用摘要：随钻测井把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融为一体，用无线短传方式把井底工程地质参数传至地面，适时做出解释与决策，实施随钻控制。
本文以APS公司生产的LWD随钻测井系统为例，介绍其工作原理、结构组成和技术特点，及其在辽河油田和吉林油田的应用效果。
关键词：随钻测井APS 应用一、引言随着随钻测井LWD（Logging While Drilling）技术的发展和应用，大斜度井和水平井技术得到进一步提高。
LWD是在钻井过程中实时测量地质工程参数和测井曲线，地质工程师可以依据获取的自然伽马、电阻率等地质参数，对地层变化情况做出及时准确的判断，精细调整钻井轨迹，指导定向施工，确保井眼轨迹命中油气层并在最佳油气层中钻进，提高油气层钻遇率，优化和完善钻井过程。
此外，在随钻测井条件下地层尚未或很少受井内泥浆滤液侵入的影响，与电缆测井相比，更容易测出原状地层的真实参数[1][2]。
APS公司生产的LWD系统可实时测量井斜、方位、工具面、环空压力、自然伽马和电阻率等地质和工程参数，采用泥浆正脉冲信号传输方式，提供实时补偿测量并消除井筒因素的影响来提高数据的精度，在各种类型的泥浆和井眼中可进行地质导向、井眼校正、孔隙压力趋势分析和测井等作业，为现场工程师和解释人员提供可靠的数据来源，是一种先进的无线随钻测量系统。
二、APS LWD随钻测井系统简介（一）随钻电磁波电阻率测井仪工作原理APS电磁波电阻率WPR（Wave Propagation Resistivity Sub）是一种双频率（400kHz和2MHz）、双源距、可进行实时补偿的随钻测井工具，其一般原理如下：从发射极发出的电磁波，通过地层到达中间的接收天线，由于地层的导电性不同，电磁波到达接收天线处出现相位差和幅度差，不同的地层出现相位差和幅度衰减不同，故可以判别地层。
WPR的4个发射天线T1、T2、T3、T4按照程序设定的方式分别发送400KHz、2MHz的电磁波信号，穿越地层后被2个接收天线R1、R2接收，如图1所示。
贝克休斯随钻方位电阻率测井
AziTrak™ - 层界面探测
在OnTrak工具的基础上增加2个垂直于工具的接收线圈，则当工具旋转时可测量井周环境的方位信息
5
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钻进方向的确定
泥岩 泥岩
Top Bottom Top
泥岩层从上方靠近井眼
Summary
• AziTrak provides deep-reading azimuthal resistivity
readings in 16 sectors around the borehole • AziTrak is a high level RNS service, allowing the wellbore to be positioned a certain distance from a boundary • Pre-job planning and modeling of anticipated readings are essential to get the most value from the service • Deepest boundary detection is available when the boundary formation has low resistivity and the target formation has high resistivity • Strong competition from other service companies
现场数据: 进入泥岩 – 85米的预警
85 meter warning
APR 16 sectors
top – bottom - top top – bottom - top
石油钻井随钻MWD感应电阻率方位响应特性
实验数据表1
序号 1 2 3 4 5 6 电导率 0.01462 0.01469 0.01448 0.01456 0.01469 0.01462 电阻率值（ohm.m） 68.39915 68.07169 69.06893 68.69557 68.08132 68.40135 整齐的工具面 0o 0o 0o 0o 0o 0o
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16
0.01457
0.01506 0.01813 0.02597 0.02631 0.02592 0.02600 0.02607 0.02619 0.02605
68.64142
66.39818 55.16211 38.50125 38.00611 38.58448 38.45976 38.35835 38.18582 38.39385
2．72 2．64 2．70
2．51 2．50 2．49
144R 24R 39R
2838．4 2838．5 2837．6
实验数据分析：
电阻率方位响应特性没有明确体现， 在不同工具面下，电阻率值变化不明显， （定向钻进与复合钻进区别也不明显）； 由于实验时，整齐的传感器的位置所处于 的地层在同一地层，地层变化并不明显， 因此电阻率值不可能有明显的180o 180o 180o 180o 180o 180o 180o
实验数据分析：
室内实验数据表明： 整齐的工具面处于正朝上（0o）和正 朝下（180o）两个位置时，上端位置介质 为空气，下端位置为大地，两者存在差异， 而测量的电阻率值也存在差异，说明该仪 器从设计原理上具有方位探测特性。
2．35 2．44
24R 39R
1369．9 1369．9
实验数据分析：
一种先进的随钻成像／电阻率测井仪器的现场测试
译者简介 ： ｂ凌 梅 ，９ ０年 生 ， 程 师 。 ２ ０ １８ 工 ０ １年 毕 业 于 中 国 石 油 大 学 （ 东 ） 油工 程 专业 ， 在 胜 利 测 井 公 司 资 料 解 释 研 究 中 心 从 事 资 华 石 现
料解释研究工作 。
测 并 与 射
孔
２０ ０ ８生
成像 测 井测 量值 。图 １说 明 了面 临 的 问题 ， 出 示
的是 ２ ０ ０ ６年底在 中东 地 区钻 的一 口井 中 ３ ｆ 近 ０ｔ 水平 井段 的剖 面 。该 井 眼穿 过 一层 高 阻 、 度 大 厚 约 ２ｔ ｆ 的地 层 ， 往 外 延 伸 超 过 近 ２ ｆ。侧 向测 且 ０ｔ 井， 由于它是井 周上 的平均值 ， 几乎 不能 显示该层
为：
． １ ０ ｇ— Ｋ 】／ ＋ Ｖ２ １ ） （ ｌ ２ ／ （） ２
变
“ 方位 聚焦 电阻率 ” ＡＦ ， （ Ｒ） 可用 于 这种 测 量 。这 种 电阻率成像 测 井 与 随钻 测井 的侧 向 测量 结 合 ， 能进 行 定量 成像 ， 量 结果 如 图 １所 示 。接 收器 测 间距 为 ±３ ｉ ０ｎ的对 称分 布 的 两个 发 射 器产 生 的、 分 为 ３ 个 方位扇 区 的电阻率 图像 ， 功地解 决 了 ２ 成 解 释问题 ， 探测 的有效深 度大 约为 ７ｎ ｉ。工作 原理 如图 ２所 示 。两个 发 射器 准 同步 工作 ， 在钻 杆上
射器 （ 接收器间距能优化探测深度 、 侵入剖 面以及 图像 对比 。
本 文 讨 论 了多 种 环 境 的 不 同 测 井 实 例 、 杂 电 阻 率 剖 面 的 计 算 和 可 视 化 、 达 到 的 分 辨 率 、 像 质 量 、 复 可 图 质 量 控 制 ， 与 高 分 辨 率 电缆 成 像 测 井 进 行 了 对 比 。 还
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一
种 新 型 随钻 电 阻率 测 井 仪器 的 响 应 和 刻 度
魏 宝 君
中 国 石 油 大 学 （ 东 ） 理 科 学 与技 术 学 院 ， 营 华 物 东 ２７６ ５０ １
摘
要
对 一 种 新 型 随 钻 电 阻 率 测 井 仪 器 在 均 质 地 层 中 的 电磁 场 分 布 和 接 收 线 圈 的 响 应 特 性 进 行 分 析 ， 对 仪 器 并
提 高 了仪 器 的定 向探 测 性 能 ． 算 还 发 现 ， 同 的 钻 铤 尺 寸 、 圈 系 到钻 铤 不 同 的 距 离 对 线 圈 系 在 真 空 中 的 响 应 值 计 不 线
具 有 较 大 影 响 ． 铤 在 地 层 中产 生 的实 部 信 号 可 近 似 认 为 恒定 ， 当地 层 电 导率 大 于 ０ ０ ／ 钻 而 ．１ ｍ时 ， 铤 在 地 层 中 产 Ｓ 钻
Ｗｅ ．Ｒｅｐｎ ｅａｄｃ ｌ ｒｔ ｎｏ ｅ ｏｇｎ ． ｈｌ— ｒｌ ｇｒｓ ｔ ｉ ｏ１ ｈｎｓ ｉ Ｊ Ｂ ｓ ｏｓ ｎ ａｉ ａｉ ｆ ｎ ｗ ｌｇ ｉｇｗ ｉ ｄｉｉ ｅｉｉ ｔ ｔｏ ．Ｃ ｉｅｅＪ．Ｃ ｏｈｓ．（ｎ Ｃ ｉｅｅ ，２０ ，ｓ ２ ：３ ｂ ｏ ａ ｅ ｌｎ ｓ ｖｙ ．ｐ ｙ ｅ ｉ ｈｎ ｓ ） ０ ７ ｏ（ ） ６ ２～
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维普资讯 ຫໍສະໝຸດ 第 ５ ０卷 第 ２期 ２０ ０ ７年 ３月
地
球
物
理
学
报
Ｖｏ ． ０． Ｎｏ． １５ ２ Ｍａ ．，２ ０７ ｒ ０
ＣＨ ＮＥ Ｅ Ｊ ＵＲ Ｌ Ｏ ＧＥ Ｈ Ｉ Ｓ Ｉ Ｓ Ｏ ＮＡ Ｆ ＯＰ ＹＳ Ｃ
魏 宝 君 ． 种新 型 随 钻 电 阻 率 测 井 仪 器 的 响 应 和 刻 度 ． 球 物 理 学 报 ， ０７ ｓ （ ）６ ２ ４ 一 地 ２０ ， ０２ ：３ —６ １
Ｗ ＥＩＢａ — ｕ ｏＪｎ
Ｆ ｃ ｌ ｈ ｓ ａ ｃ ａ ｕ ｙｏ ｙｉ ｌ５ ｔ ｆＰ ｃ ａ ｄ Ｔｃ ｎ ｌ ｙ，Ｃ ｉ ｎ ￣ｓｙｏ ｅ ｏ ｕ ｎ ｅ ｏ ｇ ｈ ｏ ｈｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ａ ｔ ｌ ｆＰ ｔ ｌ ｍ，Ｄ ｎ ｙｎ ５ ０ １ ｈｎ ｒｅ ｏｇ ｉ ２ ７ ６ ，Ｃ ａ ｇ ｉ
在 真空 中 的 刻 度方 法 进 行 研 究 ． 导 出 了 圆柱 坐标 系下 径 向成 层 介 质 中磁 流 源 并 矢 Ｇｅｎ函 数 的 矢 量 本 征 函数 展 推 ｒｅ 开式 ， 而 得 到 研 究 该 仪 器 电磁 场 分 布 、 收 线 圈 响 应 、 度方 法 所 必 需 的 解 析 计 算 式 ． 算 发 现 ， 铤 的 存 在 大 大 从 接 刻 计 钻
生 的 虚部 信 号 亦 可 近 似 认 为 恒 定 ． 值 计 算 表 明 ， 器 偏 心 程 度 越 大 ， 铤 半 径 越 大 ， 器 中 刻 度 环 电 阻 所 对 应 的 数 仪 钻 仪
视电导率值越小 ．
关键词 随 钻 测 井 ， 应 ，刻 度 ，并 矢 Ｇ ｅｎ函数 ， 铤 响 ｒｅ 钻
ｍａ ｎ ｔ ｕ ｒｎ ｏ ｒ ｅ ｉ ａ ｉ ａ ｅ ｅ ｄ ｕ ａｅ ｄ ｒｖ ｄ ｉ ｙｉｄ ｃ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｓｅ ， ａ ｄ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｇ ｅｉ ｃ ｒｅ ｔｓｕ ｃ ｎ ｒ ｄａ ｌｙ ｒｄ ｍｅ ｉ ｍ ｒ ｅ ｅ ｎ ｃ ｌｎ ｒ ａ ｃ ｄｎ ｔ ｙ ｔｍ ｎ ｅ ｃ ｈ ｃ ｌ ｉ ｉｌ
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文章 编号
００ — ７３２町）２ ０３ —１ ０１ ５３（０ ｃ — ６２ ０ ｌ
中图分 类号
Ｐ３ ６１
收稿 日期
２Ｏ — ３ ５ ２Ｏ —１— ２收修 定稿 ０６ ０ —１， ０６ １ ２
Ｒｅ ｐｏ ｓ ｎ ｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ａ ｎｅ ｌ ｇ ｉ － ｉｅ－ ｉ ｉ ｅ ｉｔｖ ｔ ｏ ｌ ｓ ｎ ｅ ａ ｄ ａｌ ｂｒ ｔｏ ｏ ｗ ｏ ｇ ｎｇ－ ｌ －ｄｒｌ ｎｇ ｒ ｓｓ ｉ ｉｙ ｔ ｏ ｗｈ ｌ