大庆油田勘探开发中的电磁测井资料应用(2003)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
18 4 32
49.96 45.37
69.89 27.9 100.89
电磁波测井的地质基础
常规电阻率测井受地层水矿化度影响的问题， 至今仍没有得到解决，
可以提供频散电性参数相位电阻率；衰减电阻率；相位介电常数。 在注入地层水矿化度不清楚的条件下，为识别水淹层提供了一条新的途径。
油水的介电常数差别大，介电常数与含水饱和度 关系密切，受地层水矿化度影响较小。
电磁波测井的物理基础 相位介电测井电阻率校正图版
相位介
相 位 差
电阻率
电磁波测井的地质基础
大庆油田典型地层参数
地层 电阻率 25 50 100 150 200 相对介电常数 相位差 43.25 36.6 33.86 33.17 32.77
油层
6
水淹层
水层 气层 泥岩层
25 50
12 100 5
10
● 矿物的相对介电常数在一个不大的范围内变动，因此岩性变化对相对介电常数的影
响不大;
● 水的介电常数比其它介质高出许多倍，水是影响储层介电常数的最大因素，储层介
电常数主要随含水饱和度的变化而变化；
● 矿化度的变化对储层介电常数的影响也不大，溶液矿化度小于1000PPM时，对介
电常数的影响最大为16.7%,最小为3.21% ,平均小于10.5% 。
rxo, n-1
Lxo, n-1
rt, n-1
rt, n
rxo, n
Lxo, n
rt, n
rt, n+1
rxo, n+1
Lxo, n+1
rt, n+1
理论地层模型：零维﹑一维﹑二维﹑三维
（二）反演理论研究
正演确定仪器的理论响应
与 A
反演地层参数
与
与 A
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ仪器特点分析
（1）传播效应认识：ВИКИЗ仪器不利用幅度信息，只利用相位变化信息，在理论上回避或降低了 趋肤效应影响问题，这是该仪器实际应用成功的主要基础，是其测量频率在低至 875kHz，高到14MHz范 围内仍然有效的重要原因。
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ仪器特点分析 （2）仪器等参数设计：探头几何参数及电动力学参数的设计具有相似性，其结果是所有探头在各向均匀
井-侵入带-边缘带-地层
泥浆淡滤液
井和泥浆
油层
淡水
电 阻 率
咸水层
径向距离
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ测井曲线
泥岩 含水粉砂岩 含油粉砂岩 含水砂岩 含油砂岩 石灰岩
（四）电磁波测井仪器现状
随钻电阻率测井
水平钻井的地质导向
低阻油气层 定量研究
薄层识别
油基井液的测井
（四）电磁波测井仪器现状
DPR
CDR EWR-S EWR-PHase4 MPR
一个相位差和幅 度比
一个相位差和幅 度比 3个相位差和幅度 比 4个相位差和幅度 比 2个相位差和幅度 比
2MHZ
2MHZ 2MHZ 1MHZ 2MHZ 1MHZ 2MHZ 400KHZ
间距7英寸 源距31英寸
间距6英寸 源距28英寸 间 距 6 英 寸 源 距 15,27,39英寸 间 距 6 英 寸 源 距 9, 15, 27, 39英寸 间距6英寸源距 23 , 35 英寸
其他矿物的介电常数为：褐铁矿 9.9-10.9 ；正长石 4.4-6.0 ；绿泥石 5.8 ； 白云母 6.2-7.9 ；黑云母 4.8-6.0 ；闪锌矿 7.8-8.1 ；石膏 4.1 ；硬石膏 6.3 ； 岩盐 5.6-6.3 ；钾盐 4.6-4.8 ；菱铁矿 6.8-7.5。
电磁波测井的物理基础
sigma(i) .25000D+00 .10000D-02 .25000D+00 .10000D-02 .25000D+00
zm(i) -.40000D+00 -.20000D+00 .00000D+00 .20000D+00 .15000D+02
三、电磁波测井资料在大庆油田勘探开发中的应用
电磁波测井的物理基础
识别地下储层混合物介质的电性参数 常规电阻率 介电常数 磁导率
自然电位
极化率
复电导率
sp
电磁波电阻率
电磁波介电常数
( ) ( )
cr
频散特征
电磁波测井的物理基础
储层主要物质介电常数 储层所 含介质 介质的 介电常数 水 78-81 油 2.0-4.0 气 1 砂岩 4.0~6.0 泥岩 32-60
电磁波测井仪器的分辨率及探测深度
60MHz相位介电常数测井 仪器分辩率： 0.3 M~0.5 M 仪器探测深度： 0.2 M~0.4 M
2MHz相位电阻率测井 仪器分辩率： 0.4 M~0.5 M 仪器探测深度： 0.3 M~1 M
epsilon(i) .30000D+02 .60000D+01 .30000D+02 .60000D+01 .30000D+02
Teleco Oilfield
斯伦贝 谢公司 Sperry-Sun Sperry-Sun Baker-Hughes
1989年
1988年 1991年 1993年 1994年
仪器名称 阵列感应测井仪(AIT) 高分辨率阵列感应测井仪(HDIL) 高分辨率阵列感应成像仪(HRAI) 47MHz ，200MHz 多分量感应（3DEX） 60MHz ，25MHz， 2MHz，1100MHz 随钻电阻率（RAB） 随钻电磁波电阻率 （EWR-phase4） 随钻电磁波电阻率 （MPR） 25MHz （DPT） 1100MHz（EPT） 高频等参数测井（VIKIZ）
E 1 H z H E r r z t E H r H z E z r t H r E z 1 rE E z r r t
数值模拟地层模型
borehole
rt, n-1
H r 1 E z E 0 r z t H Er Ez 0 z r t E r H z 1 rE 0 r r t
H E 0 t E H E t
1 2 1 2 2 2 1 2 1
2
A A ; A
Z1 Z2
A A ; A
Z1 Z2 Z1
A A
Z1
Z2
二、电磁波测井技术现状
正演理论研究
反演理论研究
岩石物理实验研究 电磁波测井仪器现状
（一）正演理论研究
通过对仪器理论响应特性的分析，为仪器设计和资料的分析应用提供指导。
DAC Equation of Electrical logging:
测井应该用于水淹层测井的重要认识。
相位介电常数测井
f 60MHz
相位电阻率测井
f 2 MHz
电磁波测井解释模型
A V B S C V D
sh w sh
F S M g
w
sh
f , A h( , )
公司 司伦贝谢 贝克休斯 哈里伯顿 ATLAS 贝克休斯 大庆测 井公司 斯伦贝谢 哈里伯顿 贝克休斯 斯伦贝谢 俄罗斯
技术特性 一发多收，软硬结合（软件聚焦代替硬件聚焦），5种探测 深度，三种分辨率。 多种工作频率，6种探测深度，三种分辨率 6种工作频率，6种探测深度，三种分辨率 相位电阻率，衰减电阻率 测量各向异性，三发射，五接收。 相位电阻率，相位介电常数，衰减电阻率 5条电阻率曲线（包括方位），三种探测深度 2种频率，1种分辨率，8条曲线 2种频率，1种分辨率，8条曲线。 相位电阻率，衰减电阻率 五条曲线(五发六收)，相位电阻率
美国电磁波测井技术 2MHz随钻电阻率测井，工作频率覆盖15Mhz到1.1GHz， 200MHz和1.1GHz是贴井壁测量 大庆电磁波测井技术 大庆测井公司先后推出了60MHz、25MHz、1100MHz、2MHz电磁波测井仪
（四）电磁波测井仪器现状
电磁波电阻率测井仪的基本概况
仪器类型 EWR 测量参数 一个相位差 工作频率 2MHZ 仪器天线结构 间距6英寸 源距27英寸 所属公司 NL 推出时间 1983年
感应测井：10kHz~100kHz；线圈 电磁波电阻率测井：0.4MHz~10MHz；线圈 电磁波传播测井：10MHz ~100MHz；线圈 介电常数测井：100MHz~1.1GHz；裂缝天线
一、电磁波测井方法
时 域 激 发 极 化
感应测井
电磁波电 阻率
电磁 波电 阻率 和介 电常 数
电 磁 波
介
A
az az arctg 1 bz A e (1 bz ) ( az )
bz 2 z
2
a 1 ( ) 1 2
2
1 2
b 1 ( ) 1 2
2
1 2
a( Z Z ) a ( Z Z ) arctg 1 b( Z Z ) ( a b ) Z Z
（四）电磁波测井仪器现状
俄罗斯电磁波测井技术
● ●
工作频率覆盖0.875Mhz到60Mhz 高频等参数测井（VIKIZ）
VIKIZ 高频感应是一个五线 圈系探测系统，Г1～Г5 为发射 线圈，И1～И6为接收线圈（其 中 Гi 和 Иi 及 Иi+1 组成一个线圈 系）。5个线圈系的长度 Li(i=1 ～ 5) 为 0.5 、 0.75 、 1.0 、 1.4 和2.0m，工作频率分别为 14 、 7、3.5、1.75和0.875 MHZ。直 接测量结果为 5 条相位差曲线 （线性刻度），计算后演变为5 条电阻率曲线。
介质中给出相同的读数，并且所有的探头具有相同的测量范围。电动力学及几何相似参数的定义为：
L 2 f const i i L L i i const L L i 1 i 1
i=1,2,3,4,5。
（四）电磁波测井仪器现状
（3）直接识别可动油气低阻油气层技术
油和咸地层水 咸地层水积聚带
侵 入半 径 (m)
ri ric
0.6 0.4 0.2 0.0 98
100
102
104
106
108
110
1
电 导 率 (s/m)
0.1
xo a1
0.01 98 100 102
t a2
tc
104
106
108
110
深
度 (m)
电磁波测井理论模型反演
（三）岩石物理实验与解释模型
对岩石电磁波测量参数的研究，始于上个世纪二三十年代目前，已经对岩石电参数的频散关系， 各种影响因素对电参数的影响有了较为详尽的认识。大庆测井公司也先后开展了岩石介电常数和电阻率 的实验研究，得到了基于介电常数的饱和度方程，建立了不同频率电参数的频散关系，取得高频电磁波
电 常 数
常规电阻率 复介电常数? 复电阻率 电磁脉冲或频域激发极化
10 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
频 率 （Hz)
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电磁波测井仪器结构
T
R1
接收天线
Rn
R2 R1
L
L1 T
L2
仪器测量参数
相位差 幅度衰减 计算参数 相位电阻率 衰减电阻率 相位介电常数
电磁波测井技术在大庆油田勘探开发中的推广与应用
陈国华
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大庆石油管理局测井公司
电磁波测井技术在大庆油田勘探开发中的推广与应用
目 录
一、电磁波测井方法 二、电磁波测井技术现状 三、电磁波测井资料在大庆油田勘探开发中的应用 四、电磁波测井在水淹层中应用的工作方向
一、电磁波测井方法
直流电阻率测井：10 Hz~1kHz；电极
反演是正演的逆过程，目的是建立仪器测量参数和地层电性参数之间的对应关系。
2MHz Electrical logging Inversion example ( with invasion)
60
EATT
50 40 EATT 30
EATTc
c
20 10 0 98 1.0 0.8 100 102 104 106 108 110
2 2 A( x ) k A( x ) J s ( x )
研究电磁场的特性分为：稳态场﹑时谐场 天线模型：电偶极子﹑磁偶极子 研究手段：解析法﹑有限元法﹑有限差法分﹑积分方程法﹑数值模式匹配（混合法）
Component Forms of Maxwell Equations in Time Domain
49.96 45.37
69.89 27.9 100.89
电磁波测井的地质基础
常规电阻率测井受地层水矿化度影响的问题， 至今仍没有得到解决，
可以提供频散电性参数相位电阻率；衰减电阻率；相位介电常数。 在注入地层水矿化度不清楚的条件下，为识别水淹层提供了一条新的途径。
油水的介电常数差别大，介电常数与含水饱和度 关系密切，受地层水矿化度影响较小。
电磁波测井的物理基础 相位介电测井电阻率校正图版
相位介
相 位 差
电阻率
电磁波测井的地质基础
大庆油田典型地层参数
地层 电阻率 25 50 100 150 200 相对介电常数 相位差 43.25 36.6 33.86 33.17 32.77
油层
6
水淹层
水层 气层 泥岩层
25 50
12 100 5
10
● 矿物的相对介电常数在一个不大的范围内变动，因此岩性变化对相对介电常数的影
响不大;
● 水的介电常数比其它介质高出许多倍，水是影响储层介电常数的最大因素，储层介
电常数主要随含水饱和度的变化而变化；
● 矿化度的变化对储层介电常数的影响也不大，溶液矿化度小于1000PPM时，对介
电常数的影响最大为16.7%,最小为3.21% ,平均小于10.5% 。
rxo, n-1
Lxo, n-1
rt, n-1
rt, n
rxo, n
Lxo, n
rt, n
rt, n+1
rxo, n+1
Lxo, n+1
rt, n+1
理论地层模型：零维﹑一维﹑二维﹑三维
（二）反演理论研究
正演确定仪器的理论响应
与 A
反演地层参数
与
与 A
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ仪器特点分析
（1）传播效应认识：ВИКИЗ仪器不利用幅度信息，只利用相位变化信息，在理论上回避或降低了 趋肤效应影响问题，这是该仪器实际应用成功的主要基础，是其测量频率在低至 875kHz，高到14MHz范 围内仍然有效的重要原因。
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ仪器特点分析 （2）仪器等参数设计：探头几何参数及电动力学参数的设计具有相似性，其结果是所有探头在各向均匀
井-侵入带-边缘带-地层
泥浆淡滤液
井和泥浆
油层
淡水
电 阻 率
咸水层
径向距离
（四）电磁波测井仪器现状
ВИКИЗ测井曲线
泥岩 含水粉砂岩 含油粉砂岩 含水砂岩 含油砂岩 石灰岩
（四）电磁波测井仪器现状
随钻电阻率测井
水平钻井的地质导向
低阻油气层 定量研究
薄层识别
油基井液的测井
（四）电磁波测井仪器现状
DPR
CDR EWR-S EWR-PHase4 MPR
一个相位差和幅 度比
一个相位差和幅 度比 3个相位差和幅度 比 4个相位差和幅度 比 2个相位差和幅度 比
2MHZ
2MHZ 2MHZ 1MHZ 2MHZ 1MHZ 2MHZ 400KHZ
间距7英寸 源距31英寸
间距6英寸 源距28英寸 间 距 6 英 寸 源 距 15,27,39英寸 间 距 6 英 寸 源 距 9, 15, 27, 39英寸 间距6英寸源距 23 , 35 英寸
其他矿物的介电常数为：褐铁矿 9.9-10.9 ；正长石 4.4-6.0 ；绿泥石 5.8 ； 白云母 6.2-7.9 ；黑云母 4.8-6.0 ；闪锌矿 7.8-8.1 ；石膏 4.1 ；硬石膏 6.3 ； 岩盐 5.6-6.3 ；钾盐 4.6-4.8 ；菱铁矿 6.8-7.5。
电磁波测井的物理基础
sigma(i) .25000D+00 .10000D-02 .25000D+00 .10000D-02 .25000D+00
zm(i) -.40000D+00 -.20000D+00 .00000D+00 .20000D+00 .15000D+02
三、电磁波测井资料在大庆油田勘探开发中的应用
电磁波测井的物理基础
识别地下储层混合物介质的电性参数 常规电阻率 介电常数 磁导率
自然电位
极化率
复电导率
sp
电磁波电阻率
电磁波介电常数
( ) ( )
cr
频散特征
电磁波测井的物理基础
储层主要物质介电常数 储层所 含介质 介质的 介电常数 水 78-81 油 2.0-4.0 气 1 砂岩 4.0~6.0 泥岩 32-60
电磁波测井仪器的分辨率及探测深度
60MHz相位介电常数测井 仪器分辩率： 0.3 M~0.5 M 仪器探测深度： 0.2 M~0.4 M
2MHz相位电阻率测井 仪器分辩率： 0.4 M~0.5 M 仪器探测深度： 0.3 M~1 M
epsilon(i) .30000D+02 .60000D+01 .30000D+02 .60000D+01 .30000D+02
Teleco Oilfield
斯伦贝 谢公司 Sperry-Sun Sperry-Sun Baker-Hughes
1989年
1988年 1991年 1993年 1994年
仪器名称 阵列感应测井仪(AIT) 高分辨率阵列感应测井仪(HDIL) 高分辨率阵列感应成像仪(HRAI) 47MHz ，200MHz 多分量感应（3DEX） 60MHz ，25MHz， 2MHz，1100MHz 随钻电阻率（RAB） 随钻电磁波电阻率 （EWR-phase4） 随钻电磁波电阻率 （MPR） 25MHz （DPT） 1100MHz（EPT） 高频等参数测井（VIKIZ）
E 1 H z H E r r z t E H r H z E z r t H r E z 1 rE E z r r t
数值模拟地层模型
borehole
rt, n-1
H r 1 E z E 0 r z t H Er Ez 0 z r t E r H z 1 rE 0 r r t
H E 0 t E H E t
1 2 1 2 2 2 1 2 1
2
A A ; A
Z1 Z2
A A ; A
Z1 Z2 Z1
A A
Z1
Z2
二、电磁波测井技术现状
正演理论研究
反演理论研究
岩石物理实验研究 电磁波测井仪器现状
（一）正演理论研究
通过对仪器理论响应特性的分析，为仪器设计和资料的分析应用提供指导。
DAC Equation of Electrical logging:
测井应该用于水淹层测井的重要认识。
相位介电常数测井
f 60MHz
相位电阻率测井
f 2 MHz
电磁波测井解释模型
A V B S C V D
sh w sh
F S M g
w
sh
f , A h( , )
公司 司伦贝谢 贝克休斯 哈里伯顿 ATLAS 贝克休斯 大庆测 井公司 斯伦贝谢 哈里伯顿 贝克休斯 斯伦贝谢 俄罗斯
技术特性 一发多收，软硬结合（软件聚焦代替硬件聚焦），5种探测 深度，三种分辨率。 多种工作频率，6种探测深度，三种分辨率 6种工作频率，6种探测深度，三种分辨率 相位电阻率，衰减电阻率 测量各向异性，三发射，五接收。 相位电阻率，相位介电常数，衰减电阻率 5条电阻率曲线（包括方位），三种探测深度 2种频率，1种分辨率，8条曲线 2种频率，1种分辨率，8条曲线。 相位电阻率，衰减电阻率 五条曲线(五发六收)，相位电阻率
美国电磁波测井技术 2MHz随钻电阻率测井，工作频率覆盖15Mhz到1.1GHz， 200MHz和1.1GHz是贴井壁测量 大庆电磁波测井技术 大庆测井公司先后推出了60MHz、25MHz、1100MHz、2MHz电磁波测井仪
（四）电磁波测井仪器现状
电磁波电阻率测井仪的基本概况
仪器类型 EWR 测量参数 一个相位差 工作频率 2MHZ 仪器天线结构 间距6英寸 源距27英寸 所属公司 NL 推出时间 1983年
感应测井：10kHz~100kHz；线圈 电磁波电阻率测井：0.4MHz~10MHz；线圈 电磁波传播测井：10MHz ~100MHz；线圈 介电常数测井：100MHz~1.1GHz；裂缝天线
一、电磁波测井方法
时 域 激 发 极 化
感应测井
电磁波电 阻率
电磁 波电 阻率 和介 电常 数
电 磁 波
介
A
az az arctg 1 bz A e (1 bz ) ( az )
bz 2 z
2
a 1 ( ) 1 2
2
1 2
b 1 ( ) 1 2
2
1 2
a( Z Z ) a ( Z Z ) arctg 1 b( Z Z ) ( a b ) Z Z
（四）电磁波测井仪器现状
俄罗斯电磁波测井技术
● ●
工作频率覆盖0.875Mhz到60Mhz 高频等参数测井（VIKIZ）
VIKIZ 高频感应是一个五线 圈系探测系统，Г1～Г5 为发射 线圈，И1～И6为接收线圈（其 中 Гi 和 Иi 及 Иi+1 组成一个线圈 系）。5个线圈系的长度 Li(i=1 ～ 5) 为 0.5 、 0.75 、 1.0 、 1.4 和2.0m，工作频率分别为 14 、 7、3.5、1.75和0.875 MHZ。直 接测量结果为 5 条相位差曲线 （线性刻度），计算后演变为5 条电阻率曲线。
介质中给出相同的读数，并且所有的探头具有相同的测量范围。电动力学及几何相似参数的定义为：
L 2 f const i i L L i i const L L i 1 i 1
i=1,2,3,4,5。
（四）电磁波测井仪器现状
（3）直接识别可动油气低阻油气层技术
油和咸地层水 咸地层水积聚带
侵 入半 径 (m)
ri ric
0.6 0.4 0.2 0.0 98
100
102
104
106
108
110
1
电 导 率 (s/m)
0.1
xo a1
0.01 98 100 102
t a2
tc
104
106
108
110
深
度 (m)
电磁波测井理论模型反演
（三）岩石物理实验与解释模型
对岩石电磁波测量参数的研究，始于上个世纪二三十年代目前，已经对岩石电参数的频散关系， 各种影响因素对电参数的影响有了较为详尽的认识。大庆测井公司也先后开展了岩石介电常数和电阻率 的实验研究，得到了基于介电常数的饱和度方程，建立了不同频率电参数的频散关系，取得高频电磁波
电 常 数
常规电阻率 复介电常数? 复电阻率 电磁脉冲或频域激发极化
10 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
频 率 （Hz)
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电磁波测井仪器结构
T
R1
接收天线
Rn
R2 R1
L
L1 T
L2
仪器测量参数
相位差 幅度衰减 计算参数 相位电阻率 衰减电阻率 相位介电常数
电磁波测井技术在大庆油田勘探开发中的推广与应用
陈国华
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大庆石油管理局测井公司
电磁波测井技术在大庆油田勘探开发中的推广与应用
目 录
一、电磁波测井方法 二、电磁波测井技术现状 三、电磁波测井资料在大庆油田勘探开发中的应用 四、电磁波测井在水淹层中应用的工作方向
一、电磁波测井方法
直流电阻率测井：10 Hz~1kHz；电极
反演是正演的逆过程，目的是建立仪器测量参数和地层电性参数之间的对应关系。
2MHz Electrical logging Inversion example ( with invasion)
60
EATT
50 40 EATT 30
EATTc
c
20 10 0 98 1.0 0.8 100 102 104 106 108 110
2 2 A( x ) k A( x ) J s ( x )
研究电磁场的特性分为：稳态场﹑时谐场 天线模型：电偶极子﹑磁偶极子 研究手段：解析法﹑有限元法﹑有限差法分﹑积分方程法﹑数值模式匹配（混合法）
Component Forms of Maxwell Equations in Time Domain