方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析
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２．２ 地 层 界 面 探 测 距 离 与国外同类仪 器 相 比，ＲＩＴ 增 加 了 地 层 界 面 探
测功 能。 将 Ｔ４ 发 射、上 下 ２ 个 方 位 象 限 电 极 （ＬＴ４＝６０ｉｎ）测量的电阻率响 应 相 差 １０％ 变 化 确 定 的地层界面距离定义为 ＲＩＴ 的地层界面 探 测 距 离。 图５中，Ｒ１ 是仪器所在 地 层 的 电 阻 率，Ｒ２ 是 地 层 界 面另一侧的地层电阻率，探测距 离 ＤＴＢ用 彩 色 表 达。 从图５中可以 看 出，Ｒ１／Ｒ２ 反 差 达 到 １０ 倍 以 上 时， 地层界面探测距离 ＤＴＢ可达１ｍ 以上。
图２ 地层低侵时 ＲＩＴ 伪几何因子曲线
图１ 方位侧向电阻率成像随钻测井仪 ＲＩＴ 电极系
方位侧向电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 ＲＩＴ 的 螺 绕
环发射线圈 Ｔ 通以恒定频率的交流电在发射线圈
两侧的钻铤上产生恒定电压ＶＴ，在钻铤上 形 成 以 Ｔ 为中心的涡流ＩＴ，并从钻 铤 一 侧 流 入 井 眼、地 层，返 回到钻铤另一侧 。 ［７］ 监控电路产生方位象限电 极 电
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｂｅｄ－ｂｏｕｎｄａｒｙ，ａｘｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｅｆｆｅｃｔ
０ 引 言
随钻电阻率测井技术是最早发展和应用的随钻 测井技术之一，国 内 外 随 钻 感 应、随 钻 电 磁 波、随 钻 侧向电阻率测井技 术 与 仪 器 均 投 入 生 产 应 用，其 中 随钻电磁波和随钻侧向测井得到了更广泛的应用。 进入２１世纪后，国 外 随 钻 电 磁 波 电 阻 率 成 像、随 钻 侧向电阻 率 成 像 测 井 技 术 相 继 成 熟 并 进 入 商 业 应 用，主要用于复 杂 储 层 的 地 质 导 向 和 地 层 评 价。 随
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
流ＩＲａｚｊ和钮扣电极电流ＩＢｋ，流 入 井 眼、地 层，返 回 到 钻铤一侧。ＩＴ 对ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ起 聚 焦 作 用，调 节 方 位 象 限电极、纽 扣 电 极 与 钻 铤 等 电 位，测 量 此 时 的 电 流
ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ来自百度文库如果ＶＴ 恒 定，电 流ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ与 地 层 电 阻 率 有关，地层视电阻率 Ｒａ 可通过式（１）求取。
子 Ｇ 表达，定义伪几何因 子 等 于 ０．５ 所 对 应 的 侵 入 半径为探测 深 度。 图 ２、图 ３ 分 别 给 出 了 地 层 低 侵 和高侵时的伪几 何 因 子 曲 线，其 中 归 一 化 后 的 Ｇ１５、 Ｇ３０、Ｇ４５、Ｇ６０ （与 发 射 线 圈 和 方 位 象 限 电 极 距 离 ＬＴｉ 为１５、３０、４５、６０ｉｎ相对应）分别是 Ｔ１～Ｔ４发射、方 位象限电极测 量 的 伪 几 何 因 子；Ｇ９０（与 发 射 线 圈 与 钮扣电极 Ｂ１之间距离为９０ｉｎ对应）是 Ｔ４发射、钮 扣电极 Ｂ１ 测 量 的 伪 几 何 因 子。 可 以 看 出，ＲＩＴ 的 探测深度在 ０．１９～０．６０ ｍ 之间，并且在高侵 时，探 测深度要深一些。
Ｒａ ＝ ＫｊＩＶＲａＴｚｊ 或 Ｒａ ＝ ＫｋＩＶＢＴｋ
（１）
通过不同发射 线 圈 和 接 收 电 极 的 组 合，该 仪 器
图３ 地层高侵时 ＲＩＴ 伪几何因子曲线
图４给出了 Ｔ１～Ｔ３ 发 射、方 位 象 限 电 极 测 量 （分别对应图中的 Ｒ１５、Ｒ３０、Ｒ４５）的测 井 响 应，其 中 地 层电 阻 率 Ｒｔ ＝１００ Ω· ｍ，侵 入 带 电 阻 率 Ｒｘｏ ＝
（１．中国石油集团测井有限公司随钻测井中心，陕西 西安 ７１００５４； ２．美国 Ｏｌｉｄｅｎ技术有限公司，美国 德克萨斯 ７７４７８）
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
＊ 非法定计量单位，１ｆｔ＝１２ｉｎ＝０．３０４ ８ｍ，下同
第３８卷 第４期 李安宗，等：方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析
· ４０９ ·
场测试中进行验证。
３ ＲＩＴ 轴向分层能力
图４ ＲＩＴ 在地层中对不同侵入深度的响应
１０Ω·ｍ，侵入半径 Ｒｉ 为 ０～３０ｉｎ。 从 图 ４ 可 以 看 出，当无侵入时，３条电阻率响应近似为 １００Ω·ｍ， 基本重合。当 侵 入 半 径 增 加 时，３ 条 电 阻 率 曲 线 出 现分 离，当 侵 入 半 径 为 ３０ｉｎ 时，测 井 响 应 降 至 为 ２０Ω·ｍ左右。数 值 模 拟 结 果 表 明，随 着 侵 入 深 度 的增加，ＲＩＴ 视 电 阻 率 曲 线 分 离 非 常 明 显，能 够 准 确反映泥浆的侵入特征。
· ４０８ ·
测 井 技 术
２０１４ 年
井 地 质 导 向 、地 层 评 价 和 电 阻 率 成 像 需 要 ，研 发 一 种 新的方位侧向 电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 （ＲＩＴ，Ｒｅｓｉｓ－ ｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ），并 已 经 进 入 现 场 试 验 。
本文采用有限元 方 法 对 ６．７５ｉｎ＊ 外 径 ＲＩＴ 仪 器的响应特性进行 数 值 模 拟 分 析，其 中 二 维 问 题 求 解同时使用了侧向二维有限元方法软件 和 ［６］ 成 熟 的 ＣＯＭＳＯＬ 商业软件，以 便 相 互 验 证；三 维 问 题 求 解 使用 ＣＯＭＳＯＬ 软件。介绍了 该 仪 器 的 电 极 系 排 列 和 测 量 原 理 ，并 通 过 数 值 模 拟 计 算 ，分 析 该 仪 器 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。
基金项目：国家油气重大专项课题“地层评价 随 钻 测 井 技 术 与 装 备 ”（２０１１ＺＸ０５０２０－００２）和 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 国 际 合 作 课 题 “随 钻 电 阻 率 成 像 关 键 技 术 研 究 ”（２０１１Ｂ－４００８）资 助
作者简介：李安宗，男，１９６７年生，博士，教授级高级工程师，ＣＮＰＣ 高级技术专家，从事随钻测井系统研制工作。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ （ＬＷＤ）ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｌａｔｅｒｏｌｏｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ （ＲＩＴ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｇｕｎ ｔｏ ｂｅ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｏｉｌｆｉｅｌｄｓ．ＲＩＴ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｅｏｓｔｅｅｒｉｎｇ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈｉｇｈ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ＲＩＴ’ｓ ｂａｓｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ ｂｏｒｅｈｏｌｅ，ｉｎｖａｓｉｏｎ，ｂｅｄ ｂｏｕｎｄａｒｙ ａｎｄ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｂｅｄｓ ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ／ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ， ｔｈｒｏｕｇｈ ２－Ｄ ａｎｄ ３－Ｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ （ＤＯＩ）ａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ－ｔｏ－ｂｅｄ－ｂｏｕｎｄａｒｙ （ＤＴＢ ）ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＲＩＴ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｄｅｅｐ ＤＯＩ，ｇｏｏｄ ａｘｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ＤＴＢｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｖｅｒ １ ｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＷＤ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｌｏｇｇｉｎｇ，ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｌａｔｅｒｏｌｏｇ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ，ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，
１ ＲＩＴ 电极系及测量原理
方位侧向电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 ＲＩＴ 的 设 计 考虑了方位电阻率 测 量、地 层 边 界 探 测 和 井 壁 成 像 等功能，通过优化设 计 和 数 值 模 拟 计 算 分 析 确 定 了 电极系排列及相关距离参数（见图１）。 仪 器 电 极 系 由４ 个 发 射 线 圈 （Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 和 Ｔ４）、４ 个 相 隔９０° 的 方 位 电 阻 率 象 限 测 量 电 极 （方 位 象 限 电 极 ）和 钮 扣 测量电极组成，并安装在钻铤本体 上；４ 个 发 射 线 圈 （Ｔ１～Ｔ４）到 方 位 象 限 电 极 中 点 的 距 离 分 别 为 １５、 ３０、４５、６０ｉｎ；２ 个 钮 扣 电 极 （Ｂ１、Ｂ２）到 方 位 象 限 电 极中点的距离分别为２５、３０ｉｎ。钻铤作为 ４ 个方位 象限电极和钮 扣 电 极 的 聚 焦 电 极 （屏 蔽 电 极 ），４ 个 方位象限电极主要 用 于 地 质 导 向 和 地 层 评 价，钮 扣 电极主要用于电阻率成像。
可获得多个不同方 位、不 同 探 测 深 度 的 视 电 阻 率 测 量值，并通过处理获 得 多 种 不 同 探 测 深 度 伪 对 称 视 电 阻 率 曲 线 ，用 上 述 视 电 阻 率 测 量 值 进 行 地 质 导 向 、 地层评价和井壁成像。
２ ＲＩＴ 探测深度及地层边界探测距离
２．１ 探 测 深 度 及 侵 入 影 响 ＲＩＴ 的探 测 深 度 及 侵 入 影 响 可 以 用 伪 几 何 因
第 ３８ 卷 第 ４ 期 ２０１４ 年 ８ 月
测 井 技 术 ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４ Ａｕｇ ２０１４
文 章 编 号 ：１００４－１３３８（２０１４）０４－０４０７－０４
方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析
李 安 宗１， 李 启 明２， 朱 军１， 孔 亚 娟２， 周 强２， 李 传 伟１
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｆｏｒ ＬＷＤ Ａｚｉｍｕｔｈａｌ Ｌａｔｅｒｏｌｏｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ
ＬＩ Ａｎｚｏｎｇ１，ＬＩ Ｑｉｍｉｎｇ２，ＺＨＵ Ｊｕｎ１，Ｊａｎｅ ＫＯＮＧ２，Ｊｏｈｎ ＺＨＯＵ２，ＬＩ Ｃｈｕａｎｗｅｉ １ （１．ＬＷＤ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｌｏｇｇｉｎｇ ＣＯ．ＬＴＤ．，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｏｌｉｄｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬＬＣ，Ｓｕｇａｒ Ｌａｎｄ，Ｔｅｘａｓ ７７４７８，ＵＳＡ）
测功 能。 将 Ｔ４ 发 射、上 下 ２ 个 方 位 象 限 电 极 （ＬＴ４＝６０ｉｎ）测量的电阻率响 应 相 差 １０％ 变 化 确 定 的地层界面距离定义为 ＲＩＴ 的地层界面 探 测 距 离。 图５中，Ｒ１ 是仪器所在 地 层 的 电 阻 率，Ｒ２ 是 地 层 界 面另一侧的地层电阻率，探测距 离 ＤＴＢ用 彩 色 表 达。 从图５中可以 看 出，Ｒ１／Ｒ２ 反 差 达 到 １０ 倍 以 上 时， 地层界面探测距离 ＤＴＢ可达１ｍ 以上。
图２ 地层低侵时 ＲＩＴ 伪几何因子曲线
图１ 方位侧向电阻率成像随钻测井仪 ＲＩＴ 电极系
方位侧向电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 ＲＩＴ 的 螺 绕
环发射线圈 Ｔ 通以恒定频率的交流电在发射线圈
两侧的钻铤上产生恒定电压ＶＴ，在钻铤上 形 成 以 Ｔ 为中心的涡流ＩＴ，并从钻 铤 一 侧 流 入 井 眼、地 层，返 回到钻铤另一侧 。 ［７］ 监控电路产生方位象限电 极 电
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｂｅｄ－ｂｏｕｎｄａｒｙ，ａｘｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｅｆｆｅｃｔ
０ 引 言
随钻电阻率测井技术是最早发展和应用的随钻 测井技术之一，国 内 外 随 钻 感 应、随 钻 电 磁 波、随 钻 侧向电阻率测井技 术 与 仪 器 均 投 入 生 产 应 用，其 中 随钻电磁波和随钻侧向测井得到了更广泛的应用。 进入２１世纪后，国 外 随 钻 电 磁 波 电 阻 率 成 像、随 钻 侧向电阻 率 成 像 测 井 技 术 相 继 成 熟 并 进 入 商 业 应 用，主要用于复 杂 储 层 的 地 质 导 向 和 地 层 评 价。 随
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
流ＩＲａｚｊ和钮扣电极电流ＩＢｋ，流 入 井 眼、地 层，返 回 到 钻铤一侧。ＩＴ 对ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ起 聚 焦 作 用，调 节 方 位 象 限电极、纽 扣 电 极 与 钻 铤 等 电 位，测 量 此 时 的 电 流
ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ来自百度文库如果ＶＴ 恒 定，电 流ＩＲａｚｊ、ＩＢｋ与 地 层 电 阻 率 有关，地层视电阻率 Ｒａ 可通过式（１）求取。
子 Ｇ 表达，定义伪几何因 子 等 于 ０．５ 所 对 应 的 侵 入 半径为探测 深 度。 图 ２、图 ３ 分 别 给 出 了 地 层 低 侵 和高侵时的伪几 何 因 子 曲 线，其 中 归 一 化 后 的 Ｇ１５、 Ｇ３０、Ｇ４５、Ｇ６０ （与 发 射 线 圈 和 方 位 象 限 电 极 距 离 ＬＴｉ 为１５、３０、４５、６０ｉｎ相对应）分别是 Ｔ１～Ｔ４发射、方 位象限电极测 量 的 伪 几 何 因 子；Ｇ９０（与 发 射 线 圈 与 钮扣电极 Ｂ１之间距离为９０ｉｎ对应）是 Ｔ４发射、钮 扣电极 Ｂ１ 测 量 的 伪 几 何 因 子。 可 以 看 出，ＲＩＴ 的 探测深度在 ０．１９～０．６０ ｍ 之间，并且在高侵 时，探 测深度要深一些。
Ｒａ ＝ ＫｊＩＶＲａＴｚｊ 或 Ｒａ ＝ ＫｋＩＶＢＴｋ
（１）
通过不同发射 线 圈 和 接 收 电 极 的 组 合，该 仪 器
图３ 地层高侵时 ＲＩＴ 伪几何因子曲线
图４给出了 Ｔ１～Ｔ３ 发 射、方 位 象 限 电 极 测 量 （分别对应图中的 Ｒ１５、Ｒ３０、Ｒ４５）的测 井 响 应，其 中 地 层电 阻 率 Ｒｔ ＝１００ Ω· ｍ，侵 入 带 电 阻 率 Ｒｘｏ ＝
（１．中国石油集团测井有限公司随钻测井中心，陕西 西安 ７１００５４； ２．美国 Ｏｌｉｄｅｎ技术有限公司，美国 德克萨斯 ７７４７８）
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
＊ 非法定计量单位，１ｆｔ＝１２ｉｎ＝０．３０４ ８ｍ，下同
第３８卷 第４期 李安宗，等：方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析
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场测试中进行验证。
３ ＲＩＴ 轴向分层能力
图４ ＲＩＴ 在地层中对不同侵入深度的响应
１０Ω·ｍ，侵入半径 Ｒｉ 为 ０～３０ｉｎ。 从 图 ４ 可 以 看 出，当无侵入时，３条电阻率响应近似为 １００Ω·ｍ， 基本重合。当 侵 入 半 径 增 加 时，３ 条 电 阻 率 曲 线 出 现分 离，当 侵 入 半 径 为 ３０ｉｎ 时，测 井 响 应 降 至 为 ２０Ω·ｍ左右。数 值 模 拟 结 果 表 明，随 着 侵 入 深 度 的增加，ＲＩＴ 视 电 阻 率 曲 线 分 离 非 常 明 显，能 够 准 确反映泥浆的侵入特征。
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测 井 技 术
２０１４ 年
井 地 质 导 向 、地 层 评 价 和 电 阻 率 成 像 需 要 ，研 发 一 种 新的方位侧向 电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 （ＲＩＴ，Ｒｅｓｉｓ－ ｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ），并 已 经 进 入 现 场 试 验 。
本文采用有限元 方 法 对 ６．７５ｉｎ＊ 外 径 ＲＩＴ 仪 器的响应特性进行 数 值 模 拟 分 析，其 中 二 维 问 题 求 解同时使用了侧向二维有限元方法软件 和 ［６］ 成 熟 的 ＣＯＭＳＯＬ 商业软件，以 便 相 互 验 证；三 维 问 题 求 解 使用 ＣＯＭＳＯＬ 软件。介绍了 该 仪 器 的 电 极 系 排 列 和 测 量 原 理 ，并 通 过 数 值 模 拟 计 算 ，分 析 该 仪 器 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。
基金项目：国家油气重大专项课题“地层评价 随 钻 测 井 技 术 与 装 备 ”（２０１１ＺＸ０５０２０－００２）和 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 国 际 合 作 课 题 “随 钻 电 阻 率 成 像 关 键 技 术 研 究 ”（２０１１Ｂ－４００８）资 助
作者简介：李安宗，男，１９６７年生，博士，教授级高级工程师，ＣＮＰＣ 高级技术专家，从事随钻测井系统研制工作。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｗｈｉｌｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ （ＬＷＤ）ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｌａｔｅｒｏｌｏｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ （ＲＩＴ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｇｕｎ ｔｏ ｂｅ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｏｉｌｆｉｅｌｄｓ．ＲＩＴ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｅｏｓｔｅｅｒｉｎｇ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈｉｇｈ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ＲＩＴ’ｓ ｂａｓｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ ｂｏｒｅｈｏｌｅ，ｉｎｖａｓｉｏｎ，ｂｅｄ ｂｏｕｎｄａｒｙ ａｎｄ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｂｅｄｓ ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ／ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ， ｔｈｒｏｕｇｈ ２－Ｄ ａｎｄ ３－Ｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ （ＤＯＩ）ａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ－ｔｏ－ｂｅｄ－ｂｏｕｎｄａｒｙ （ＤＴＢ ）ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＲＩＴ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｄｅｅｐ ＤＯＩ，ｇｏｏｄ ａｘｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｗｈｉｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ＤＴＢｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｖｅｒ １ ｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＷＤ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｌｏｇｇｉｎｇ，ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｌａｔｅｒｏｌｏｇ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ，ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，
１ ＲＩＴ 电极系及测量原理
方位侧向电 阻 率 成 像 随 钻 测 井 仪 ＲＩＴ 的 设 计 考虑了方位电阻率 测 量、地 层 边 界 探 测 和 井 壁 成 像 等功能，通过优化设 计 和 数 值 模 拟 计 算 分 析 确 定 了 电极系排列及相关距离参数（见图１）。 仪 器 电 极 系 由４ 个 发 射 线 圈 （Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 和 Ｔ４）、４ 个 相 隔９０° 的 方 位 电 阻 率 象 限 测 量 电 极 （方 位 象 限 电 极 ）和 钮 扣 测量电极组成，并安装在钻铤本体 上；４ 个 发 射 线 圈 （Ｔ１～Ｔ４）到 方 位 象 限 电 极 中 点 的 距 离 分 别 为 １５、 ３０、４５、６０ｉｎ；２ 个 钮 扣 电 极 （Ｂ１、Ｂ２）到 方 位 象 限 电 极中点的距离分别为２５、３０ｉｎ。钻铤作为 ４ 个方位 象限电极和钮 扣 电 极 的 聚 焦 电 极 （屏 蔽 电 极 ），４ 个 方位象限电极主要 用 于 地 质 导 向 和 地 层 评 价，钮 扣 电极主要用于电阻率成像。
可获得多个不同方 位、不 同 探 测 深 度 的 视 电 阻 率 测 量值，并通过处理获 得 多 种 不 同 探 测 深 度 伪 对 称 视 电 阻 率 曲 线 ，用 上 述 视 电 阻 率 测 量 值 进 行 地 质 导 向 、 地层评价和井壁成像。
２ ＲＩＴ 探测深度及地层边界探测距离
２．１ 探 测 深 度 及 侵 入 影 响 ＲＩＴ 的探 测 深 度 及 侵 入 影 响 可 以 用 伪 几 何 因
第 ３８ 卷 第 ４ 期 ２０１４ 年 ８ 月
测 井 技 术 ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４ Ａｕｇ ２０１４
文 章 编 号 ：１００４－１３３８（２０１４）０４－０４０７－０４
方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析
李 安 宗１， 李 启 明２， 朱 军１， 孔 亚 娟２， 周 强２， 李 传 伟１
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｆｏｒ ＬＷＤ Ａｚｉｍｕｔｈａｌ Ｌａｔｅｒｏｌｏｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｏｏｌ
ＬＩ Ａｎｚｏｎｇ１，ＬＩ Ｑｉｍｉｎｇ２，ＺＨＵ Ｊｕｎ１，Ｊａｎｅ ＫＯＮＧ２，Ｊｏｈｎ ＺＨＯＵ２，ＬＩ Ｃｈｕａｎｗｅｉ １ （１．ＬＷＤ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｌｏｇｇｉｎｇ ＣＯ．ＬＴＤ．，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｏｌｉｄｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬＬＣ，Ｓｕｇａｒ Ｌａｎｄ，Ｔｅｘａｓ ７７４７８，ＵＳＡ）