第6章成像测井

ECLIPS（5700）
EXCELL-2000
采集 子系统
遥测系 统速率
多个DSP
DTS：500kbps
68020、VME总线
WTS:230kbps 微电阻率扫描成像 STAR 双向量感应DPIL 六臂倾角HDIL 高分辩率电阻率成像 阵列声波DAC 多级阵列声波MAC 井周声波CBIL 数字垂直测井 核磁共振成像MRIL eXpress
UNIX X-windows+Motif
2台19in监视器、图 形协处理器 一台黑白绘图仪或 一台热敏灰度绘图仪 两个2GB硬盘 两个2GBDAT 两个九轨磁带机
2台19in监视器、图 形协处理器 一台彩色绘图仪 一台热敏黑白绘图仪 760MB硬盘 两个磁带机
绘图仪 存储 介质
MAXIS-500
MAXIS-500
地球物理测井
第6章 成像测井
• 成像测井：是通过对井孔中地球物理场的观测， 以获得井壁或井孔周围一定深度的某种物理参数 的图像的方法。 • 广义地说，成像测井应包括井壁成像、井边成像 和井间成像。 • 成像测井：就是在井下采用传感器阵列扫描测量 或旋转扫描测量，沿井眼纵向、周向或径向采集 地层信息，传到地面以后，通过图像处理技术得 到井壁的二维图像或井眼周围一定探测深度内的 三维图像。
仪器特点
除4个极板外，在每个极板左下侧又装有翼板，
翼板可围绕极板轴转动，以便更好地与地层接触。
每个极板和翼板装有两排电极，每排12个电极，
共192个电极。井眼覆盖率达80％（8.5英寸的井眼）。 仪器纵向分辨率5mm; 横向探测深度约2.5－5mm。
测量结果可用于划分裂缝、
岩石结构及地层分析等。
2、测量原理
重泥浆与地应力 的不平衡造成的 垂直压裂缝
地应力的释放造 成的 应力释放缝
井在成像图上的低角度裂缝
砂砾岩剖面中的裂缝
裂缝
Q2-3#4134-4137m层间缝发育，黄铁矿呈斑点壮分布——19号层
不规则缝
黄铁矿斑块
？？特征 正断层
六臂
150个电极
井眼覆盖率与井径有关
（二）数据处理
电成像预处理过程-5步
输入电成像测井数据 坏电极剔除 电扣深度对齐 GR深度校正 加速度校正
2-坏电极剔除 坏电极表现为: 一:零或无效的负值； 二:某个电极方差变化过 于平缓或剧烈两种情况。 如右图所示：
坏电极
坏电极的校正是在检 测出失效电极的基础 上通过相邻电极的插 值来完成。
方法:主要应用常规伽马与成像带测伽马相关分析，找到相关系 数最大点对应的深度差，移动相应距离完成校正。
求相关系数
2018/12/27
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GR深度校正成果图
5-加速度校正 加速度校正就是要恢复采样数据对应的真深度，消 除仪器非匀速运动引起的曲线和图像畸变。
实现步骤：
1）利用加速度、电缆张力、帧时间曲线进行遇卡识别；
坏电极剔除成果图
坏电极
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3-电扣深度对齐
由于不同极板之间以及同一极板上的两排电极在纵向上的排列 位置不同，所测得的曲线深度也不同，所以在生成图像之前必须把 各排电极的测量数据深度对齐，如右图所示。以第一排电极的深度 为标准，其他排电极移动相应的深度间隔完成校正。
ERMI仪器极板电扣排列示意图
2）利用遇卡识别的结果，采用分段二次积分方法计算仪 器的速度和真深度； 3）由计算出来的真深度曲线，采用Akima插值方法进行曲 线的重采样，完成校正。
2018/12/27
（三）数据生成图像的原理
地层中不同的岩石（泥岩、砂岩、石灰岩 ）、流体，其电阻率是不一样的，通过测量 井壁各点的电阻率值，然后把电阻率值的相 对高低用灰度（黑白图）或色度（彩色图） 来表示，那么，井壁就可表示成一张黑白图 象或彩色图象。
DPP
6.1.2 数据高速电缆传输系统
转换接口，数字信号。——编码解码
ECLIPS（5700） WTS:230kbps
MAXIS-500 遥测系 统速率 DTS：500kbps
EXCELL-2000 DITS2:217.6kbps
6.1.3 井下仪器
• 电、声、核三大类仪器
MAXIS-500 阵列感应AIT 微电阻率扫描FMI 井下仪 方位电阻率成像ARI 器 超声波成像USI 偶极横波声波DSI 地震成像仪CSI 核孔隙度岩性仪 NPLT 模块式地层动态测 试仪MDT ECLIPS（5700） 微电阻率扫描成像 STAR 双向量感应DPIL 六臂倾角HDIL 高分辩率电阻率成像 阵列声波DAC 多级阵列声波MAC 井周声波CBIL 数字垂直测井 核磁共振成像MRIL EXCELL-2000 微电阻率成像EMI 阵列声波DAC 六臂倾角SEDT 高分辨率感应HRI 声波扫描CAST 自然伽马NGRT 选择式地层测试仪 SFT
平行于层面且较规则， 宽度变化不大
天然裂缝与人工裂缝的鉴别
天然裂缝多为长期构造运动形成，又受到地下水的 溶蚀与沉淀作用的改造，因而分布极不规则，缝宽 变化大。 诱导缝是在地应力作用下产生的裂缝，故排列整齐， 规律性强，缝面形状较规则且缝宽变化小。诱导缝 一般又分为：
人工诱导缝的特征
钻井过程中由于 钻具震动形成的 雁状诱导缝
成像测井的裂缝识别
裂缝类型
裂缝是岩石受力发生破裂，沿破裂面两侧的岩石没有发生明显 位移的一种断裂构造现象。裂缝类型分为诱导缝和天然裂缝两大类， 具体划分如下：
真假裂缝的鉴别
断层
裂缝
层界面与裂缝 对比图
连续稳定且相 互平行的线状 组合
断层条带与裂 缝对比图
断层面处通常有 地层的错动
泥质条带与裂 缝对比图
分辨率地层倾角仪同样的结果，但提高了测井速
度。 4、测量环境 水基泥浆：泥浆电阻率小于50欧姆米，地层电阻 率与泥浆电阻率比值小于20000。
油基泥浆：当油基泥浆含水量大于30％－40％时， 也可以测井，但测井质量难于保证。
微电阻率扫描测井(STARⅡ)
测量方式
共144个钮扣电极 测量地层电阻率微细变化
深度校正示意图
错动
左图中，第三道为原 始动态成像图像，图 上的裂缝出现了明显 的错动，需要进行电 扣深度对齐校正，第 四道为电扣对齐校正 后的成像图像，裂缝 和地层的错动现象消 除，如果在采集数据 过程中已经进行深度 对齐校正，就不必再 进行该过程，需要用 户根据典型地质特征 进行判断。
4-GR深度校正-实现与常规测井深度匹配
高 阻
低 阻
高 阻
低 阻
硬石膏(高电阻)
成象原理示意图
泥岩(低电阻)
砂岩(中等电阻)
石灰岩(高电阻) 溶洞(低电阻)
（四）数据标准化
• 静态标准化（静态图）
– 在全井段内对电阻率分等级
• 动态标准化（动态图）
– 用户指定的窗口内对电阻率分等级
静态标准化（静态图）
动态标准化（动态图）
（四）图象显示
（一）仪器结构和测量原理 电成像测井仪器外观
FMS 4极板 54电扣
FMI 8极板 192电扣
STAR-II 6极板 144电扣
EMI 6极板 150电扣
电成像测井仪器极板结构
EMI
FMI
Star II
全井眼地层为电阻率扫描成像测井（FMI）
重点 1、FMI仪器外形
4臂、8极板 192个电极 电扣之间 0.2in(5.2mm) 两排之间间距 0.3in
6.2 井壁成像测井
6.2.1 地层微电阻率成像测井 一、发展历程
• 80年代初－地层倾角测井 • 80年代中－地层微电阻率扫描测井FMS • 90年代初－FMI Shlumberger －Star II West Atlas －EMI 哈里伯顿
小结：国外对电成像仪器的研究始于80年代初，1986年斯伦贝谢开发出第一代电 成像测井仪器FMS，随后经过三次重大改进，1992年推出FMI，同时阿特拉斯和 哈里伯顿公司相继开发出STAR-Ⅱ和EMI/XRMI。
成像测井按探测物理性质分类：
• 1、电成像 • 2、声波成像 • 3、核成像
• 成像测井：是通过对井孔中地球物理场的 观测，以获得井壁或井孔周围一定深度的 某种物理参数的图像的方法。
6.1 成像测井系统的组成
• • • • 地面系统 电缆 井下仪器 解释工作站
计算机工作站 数据采集、处理和显示 严格的质量控制 现场快速处理解释
测量电流以最佳角度流入地层，由于测量电扣接触的岩石成分、结构及所含流体的不
同而引起电流的变化，记录下变化的电流即反映出井壁附近地层的电阻率的变化，经 适当处理可刻度为彩色或灰度等级图像，直观地反映地层电阻率的变化，从这些测量 信息中，可提取井壁周围地层的信息。
3、测量模式
1）、全井眼模式测量
用192个钮扣电极进行测量。在6.25英寸的井眼中
的井壁覆盖率93％；8.5英寸的井眼中的井壁覆盖率80 ％；12.25英寸的井眼中的井壁覆盖率50％；
2）、四极板模式测量 用4个极板上的96个钮扣电极进行测量，翼 板上的电极不工作。井壁覆盖率降低一半。采集 数据量少，提高了测井速度快，测井成本低。
3）、地层倾角模式
只用四个极板上的8个电极测量，得出与高
6.1.4 图像解释系统
• • • • • 现场快速处理解释系统 图像解释工作站。 包括： 计算机局域网络：系统核心、服务、应用。 系统核心：人机界面、数据管理、应用管理、数据库 功能。 • 系统服务：数据载入卸出、传输、回放、考贝、报告 • 解释应用：成果解释，显示报告。如：岩性物性程序 包、地球物理程序包、油藏工程程序包、开发工程程 序包，和数据处理程序包。 • Geofrme eXpress DPP
6.1.1 地面硬件与软件系统
• 地面系统主体是：是一个计算机测井局域 网络，系统软件采用多用户开放的操作系 统。 • 斯伦贝谢公司MAXIS-500 • 阿特拉斯ECLIPS-5700 • 哈里伯顿EXCELL-2000 • 国内西安石油探测仪器厂ERA2000。
源自文库
系统 比较
主机 操作 系统 显示器
• 成像测井的特点： • 1、资料是以测量参数随深度变化的图像或 曲线组合，因此更直观、方便。 • 2、测井仪器采用传感器阵列扫描测量或旋 转扫描测量，因此资料更精确、信息更丰 富。
能够解决复杂地层或非均质地层的解释问题
成像测井按探测深度分类：
• 1、井壁成像测井（技术上最成熟）：包括井壁声 波成像和井壁微电阻率扫描成像。——井壁 • 2、井边成像主要是电阻率成像，所用的方法主要 是方位侧向测井和阵列感应测井。 此外还有：阵 列声波、阵列核成像等。——有一定的探测深度 3、井间成像包括声波、电磁波和电阻率成像，在 工程勘察中已得到比较广泛的应用，在石油勘探 中也已获得一些成功的实例。——井间
XRMI图像生成与Geoframe处理结果对比图
（五） 地层微电阻率井壁成像的应用
1、裂缝识别与评价
2、溶洞识别与评价 3、构造研究 4、储层分析 5、沉积研究 6、地应力方向确定； 7、薄层分析与评价。
裂缝分析
真、假裂缝的鉴别：
层界面和裂缝、 断层条带与裂缝
泥质条带与裂缝
天然裂缝与人工诱导裂缝
下部电极和上部返回电极之间保持一个已知电位差，外加电压驱使低频交流电从极板 上的小电极通过导电泥浆流向地层，经过地层到达仪器上部的金属外壳形成回路，由 于极板周围电位基本相同，沿着井壁方向产生了等电位面，同时对极板和测量电扣施 加同极性的电流，同性相斥的原理使得极板电流对测量电流起到了聚焦的作用，确保
MAXIS-500
三台以太网连接的 MIC.VAXIII+cpi3000 9MIPS/台
ECLIPS （5700）
三台以太网连接 的HP730工作站 9MIPS/台
EXCELL2000
两台以太网连接的 HS6000工作站 9MIPS/台
VMS
UNIX X-windows+Motif
2台19in监视器、 图形协处理器 一台彩色绘图仪 一台热敏黑白绘 图仪 四个664MB硬盘、 一个1.3GBDAT、 一个九轨磁带机
68040+68020+68010、 VME总线
DITS2:217.6kbps 微电阻率成像EMI 阵列声波DAC 六臂倾角SEDT 高分辨率感应HRI 声波扫描CAST 自然伽马NGRT 选择式地层测试仪 SFT
阵列感应AIT 微电阻率扫描FMI 井下仪 方位电阻率成像ARI 器 超声波成像USI 偶极横波声波DSI 地震成像仪CSI 核孔隙度岩性仪NPLT 模块式地层动态测试 仪MDT 解释 工作站 GEOFRAME