井径测井原理.doc

1、井径测井原理

1.1测量原理

实际井径往往和钻头直径不同，利用井径仪来测量井眼直径的变化。井径仪的结构主要有两种：一种是进行单独井径测量的张臂式井径仪；另一种就是利用某些测井仪器的推靠臂（如密度仪、井壁中子测井仪、微侧向仪等），在这些仪器测井的同时测量。

不论哪种井径仪，它们的测量原理基本相同，而且比较简单。以张臂式井径仪为例，如图1.1所示，它的井径臂（也叫井径腿）在弹簧力的作用下发生伸张和收缩，并将井径臂的张缩变化转换成电阻值的变化。其原理电路如图1.2所示。

图1.1 滑线电阻式井径仪结构示图1.2 井径测量原理电路图

实际进行井径测量时，将仪器下到预计的深度上，然后通过一定的方式打开井径腿，于是，互成90°的四个井径腿便在弹簧力的作用下向外伸张，其末端紧贴井壁。随着仪器的向上提升，井径腿就会由于井径的变化而发生张缩，并带动连杆作上下运动。如果将连杆同一个电位器的滑动端相连，则井径的变化便可转换成电阻的变化。当给该滑动电阻通以一定强度的电流时，滑动电阻的某一固定端与滑动端之间的电位差将随着其间电阻值的变化而变化。于是，测量这一电位差，便可间接反映井径的大小。

为了建立所测电位差与井径值之间的关系，可作如下简单推导。

假定井径值为某一起始井径d0时，滑动电阻的滑动端M与某一个固定端N之间的电阻

r MN=0，即△U MN=0，则当井径值变为d时，有：

式中β为比例系数。与不同的仪器有关。

由于

于是

式中C=1/β称为仪器常数。

通过对仪器的校验，可以求得仪器常数C，和△U MN=0时的起始井径值d0。已知这两个参数之后，在给仪器供以恒定电流I的情况下，便可在井径仪的移动过程中，连续测定△U MN的变化，获得井径曲线。

2、测井曲线

我们常见的井径曲线名为CAL。实际测井仪器记录时可以得到以下几种资料：

VCAL：井径采样电压值（采样曲线）

CAL：由电压计算得到的井径（计算曲线）

VOL：井眼体积

3、井径测井的应用

井径资料的应用主要体现在以下几个方面。

3.1 辅助判断岩性

泥岩层和某些松散的岩层，常常由于钻井时泥浆的浸泡和冲刷造成井壁坍塌，使实际井径大于钻头直径，出现井径扩大（称为扩径）。

渗透性岩层，常常由于泥浆滤液向岩层中渗透，在井壁上形成泥饼，使实际井径小于钻头直径，出现井径缩小（称为缩径）；明显的泥饼也可以来验证孔隙渗透层的存在。

致密岩层，井径接近钻头直径，变化不大。

在裂缝发育或有洞穴的碳酸盐岩储集层，也可能出现扩径。

3.2 井眼校正

在油气层井段的组合测井中，井径测量可以在许多定量解释中配合某些测井资料进行井眼影响校正。

3.3 估算固井水泥量

全井段井径资料可用于计算固井所需水泥量。

3.4 套管检查

可用于检查套管的变形、磨损和腐蚀。

4、刻度方法

测井前，在车间应检定出井径仪起始井径值d0和仪器常数C；测井后，必须用套管内径对仪器进行检查。

有推靠器的仪器，必须用井径刻度器对井径仪进行两点刻度。例如，用8英寸的标准环读出8.5英寸，使用12英寸的标准环，读出12.5英寸。图4.1中的直线就表示刻度特性曲线。只要确定这条直线的方程，就可以把每个测量值立即转换成经过刻度的数值。测井前、后校验工程值要求在规定的范围内。

图4.1 井径仪刻度直线

5、测井质量控制

5.1 井径大小形态要求

渗透层、致密层井径数值一般应接近或略小于钻头直径；井径曲线最大值不得超过井径腿全部伸开时的值，最小值也不得小于井径腿全部合拢时的值；多次测量的井径曲线形状应相似，测量值误差应在10%以内。

5.2 测量井段要求

仪器进入套管后的测量长度必须超过10m，且井径曲线平直稳定；测量值与套管标称值误差应在±1.5cm以内。

5.3 测量速度要求

目前国产仪器的最高测速一般在30m/min，当和其它测井仪器进行组合时，应以最低速仪器的速度为准，在井眼条件不好时也应降低测速。例如当和自然伽马组合时，应以自然伽马测速为准（9m/min），这样才能保证自然伽马测井曲线的质量。

5.4 重复性要求

在无粘卡的情况下，重复曲线与主曲线应具有良好的重复性，误差不超过±5%，并与其它仪器测量的井径曲线相吻合。