水平井电阻率测井各向异性分析
各向异性地层性质及测井响应
各向异性地层性质及测井响应1. 均匀各向异性介质中的电阻率测井响应均匀各向异性介质中电偶极⼦和磁偶极⼦视电阻率表达式，即普通电阻率测井和感应测井的测量结果为：a R R =gm R =2V H H VR R σλσ==为各向异性系数；θ为相对地层倾⾓；对于层状地层，垂向电阻率总是⼤于⽔平电阻率：V H R R ≥，因此，各向异性系数α通常总是⼤于1的。
下⾯给出两种特殊情况的结果：1）对于θ=0的特殊情况，即直井情况，H a R R =；2）对于θπ=/2（90度）的特殊情况，即⽔平井情况，a R =。
因此，在有倾⾓的各向异性地层中，普通电阻率测井或感应测井仪器反映的是地层垂向电阻率和⽔平电阻率的加权平均：由0度时的H R 变化到90度时的从物理机制看，感应测井在直井中的涡流是⽔平⽅向的，因此仅得到⽔平电阻率，⽽在斜井中由于涡流存在于两个⽅向，所以其读数为垂向和⽔平向电阻率的平均值。
在直井中，感应测井只是反映地层⽔平电阻率，普通电阻率测井或侧向测井也主要反映地层⽔平电阻率，这是常规电测井在反映各向异性⽅⾯的局限性。
2. 各向异性指数系数[2,4,12]在各向异性地层中，电阻率测井的响应还与井下仪器的结构有关，不同测井仪器测量出的视电阻率之间往往存在明显的差异。
如在泥岩层中，感应测井仪测量的视电阻率明显低于0.4m 电位测井仪；在砂泥岩互层，梯度测井仪测量值异常地低。
因⽽利⽤各种电测井仪的响应差异可识别电阻率各向异性地层。
在垂直井眼中，假定地层是⽔平的，砂泥岩薄互层、不同粒度⼤⼩的砂岩层、岩层中薄层的电阻性或电导性条带等都使地层表现为各向异性。
各向异性指数主要与砂泥岩电阻率反差程度和砂泥岩相对厚度有关。
图1是砂泥岩互层⽔平电阻率、垂直电阻率与各向异性指数关系图。
图1中R sh =1.0Ω·m ，Rsd=10.0Ω·m 。
h sh =h sd ⽬处是各向异性指数2λ最⼤的地⽅，约为3，此时R h 约为1.8Ω·m ，⽽R v 约为5.5Ω·m 。
方位电阻率
有辅助测量
– 在不规则井眼中，可得到好的电阻率 在不规则井眼中， – 井眼剖面 – 不会因仪器偏心而影响测量精度
方位电极阵列和电流路径示意图
三、辅助测量
三、辅助测量
dVi Rci = c Ic
式中：dVi为方位监督电 式中： 极与环状监督电 极(M3、M4)的电位 Ic为方位 为方位电 差；Ic为方位电 极的电流（ 极的电流（每个 均相等）； ）；c 均相等）；c为几 何因子。 何因子。
三、辅助测量
§2 ARI的应用 的应用
ARI电极阵列和电流路径示意图 电极阵列和电流路径示意图
一、双侧向深电阻率
Vo R=k Io
式中：Vo为监督电极 为监督电极( 式中：Vo为监督电极(M2)与参考电 极间的电位差；Io为 极间的电位差；Io为Ao 电极 的测量电流； 为几何因子。 的测量电流；k为几何因子。
二 、 方 位 电 阻 率 测 量
裂缝性地层测井实例
个方位电极供电电流求和，获得的高分辨率侧向测井电阻率（ 将12 个方位电极供电电流求和，获得的高分辨率侧向测井电阻率（LLHR） ）
LLHR LLD LLS
钻具振动形成的裂缝
孔洞面积 百分比
FMI与ARI的 SPOT处理结 果的对比
溶洞
ARI ARI ARI ARI ARI ARI ARI ARI 对
二、方位电阻率测量
Vm Ri = k ′ Ii
式中：Vm为监督电极 为监督电极( 式中：Vm为监督电极(M3、M4) 与参考电极间的电位差； 与参考电极间的电位差； 12个方位 个方位电极的测量 Ii为12个方位电极的测量 电流； 为几何因子。 电流；k为几何因子。 所有的电流求和，得一高分辩 所有的电流求和， 率电阻率测量值LLHr。 率电阻率测量值LLHr。
水平井随钻测井影响因素分析和校正
水平井随钻测井影响因素分析和校正冯湘子;李达【摘要】With China's horizontal well drilling, logging, production application technology development, the horizontal well there has been a great increase in number. But in some ways, there exist some problems in the well-bore , mud invasion, anisotropy of formation and surrounding rock strata, angle between well axle and formation, the instrument itself is how to influence factors as well logging with drilling expansion of research and analysis. Research shows that rock and anisotropy are measured with drilling the biggest influence on these two factors, aiming at establishing correction procedures, logging curves of distortion process, according to rock-electr relation curves of validation processing after correction more reliable.%随着我国水平井钻井、测井、生产、应用等技术的发展,水平井数量有了很大的增加.但在某些方面存在一些问题.就井眼、泥浆侵入、地层各项异性、围岩影响、井眼与地层的相对夹角、仪器本身等影响因素是如何影响随钻测井的展开研究分析.研究表明围岩和地层各向异性对随钻实测值影响最大.针对这两个影响因素建立校正程序,对失真的测井曲线进行处理,根据岩电关系验证处理校正后的曲线更加真实可靠.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)024【总页数】5页(P5921-5925)【关键词】随钻测井;影响因素;校正;围岩影响;地层各项异性【作者】冯湘子;李达【作者单位】东北石油大学地球科学学院,大庆163318;东北石油大学地球科学学院,大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TE249表1 直井与水平井测井影响因素对比表直井测井水平井随钻测井影响因素如何影响影响因素如何影响1井眼影响对探测深度较浅的曲线影响较大井眼影响井眼使相差电阻率增加;衰减电阻率减小2泥浆侵入的影响渗透层产生高侵和低侵泥浆侵入的影响影响较小3地层各项异性曲线失真变形4围岩影响高阻临层屏蔽作用围岩影响薄层中的实测电阻率值降低;厚层中围岩影响较小5仪器的影响仪器的误差影响仪器的影响不同探测深度产生影响6井斜和相对倾角曲线出现提前或者延迟随着我国水平井钻井技术、测井技术、生产、应用等各方面的发展，我国水平井数量大幅度增加。
水平井随钻测井影响因素分析和校正
（ 与 垂 直 电 阻率 （ 不 一 致 而 引起 的 。地层 Ｒ） Ｒ）
井 眼 的变 化 反 应 了 渗 透 性 储 层 和非 渗 透 性 储
层 ， 眼 的扩 径 、 径 都 会 对 测 井 响应 的 贡 献 发 生 井 缩
存 在各 向异性 时 ， 不等 于 Ｒ 常 规 电缆测井 评价 Ｒ 中使用 的 地 层 真 电 阻 率 常指 地 层 水 平 电 阻 率 Ｒ 。 由于各 向异性 和井 斜 角 或 地层 倾 角 的存 在 ， 常使 电 测 曲线偏 离水 平 电阻 率 ， 离 程度 严 重 时会 导 致 地 偏
示 ） 对测井 曲线错 误 的 响应 校正 处 理 是 必 要 的 ， ， 去
穿 过地层 时 各 种 岩 石 物 理 量 的 响应 称 之 为 随 钻 测
井 （ ＷＤ） Ｌ 。随钻 澳 井 系统 中 随钻 测 井 的井 下 仪 器 ４ 的安装 与 常规 测 井 的仪 器 基 本 相 同 ， 不 同 的是 各 所 仪 器单元 均 安装在 钻 铤 中 ， 些 钻 铤 必 须能 够 适 应 这
１ 水平井随钻测井影响 因素
在 勘 探 、 发 过 程 中钻 井 后 进 行 测 井 ， 是 在 开 但
超过 ６ ５度 的大斜 度井 或钻 井 过 程 中 同 时 进 行 的测 井 ， 器 所 仪
目少等情 况下 。但 是 也存 在一 些 不 足 ， 其 是 随 钻 尤 测井 过程 中 会 产 生 一 系 列 的 影 响 因 素 （ 表 ｌ所 如
正 常的 泥浆循 环 。 主要 的电 阻 率 测 井 是 衰 减 电 阻 率 和 相 位 差 电
违存 真正 确地评 价地 层 。
２１ ０ １年 ４月 ２ １日收 到
阻率 。 由于钻井 过 程 中测井 及 地 层 倾 斜 的 情况 下 ，
随钻电磁波传播电阻率测井
4地层倾角对随钻电阻率测井的影响范宜仁等2013年发表文章“倾斜各向异性地层随钻电磁波响应模拟”，文中通过坐标变换的方法，基于柱坐标系时域有限差分（FDTD）模拟和分析了倾斜各向异性地层随钻电磁波响应。
为了研究各向异性系数对相位（幅度）电阻率的影响，模拟了不同各向异性系数条件下倾斜地层随钻电磁波测井响应，模拟结果表明：当地层倾角小于30°时，不同水平电阻率条件下，各向异性系数对视电阻率影响较小，随钻电磁波视电阻率主要反映地层水平电阻率；随地层倾角增大，视电阻率受各向异性的影响增大，且地层水平电阻率越低，随钻电磁波测井响应受地层各向异性影响越大，相位电阻率比幅度电阻率更加敏感；当地层倾角较大时，随着各向异性系数增大，视电阻率甚至会超过垂直电阻率。
为了研究不同发射频率对各向异性系数的敏感性，模拟了地层各向异性系数为√10，水平电阻率为0.5Ω·ｍ时不同地层倾角条件下随钻电磁波响应，模拟结果显示：随发射频率增大，视电阻率受各向异性影响增强，当地层倾角较大时，随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过垂直电阻率。
夏宏泉等2008年发表文章“随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析”，文中分析了随钻电阻率测井中地层倾角（或井斜角）等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。
在大斜度井和水平井测井中，大部分仪器的测量值要受到井斜角或地层倾角的影响，实测曲线出现“异常”和“变形”。
在直井中，如果地层是水平的，则仪器测量的是水平电阻率。
但如果仪器在钻开同样地层的水平井时，则测量电流会流过地层的水平面和垂直面，视电阻率测量值R a是水平电阻率R h和垂直电阻率R v合成的[3-6]。
假设在水平井中地层存在各向异性，垂直层界面方向的电阻率为R v，平行层界面方向的电阻率为R h，径向上（与地层平行的方向）为宏观各向同性，可推导出地层视电阻率R a、R h、R v的关系为⁄R a=Rℎ√cos2θ+sin2θλ⁄式中，λ为地层电阻率的各向异性系数，λ=（R v/R h）0.5；θ为相对倾角，即井轴与地层面法线的相对夹角，可由井斜角和地层倾角求得。
随钻电阻率测井响应分析与应用
随钻电阻率测井响应分析与应用许泽瑞;汪忠浩;王昌学;李霞【摘要】LWD resistivity data are mainly used in horizontal well logging interpretation. Compared to vertical well, the responses of electrical logging in horizontal well seem to be more complicated. It not only needs to consider bed thickness and shoulder bed, but also should take borehole inclination and formation resistivity anisotropy into account. Different formation models were established for numerical simulations to analyze the responses of the ARC675 resisitivity tool to the environmental factors, including bed thickness, shoulder bed and resistivity anisotropy. A field log example is used to support the calculations presented. The method is not only used to determine the geometry relationship of well trajectory and formations precisely, but also to interpret the reason why there are large differences between the responses of phase shift resistivities and attenuation resistivities which are both highly different to the resistivities of pilot well. The results of this study can be used to guide the determination of fracturing in field application.%水平井电阻率测井不仅需要考虑地层厚度、围岩,还需要考虑井眼斜度、地层电阻率各向异性等因素的影响。
随钻电阻率各向异性影响机理分析
阻 率影 响增 大 ， 其值 增 大 ； 不 同 源距 的电阻 率 ， 使 对
２ 井斜角（ 地层倾 角） 和地层各 向异性 对 随 钻 电 阻率 的影 响分 析
图２ ～图 ３是相 对夹 角与 电阻率 的关 系。 然 ， 显
地层水平 电阻率 Ｒ ，所 以 Ｒ 曲线越接近地层的水 平 电阻率， 越有利于准确的地层评价。 由于各 向异 但 性 的存在， 电测 曲线偏离水平 电阻率， 会使 偏离程度 严重时会导致地层评价结果可靠性变差。电阻率 的
在各向异性介质计算 中利用的 １ 和 仃 有效 ３ ＂ 值来 自于层状地层的电导率和厚度 （ 体积百分 比） 。 如果层状地层包括具有电导率 １ 和 仃 的两种介 ３ ＂ ： 质， 体积百分 比分别为 ａ １ａ各 向异性电导率由 和 －，
式中： Ｒ、 盯 分别为地层水平方向、 Ｒ 和 仃 和 垂直 方向的电阻率或 电导率。
通常 ， 在直井 中测量的电阻率是水平电阻率 。 当 地层倾角相对较小时 ， 通常可忽略各 向异性的影响 ， 但 当地层倾角较大时 ， 各向异性的影响很大。 图 １ 从
不 难看 出各 向异性 与地 层 产状 间的关 系 。
看作为等同于类似水平 电阻产生的平均电导率。垂 直 电导率控 制着 电流垂 直 流到地层 面 。该 电流看 作
是 电阻率 等 同于一 系列 电 阻产生 的平均 电阻率 。
（） １ 各向异性可能造成直井 电缆电阻率测井和 Ｌ ＷＤ电 阻率测 井 曲线 出现偏 离 ，当相对 夹角 ０较
高 时更 为突 出 ；
随着 ０增大， 各向异性对深探测的电阻率值影响最 大（ 越明显） ； 各向异性随 ０变化对 电阻率影响表现 为， 对相位电阻率的影响大于对衰减 电阻率的影响 ； 频率低 ， 非均质性对实测 电阻率影响越小 ； （ ）当小于 ４ 。时， ３ ０ 地层各 向异性对 Ａ Ｃ Ｒ （Ｄ ＭＰ Ｅ ） ＤＬ测 量 结 果 的 影 响 甚 微 ， Ｃ Ｒ、 Ｒ、 ＷＲ 和 Ｉ 两 者测量值基本保持一致且非常接近 地层真 电阻率
水平井随钻测井曲线的对比分析与校正
关键词 ： 平井 ； 水 随钻 测井 ； 曲线形 态对 比 ； 校正
在 铅直 井 中严 格 规定 每 ｌ ０ ｍ 的 井 段 井斜 不 Ｏ０ 能超过 ２ 度 ， —３ 但是 随着 钻测 技术 的成熟 和石 油资
源的短 缺 ， 人们意识 到 了水平井 开采 的重 要性 ， 其主
维普资讯
内蒙 古石 油 ４ Ｌｒ －
数 ， 断易 于造 成 钻 井事 故 的 高压 层 、 判 裂缝 、 碎带 破
以及 地层 岩性 和油气 水界 面 ， 结合 井 眼几何参 数 ， 确
２０ 年第 １ 期 ０８ ５
据相差 情况 判断 地层 压实 、 地层渗 透性 ， 以及 确定 地
摘 要 ： 随钻 电阻率 测井在 测量水平 井 和大倾斜井 中起 主导作 用。 将随钻 电阻 率测井 与 电缆测井 的 曲线对 比发 现 ， 校正 后 的测井响 应 更能反映 地层 真 电阻率 ， 经 但随 钻 电阻率 测井 受 到井眼 、 轴 与地层 井 相 对倾 角、 地层各 向 异性和 围岩 的影响 ， 用理论计 算 或 实验 研 究建立相 应 的校 正 图版 ， 行 校正 其结 利 进
上 ， 大的延 长了滤料 的使用 寿命 ， 大 节约 了大量 成本 支 出。
力下至 井底 的可能性 越来 越小 ， 当井 斜 角大 于 ６ ５度
时 ， 器 重 力 小 于 各 阻力 之 和 ， 器 在 井 中静 止 不 仪 仪 改 造后 ， 台过滤 罐 的洗 罐时 间 由 ３ｍｉ 降 每 ０ ｎ下 到 ２ ｍｉ ， ０ ｎ 减少 了洗罐 次 数 和 时间 ， 罐 时 间 由 ２ ｈ 泡 ４ 下 降到 ４ ， ｈ 充分 利用 了设 备 的运行 时 间 。加 药 由每
FEWD施工中常见Spike现象浅析
120一、Spike现象及发生原因在水平井施工过程中，我们主要通过FEWD仪器给出的伽马曲线以及电阻率曲线组成的随钻测井曲线图准确的划分地层界面。
但是在实际使用过程中，曲线绘制时会出现曲线个别点的失真，也就是我们通常所说的Spike（尖刺）现象。
S p i k e现象发生的原因：首先是FEWD本身的特殊性，如单向发射，其使用的EWR Phase4就属于该种情况，四个发射极在仪器上方，两个接收级在仪器下方，当仪器穿行于不同地层时，水平方向及垂直方向上的电阻率就会存在差别，这种差别导致在地层电阻率相对于泥浆电阻率对比很高的情况下，会出现Spike（尖刺）现象；其次是地层的非均质性或各向异性，地层的非均质性越强，也即地层电属性的渐变或过度性非常强烈，越容易导致spike现象。
二、Spike现象及分析当钻入非均质性较强的地层时，特别是当地层的岩性变化较快时，这时由于FEWD自身所固有的特性而导致曲线震荡频率较高，幅度变化较大，从而出现各种各样的效应导致了Spike现象。
1.极化角效应导致的Spike现象该效应反映的是在井斜角＞50°情况下，电阻率传感器的发射极穿过了不同岩性的地层时导致的极化效应而产生的尖刺现象。
FEWD的四个发射级全部分布在仪器上方，分别对应四个不同探测深度的电阻率，两个接收级全部分布在仪器下方，当电阻率传感器纵向上穿越好几个层位时，其在水平方向测得的电阻率Rh与垂直方向所测得的电阻率Rv 是不相同的，但如果是在同一个层内的话，这两者所测得值应当是相同的，从而导致尖刺现象。
2.“佐罗”效应导致的Spike现象该现象是在电阻率传感器的接收级穿过了两个不同岩性的地层时导致的“佐罗”效应而产生的尖刺现象，该效应也是通常所讲的边界效应，当电阻率两个接收级处于电阻对比较高两个层位时，就必然会发生这种现象，曲线上表现出来的特征就是在层边界处产生两个反向的尖峰极值，从而导致了尖刺现象。
3.“窗帘”效应导致的Spike现象该现象主要发生在井眼不平滑的情况下，诸如，使用马达定向时进行增斜或降斜施工操作而造成的井眼不平滑现象，在该情况下，当电阻率传感器穿过不平滑井眼段时，由于井眼的不规则，加之电阻率传感器探测距离有限，而且探测的距离也不尽相同，所以当电阻率传感器经过该不规则井段时就会产生像“窗帘”一样效果的电阻率曲线，即起伏变化频率较快。
电阻率各向异性对三维感应测井影响分析
、、 一／
Ｒ
丁 、 ３ 正交 的发 射射线 ， Ｒ 、 ３ Ｔ 为 个 Ｒ 、 Ｒ 为 个
正 交 的接收 线 圈。 中每个 方 向均 由两个 以 中心 对 其
称 的线 圈组 成 ， 种 结 构 的线 圈 既 可 作 为发 射 线 圈 这
也 可作 为接 收线 圈 。 由于受井 眼 大小 的限制 ， 和 ｙ Ｘ 方 向的接 收线 圈不 可能 沿 Ｘ 和 ｙ轴 线方 向布 置 ， 只 能 沿 Ｚ方 向布置 ， 这样 Ｘ 和 ｙ方 向的三轴 正交发 射 和 接 收线 圈在 同一个 平 面 内 ， 将 阵 列感 应 测 井 Ｚ 它 方 向线 圈与 Ｘ 和 ｙ方 向的线 圈构成 的三维感 应测 井 线 圈系 ， 不但 能实 现传统 的 阵列感 应测量 ， 而且 能 提
石 油 天 然 气 学 报 ＊ 石 油 物 探 与 测 井
２１ ０ ２年 ３ 月
当发射 线圈 Ｔ 、 Ｔ 在井 眼 中发 射交 流 电时 ， 丁 、 由于地层 是有 耗介 质 ， 地 中会撼应 出沿 水 平方 向流 动 的涡 电流 ， 涡电流 也是交 流 电 ， 收线 圈上就会 产生 二 次感 应 电动 势 ， 个 一次 感应 电动 势 只 与地 层 而 接 这 二
了 三维感应 线 圈系 结 构 以及 电阻 率 各 向异 性 对 感 应 测 井 的影 响 ，奠 定 了测 量 信 号 与 电 阻率 之 间 的 转
换关系。
１ 三 维 感 应 测 井 仪 器 及测 量原 理
三 维感 应测井 是 ２ ２ １世纪 出现 的新 型 感 应 测 井 仪器 ， 在原来 阵列 感应 仪 器 仅有 沿 轴 向（ Ｚ方 向 ） 上 缠 绕 的线 圈 的基础 上增加 了正 交 的 Ｘ和 ｙ方 向的 线圈。 三维 感 应 测 井 仪 器 线 圈 系 结 构 如 图 １所 示 ，
试论电成像测井资料在水平井中的应用
一、电成像测井基本原理电成像测井仪的基本结构是在等间距的多个极板上安装推靠井壁的阵列电极极板，每一个极板上装有多个阵列电极。
测量时由推靠器把极板推靠到井壁上，推靠器极板发射交变电流，电流通过井筒内的钻井液柱和地层构成回路回到仪器上部的回路电极，极板中间的阵列电极向井壁发射电流，记录下每个电极的电流强度及对应的测量电位差，它们反映了井壁电阻率的变化。
经过处理和图像增强，把所测得的微电阻率进行刻度，电阻率值越高，色度越浅，反之，电阻率值越低，色度越深。
由地层岩性、物性或裂缝、孔洞、层理等地质现象引起的电阻率变化转换成不同的色度，可以直观地观察到地层的岩性及几何界面的变化，进一步可以进行地层解释、储集层分析以及识别各种地质构造并进行构造的成因分析。
二、电成像解释模型1.电成像在直井中的解释模型直井中地层相对于井轴是对称的，极板图象以正北方向依次展开，而地层和裂缝等的产状计算如下:式中：θ为倾角，h为峰-峰值，d为井眼直径。
图1直井裂缝参数计算原理如图1所示，在成像测井平面展开图中的正弦曲线上找出最小值，再从平面展开图底部方位标度E、S、W、N中读出方向就可以获取地层倾向。
直井中，正弦曲线的峰-峰值h越大，代表了裂缝倾角越高。
2.电成像在水平井中的解释模型水平井（井斜角大于86°）中井轴周围的地层是各向异性的，图像以相应高边展开。
水平井电成像测井解释地层和裂缝产状。
裂缝在水平井的成像展开图上视倾角低时，真倾角高；但视倾角高时，真倾角不一定低。
因此，利用电成像测井进行水平井裂缝和地层产状解释时，真实产状的计算通过相应的坐标转换并进行井斜校正。
对于井斜角介于0～100°之间的井，在软件中进行角度设置，避免将直井段与水平井段一起处理、多次校正。
显示在井斜角过渡段出现校正错误，层界面角度计算也因此出现了错误。
通过对校正软件的角度设置，显示的处理结果就消除了直井-水平井的处理瓶颈。
三、电成像测井资料在水平井中的应用1.裂缝识别与评价电成像测井中通过深度校正、图象生成、平衡处理、标准化等过程，最终生成高分辨率电阻率成像。
水平井中的感应电阻率测井响应特征及应用
作者简介:周功才,1964年生,高级工程师;现从事测井资料解释、评价和生产管理工作。
地址:(453700)河南省新乡市洪门。
电话:(0373)5795605。
E 2mail :hbzhgc @水平井中的感应电阻率测井响应特征及应用周功才1,2,3 赵永刚21.中国地质大学・武汉2.中国石化集团华北石油局测井公司3.中国石化胜利油田测井一公司 周功才等.水平井中的感应电阻率测井响应特征及应用.天然气工业,2009,29(6):40242. 摘 要 水平井技术在给油气田开发带来巨大效益的同时,也给测井等工程技术带来了新的难题。
水平井随钻测井和直井电缆测井具有较大差别,不同的测井响应特征对已比较成熟的电缆测井解释方法提出了挑战。
在比较了水平井中随钻测井和电缆测井感应电阻率曲线之间的区别后,得出以下结论:两者在储层内部相差较小;在界面处及其附近的响应特征受地层界面表面电荷、钻井液侵入深度大小及井眼与地层夹角大小的影响较大。
在测井解释中以电阻率资料为主时,应结合其他测井资料综合分析井眼轨迹与地层界面之间的关系和夹角大小,从而正确地划分储层界面。
关键词 水平井 感应测井 响应 特征 井眼轨迹 地层界面 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.06.0110 引言 水平井技术已经成为油气勘探开发的热点技术,给油气田开发带来巨大效益,同时也给测井等工程技术带来了新的课题[1]。
水平井随钻测井和直井电缆测井具有较大差别,不同的测井响应特征对已比较成熟的电缆测井解释方法提出了挑战。
水平井中电阻率数值大小是判断是否钻入油气层最直接的证据,测井解释和地质解释过程中常把电阻率数值升高作为进入油气层的主要依据,并以此进行开发,但有时候开发结果不太理想,这是因为电阻率数值升高不一定是进入了油气层的内部造成的,有可能是沿界面处钻进,由于界面上的表面电荷引起电阻率数值的升高[2]。
水平井和大斜度井在界面处对感应测井电阻率数值的影响前人做过许多工作。
随钻方位电磁波仪器探测电阻率各向异性新方法
随钻方位电磁波仪器探测电阻率各向异性新方法杨震;文艺;肖红兵【摘要】With the extensive application while drilling of azimuthal electromagnetic wave tools in highly deviated wells or horizontalwells ,resistivity anisotropy is currently one of the main factors influen‐cing geosteering and formation evaluation accuracy .Different signals may interface from the azimuthal e‐lectromagnetic wave tools .The study used numerical simulation on Baker Hughes’s APR tool to determine the effect of resistivity anisotropy on the response of each component signal .In the simulation ,the effect of anisotropy was enhanced or removed by using the symmetrically transmitted compensation measure‐ment .The anisotropy of formation resistivity was calculated from forward and inversion .It showed in the simulati on that when relative deviation angle was in the range of 0° 90° ,axial component of magnetic field signals increased monotonically with resistivity anisotropy and both followed the parabolic law .When the relative deviation angle was 0° or 90° ,the effect would diminish .The anisotropy of formation resistivity could be confirmed effectively by the combination of different signal components of electromagnetic resis‐tivity tools w hile drilling .Horizontal resistivity ,vertical resistivity and relative devia tion angle might be obtained from three‐parameter inversion on azimuthal electromagnetic wave response data .Formation eval‐uation and geosteering may be more accurate w hen based on the inverted measurement data .%随着随钻方位电磁波仪器在大斜度井和水平井中的广泛应用，电阻率各向异性已成为影响地质导向和地层评价准确性的主要因素之一。
随钻电磁波传播电阻率测井
������ℎ ������������ （3）
。
从各项异性和相对倾角对相移电阻率和衰减电阻率影响关系图版（图 3）中可以看出: 1 当增大时，视电阻率 Ra 增大。对于不同源距的 Ra，随着的增大，地层各向异性的影 响也会增大。 2 当<40 度时，地层各向异性的影响较小。 3 当>40 度时，地层各向异性的影响较大。对于不同源距的仪器，各校正曲线不重合， 且相移电阻率的分离程度大于衰减电阻率的分离程度。 随钻测井过程中，地层各向异性是最主要的影响因素，必须对其进行校正。在相对倾角 较小时，影响较小，且随着 H 的增大，地层各向异性的影响也会增大，当视电阻率 Ra 增大 时，地层各向异性对深探测的影响大于对浅探测的影响。
朱頔等 2008 年发表文章 “水平井随钻测井曲线的对比分析与校正” ， 文中将随钻电阻率 测井曲线与电缆测井曲线进行对比， 对比结果显示经校正后的随钻测井响应更能反映地层真 电阻率。 在水平井或大角度斜井中， 绝大多数仪器会受到井斜或地层倾角的影响， 使所得曲线 “变 形” ， 不能真实反映地层电阻率。 如果钻开水平井， 测量电流会流过地层的水平面和垂直面， 视电阻率 Ra 由 Rh 和 Rv 共同组成。 设泥-砂-泥 3 层从上到下的厚度在整个模型中所占的比例依次为 a、b、c，它们满足的 关系式为 a+b+c=1。上围岩、砂岩、下围岩电阻率值依次为 R1、R2、R3。用水平层状的 3 层 介质模型模拟水平井中各向异性地层的平面模型（图 2） 。
夏宏泉等 2007 年发表文章 “随钻电阻率测井的各向异性影响及校正方法研究” ， 文章分 析了随钻电阻率测井与各向异性和相对倾角的关系， 对校正图版曲线采用最优拟合得到校正 公式，来实现随钻电阻率测井的各向异性的自动校正。 1 地层电性各向异性和相对倾角对随钻电阻率的影响研究 在大斜度井和水平井测井中， 大部分仪器的测量会受到井斜或地层倾角的影响， 使所测 量的测井曲线“异常”和“变形” 。在垂直井中，如果地层是水平的，则仪器测量的是水平 电阻率。 但如果仪器在钻开同样地层的水平井中， 则测量电流会流过地层的水平面和垂直面， 视电阻率测量值 Ra 是水平电阻率 Rh 和垂直电阻率 Rv 的合成。假设在水平井中地层各向异 性，垂直层界面方向的电阻率为 Rv，平行层界面方向的电阻率 Rh，径向上（与地层平行的 方向）为各向同性，可以推到出地层视电阻率 Ra 与 Rh、Rv 的关系为： ������������ = ������ℎ ������������������ 2 ������ + ������������������2 ������ ������2 （1）
水平井测井解释技术
水平井测井解释技术自20世纪80年代初具有工业应用价值的水平井在欧洲诞生后，水平井技术就迅速席卷石油钻采行业。
水平井技术在新油田开发和老油田调整挖潜上成效显著,它可降低勘探开发成本、大幅度提高油气单井产能和采收率等，以其投资回收率高、适用范围广泛的优点得到了全世界的青睐。
然而水平井无论在钻井、测井还是开采诸方面都是一个新的技术领域。
就测井而言，井的类型和完井方式直接影响测井仪器的输送方法，而水平井中重力与井轴方向相垂直以及井周围空间的非对称性使井下流动状态与垂直井极不相同，造成常规测井仪器在水平井中性能指标下降、响应机理发生变化、测井解释模型也随井眼位置不同而复杂化，这些都对测井提出了新的要求，同时也孕育着新的研究方向和课题。
1 水平井与直井测井环境的差异水平井不同于垂直井，其井眼也并非完全水平，井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置。
在这个较为特殊的环境里，测井环境与垂直井有很大的差别，要充分考虑需要考虑井眼附近地层的几何形状、测量方位、重力引起的仪器偏心、井眼底部聚集的岩屑、异常侵入剖面、以及地层各向异性等的影响。
1.1 泥饼的差异在水平井中，井眼下侧的泥饼比较容易与固相滞留岩屑混层，形成相对较厚的岩屑泥饼层，该岩屑泥饼层对径向平均测井仪器影响不大;但对定向聚焦测井仪器影响较大，该类仪器沿井眼下测读数时，不能准确有效地反映出地层的真实响应。
1.2 侵入的差异在直井中,将侵入剖面简化为以井眼为轴心线的圆柱体;在水平井中，由于地层的各向异性存在,侵入剖面比较复杂,主要呈非对称侵入分布,需区别分析。
以原生孔隙为主的储层中,因原始沉积在平面上和垂向上存在明显的差异性,一般情况下,储层平面上渗透率大于垂直方向上的渗透率。
因此，水平方向最初的侵入比垂直方向的侵入要深,其侵入剖面可简化为以井眼为中心线的椭球体。
以次生孔隙为主的地层中,比如裂缝孔隙性孔隙型储层,井眼周围的地层渗透性存在着各向异性，形成更为复杂的侵入剖面。
水平井地层电阻率各向异性研究
２ 水平层状模型 的建立
所研究 的 目的层 是 １个被 油气 饱和 含泥 岩夹 层 的砂 岩层 ， 由于 上下 围岩 的存 在 ， 构成 了 １ 泥 ． ． 个 砂 泥互 层 的模 型 。因为 上 、 围岩 以及 砂 岩 的厚 度 各 下
￣ Ｒ 。由于薄储集层 中泥质夹层的存在 ， ／ ／ Ｒ 所测得
的水平 井 的 电阻率 实际 上是受 到 了上下 泥 岩影 响 的 水平 电阻率与 垂直 电阻 率 的合成 。
释。计算机模拟与图版解释不可能解决现场的实际 问题 ， 向异性 研 究 是 个 比较 好 的 突破 口。针 对 垂 各
率时 ， 在探测范围内受地层电阻率的各 向异性、 水平 井泥浆滤液侵入特征及侵入形状变化 的影 响， 使测 量结果不能真实地反映原状地层 电阻率 ， 在水平 故 井 中必须考 虑 到地层 各 向异性 的影 响 。 在忽略井眼、 侵入影响的条件下 ， 可用水平层状
的 ３层 介质 模 型来模 拟 水平井 眼 附近存 在 泥质夹 层
ｂ＋Ｃ 。设 上 围岩 、 岩 、 围岩 电 阻率 值 依 次 为 ＝１ 砂 下 Ｒ 、 。用 水平 层状 的 ３ 介 质模 型模 拟水平 井 ，Ｒ 、 层 中各 向异性 地层 的平 面模 型如 图 １所示 。
辨率或地层倾斜引起水平 电阻率与垂直 电阻率不一
收 稿 日期 ：０ ６— ６—１ ２０ ０ ０
基金项 目： 中国石油天然气集 团公司石油科技 中青年创新基金项 目（ ５ ７４ ） ０Ｅ０７
随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析
ａ ｙｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｆｅ ｔ ｕ ｈ ａ ｌ ｂ ｒｈ ｒ ，ｓ ｏ ｌｅ ｅ ｒ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｌｅｆ ｃｓｓ ｃ ｓｗｅｌ ｏ ｅ ｏ ｅ ｈ ｕ ｄ ｒｂ ｄ，ｆ ｒ ａ ｉｎ ｄ ｐ ｄ ｖａｉ ｎ ａ ｇ ｅ ， ｏ ｍ ｔ ｉ （ ｅ ｉｔ ｎ ｌ） ｏ ｏ
Ａｎ ｌ ｓｓｏｆＴｈｅ Ｐｒｍ ａ ｙ ａ ｅ ｏ ｄａ ｙ Ｅｎｖ ｒ ｎ ｅ ａ ｆｃ ｓ Ｃｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ＬＷ Ｄ ｓ ｓｉ ｉｙ Ｌｏｇ ａ ｙ ｉ ｉ ｒ ｎｄ Ｓ ｃ ｎ ｒ ｉｏ ｍ ｎｔ ｌＥｆｅ ｔ ｒ ｅ ｔ 期
测
井
技
术
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ２ Ｉ３ ．
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２０ ０ ８年 ４月 文 章 编 号 ：０ ４１ ３ （ ０ ８ ０— １９０ １０ —３ ８ ２ ０ ）２０ ５ —５
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ＸＩ Ｈｏ ｇ ｑ ａ ＬＩ Ｚｈ－ ｉ ， Ｚ Ｕ ｅ ｇ ， ＺＨＡＮＧ ｈ － ｏ ｇ ， ＬＩ Ｈｏ ｇ ｘ ｎ Ａ ｎ － ｕ ｎ ， Ｕ ｉ ｄ Ｈ Ｍ ｎ Ｚ ｉｙ ｎ ２ ｎ －ｉｚ
（ ． ｅｌＬｏ ｇ ｎ ｂ ｒ ｔ ｒ ｔｏｅ ｍ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｔｏｅ ｍ ｉｅ ｓｔ １Ｗ ｌ ｇ ｉｇ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙｏｆＰｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｔ ｗｅ ｔＰｅ ｒ ｌｕ Ｕｎｖ ｒｉｙ， Ｃｈ ｎ ｄ ｅ ｇ ｕ，Ｓｃ ａ １ ５ ｉｈｕ ｎ ６ ０ ００， ｉａ； ２ Ｃｈｎ ．Ｗ ｅｌＬ ｇ ｉｇ Ｃｏ ａ ｙ ，Ｚｈ ｎ ｙ ｎ ｌ ｏ ｇｎ ｍｐ ｎ ｏ ｇ ｕａ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｘｐｏ ａｉ ｔｏｅ ｍ ｌｒ ｔ ｏｎＢｕｒａ ｅ ｕ，Ｐｕｙ ｎ ａ ｇ，Ｈ ｅ ｎ ４ ７ ０ Ｃｈｉａ） ｎａ ５ ０ １， ｎ
水平井技术原理与应用研究
摘要本文主要研究井眼轨迹及投影图、井身立体空间轨迹图、水平段轨迹与邻井对比图、井眼轨迹与油藏关系图。
研究内容有水平井基本原理、水平井层界面识别方法研究、水平井测井资料在分段压裂中的工程应用研究，利用各向异性数据分析结果分别对宋深103H、达深CP302和徐深CP11水平井工程压裂进行评价。
根据徐家围子地区营城组水平井和直井的不同测井响应特征，总结出不同火成岩岩性和含气性对测井曲线的影响规律。
针对常规测井和随钻测井得到的地层界面解释方法，能对砂泥岩储层和火山岩储层作出较好的地层界面解释。
并针对不同的测井系列影响因素进行校正，校正后的曲线能更加真实反应地层测井值，提高了解释精度。
通过这些研究，最终要形成一套适用于松辽盆地北部徐家围子断陷深层火山岩储层的水平井测井校正方法和水平井解释方法和软件，能够满足当前深层勘探开发阶段的需求。
利用水平井水平段和邻井对比的数据能很好的分析储层各向异性特征，应用到地质工程中时，能指导钻井设计和轨迹调整以及地层压裂。
关键词：水平井钻井；常规测井；随钻测井；邻井测井目录第1章前言 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1研究意义 ................................................................................. 错误！未定义书签。
1.2主要研究内容及完成情况 ..................................................... 错误！未定义书签。
第2章国内外发展状况 (2)2.1国内外同类技术研究现状及发展趋势 (2)2.2技术路线与实施方案 (5)第3章水平井井眼轨迹设计 (7)3.1水平井钻井原理 (7)3.2水平井技术设计的方法及应用 (17)第4章水平井应用 (28)4.1邻井测井资料分析各向异性 (28)4.2水平井数据在钻井设计及轨迹调整中的应用 (29)4.3水平井数据在压裂工程中的应用 (31)第5章结论 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
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１ 地 层 宏 观 各 向异性 分 析
假定 地层 是水平 的 ， 在 砂泥岩 互层 模型 中 ，设 砂
岩 电阻率 为Ｒ ｄ ，泥 岩 电阻 率 为Ｒ 砂岩 累 积厚 度 为
ｈ ｓ ｄ ， 泥岩 累积厚 度 为ｈ ｈ 。当测 井仪 器不能 分 辨单 一的 砂 岩层 和泥 岩层 时 ， 仪 器测量 的视 电阻率 是地 层水 平 电阻率 和垂 直 电阻率 的某种 组合值 ｌ ３ Ｊ 。
各 向异性 的影响 。文章 分析 了水平 井 电阻率测 井宏观各 向异性和微 观各 向异性产 生的原 因，对 电阻率 各 向异性 的校 正方 法 做 了深入 的研 究，对 水平 井 电阻率 与直 井 电阻率 的差别进 行 了计算 。 与实际 资料 吻合 较好 。 关 键 词 ：水平 井 电阻率 ；宏观各 向异性 ；微观 各 向异性 中图法分类号 ：Ｐ ６ ３ １ ． ８ １ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ０ ０ ４ — ９ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ７ ８ — ０ ２
・
７ ８・
石 油 仪 器 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ ｏＬ Ｅ Ｕ Ｍ Ｉ ＮＳ Ｔ ＲＵ ＭＥ ＮＩ Ｓ
２ ０ １ ３ ・
水平井电阻率测井各向异性分析
谢 喜龙 张冀炜 刑小峰 殷
（ １ ．中石 化 河 南 石 油有 限工 程 公 司 测井 公 司 摘
①
②
宏 观各 向异性 的影 响 ； 若在 厚层 中 ，由于 构成 地层 的 微 观颗 粒 的结构 、分选 、胶结 的不 同 ，而 使得 电阻 率 受到微 观各 向异性 的影 响…。
地层 电阻率各 向 异性 校 正方法 当穿过 水平层 钻直 井时 ， 仪 器测量 的是 水平 电阻
由上述 公 式可知 ，在砂 泥岩薄 互层 中 ，其 水平 视 电阻率 主要 受低值 的泥 岩 电阻率影 响 ， 从 而表 现 为泥 岩特性 ，而其 垂直 电阻率 则相 对较 高 ，表现 为砂岩 特 性 。当层 面与 井眼相 交或 层面 靠近井 眼 时 ，可 以用公 式① 、 ② 来进 行 电阻率各 向异性研 究 ，确定 地层 垂直
２ ０ １ ３年 第 ２ ７卷 第 ５期
谢喜龙等 ： 水平井 电阻率测 井各 向异性分析
・７ ９・
２ 地 层 微 观 各 向异 性 分 析
为 了描述 岩石 电阻 率各 向异 性程 度 ， 我们 通定 义
情况 时 ，可 以得到 一Ｒ ｈ ；
（ ３ ）当井斜 角 （ ０ ）大于 ４ ０ 。 。时 ，电阻率 受地 层
电阻 率和水 平 电阻率 。 具体 解释 图版如 图 １ 所示。 （ 在
率 。仪器 电流 的环 路与薄 互层 平行 ，电流沿 着层理 方
向流 动 。因此 ，在垂 直井 中 ，常 规测 井一般 是 以各 向 同性 的非 均质性 地层 为 主要研 究对象 ＿ ２ Ｊ 。但 是在钻 水
应用 中 ，一般 可通 过确定 地层 界面 ，知道井 眼轨 迹与
计 算水 平 电阻率时 ， 可 以把每 个地层 看作 是 一个
并联 电路 中的 一个 电阻 ；计算 垂直 电阻率 时 ，可 以把
每 一个地层 看作 是 一个 串联 电路 中 的一个 电阻 ， 则 地
图 １ 水 平和垂直 电阻率解释图版
第一作者简介 ：谢喜龙，男，１ ９ ７ ４年生 ，２ ０ ０ ９年毕业西安石油大学石油工程专业，现在 中石化河南石油工程有限公司测井公司从事成像测井系 统操 与维修工作。邮编 ：４ ７ ３ １ ３ ２
层 的水平 电 阻率 可 以表示 为 ：
０ 引 言
在水 平井 与直 井不 同的测量 环境 中 ， 若在薄 互层
砂 泥岩 剖面 ， 仪 器分 辨率 大于层 厚 ，使得 电阻率受 到
Ｒ 一 （ ｈ ｓ ｄ ＋ ｈ ｓ ｈ ）
垂直 电阻率Ｒ ，可以表 示 为 ： Ｒ ｖ ％ ＋ Ｒ 砌
各 向异性 的影 响严 重 ， 水 平井 测量 的视 电阻率 在各 向 异性相 同条件 下随 角度 的增 大而增 大 。当０ —９ ０ 。 ，水 平井 完全 水平 时 ，视 电阻率影 响最 大 。 现 以张 ２ １ ０ １ 、张 ２ １ ０ ２井 为例 ，研究 地层 各 向异
是 垂直 和 水平 电阻率 的综合反 映 。在 水平 井特殊 的测量环 境 中 ，若 在 薄互层砂 泥岩剖 面，仪 器 分辨率 大于层厚 ，使得 电阻 率 受到 宏观各 向 异性 的影响 ；若 在厚层 中，由于构成 地层 的微观 颗粒 的结 构 、分选 、胶 结 的不 同，而使得 电阻率 受到微 观
地层 的关 系 ，同时 也能确 定井 眼轨迹 到地 层距 离△ ，
平 井时 ， 仪 器测 量 的电阻率 是垂 直和 水平 电阻率 的综 合 反 映 ，电 流 环路 将 穿 过薄 互 层 （ 测 量 垂 直 电阻 率 风） ，然后 沿着薄 互层 流动 （ 测 量水 平 电阻率Ｒ ｈ ） ，结
果 与直井 不 一样 。因此 ， 在 进行 水平 井测 井资料 分析 的过程 中 ，需 考虑地 层 电阻率 的各 向异性 。
结合 仪器纵 向分 辨率 ， 就可 以计 算探测 范 围 内泥 岩厚
度ｈ 和砂岩 厚度ｈ 从而 得到 泥岩体 积含 量 的值 。
即 ：Ｖ ｏ —ｈ ｓ ｈ ／ （ ｈ ＋ｈ ｄ ） 。
红 朱 东华
河南 南阳）
河南 南阳）（ ２ ．河 南油 田水 电厂
要 ： 当 穿过 水 平 层 钻 直 井 时 ，仪 器 测 量 的 是 水 平 电 阻 率 。仪 器 电流 的环 路 与 薄 互 层 平 行 ， 电 流 沿 着 层 理 方 向 流 动 。
因此 ，在垂 直井 中，常规 测井一般 是 以各 向 同性 的非 均质性地 层 为主要研 究对 象。但是 在钻 水平 井时 ，仪 器测量 的 电阻率