阵列感应讲课

第一章 电阻率测井基础
第一节 第二节 第三节 第四节 岩电方程 电阻率测井及测井环境 电阻率测井的历史背景与发展 电阻率测井仪器的分类及适用范围
主 要 内 容




第二章 阵列感应测井
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 引言 阵列感应测井线圈系结构设计 阵列感应测井频率选择 阵列感应测井的优化聚焦合成处理 阵列感应测井影响因素校正 径向电阻率反演 阵列感应测井的测井环境和工艺要求 阵列感应测井原始资料的质量控制
二、HDIL的频率选择 HDIL的井下探头数据采集中提出了波形采集和数 据堆栈技术（Beard，1996）。发射线圈发射由微处理 器产生包含8个奇次谐波频率（10kHz，30kHz，50kHz， 70kHz ，90kHz，110kHz ，130kHz，150kHz ）的近似 方波信号，所有接收线圈均接收随时间变化的波形信号。 波形经数字化后用数据堆栈技术传输到地面，地面计算 机软件再用傅立叶变换分离8个频率信号，包括实部与 虚部信号。
二、阵列感应测井仪器介绍 1、Schlumberger公司的阵列感应成像测井仪器AIT
仪器同时测量实部和虚部 信号，得到28个测量信号，接 收信号数字化后传到地面，由 地面软件聚焦合成得到5种不 同探测深度10in（0.25m）， 20in（0.50m），30in （0.75m），60in（1.50m）， 90in（2.25m）的3组分辨率1ft （0.3m），2ft（0.6m），3ft （1.2m）曲线。
第三节 电阻率测井的历史背景与发展
1942年——Archie公式诞生。 1943年——带有照相井斜仪的三臂倾角仪研制成功， 它可以同时确定地层倾斜的方位和角度。 1949年——Doll提出感应测井几何因子理论，第一台 感应测井仪器研制成功。 1951年——Doll首先提出侧向测井的原理，研制出侧 向测井仪器，这是第一个聚焦式深探测的电阻率测井仪器。
第三节 阵列感应测井频率选择
优点： 当线圈间距不变时，对一定范围的地层电导 率（0.001-1S/m），频率高，趋肤效应影响小， 测量信号包含更多的地层信息。 趋肤效应与线圈间距成正比，间距大趋肤效 应严重，反之，趋肤效应小。要使在地层电导率
（1-5S/m）范围，视电导率实部仍然有效，大线
圈间距子阵列必须有小的工作频率。
第二节 阵列感应测井线圈系结构设计
一、线圈系的设计要求 6）最长子阵列的间距应考虑测量信号大小、趋肤效应影 响和仪器的长度； 7）屏蔽线圈的位置，除了考虑抑制直耦信号外，还应考 虑小井眼影响和提供高分辨率信息； 8）线圈系匝数必须是整数； 9）子阵列的间距应考虑线圈缠绕时的大小； 10）线圈系的匝数应考虑各子阵列间的接收信号大小，使 各子阵列具有相近的测量范围。
何流体（空气、任何导电或不导电泥浆）。感应法测
量的是电导率。
第二节 电阻率测井及测井环境
二、井眼附近的测井环境 围岩 冲 洗 带 过 渡 带 围岩 渗 透 层
井 眼
井眼附近的地层模型
第三节 电阻率测井的历史背景与发展
20世纪初——地面电法勘探； 20世纪20年代后期——电测井； （世界上第一条测井曲线是1927 年由法国人斯仑贝谢兄弟在法国 东北部阿尔萨斯省皮切尔布朗油 田的一口井内通过点测测得的。
1ft垂直聚焦 匹配曲线
2ft垂直聚焦 匹配曲线
4ft垂直聚焦 匹配曲线
第二节 阵列感应测井线圈系结构设计
一、线圈系的设计要求 1）使线圈系能够采集到足够的地层信息； 2）各子阵列本身的探测深度与要合成达到的探测深度有 合理的关系； 3）各子阵列之间的重复信息最少； 4）接收线圈与发射线圈的间距是测井采样间距的整数倍； 5）最短子阵列的间距应考虑最大纵向分辨率（最小分层 能力）和测量的稳定性；
第四节 电阻率测井仪器的分类及适用范围
1、传导电流型 传导电流法测井也称直流电法测井，它是用供电电极 把电流注入地层，在井周围地层中形成电场，通过测量周 围地层中电场或电位的分布，来确定地层的电阻率。 要求：井内有导电泥浆，提供电流通道。 普通电阻率测井仪器和侧向测井都属于传导电流型测 井仪器。
第四节 电阻率测井仪器的分类及适用范围
20世纪50年代末——六线圈系的感应测井仪投入使用。
1963年——研制出双感应测井仪器。 1972年——研制出双侧向测井仪器。
第三节 电阻率测井的历史背景与发展
1983年——BPB公司首先推出了早期的阵列感应测井 仪（数字感应测井仪，AIS） 。 1990年——斯仑贝谢公司发表了AIT仪器的初步研究 成果，并进入商用阶段。 1992年——Atlas公司开始研究高分辨率阵列仪HDIL， 1995年生产出仪器样机。 1995年——戴维斯等研制成新一代侧向测井仪-方位 电阻率成像测井仪ARI；史密斯等研制出高分辨率方位侧 向测井电极系HALS。 1998年——斯仑贝谢公司推出阵列侧向测井仪器。
第一节 岩电方程
3、地层电阻率和饱和度方程 abRw Rt= ———— Swnφm 式中， a、b—常数 m—胶结指数或孔隙度指数
n—饱和度指数
第二节 电阻率测井及测井环境
一、电阻率测井
电阻率测井方法主要分为两种： 第一种是传导电流法，该方法使用直流电，需要 井眼中有导电泥浆。传导电流法测量的是电阻率。 第二种是感应法，使用交流电，井内可以含有任
2、Atlas公司的高分辨率阵列感应测井仪器HDIL 线圈系由七个单侧布置的 三线圈系子阵列组成；主接收 线圈间距从6in（0.15m）到 94in（2. 39m），按对数等间 距布置；所有子阵列同时接收 包含8个频率（10kHz，30kHz， 50kHz，70kHz ，90kHz， 110kHz ，130kHz，150kHz ） 的时间序列波形，波形数字化 后送到地面，地面用快速傅立 叶变换将波形分解为实部和虚 部信号，共得到112个信号。

第三章 高分辨率阵列感应（HDIL）处理软件
第一章 电阻率测井基础
第一节 岩电方程
1、电阻率与电导率
U A R= —— ·—— I L 式中， U—物体两端的电压 I—通过的电流
A—物体的横截面积 L—物体的长度
σ=1/R
第一节 岩电方程
2、地层水电阻率 3647.5 82 Rw=（0.0123+ ————) ·———— Cw0.955 1.8T+39 式中， Cw—地层水矿化度 T—地层温度
2、Atlas公司的高分辨率阵列感应测井仪器HDIL 现场提供6种探测深度 10in（0.25m），20in （0.50m），30in（0.75m）， 60in（1.50m），90in （2.25m）和120in（3.05m） 的3组分辨率1ft（0.3m）， 2ft（0.6m），3ft（1.2m）和 实际分辨率曲线；井下接收 波形进行堆栈处理，具有较 强的抗干扰能力，易于进行 曲线异常诊断和质量控制。
第二节 阵列感应测井线圈系结构设计
二、AIT线圈系结构




8个主线圈距分别为： 6in，9in，12in，15in， 21in，27in，39in，72in。 三种频率为： 26.325kHz,52.65kHz,105 .3kHz 8组线圈使用同一频率， 又有6组线圈使用其他相 邻的两个频率。 实际有14个不同探测深 度的28个信号。
第三节 电阻率测井的历史背景与发展
1929年8月17日——壳牌石油公司在美国加利福尼亚 进行了美国的第一次电阻率测井。 1931年——斯仑贝谢兄弟完善了连续记录的方法，研 制成第一台笔记录仪，测井曲线包括自然电位和普通电阻 率测井曲线。 1936年——照相胶片记录仪诞生，电测井曲线已包括 自然电位、短电位、长电位以及长梯度电极系电阻率曲线。 1938年——Dress-Atlas公司使用电测井进行服务。 1939年——翁文波先生在四川隆昌的一口井中测出了 中国第一条电测井曲线（点测）。
第二节 阵列感应测井线圈系结构设计
四、HRAI线圈系结构

主发射线圈在中间， 上下各5个接收线圈 四线圈系结构 2种频率： 8kHz和32kHz

第三节 阵列感应测井频率选择
第三节 阵列感应测井频率选择
一、AIT的频率选择 发射线圈发出3种工作频率（26.325kHz，52.65kHz， 105.3kHz）信号，接收线圈不接收所有频率信号。第1 和第2短子阵列仅接收高频（105.3kHz）信号；第3和第 4子阵列同时接收高频（105.3kHz）和中频（52.65kHz） 信号；第5、第6、第7、第8子阵列同时接收中频（52.65 kHz）和低频（26.325kHz）信号。
第二节 阵列感应测井线圈系结构设计
三、HDIL线圈系结构



7个主线圈距分别为： 6in （0.15m）到94in（2. 39m）， 按对数等间距布置； 8种频率： 10kHz，30kHz，50kHz， 70kHz ，90kHz，110kHz ， 130kHz，150kHz 7组线圈分别使用8种频率 实际有56个不同探测深度的 112个信号。
和），使得侵入带电阻率小于地层电阻率形成低侵（也
称减阻侵入）时，一般使用双侧向测井来确定地层电阻 率。双侧向测井仪器的响应范围为0.2-40000Ω·m。
第四节 电阻率测井仪器的分类及适用范围
2、感应型 当井眼充满低矿化度泥浆，井眼电阻率较高、 地层电阻率较低，使得侵入带电阻率大于地层电 阻率（但是地层电阻率不是太低），形成高侵 （也称增阻侵入）时，一般使用感应测井来确定
3、Halliburton公司的高分辨率阵列感应测井仪器HRAI
线圈系由四线圈系组成，中间为主发射线圈，上下各布置5 个接收线圈，两个工作频率（8kHz和32kHz），同时测量实部 和虚部信号，井下数字电路将数据数字化后传到地面处理。其 径向处理和纵向处理独立实现。在径向处理前，每个子阵列的 测量均进行反褶积滤波为具有相同的纵向分辨率。径向合成处 理时，除最浅的0.25m和0.50m外，其余深曲线合成不使用浅子 阵列信号，从而使近井眼影响限制在浅测量曲线中。最终提供6 种探测深度10in（0.25m），20in（0.50m），30in（0.75m）， 60in（1.50m），90in（2.25m）和120in（3.05m）的3组分辨率 1ft（0.3m），2ft（0.6m），3ft（1.2m）和实际分辨率曲线。提 供3参数（地层电阻率、冲洗带电阻率和侵入直径）反演结果。
第三节 阵列感应测井频率选择
优点： 第一，数据堆栈技术在每一个测量点输出经多次迭 加平均后的时间序列波形，它增强了小信号的测量精度 和抗干扰能力。 第二，时间序列波形可以让工程技术人员观察测井 异常并进行质量控制；检查测井系统存在的问题，如曲 线畸形，大干扰等。 第三，地层电阻率动态测量范围大。 第四，测量丰富的井下地层信息。HDIL有7个子阵 列，可同时测量8个频率的实部和虚部信号，直接测量 得到112条曲线，是AIT的4倍。
（1）普通电阻率测井 包括电位和梯度电极系测井，普通电阻率测井仪器属 于非聚焦电极，它受井眼和邻层的影响很大，对于薄层、 低电阻率地层以及侵入较严重的地层，测量精度会受到影 响。尤其在盐水泥浆井中，供电电极发出的电流大部分被 井内导电的盐水泥浆所分流，因此测出的视电阻率曲线难 以反映地层真电阻率。
（2）侧向测井 当井眼充满高矿化度泥浆，井眼电阻率较低、地层 电阻率较高（如碳酸盐岩或地层被高电阻率的淡水所饱
第三节 阵列感应测井频率选择
源自文库
优点： 各子阵列的测量电压信号范围（0.0015S/m），对于一定的测量精度（10-6V），目 前的频率选择较好地考虑了各子阵列具有相近 的测量动态范围。例如，高电导率（大于 1S/m）时，线圈间距最长的第8子阵列，中频 信号可能失效，但低频信号仍然有效。
第三节 阵列感应测井频率选择
地层电阻率。
第二章 阵列感应测井
第一节 引言
一、问题的提出
二、阵列感应测井仪器介绍 1、Schlumberger公司的阵列感应成像测井仪器AIT
线圈系由一个主发射和上下非对 称布置的8个接收线圈系组成。每个线 圈系包含一个主接收线圈和一个屏蔽 接收线圈，与主发射线圈构成一个三 线圈系子阵列。主接收线圈与发射线 圈的距离从6in（0.15m）到72in （1.83m），有三个工作频率 （26.325kHz，52.65kHz，105.3kHz）， 根据主线圈间距的大小来选择子阵列 的工作频率。