测井法探测剩余油方法研究
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× Ｅ ＝ｏ Ｅ＋ｉ ￡ Ｅ ∽ × Ｅ ＝一 Ｕ Ｅ— Ｊ ｉ
・
（） １ （） ２ （） ３ （） ４
矗 ｐ ｍ ＝１ Ｕ
．
・
Ｅ＝０
其中， 为介质 中的传导 电流密度 ；ｏ 为 ａＥ ｉ ￡Ｅ ｔ
位 移 电流密 度 ； Ｘ ｍ（ ｔ为 等 效磁 荷密 度 ； ｐ ７・ Ｒ，） Ｊ
ｔ ｒｕ 血 ｓ ｆｗａｅｓｍｕａｉｎ ｉ ｉ ｔｉｖ ｅ ｃｉｔ ｎ ｏ ｅｅ ｓｉｎ ｃ ｒｅ ｔ ｌｕ ｃ ｈ ｕ ｅ ｆｔｍ ｓｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｔ ｒ ｉ ｌｔ ， ｔ ｓｉｕ ｔ ｅｄ ｓｒｐｉ ｆｔ ｍｉｓｏ ｕｒｎ ； ａ ｎ ｈ ｔｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｏ ｎ ｉ ｏ ｈ ｕ ｆｔ ｈ
Ｉ ： ，
发 咐
ｎ １
▲
城 地 管 堪
Ｈ ｏ Ｆ ∞￡Ｆ 一 —ｉ — Ｕ
（） ９
井
兹条件 ： Ｆ 一ｏＪ Ｖ・ ＝ｉ Ｕ ｔｌ （） １ ０ 将式 （ ）式 （ ）式 （ ）式 （０ 进行 化 简整 理 ， ２ 、 ６ 、 ９ 、 １） 可得到矢量电位Ｆ 和标量磁位 ｕ所满足的频率域波
ｕｌｔｏ ａｉ ｎ
０ 引言
限性 。 岩心分 析方 法 只限于取 心 井 ； 问示 踪法 主要 井
随着 油 田勘 探 、 开采 的不 断深 入 ， 田进人 高含 油
反映 渗流 通道上 的剩余 油状况 ；数 值模 拟法依 赖 十
水开发 中后期 ， 井下地质情况 日 益复杂 ， 使剩余油分 布越来越复杂 ，给油 田稳产和调整挖潜带来了很大 的难度 。剩余油的开采是实现这一时期油 田稳产和 提高最终采收率的重要保证。 要想开采残余油 ， 必须 找到剩余油的富集区。 因此 ， 剩余油研究是油 田开发 中后期油藏管理的主要任务 ，而剩余油富集区的探 测及识别是提高采收率的关键 ， 也是地质 、 地球物理 和测井等不同领域的前沿性研究课题。 １ 测量原理 目前 ，研究剩余油饱和度及其分布的方法主要 有： 岩心分析法 、 井问示踪法、 试井法 、 油藏数值模拟 法和测井法等。 这些方法各具特色 ， 但同时也存在局
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｂ ｅ ｙ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅｅ ｔ ｇ ｒ ｍａ ｎ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｍｅ ｈ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｒ ｆ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉ ｅ ｉ ｉ ｇ ｏ ｌ ａ ｕ ａ ｉ ｎ ｈ ｉｔｉ ｔ ｔ ｏ ， ｉ ｌ ｎ ｏ ｂ ｏ
Ｓ 简 称 Ｔ Ｍ ）又 称 时 间 域 电 磁 法 （ ｉ ｍａ ， Ｅ ， ＴｍｅＤｏ ｉ ｎ Ｅｅｔ ｍａ ｅｉＭｅ ｏ ｓ简称 Ｔ Ｅ ）是 近年 来 发 ｌｃ ｏ ｇ ｔ ｔ ｄ ， ｒ ｎ ｃ ｈ Ｄ Ｍ ， 展很 快 的 电磁 勘探方法 的一个 分支 。它是 以地 下 的 岩、 矿石 的导 电性 和导磁 性 的差异 为研究 前提 ， 据 根 电 磁感 应 原理 观测 、 究 电磁 场 的时 间 和空 间 分 布 研
Ｋ ｙ ｒ ｓ Ｒｅ ｉｉｇＯｉ Ｔｒｎ ｉｎ ｌｃｒ ｍ ａ ｅｉ ｅｈ ｄ Ｉ ｄ ｃ ｄ Ｅ ｅ ｔｏ ｔ ｅＦ ｒｅ Ｓ ｆ ｒ ｉ ‘ ｅ ｗｏ ｄ ： ｍａｎｎ ｌ ａ ｓｅ ｔ ｅ ｔｏ ｇ ｔ Ｍ ｔ ｏ ；ｎ ｕ ｅ ｌｃｒ ｍｏｉ ｏｃ ； ｏ ｔ ｅＳｍ ； Ｅ ｎ ｃ ｖ ｗａ
研
究
（ 西安方 元 能源 工程有 限责任 公 司 ， 陕西 西安 ７０ ０） １２ １
（ ｉｎＦ ｎ ｙ ａ ｎ ｒｙＥ ｇｎ ｅ ｎ ｏ， ｔ．Ｓ ａｎ ｉ ｉ ｎ７ ０ ０ ） Ｘ ’ ａ ｇ ｕｎＥ ｅｇ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ．Ｌｄ， ｈ ａ ｘ ’ １２ １ ａ ｉ Ｘａ
井中磁偶极子源形成的频率域 电磁场的推导是 以麦克斯 韦方 程组 为基 础 ，所研 究 的介质 属于各 向 同性 的线 性媒 质 ，满足 表征介 质 宏观 电磁 特性 的本
—
’
—＇
— ÷
＋
—＋
构关 系 ，Ｉ ＥＥ，＝ Ｊｏ Ｅ ￣Ｄ＝ Ｂ ｐＨ，＝ 。介质 中的 电场 强 Ｊ 度和磁 场强 度均满 足麦 克斯 韦方 程组 ：
为介 质 中的磁流 密度 ， 表示 为： 可
√
＝
：
。（） ｉｕ ｂＲ引 ５ Ｒ ｒ ｍ＇ ‘ ） ＝ｏ ６ ｚ ｏ ｇ （） ／ ａ
．
其中 ｍ＝ Ｔ Ｎ Ｉ 为发射磁矩 ， 为发射线圈的面 Ｓ ｓ
积 ，ｌｒ （一 ２ 。 Ｒ （＋ｚ ＿２ ） 为 了求解 各层 中的电场 和磁场 ，引入矢量 电位 Ｆ 和标量 磁 位 ｕ， 义它 们 为磁 性 源 ， 定 即不接 地 回线
对油藏较为详细精确的认识。测井法是利用生产测 井资料确定剩余油分布的方法 ， 它具有以下优点 ： 测 井资料中包含的电阻率 、介电常数等参数都是储层 含有饱和度的函数 ， 能够直接反映储层剩余油状况 ； 测井资料一般具有细分层能力 ，利用测井资料能够 研究储层 内部纵向、横向和平面上剩余油分布的微 小变化 ， 同时 ， 也能从宏观上研究一个砂岩体 、 开发 层系或者是一个油田的剩余油分布 ；利用测井方法 能够 区分出储层中水淹层和未水淹油层的剩余油和 剩余油性质 ；根据测井方法提供 的储层参数和剩余 油分布 ， 并结合油 田在开发过程 中的实际资料 ， 以 可 研究储层剩余油分布规律和油 田开发效果。 并且 ， 测
ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｅ ｉ ａｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｌｔ ｎ ａｃ ｌｔ ｄ ｔ ｅ ｆ ｒ ｔ ｎ ｏ ｄ ｃｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｍ ｏ ｉ ｅ ｆ ｒ ｅＡｎ ｈ ｄ ｌｏ ｏ ｅ ｉ ｌｄ ｒｖ ｔ ｎ ｏ ｕ ｉ ，ｃ ｌ ｕ ａｅ ｈ ｏ ｍａ ｉ ｆｉ ｕ ｔ ｌｃ ｒ ｈ ｃ ｏ ｏ ｏ ｎ ｏ ｏ ｔ ｏｃ ． ｄ ｖ
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或线 圈所产 生 电磁 场 的矢 量 位 。 于磁 偶极子 源 ， 对 可 以考虑 磁偶极 子 的磁矩 方 向为 Ｚ 正方 向 ，故 其矢 轴
量 电位仅有 ｚ 分量 ，Ｉ ＝ Ｏ ， ） ￣Ｆ （，Ｆ 。根 据矢 量旋 度之 Ｉ ０ 散度 为零 ， 有 ・ ＸＦ Ｏ则 ： ＝ ，
与电荷密度 相对 应 ， 与介 质 中源 电流密度相 对应 ， 称
规律 ， 以寻找地下的 良导电性矿体或解决相关地质 问 题 的一种地 球物理 勘查方 法 。它 利用 不接地 回线 或 接地 线 源 向地下 发送 脉 冲磁 场 ， 这种 一 次 场 的 在 激发下 ， 地质 体 中被激 励起 的感应 涡 流将 产生 随 时 问 变 化 的感应 电磁 场 ， 即二 次 场 。 由于 二次 场 包 含 地 下地 质 体 丰富 的地 电信 息 ， 在发 射 脉 冲磁 场 的间 歇期间， 利用 线圈或 接地 电极 观测 二次 场 ， 通过对 这 些响应信息的提取和分析 ， 从而达到探测地下地质 体 的 目的。 本 文在 瞬变 电磁 的基础 上针 对井 眼结 构建 立 了 一 ＿ 层 柱 状介 质模 型并讨 论 电磁 场 的空 问分 布 情 况 。 三 层 介 质模 型如 图一所 示 ， 假设 井 液 、 管 、 层 的 套 地 电性参量分别为 ｛ ｏ ， 。 ｛ ｏ：ｌ：、￡ ￡ ） ￡ ， 、 ， ， ） ｛ Ｊ ， ｏ ， ｝其 中￡ 为介电常数， ｌ３， Ｊ Ｉ Ｊ为磁导率， 为电 ｏ 导 率 ； 眼轴线 到套 管 、 井 地层 的距 离分 别为 ｒ 、 。 ｌｒ 由 ２ 于 整 个 物理 模 型关 于 井 眼轴线 对 称 ， 采 用柱 坐 标 故
测 井 法
法 探
方 法 研 究
张 峰
Ｚ ａ ｇＦ ｎ ｈ ｎ ｅ ｇ
探
测
剩 余
油 方 法
Ｒ ｓ ａ ｃ ｆ Ｌ ９ ｉ９ Ｍ ｔ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｅ ａ ｎ ｎ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ９ ｎ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ Ｄ ｔ ｃ ｉ ９ Ｒ ｍ ｉ ｉ ｇ Ｏｉ
— — ． — ． ．
— — —
将式（） ６ 代人（） １ 整理可得
Ｖ× （ ｏ Ｆ ｉ） ） ０ Ｈ＋ ＋ｕ ￡Ｆ ＝ ｆ１ ７
由于任一无旋 量可以表示 成一标量函数的梯 度， ： 即
Ｈ＋ ＋∞ ￡Ｆ － ｏＦｉ ＝ ＶＵ （） ８
！ — — ． — — —一一 ● ● 一
Ｅ Ｖ×Ｆ 一 （） ６
（， ｚ对其进行分析， ｒ（ ） ｐ， 对于该模型有 ｏｏ ０ 将 ｌ ： 。 发射线圈 Ｔ 置于井眼轴线上的 ＺＺ处 ，通以时谐 ｘ ＝ｏ 电流 ＩＩ ， ＝ｏ 接收线圈位于轴线上（，ｚ ， 于观 ｅ Ｏ ，处 用 ０） 测响应信号 ， 并假设发射线圈和接收线 圈的匝数分 别 为 Ｎ 、 半径 均为 。 Ｎ ，
１４１
一
井法是现场运用最广泛的探测剩余 油分布的方法 ， 通过对测井资料的分析能得到可靠的剩余油分布情 况 ， 对开发现状作 出评估 。随着测井 技术 的不断 进而 提高， 人们提 出了多种探测方 法 ， 包括地 面地震 法 、 地 面地震—井 中探测法 ， 中核 、 、 井 声 电探测 法 。瞬变 电 磁 法是应用测井法探测剩余 油的一种方 法 ， 能够通 它 过探测地层 电阻率来确 定剩余 油 的分布 隋况 。 瞬变 电磁法 （ ｒｎ ｉ ｔ ｌｃ ｏ ｇ ｅｉＭｅ ｏ ． Ｔ ａ ｓ ｎ ｅｔ ｍａ ｎｔ ｔ ｄ ｅ Ｅ ｒ ｃ ｈ
影 响 ， 证 了此 方法探 测剩余 油 的可行 性 。 验
关 键词 ： 剩余 油 ； 瞬变 电磁 法 ； 应 电动势 ； 件仿 真 感 软
中 图分 类号 ： Ｅ ５ Ｔ ｌ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ １４ ９ （０ ２０ — １ １ ４ １７ —７ ２２ １）３０ ４ — ０
摘
要 ： 文 简单介 绍 了探 测 剩余 油 饱和 度 和分 布 的方 法 ， 比各 自方 法 的优 缺 点 ， 本 对 最终 选择 测 井方 法
探测 剩余 油。从 理论 出发建 立 了基于 瞬变 电磁 法 的三层 柱状 介质模 型 ， 通过对 模 型理论 的推 导及 求 解 ， 算 计 出 了地 层 的感应 电动势。 并通 过软 件 的仿 真 ， 直观 地说 明 了发射 电流 、 射线 圈 匝数、 发 收发距 对感应 电动 势 的
ｃ ｉ，ｅ ｅ ｖ ｎ ｉｔ ｎｃ ｎ ＥＭ Ｆ ｆｅ ｔＴｈｅｍｅ ｈ ｄ ｖｅ ｉ ｅ ｈ ｅ ｓｂ ｌｔ ｆｄ ｔ ｃｉ ｇ ｒ ｍａ ｎｉｇ ｏｉ． ｏ ｌｒ ｃ ｉ ｉ ｇ ｄ ｓａ ｅｏ ｅ ｆ ｃ ． ｔ ｏ ｒｆ ｓｔ ｅｆ ａ ｉ ｉｉ ｏ ｅ ｅ ｔｎ ｅ ｉ ｎ ｌ ｉ ｙ
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其中， 为介质 中的传导 电流密度 ；ｏ 为 ａＥ ｉ ￡Ｅ ｔ
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限性 。 岩心分 析方 法 只限于取 心 井 ； 问示 踪法 主要 井
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水开发 中后期 ， 井下地质情况 日 益复杂 ， 使剩余油分 布越来越复杂 ，给油 田稳产和调整挖潜带来了很大 的难度 。剩余油的开采是实现这一时期油 田稳产和 提高最终采收率的重要保证。 要想开采残余油 ， 必须 找到剩余油的富集区。 因此 ， 剩余油研究是油 田开发 中后期油藏管理的主要任务 ，而剩余油富集区的探 测及识别是提高采收率的关键 ， 也是地质 、 地球物理 和测井等不同领域的前沿性研究课题。 １ 测量原理 目前 ，研究剩余油饱和度及其分布的方法主要 有： 岩心分析法 、 井问示踪法、 试井法 、 油藏数值模拟 法和测井法等。 这些方法各具特色 ， 但同时也存在局
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对油藏较为详细精确的认识。测井法是利用生产测 井资料确定剩余油分布的方法 ， 它具有以下优点 ： 测 井资料中包含的电阻率 、介电常数等参数都是储层 含有饱和度的函数 ， 能够直接反映储层剩余油状况 ； 测井资料一般具有细分层能力 ，利用测井资料能够 研究储层 内部纵向、横向和平面上剩余油分布的微 小变化 ， 同时 ， 也能从宏观上研究一个砂岩体 、 开发 层系或者是一个油田的剩余油分布 ；利用测井方法 能够 区分出储层中水淹层和未水淹油层的剩余油和 剩余油性质 ；根据测井方法提供 的储层参数和剩余 油分布 ， 并结合油 田在开发过程 中的实际资料 ， 以 可 研究储层剩余油分布规律和油 田开发效果。 并且 ， 测
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与电荷密度 相对 应 ， 与介 质 中源 电流密度相 对应 ， 称
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测 井 法
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方 法 研 究
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油 方 法
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一
井法是现场运用最广泛的探测剩余 油分布的方法 ， 通过对测井资料的分析能得到可靠的剩余油分布情 况 ， 对开发现状作 出评估 。随着测井 技术 的不断 进而 提高， 人们提 出了多种探测方 法 ， 包括地 面地震 法 、 地 面地震—井 中探测法 ， 中核 、 、 井 声 电探测 法 。瞬变 电 磁 法是应用测井法探测剩余 油的一种方 法 ， 能够通 它 过探测地层 电阻率来确 定剩余 油 的分布 隋况 。 瞬变 电磁法 （ ｒｎ ｉ ｔ ｌｃ ｏ ｇ ｅｉＭｅ ｏ ． Ｔ ａ ｓ ｎ ｅｔ ｍａ ｎｔ ｔ ｄ ｅ Ｅ ｒ ｃ ｈ
影 响 ， 证 了此 方法探 测剩余 油 的可行 性 。 验
关 键词 ： 剩余 油 ； 瞬变 电磁 法 ； 应 电动势 ； 件仿 真 感 软
中 图分 类号 ： Ｅ ５ Ｔ ｌ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ １４ ９ （０ ２０ — １ １ ４ １７ —７ ２２ １）３０ ４ — ０
摘
要 ： 文 简单介 绍 了探 测 剩余 油 饱和 度 和分 布 的方 法 ， 比各 自方 法 的优 缺 点 ， 本 对 最终 选择 测 井方 法
探测 剩余 油。从 理论 出发建 立 了基于 瞬变 电磁 法 的三层 柱状 介质模 型 ， 通过对 模 型理论 的推 导及 求 解 ， 算 计 出 了地 层 的感应 电动势。 并通 过软 件 的仿 真 ， 直观 地说 明 了发射 电流 、 射线 圈 匝数、 发 收发距 对感应 电动 势 的
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