石油钻井行业定向MWD中TRIM-随钻电阻率测量新概念

TRIM－随钻电阻率测量新概念

二十世纪九十年代，定向和伽玛测量仪器已经能够满足绝大多数消费者的需求，但近来消费者普遍要求增加随钻电阻率测井。2002年1月，Geolink公司对此产品（TRIM感应电阻率MWD）作了简单的介绍，并在2001年底已经生产出来。

自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD电阻率被测试并投入市场，包括16’’短电位电阻率，聚焦电阻率于laterologs上（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头和接触按钮），最普遍使用的是电磁波电阻率（操作频率1-2MHZ）。由于电阻率测量对管的影响，这些方法都需做些技术让步，并且这些方法无一例外都非常复杂、昂贵，难以加工、操作及维护。地质学家和石油物理学家们感到使MWD仪器记录结果通常用且好理解的感应（20KHZ）测量法相关联是十分困难的，尤其是在地貌形成为各向异性（如，当在储备器中记录地平线洞时）的条件下，增殖波测量法的广泛使用更反映了这一问题。

因此，我们的电阻率工具在设计中应采用以下四条重要的原则：1）它必须能同现有的定向MWD系统相兼容，并可以继续升级。2）G eolink公司的客户有能力支付此项技术的费用。

3）仪器使用简单，易操作、易维护。

4）测量值须十分精确，前后一致，且可直接同其它测量方法的结果相比较（如Laterolog感应法）。

于是我们得到了20KHZ频率的感应电阻率工具，它所附带的短钻铤能够与标准定向/伽马系统相对接（插入或拔出）。除电阻率管和所需的管内部附件以外管内部所需的附件以外，其余部分可使用在各种大小规格上，因而可节省投资。另外，天线也安装在钻铤上，它能使测量结果中带有方位角（或方向）参数。通过对这种方法的发展，可以探测到在井眼周围不同区域的电阻率差异。

工具

图1是TRIM随钻电阻率工具的示意图。TRIM工具由电池短节提供能量，电池使用寿命250小时。在电池顶部装有一个公插头，它可与定向仪器串底部母插头相连接，同时电池筒也带有信号传递线，它可以使TRIM工具和SEA进行实时电阻率数据的传送。这种弹簧尖锥装置有以下几点优势：

1）当计算和匹配工具长度时，有一定的调整空间。

2）此套设备便于安装于井上。

3）若可获取的定向系统正在使用，甚至当一个电阻工具也安装于其上时，定向/伽马部分仍可利用（尽管尖锥并不是）打湿连接。

电池短节下是电阻率电阻管。控制电子元件和天线安装于钻管壁一侧内的特殊设备上。隔板装置用两个常用的脉冲发生器定位螺丝固定，为其提供能量，便可得到信号。电子元件由抗压筒保护，天线由一种特殊防护物保护用户可以自行移动或改变位置---即使在井上---若遇到问题，自然可以保护工具中的这一部分。

从定向钻井的观点来说，除了测沟，钻管的设计也可精确执行标

准钻管可执行的任务。目前，此设备可应用于4-3/4到9-1/2尺寸的井眼中。

测量

传感器列轴向排列成三组：脉冲发生器（Tx），低级接收机（BRx）和主接收机（Bx）。脉冲发生器天线被一个在20KHz由功率放大器放大的循环电流激发。循环电流产生一个可选磁场（在主磁场），它传播进周围物质，其径向深度对地层的传导率（参见图9）和励磁频率有影响。主磁场产生环工具及环井眼的Focau（或Eddy）电流。环地层电流产生的磁场对地层传导率有影响。

两个接收机（BRx和Rx）的用途是消除主磁场的干扰。

每个接收机的感应电压大小相等、极性相反，此电压有助于消除在主磁场和接收机间的干扰联系。电压相互平衡技术也对接收机的调焦有帮助，能使其有比单接收机更高的灵敏度和垂直分辨率。

工具中的循环电流产生一个二级磁场，它会产生一个电压，此电压对地层传导率有影响。

电阻数据直接实时发送至SEA，储存在工具存储器内，当工具不运行时它可提供高级分析记录，同时，当传输中断时，它可保持一份备份记录。井下存储读取率为每8秒至每200秒一次，以使之同期望ROP值的比率相匹配。需要时，读取的开始阶段能延时至864.000秒。井下存储器同地面计算机间可进行通讯以查询存储数据及井下工具的操作配置。这种通讯通过司显线传回DTU，DTU又与工具相连接，工具通过通电线路同外部工具相连接，且受铍铜抗压筒保护。

响应

用这种方法得到的响应能同线圈感应记录井深法媲美，优于介质感应记录垂直分辨率法。深入勘测可减少环境对井眼测量法及泥浆入侵地层的影响。因而，此工具仪器能得到地层电阻实际值，而不需要对在不同泥浆中作业时作一系列的复杂环境修正，这些不同的泥浆型包括水基、油基、气基及泡沫基钻液。图11展示了一个位于俄克拉荷马州的井中典型响应。其REIM值比ILM及ILD值表现出更好的相关性。

电阻率工具的地层控制性能在系统第一版本没有被完全激活，现正开发的软件就工具响应分析为主题进行研究。当此应用程序能充分发挥电阻率仪器的功能来记录时，

性能指标：

钻铤尺寸：4.75－9英寸

工作温度:-25－125度

电池寿命：连续测井250小时

测量范围：0.1－2000 ohmm

精确度：范围的1%

分辨率：0.1 ohmm

垂直分辨率：～12－24英寸

探测深度： 112 英寸

内存获取数据率：8－200个／秒

内存容量：174080个记录（电阻率测量）

149208个记录（电阻率测量及诊断）