第1章 高分辨率阵列感应测量原理1.1 感应测井的回顾感应测井是利用电磁感应原理测量地层电导率，基本测量单元是双线圈系，一个发射线圈和一个接收线圈。常规感应测井采用复合线圈系结构，根据电磁场的叠加原理，采用多个基本测量单元进行组合，即多个发射线圈和多个接收线圈进行串联，产生具有直藕信号近似为零的多个测量信号矢量叠加，实现硬件聚焦的效果，从而测量具有一种或两种探测深度的地层电导率。感应测井主要存在以下几方面的问题。 a. 感应测井不能用来划分薄层 b. 对高电率地层求得的地层真电阻率误差较大 c. 对减阻侵入较深的油层不能如实反映地层电阻率1.2 高分辨率阵列感应测量原理高分辨率阵列感应测井仪仍以电磁感应原理为理论基础，其线圈系采用三线圈系结构（一个发射，两个接收基本单元）。它运用了两个双线圈系电磁场叠加原理，实现消除直藕信号影响的目的，线圈系由七组基本接收单元（其源距为6-94英寸）组成，共用一个发射线圈，使用八种频率（10KHz、30KHz、50KHz、70KHz、90KHz、110KHz、130KHz、150KHz）同时工作(其测量电路图示意如图1-1)，共测量112个原始实分量和虚分量信号。采用软件进行数字聚焦和环境校正，可获得三种纵向分辨率、六种探测深度的测井曲线。第2章 高分辨率阵列感应测井的数字处理高分辨率阵列感应测井在采用多种频率阵列测量的同时，应用软件数字聚焦、环境校正、和反演技术。通过对资料的数字处理可以大大提高其测量效果。2.1 新的趋肤影响校正感应仪器是假设在均质环境中测量，其校正方法只适应于同步信号的计算，在高电导率地层该方法存在一定问题。在双相量感应（DPIL）、阵列感应（AIT）仪器中是使用积分曲线进行趋肤影响校正，该方法克服了高电导率的影响，但在低电导率时积分信号变得不可靠。高分辨率阵列感应数字处理采用一种新的趋肤影响校正方式，即是建立在操作频率上的一个函数，其信号变化的比例随频率而变化，该方法类似于积分法但克服了低电导率的影响。新的趋肤影响校正降低了噪音的影响，平滑了不同阵列、不同频率之间的影响。图2-1为不同阵列经新的趋肤影响校正后的响应函数，图中可见该方法既适应于低电导率范围也适应于高电导率范围。2.2 井眼环境校正 高分辨率阵列感应由于采用三线圈系基本阵列单元测量，软件聚焦方法，其原始测量值受井眼环境影响比常规聚焦型感应仪器更严重，但由于阵列测量包含具有若干不同工作频率的多个阵列的丰富信息，也隐含有井眼特征的信息，根据这些信息构成一种自适应的井眼环境校正。以降低泥浆电阻率、井眼、仪器偏心对视电导率的影响。2.3 倾斜影响校正 由于井眼偏斜和地层倾斜对感应测井都产生影响，且两者的影响是相同的，对于深探测曲线井斜影响加强了围岩、层界面的影响,故在高分辨率感应测井数字处理软件中加入了井斜影响校正，以降低井斜对曲线的影响。2.4 优化合成处理 由于高分辨率阵列感应测井每个阵列的原始读数是井下每一部分地层电导率贡献的积分结果。即井下各部分地层电导率的加权求和。不同的线圈系，各部分地层电导率的权系数不同。高分辨率阵列感应的软件数字聚焦就是利用多个线圈阵列在不同井眼深度测量的原始读数进行加权求和，以得到所要求的测井曲线，它具有所要求的纵向分辨率和径向探测深度。共可以提供四种分辨率（实际分辨率、1ft、2ft、4ft）、六种探测深度（10inch、20inch、30inch、60inch、90inch、120inch）的电阻率曲线。 2.5 一维径向电阻率反演 一维径向电阻率反演是利用径向反演技术对高分辨率阵列感应测井曲线进行反演以评价地层真电阻率Rt、冲洗带电阻率Rxo以及侵入深度，并对地层进行快速直观解释。通过该数据处理可以得到原状地层电阻率、冲洗带地层电阻率、侵入深度、并可以产生二维成象。2.6 二维电阻率反演在结合其它测井信息如已知层界面、已知非渗透层后，作二维电阻率反演可以同时解决层界面、侵入参数和Rt问题。以作进一步研究。第3章 高分辨率阵列感应测井的优越性3.1 高分辨率阵列感应可获得几种不同的纵向分辨率常规感应测井响应是径向聚焦和纵向聚焦的一种折衷结果，提高纵向分辨率就增大了对井眼附近地层的影响，即扩大了井眼影响。而高分辨率阵列感应测井曲线是通过对阵列测量信息进行井眼环境影响校正，然后进行优化合成，产生纵向分辨匹配、径向探测深度逐渐增大的六条计算曲线。其最高分辨率可达到1ft。图3-1显示了利用相同的测井原始曲线，经处理得到的四种分辨率（实际分辨率、1ft、2ft、4ft）的四组曲线，图中可看出四组曲线具有明显差别，反映了几种不同的纵向分辨率。3.2 多种探测深度常规感应采用硬件聚焦，图3-2为常规感应测井的响应函数，图中可见其探测深度随地层的电导率的变化而变化，在高电导率地层，探测深度降低。图3-3为高分辨率阵列感应经软件聚焦后不同探测深度曲线的响应函数，图中可见高分辨率阵列感应在很宽的地层电导率范围内，其探测深度基本不变。3.3 解决双轨问题常规感应与微球组合，由于探测深度的不一致、地层的各向异性和仪器响应引起的差异，使常规感应组合在非侵入层常常出现双轨问题，而高分辨率阵列感应在纵向分辨率一致的情况下，不同探测深度的电阻率曲线值基本一致，消除了双轨现象，从而减少了解释的多解性3.4 消除井斜对测井资料的影响在大斜度井中，由于地层的非均质性加剧，使得邻近围岩和层界面对测井曲线的影响扩大，在常规感应中没有消除井斜影响设置，因而引起一些误解释，而高分辨率阵列感应数字处理中的井斜校正，降低了邻近围岩和层界面对测井曲线的影响，使所测曲线能真实反映地层的情况。图3-4为高分辨率阵列感应在斜井中未校斜曲线与校斜曲线对比图。图中5295-5296米处，未校斜曲线显示为一高侵水层，而经校斜后则显示为干层。图7、常规感应反演模型与高分辨率阵列感应一维径向反演模型示意图3.5 径向反演优于常规感应单条电阻率曲线不能代表在特定半径下地层的电阻率。当存在侵入时，通过多条电阻率测井曲线的反演可求出原状地层电阻率Rt。在常规感应和侧向测井反演方法中，是在代表特定模拟条件的点之间进行插值，其模拟采用“台阶剖面”三参数（Rxo、di、Rt）模型如图3-5。高分辨率阵列感应由于具有多种径向探测深度，可采用更逼真的四参数（Rxo、r1、r2、Rt）模型，并利用四参数模型计算Rxo、Rt。第 4 章 高分辨率阵列感应测井的地质应用4.1 划分薄地层由于高分辨率阵列感应测井能够提供1ft（30.1cm)的高纵向分辨率的曲线，因而可用来划分薄地层。图4-1为高分辨率阵列感应1ft曲线与4ft曲线(相当于普通感应的分辨率)对比图，从图上可见1ft曲线的分辨率明显高于4ft曲线的分辨率，图中2090-2095米处从4ft曲线上分析为顶部1米为油层其余为干层，但从1ft曲线上可发现在2092-2093米处存在一小油层。而且从图上可见在厚层处，1ft曲线电阻率值与4ft曲线电阻率值一致，而在薄层处，由于1ft曲线受围岩影响较少其电阻率值更能够反映地层的实际情况。4.2 利用径向电阻率变化定性确定油水层对于渗透层，由于泥浆侵入而使其径向电阻率发生变化，高分辨率阵列感应测井不同径向探测深度的电阻率曲线正好反映这一变化。对于油气层径向电阻率常出现正差异变化；即探测深度越深电阻率值越大，对于水层淡水泥浆侵入的水层，常出现负差异变化，咸水泥浆侵入时出现正差异，但其幅度小于油层变化幅度。图4-2、图4-3分别为高分辨率阵列感应测井曲线在油层、水层、裂缝性储层处的测井响应值，其泥浆皆为淡水泥浆，其中图4-2中Rmf/Rw=5.37，图4-3中Rmf/Rw=1.5，图中可见在水层处表现为泥浆高侵，在油层和裂缝处表现为泥浆低侵，且Rmf/Rw值越大其幅度变化量越大。4.3 利用电阻率径向变化定性描述储层渗透性好坏在同一次测井中，其泥浆电阻率值变化不大，对于非渗透性地层，各条不同径向探测深度电阻率曲线基本重合；在渗透性地层，由于泥浆的侵入使地层径向电阻率发生变化，从而使各条不同径向探测深度电阻率曲线分开，曲线分开程度与地层渗透性关系密切，渗透性越好分开程度越大。图4-4为一组砂岩水层的不同径向探测深度曲线图，图中可见1949-1956米渗透性最好，1960-1965米次之，1966-1972米处渗透性最差。 4.4 确定侵入带电阻率Rxo和原状地层电阻率Rt 高分辨率阵列感应测井给出6种探测深度的曲线，因此可用4参数模型进行反演，从而得出Rt、Rxo、r1和r2。过渡带的内径r1（相当于冲洗带的半径）和外径r2之间的电阻率是变化的。图4-5为一井的径向反演成果图。由于淡水泥浆高侵，故RxoRt。4.5 确定层界面、侵入深度高分辨率阵列感应结合其它测井资料作二维反演，可以同时得到层界面、侵入深度、原状地层电阻率Rt、侵入带地层电阻率Rxo。图4-6为一井的二维反演成果图，图中确定的层界面、侵入深度、Rt、Rxo，清晰可见。4.6 高分辨率阵列成象二维显示侵入剖面根据阵列感应测井曲线，可以得出电阻率的二维成象显示，这种显示更为直观。从剖面上可以很好地研究泥浆高侵(RxoRt)，及泥浆低侵地层(RxoRT)侵入剖面的径向变化。图4-7为某井油层侵入剖面变化示意图，图中侵入剖面可见在目的层处电阻率值为高值，径向侵入为低侵，且侵入深度较浅。从图可看出2085-2088米井段为本层组的最好油层。 图4-8为某井水层侵入剖面变化示意图，从侵入剖面的变化可见水层侵入为高侵，且侵入比较深，从侵入剖面可知在1948-1957米处侵入最为严重表明该层渗透性最好。 图4-9为某井油水界面处侵入剖面变化示意图，图中2263-2295米为一大厚层，顶部2263-2271处岩性较底部差一些，从SP曲线上来看该层为一渗透层，从侵入剖面上看该层的2263-2271米井段处除有一点点高侵外其余基本为不明显的低侵，而2271-2295米井段为明显高侵且侵入深度较深。从而可知2263-2271米井段为一油水同层，2271-2295米井段为水层。 图4-10为家XX井电阻率二维反演成象剖面，图中1869-1891米井段从二维成象图上可见其Rxo与RT重合，说明该层段没有侵入，为非渗透层，该井段试油日产水0.198方，见油花，基本为干层。 图4-11为家XX井二维反演电阻率成象剖面图，图中水层层界面清晰可见，其层界面与GR层界面基本一致。4.7 可以合成其它曲线高分辨率阵列感应测井资料可以合成常规感应测井曲线，以用来作相关对比及区域研究。图4-12为高分辨率阵列感应合成曲线与常规感应曲线对比图，从图可见高分辨率阵列感应合成深、中感应与常规感应深、中曲线基本重合。第 5 章 结 论 我们通过对高分辨率阵列感应测井资料分析研究，取得了较好的地质应用效果，与常规感应相比在划分薄层、描述地层电阻率径向变化、油水界面等方面体现出了其优越性。证实了高分辨率阵列感应测井是一种值得推广应用的测井方法。该方法主要适合于淡水泥浆测井，且Rmf/Rw值越大其应用效果越明显。由于我们实际测井资料有限，其它一些地质应用有待于进一步开发。 致 谢在报告编写的过程中，得到了大港测井公司资料评价中心勘探井室丁娱娇师傅及各位同事的大力