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1、石油仪器2009年第23卷第1期PETROLEUMINSTRUMENTS·9··开发设计·3三分量感应测井系统的理论研究闫敏杰党瑞荣袁阿明谢雁(光电油气测井与检测教育部重点实验室(西安石油大学)陕西西安)摘要:常规感应测井仪器只有Z方向的线圈,只能测量水平方向的平均电阻率。三分量感应测井系统分别在X、Y、Z三个方向布置三组相互垂直的发射-接收线圈对,可直接测量地层的水平电阻率和垂直电阻率,通过测量两个交叉分量还可得出地层的倾角和方位,从而可以为储层评价提供更准确的信息。文章设计了三分量感应测井系统的线圈系布局结构和排列方法以及线圈系的聚焦方式,主线圈系采用了发射聚焦方式,交叉线圈采用
2、了接收聚焦方式。通过线圈系匝数和距离的选取以及几何因子的计算,各向异性地层中的正、反演的研究及求解,提高了线圈系的水平探测深度和纵向分辨率,使三分量感应测井系统的探测性能达到最佳。关键词:三分量;聚焦方式;几何因子;分辨率;探测性能+中图法分类号:P631.811文献标识码:B文章编号:100429134(2009)0120009204是一种全新的感应测井系统,非常适合我国的地质结0引言构和储层特性,它可以识别地层的三维特性,是人们认感应测井是一种重要的测井方法,但长期以来,感识地层特性,进行油、气储层评价的非常有效的方法。应测井的基本理论是建立在均匀无限大地层假设基础[1]1线圈系
3、的结构与聚焦方式上的,线圈系的轴线与井轴是平行或重合的,只能给出水平方向的一维电阻率,很容易低估储量,漏测储三分量感应测井系统与以往的感应测井仪的最主[2]层。Klein验证并给出了常规测井仪器低估和漏测要差别就在于其线圈系的设计。常规感应测井仪器的[3～5]储层的实际事例。产生这种现象的原因是传统感线圈系轴线与仪器轴(Z轴)是重合的,即线圈系平面应测井仪不能描述砂泥岩构成的薄交互储层所体现出都是在平行于井轴的平面内布局的,从而使电阻率的的电各向异性的特性,仪器对这种薄交互储层给出的测量局限于一维方向,只能测量水平方向的电导率。测量结果体现的是低电阻率特性,漏掉了高电阻率的而三分量感
4、应测井系统则按照X、Y、Z三个方向分别油气储层。三分量感应测井系统采用了轴线为X、Y、布局发射和接收线圈,可以同时探测多个方向的电导Z三个方向的线圈系,可给出水平电阻率和垂直电阻率。其中,Z方向为井轴方向,其探测性能与传统方率,二者的比值可准确地描述地层的电各向异性的特法相同,X方向和Y方向的有用信号穿越了不同的地性,对砂泥岩构成的薄交互储层,水平电阻率和垂直电层,又因为其涡流的大小主要取决于相邻的低电导率阻率将有明显的差异,其中垂直电阻率体现的是高电地层,从而保证了不会漏测含碳氢化合物的油气储层。阻率的油气层。这就为储层的准确评价提供了重要的本文所设计的三分量感应测井系统的线圈系布
5、局依据。如图1所示。图中Tx、Ty和Tz分别为三个方向的发我国许多油田为低产、低渗、低阻油田,地质结构射线圈,Rx、Ry和Rz分别为三个方向的接收线圈。在复杂,各向异性特性明显,而且随着钻井技术的进步及X、Y、Z三个方向分别布局发射和接收线圈,在XZ平高效开采油气资源的背景需求,斜井、水平井的数目日面和XY平面内分别布置了交叉接收线圈。其中同一益增多,对测井技术也提出了越来越高的要求,传统的组发射线圈和接收线圈之间的距离为L,相邻发射线感应测井技术遇到了新的挑战。三分量感应测井系统圈或者相邻接收线圈之间的距离为S,L和S之间的基金项目:感应式过套管电阻率测井理论和方法(中国石油天然气
6、集团公司中青年创新基金07E1013)各向异性电磁测井理论方法研究(陕西省自然科学基金SJ08D05)第一作者简介:闫敏杰,女,1982年生,西安石油大学信号与信息处理专业在读硕士研究生。邮编:710065石油仪器·10·PETROLEUMINSTRUMENTS2009年02月关系满足L=6S。收线圈到屏蔽线圈之间的距离。因三线圈均缠绕在同一芯棒上,所以aT=aR=aB=a,设LTR=L1,LBR=αL1,α为比例因子,那么式(1)就变为iωμITARNRNBVm=3NT+3(2)2πLα要使直耦分量等于0,即Vm=0,应该有NBNT+3=0(3)α设计线圈时,为了消除发射与主接收线
7、圈之间的直耦分量,屏蔽线圈须满足以上关系式。感应测井仪的探测性能一般用径向探测特性和纵向探测特性来描述,三分量感应测井系统在Z方向的探测特性也是这样定义的,通过合理地选取结构参数和发射参数,可计算出探测性能如图2,图3所示。图1线圈系结构布局为了屏蔽发射线圈在接收线圈中产生的直接耦合分量,来达到改善线圈系探测特性的目的,必须引入聚焦线圈。所谓的直接耦合是指发射信号在不经过地层的情况下,由于磁通的闭合特性在接收线圈中直接引起的感应信号,聚焦线圈与发射线圈的绕
