Page 76 - 《应用声学》2020年第1期

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阻率、地层倾角测量，实现了对薄互层储集层的准
0 引言
确评价。
国内外大部分油田在地质勘探开发与测井评
价过程中，往往遇到薄互层和高陡构造地层，该地 1 仪器设计与实现
层存在着电阻率的各向异性测量问题。过去在电 1.1 三维探测器测量方法
阻率测量上，常规感应测井仪器测量的是地层径
三维感应测井基于均值化地层电磁场理论 [14] ，
向电阻率，参与解释计算含油饱和度偏低，这给对
采用三轴发射线圈向地层中发射低频交变电磁场，
非均值储层的评价带来难题。研究发现三维感应
在地层中产生感应电流，感应电流形成二次交变电
测井技术为各向异性储层勘探和评价提供了重要
磁场，在三维接收线圈阵列中产生感应电动势。图1
的手段 [1] ，2000年，Kriegshauser等 [2] 提出利用5个
为三维感应仪器探测器结构。三维感应探测器是由
磁场分量来探测地层各向异性的三轴感应测井仪
1 组三轴发射线圈 T、3 组不同接收位置的三轴接收
器 (3DEX)；2003 年，Rosthal 等 [3] 提出利用 9 个磁
线圈 (A4、A6、A7) 组成的测量 9 个分量的三维探测
场分量来探测地层各向异性的多分量感应测井仪；
器阵列，同时增加 4 组不同接收位置的单轴接收线
2004年，Rabinovich等 [4] 研制出阵列三轴感应测井
圈(A1、A2、A3、A5)测量 ZZ 分量，共同组成 7 组三
仪器 (Rt Scanner)；2013 年，Hou 等 [5] 研究了适用
维阵列感应探测器。如图1(b)所示，三轴 X、Y 和Z
于油基泥浆井眼的三维感应测井仪器，与各种常规
方向发射与接收线圈结构，其中对称设计X 和Y 方
电法测井技术不同，该仪器在测量地层各向异性、倾
向线圈，尺寸大小与匝数相同，并与 Z 方向线圈保
角及方位角等方面起到了很好的作用。
持同轴共点。如图1(c)所示，每组三维子阵列包含1
为此，为了解决砂泥岩薄互层等复杂储层测量
个三轴发射线圈和1 个三轴接收线圈与三轴屏蔽线
问题 [6−7] ，本文提出一种新型的三维感应成像测井
圈组成的三线圈系结构，L R 、L B 表示接收线圈与屏
仪。它由 1 个三轴发射器、4 个针对井眼校正和数
蔽线圈到发射线圈的距离。
据处理的短间距的单轴接收阵列和 3 个三轴的接收
(a) (b) T z
阵列组成，每一对三轴发射、接收阵列产生 9 个分 T y֒
T x֒
量。在垂直井中的水平层里，对于地层电导率，只有 A7
XX、Y Y 、ZZ 正交分量有响应，而在斜井或者是有 T x֒
角度的地层中，9 个分量都有响应，对计算的电阻率
都有贡献。该仪器主要包括三维探测器、测量系统、 A6 T y֒
(c) z
处理软件三部分。探测器采用主辅一体化三维线圈 R z
结构设计，X、Y 、Z 三个方向布置三维线圈系，利用
A5 R y
Z 方向线圈系测得地层水平电阻率，X 方向和Y 方 R x
向的线圈系测量地层垂直电阻率。测量系统采用电 A4
子仪与线圈系高集成、发射接收一体化设计 [8] ，实 A3 ʼᣉଌஆጳڔ B x B y L R
ᣉՔଌஆጳڔ
现了仪器长度与重量比传统阵列感应仪器缩小一 A2 B z L B
半；通过采用高性能DSP 与FPGA架构，采用16通 A1 ʼᣉԧ࠱ጳڔ T z
T y T x
道采集，实现采样频率与测量信号采集时间提高，在 T
单位时间内来提高测量系统的信噪比 [9−11] ，实现小 (a) ́٨ଊ฾٨ (b) ʼᣉԧ࠱ጳڔ (c) ʼᣉጳڔጇ
信号测量精度提高。为了尽可能降低井眼校正库的 图 1 三维感应线圈系结构图
维数以及校正库的大小，以便提高井眼环境校正处 Fig. 1 The schematic diagram of 3DIT tools
理的效率，采用三维感应数值模拟、井眼校正处理 设 3 个 正 交 发 射 线 圈 的 磁 矩 分 别 为 M x =
及一维多参数反演处理实现三维感应仪器数值模 N T x A T x ，M y = N T y A T y ，M z = N T z A T z ，3 个
拟连续地层响应、测井资料的直井校正处理及一维 正交主接收线圈的磁矩为 R x = A Rx N Rx ，R y =
多参数反演处理功能，增强仪器对井眼、各向异性 A Ry N Ry ， R z = A Rz N Rz ， 3 个 正 交 屏 蔽 接 收
等复杂地层的资料处理能力 [12−13] 。三维感应测井 线圈的磁矩为 B x = A Bx N Bx ，B y = A By N By ，
仪器除了可以得到 5 条不同径向探测深度和 3 种分 B z = A Bz N Bz ，则三维感应主磁通量组成的张量为
辨率的水平电阻率曲线外，还可以提供地层垂向电