传导电流法测井也称直流电法测井.doc

传导电流法测井也称直流电法测井，它是用供电电机把电流注入地层，在井周围地层中形成电场，通过测量周围地层中地场或电位的分布，来确定底层的电阻率。这就要求井内有导电泥浆，提供电流通道。普通电阻率测井仪器和侧向测井（双侧向、阵列侧向）都属于传导电流型测井仪器。 在电阻率测井出现的最初20余年中（20世纪20年代末至50年代初），电阻率测井只包含有自然电位、电位电极系和梯度电极系，电位和梯度电极系测井又统称为普通电阻率法测井（Conventional Electrical Survey，ES）。因此，普通电阻率测井是许多老井中唯一应用的电测井项目。 但是，普通电阻率测井仪器属于非聚焦电极，它受井眼和邻层的影响很大，对于薄层、低电阻率地层以及侵入较严重的地层，测量精度会受到影响。尤其在盐水泥浆井中，供电电极发出的电流大部分被井内导电的盐水泥浆所分流，因此测出的视电阻率曲线难以反映地层真电阻率。为了减少这些影响，道儿1951年提出侧向测井，研制了利用聚焦电流控制测量电流路径的聚焦型电阻率测井仪器，也称为聚集测井。在盐水泥浆，高电阻率地层、地层与围岩差异较大的情况下，聚焦电极系比非聚焦电极系的普通电阻率测井测量精度要高。聚焦电极系包括球形聚焦测井电极系和侧向测井仪器。早期的侧向测井仪器是三侧向、七侧向和八侧向，1972年Suau等研制出双侧向测井仪器，目前大多使用双侧向侧井仪器，并成为标准的侧向测井仪器。双侧向的出现使仪器和解释技术有了很大进步，但是双侧向的测量原理一直没有大的改变。直到1992年，戴维斯等人由常规双侧向测井仪器演变出新一代侧向测井仪器方位电阻率成像仪（方位侧向ARI，Azimuthal Resistivity Lmage Tool），在双侧向屏蔽电极的中部增加一个方位电极阵列，以测量井周围12个方位的定向电阻率值，同时保留了双侧向测量，ARI采用硬件聚焦，有源测量方式，改善了仪器的纵向分辨率，实现了电阻率的三维测量。为了满足组合测井的需要，史密斯等人于1995年研制出高分辨率方位侧向测井仪（High Resolution Azimuthal Laterolog Sonde，HALS），同ARI相比较，HALS的方位电极阵列移到了主电极中部，整个电极系的长度仅为ARI的一半，并且采用了软件聚集、无源测量方式，可以合成高分辨率深、浅方位电阻率测量，以及常规和高分辨率双侧向测量。 从20世纪90年代初开始，随着阵列感应测井的问世，斯仑贝谢公司1998年推出的阵列侧向测井（High Resolution Laterolog Array，HRLA），类似于阵列感应，采用多个聚焦线圈系组合，由一个主电极、六对屏蔽电极和六对监督电极组成，电极排列关于主电极对称，当主电极发射电流，其他屏蔽电极为回路电极时构成一个仪器响应，再从主电极向两侧每次增加一对屏蔽电极为发射电流电极，其余屏蔽电极为回路电极，依次构成五个仪器响应，由此形成不同探测深度的响应。该仪器具有较好的薄层的分辨能力，为测井解释提供丰富的资料。当井眼充满高矿化度泥浆，井眼电阻率较低、地层电阻率较高（如碳酸盐岩或地层被高电阻率的淡水所饱和），使得侵入带电阻率小于地层电阻率形成低侵（也称减阻侵入）时，一般使用双侧向测井来确定地层电阻率。双侧向测井仪器的响应范围为0.240000m。 传导电流型电阻率井仪器适用于井眼有导电泥浆的情况，但是，有时为了获取地层原始含油饱和度资料，需要用油基泥浆或空气钻井，这时，井内没有导电介质，传导电流型测井仪器（如普通电阻率测井、侧向测井）不能在这种不导电的泥浆中进行测量。为了解决这一问题，1949年Doll依据电磁感应原理提出感应测井，1962年研制出双感应测井仪器。感应型测井仪器是依据线圈与地层之间的电磁感应原理来测量地层电导率，当发射线圈发射交频电流后，在周围地层感生出涡旋电流并产生磁场，进而在接收线圈中产生感应电动势。通过这一感应电动势，可以得到地层的电导率（电阻率的倒数）。 感应测井仪器最初是为了适应油基泥浆和空气钻井的井眼中电阻率测量的需要而发展起来的，在实际应用中很快发现，感应测井在水基泥浆尤其是淡水泥浆井中也比普通电阻率测井优越，为了减少井眼、围岩和侵入带影响，采用了聚焦的方法。感应型测井仪器发展至今，已成为一种用来测量低到中等电阻率地层的基本电阻率仪器。 双感应测井投入商业使用以后，多年来一直没有变化。这期间，许多研究者意识到，双感应测井仪器把测量信号的虚部分量作为无用信号丢弃十分可惜，斯仑贝谢公司于1983年推出相量双感应测井仪器（Phasor Dual Induction Tool，PDIL），同时测量实部和虚部信号；阿特拉斯公司也于1990年推出双相位感应测井仪器（Dual Phase Induction Log，DPIL），该仪器使用三种工作频率，并且同时测量实部和虚部信号；1992年哈里伯顿（Halliburton）公司推出它的高分辨率感应测井仪器（High Resolution Induction,HRI），致力于改进双感应测井装置，以便能够测量响应的两种信号，然后对实部和虚部信号进行处理，得到比较高的纵向分辨率。与此同时，名不见经传的BPB测井服务公司也在1983年推出了它的阵列感应测井仪器（Array Induction Sonde, AIS）。这种装置具有一个发射线圈和四个接收线圈，并且这种装置不采用硬件聚焦方式，而是提出了一种全新的软件聚焦的思路，即通过计算机软件处理，来获得地层电性参数。20世纪90年代初，斯仑贝谢公司推出自己的阵列感应测井仪器（Array Induction Tool，AIT），该仪器有一个发射线圈，八组接收线圈，采用三种工作频率同时测量实部和虚部信号，选择性地利用其中的28个信号，通过软件聚焦合成具有三个纵向分辨率、五个径向探测深度的仪器响应。阿特拉斯公司则研制出高分辨率阵列感应测井仪器（High Definition Induction Log,HDIL），采用一个发射线圈，七组接收线圈，八种工作频率，同时测量实部和虚部信号，可以提供112条阵列感应测井曲线，同样通过软件聚焦合成具有三个纵向分辨率、六个径向探测深度的仪器响应。 当井眼充满低矿化度泥浆，井眼电阻率较高、地层的电阻率较低，使得侵入带电阻率大于地层电阻率（但是地层电阻率不是太低），形成高侵（也称增阻侵入）时，一般使用感应测井来确定地层电阻率。感应测井具有很好的水平聚焦特性，可以测量出井中含有非导电介质的地层电阻率和泥浆滤液侵入时原状地层的电阻率。感应测井还具有较高的纵向分层能力，也能研究较薄的渗透性地层。但是，当井眼充满低电阻率泥浆，地层电阻率较高时，感应测井的测量结果就会受到影响。 侧向、感应或两者之一，是测井的必测项目。通常电阻率测井是把感应型(双感应、阵列感应等)和电流型（双侧向、阵列侧向、横向等）测井方法组合起来进行测井，在组合测井中的各种仪器可以优越互补，以充分反映目的层性态。 20世纪50年代，我国曾广泛使用横向测井方法求取原状地层电阻率和侵入带电阻率。这种方法的基本思路是用一系列不同电极距的梯度电极系对同一井段进行测量，由于电极距不同，其探测范围不同，因此可以研究侵入带电阻率和原状地层电阻率。阵列感应测井就其基本思路而言，与横向测井一脉相承，也是采用一系列不同线圈距的线圈系测量同一地层，从而得出原状地层及侵入带电阻率等参数。所不同的是，阵列感应测井采用先进的电子技术、计算机技术及数字处理方法，把采集的大量数据送到地