摘要：介紹了一種緊湊型傳播電阻率的結(jié)構(gòu)和工作原理，以兩口井為例，介紹了該儀器在水平井隨鉆測量中的應(yīng)用情況。所測得的實時電阻率曲線可以實現(xiàn)地層的準(zhǔn)確判定，較好地控制井眼軌跡沿油層最佳位置鉆進，避免各種工程事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：隨鉆測量；電阻率；地質(zhì)導(dǎo)向；水平井

引言

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是近年來發(fā)展較快的一種鉆井技術(shù)，它是利用帶地質(zhì)參數(shù)的無線隨鉆測量儀器在鉆進過程中實時測量地層地質(zhì)參數(shù)，并根據(jù)測得參數(shù)隨時調(diào)整井眼軌跡，確保井眼在油層的最佳位置鉆進，從而起到地質(zhì)導(dǎo)向作用。與傳統(tǒng)的電磁波電阻率相比，采用緊湊型探頭組合設(shè)計會使隨鉆電阻率測井的儀器更短、費用更低。CPR的探測深度與儀器的發(fā)射線圈和接收線圈的距離、測量方法、發(fā)射頻率、地層真實電阻率等許多因素有關(guān)，通過分析影響電磁波電阻率探測深度的因素，可以在隨鉆測量中根據(jù)實際情況及時采取措施，控制井眼軌跡，準(zhǔn)確地預(yù)測目的層，更好地指導(dǎo)鉆井施工。

1.CPR的結(jié)構(gòu)及原理

1.1結(jié)構(gòu)

一個簡單的電阻率測量由單一信號發(fā)射線圈和兩個接收線圈組成。通過發(fā)射天線產(chǎn)生一個磁場(波形)，而且生成的波形被兩個臨近的接收天線接收。當(dāng)兩個測量和接收到的信號一起使用，通過電阻率計算分析出曾穿過的地層，其工作頻率在400KHZ到5M之間，波形的速率傳播表面介質(zhì)的改變隨電阻率而改變。在真空中，速率和光速一樣。在傳輸介質(zhì)里(例如水槽)，速度會隨著傳導(dǎo)率的增加而減少，(電阻率的減小，速度也減小)，由于速度的變小，第一次接收到和第二次接收到之間的時間會延長。

1.2原理

采用的測量原理是相位差測量法、多頻測量法或衰減測量法。

1.2.1相位差測量法

當(dāng)電磁波的頻率一定時，電磁波在地層中的傳播速度可以表示為單位時間內(nèi)傳送的波長，換句話說就是相位移。在隨鉆電磁波電阻率的測量儀器中人們通常用相位移描述傳播速度。當(dāng)發(fā)射的電磁波信號在地層中傳播時，它的兩個接收線圈之間接收的電磁波信號就會有相位移產(chǎn)生，不同的地層就會有不同的相位移。

1.2.2多頻測量法

通常，頻率越低(例如，400KHz對10MHz)穿透地層越深。然而，較短的發(fā)射器一接收器間距，探測深度差異最小。這樣為了在不同的地質(zhì)構(gòu)造的油層中取得最佳的地質(zhì)數(shù)據(jù)采集效果，就可以相應(yīng)的選用不同的頻率段，通過使用三個不同探測深度的電阻率值，可對深電阻率讀值進行侵入校正確定真電阻率Rt。同樣，也可以對淺電阻率讀值進行侵入校正確定更為準(zhǔn)確的沖洗帶電阻率R

1.2.3衰減測量法

電磁波在導(dǎo)電地層中傳播時，它的幅度以指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的速度與地層的導(dǎo)電性成正比。由于兩個接收線圈與發(fā)射線圈的距離不同，所以從兩個接收線圈中檢測到的信號幅度不同，這樣電磁波信號在不同地層中傳播時，兩個接收線圈檢測到的信號的衰減比例就會不同。在高導(dǎo)電地層即電阻率低的地層，信號衰減大，遠(yuǎn)接收線圈接收的信號幅度比近接收線圈接收的信號幅度衰減得多，反之則相反。

最初的三探頭測井儀(一個發(fā)射器。兩個接收器)并不提供井眼補償或消除接收器電子線路誤差。通過以相同的發(fā)射器一接收器間距在接收器的另一邊再加一個發(fā)射探頭，實現(xiàn)了井眼補償和消除接收器電子線路誤差。

1.3同經(jīng)典電纜測井的比較

1.3.1電纜測井針對不同的影響因素，在掌握各種電測方法的線性范圍、探測半徑、聚焦強弱，各種影響的前提下。針對不同的地層采用不同的測井系列：在低電阻率地層采用雙感應(yīng)一8側(cè)向、微球；在高電阻率地層采用雙側(cè)向；在薄層用微電極、3側(cè)向等；油基泥漿采用感應(yīng)等多種系列。它的優(yōu)點是在于測量曲線數(shù)據(jù)的全面性和專業(yè)性，不足之處是在于對干擾因素導(dǎo)致的真假電阻律的感應(yīng)不敏感。由于侵入的影響，存在沖洗帶、侵入帶和原狀地層的電阻率上的差異，電阻率測井應(yīng)反映不同深度的電阻率數(shù)值上的變化；另外巖層的電阻率高低、巖層厚度影響地層真電阻率；泥漿、井眼等影響地層真電阻率。因此影響因素多。

1.3.2通過測量每一組發(fā)射極和接收極之間的相位差和電磁波幅度衰減，探測不同深度范圍(極淺、淺、中深、深)的電阻率曲線和組合電阻率曲線。較好的解決上述影響因素的問題，得到盡可能的地層真實電阻率。

2.現(xiàn)場應(yīng)用情況

該緊湊型電阻率測量儀器的現(xiàn)場應(yīng)用在目的層標(biāo)定，油水層分離，以及油藏邊際問題的處理上都取得了不小的進步，數(shù)據(jù)處理曲線與測井曲線吻合良好。在一定程度上彌補了國內(nèi)目前這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。

2.1高43—平60井

高43—平60井是濟陽坳陷東營凹陷青城北緩坡構(gòu)造帶的一口生產(chǎn)水平井，鉆探目的為開發(fā)沙三段稠油，首次采用了緊湊型傳播補償電阻率的地質(zhì)導(dǎo)向儀器。該井造斜點井深646m，A點井深1167.83m，完鉆井深1325.29m。在實鉆過程中，根據(jù)實時測量曲線準(zhǔn)確判斷標(biāo)志層及標(biāo)志層下部的油層，明確的界定了油層深度。在鉆進至1148m時發(fā)現(xiàn)油氣顯示變化情況，通過測量儀器實施監(jiān)測曲線，判斷儲層頂界上移，調(diào)整設(shè)計垂深上提0.9m，并要求軌跡沿上靶鉆進。順利進入油層后，根據(jù)實時地質(zhì)導(dǎo)向跟蹤曲線與地質(zhì)撈砂和油氣顯示情況對比，及時控制鉆壓并調(diào)整鉆進軌跡，順利完成了水平段的施工。

2.2金10—平1井

金10—平1井是一口開發(fā)水平井，該地區(qū)由于斷層分布不明晰，鉆進施工難度較大。如何在保證進尺的情況下安全鉆進，成為了施工研究的首要環(huán)節(jié)。由此對地質(zhì)導(dǎo)向測量數(shù)據(jù)的及時性與準(zhǔn)確性較之其他類型的儀器提出了更加嚴(yán)格的要求。該井在按設(shè)計要求鉆至垂深546.22m時，從電阻率和伽瑪實時測井曲線上未發(fā)現(xiàn)油氣顯示。控制井斜角繼續(xù)鉆進至垂深548.65m時，地層的電阻率出現(xiàn)明顯的變化，從1.2歐姆米變?yōu)?.5歐姆米，由此判斷已經(jīng)進入油層，及時調(diào)整井斜角為88后水平鉆進。金10—平1井完鉆井深1263.43m，水平段長325.23m，原油產(chǎn)量達(dá)到同地區(qū)直井產(chǎn)量的3.6倍，獲得了良好的開采效果。以下是實鉆測量曲線圖示。

3.總結(jié)

在現(xiàn)場操作的過程中我們得出：通過測量每一組發(fā)射極和接收極之間的相位差和電磁波幅度衰減，探測不同深度范圍(極淺、淺、中深、深)的電阻率曲線和組合電阻率曲線。較好的解決了各種干擾環(huán)節(jié)的問題，得到盡可能的地層真實電阻率。同時通過深淺電阻的對比，對油氣儲層進行了定量分析，較好的解釋了大角度和水平井中電阻率的各異向性影響，這在電纜測井中是比較困難的。最后，通過同地域相似地質(zhì)情況井位數(shù)據(jù)處理的對比，也說明了該種電阻率儀器在地質(zhì)導(dǎo)向方面的優(yōu)越性。

參考文獻：

[1]S.M.Haugland，“New discovery with important implications for LWD propagation resistivity processing and interpretation，”in Proc.SPWLA42nd Annu.Logging Symp.，Jun.17—20，2001，pp.1—14.

[2]R.F.Rodney and M.s.Bittar。“A combined phase and amplitude technique for contronlling the investiga-tion depth of propagating electromagnetic wave.”presented at the SPE Annu.Technical Conf.Exhibition.Paper26493.