張傳峰

江蘇油田鉆井處，江蘇揚(yáng)州 225261

0 引言

FEWD是哈利伯頓公司生產(chǎn)的一種無(wú)線隨鉆地質(zhì)評(píng)價(jià)儀器，它能在鉆井的同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量并上傳地層的地質(zhì)參數(shù)（伽馬、電阻率、孔隙度等），技術(shù)人員可根據(jù)測(cè)得的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)地層做出評(píng)價(jià)，根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整井身軌跡，保持井眼始終沿儲(chǔ)層有利的位置鉆進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向的目的。EWR（Electromagnetic Wave Resistivity）是FEWD系統(tǒng)測(cè)量地層電阻率的儀器之一，通過(guò)分析電磁波電阻率曲線的特點(diǎn)，可以在導(dǎo)向鉆進(jìn)中根據(jù)實(shí)際情況采取措施， 及時(shí)調(diào)整控制井眼軌跡，以提高油層穿透率，更有利于水平井施工。

1 EWR 的結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理

1.1 結(jié)構(gòu)

EWR采用了四發(fā)雙收的結(jié)構(gòu)（圖1），四個(gè)發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈分別垂直安置在無(wú)磁鉆鋌表面的環(huán)形溝槽內(nèi)， 外部采用特殊材料封固。極淺、淺、中深度的測(cè)量采用2MHz的發(fā)射頻率，而深電阻率的測(cè)量采用較低的1MHz發(fā)射頻率以實(shí)現(xiàn)較深的探測(cè)深度。

圖1 電磁波電阻率傳感器EWR示意圖

1.2 測(cè)量原理

EWR主要采用三種計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)電阻率的測(cè)量：相位移測(cè)量、幅度比測(cè)量及組合電阻率測(cè)量法。

2 EWR 的特點(diǎn)及探測(cè)深度的影響因素

2.1 EWR 的特點(diǎn)

1）與常規(guī)的電纜測(cè)井相比，由于隨鉆電阻率儀器在鉆井的同時(shí)測(cè)井，地層打開(kāi)時(shí)間短，受鉆井液的侵入影響較小，其測(cè)量結(jié)果更能反映地層的真實(shí)狀態(tài)，為準(zhǔn)確區(qū)分地層界面，實(shí)時(shí)高效的進(jìn)行地層評(píng)價(jià)提供了更為可靠的依據(jù)；

2）EWR采用四發(fā)雙收線圈系，可以得到深、中、淺、極淺四條不同探測(cè)深度的曲線，能更有效的排除圍巖電阻率對(duì)儀器的干擾，更及時(shí)的反映地層的變化。

2.2 影響EWR探測(cè)深度的因素分析

1）發(fā)射線圈與接收線圈的間距

隨著發(fā)射線圈與接收線圈之間的間距變大EWR的探測(cè)深度將增加， 但太長(zhǎng)的間距將導(dǎo)致對(duì)地層的垂直分辨率下降。

2）發(fā)射極傳輸頻率的影響

電磁波電阻率的探測(cè)深度與采用的信號(hào)傳輸頻率有關(guān)。通常而言，采用的發(fā)射頻率越低，電磁波在地層中的衰減就越小，探測(cè)深度就越深。較低的信號(hào)頻率受介電效應(yīng)的影響也較小，但是遇到高電阻率地層時(shí)精度會(huì)變差。

3）測(cè)量方法的影響

采用幅度比測(cè)量法的探測(cè)深度大于采用相位移法的，但相位移法在高阻地層中的精度較高，而幅度比法只有在地層電阻率低于300hm.m時(shí)精確度較高。

4）地層電阻率的影響

對(duì)探測(cè)深度影響最大的還是地層的真實(shí)電阻率。 由于電磁波在低電阻率的地層中比在高電阻率的地層中衰減更厲害，導(dǎo)致傳輸距離大大縮短。因此，在發(fā)射極-接收極距離一定的情況下，電磁波在較高電阻率地層中的傳播距離遠(yuǎn)大于低電阻率地層。

圖2 EWR的不同探測(cè)深度

3 EWR電阻率特殊響應(yīng)曲線在水平井施工時(shí)的應(yīng)用分析

3.1 利用“極化角現(xiàn)象”預(yù)告地層邊界

當(dāng)隨鉆電阻率儀器以一定夾角穿越相鄰具有不同電阻率的地層邊界時(shí)，測(cè)得的電阻率值在短時(shí)間內(nèi)增到極大然后急劇減小，在曲線圖上產(chǎn)生類似犄角的圖形，這種現(xiàn)象即為極化角現(xiàn)象 。極化角現(xiàn)象的產(chǎn)生主要受相鄰地層之間的電阻率差值、儀器發(fā)射極與接收極的間距以及井眼軌跡與地層之間相對(duì)夾角的大小等因素的影響。鄰近地層之間電阻率相差越大，相對(duì)夾角越大產(chǎn)生的極化角就越明顯。通常儲(chǔ)層與其他地層的電阻率差值都較大，因此，極化角現(xiàn)象可以作為判斷鉆頭即將鉆入或鉆出儲(chǔ)層的一個(gè)重要標(biāo)志。

圖3 是s14p4井的EWR實(shí)時(shí)電阻率曲線圖，從圖中可以明顯看出在2 141m出電阻率曲線開(kāi)始上升，地層電阻率從4Ω.m上升到最高6.5Ω.m，然后又下降到2 146m的3.5Ω.m左右，接著又迅速升高到近20Ω.m，說(shuō)明此時(shí)鉆頭位置進(jìn)入油層。由于極化角現(xiàn)象非常明顯，我們可將其作為入層時(shí)的重要標(biāo)志。實(shí)際應(yīng)用中，即將達(dá)到目的層時(shí)，如果曲線上出現(xiàn)這種現(xiàn)象就應(yīng)該引起現(xiàn)場(chǎng)人員重視。根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)分析采取相應(yīng)措施。

圖3 s14p4進(jìn)油層時(shí)的極化角現(xiàn)象

3.2 利用不同探測(cè)深度的曲線分離程度，來(lái)判斷井眼軌跡是否處于最佳位置

EWR有深、中、淺、極淺四條不同探測(cè)深度的電阻率曲線，當(dāng)?shù)貙与娮杪首兓淮髸r(shí)，這幾條曲線測(cè)得的電阻率值雖有所差異但應(yīng)基本重合。而當(dāng)?shù)貙犹幱诮唤缑鏁r(shí)，由于不同的探測(cè)深度測(cè)得的電阻率有較大差別，反應(yīng)在曲線圖上就是不同探測(cè)深度的曲線出現(xiàn)分離。在s14p4中，我們采用了深電阻率和淺電阻率兩道實(shí)時(shí)上傳曲線，它們的探測(cè)深度分別是：深電阻率：≈1.2m 淺電阻率：≈0.76m。

分析曲線可知，當(dāng)井眼位置處于油層中較理想位置時(shí)，深淺電阻率值18Ω.m～19Ω.m曲線基本重合，自然伽馬值也較低50API左右。在井深2 244m時(shí)兩條曲線開(kāi)始漸漸分離，伽馬值開(kāi)始上升至泥巖的值，淺電阻率值開(kāi)始逐漸降低，而深電阻率依然較高甚至有繼續(xù)升高的趨勢(shì)。說(shuō)明距儀器較近范圍內(nèi)地層電阻值較低，而距儀器較遠(yuǎn)范圍內(nèi)地層電阻值較大，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是由于儀器已經(jīng)靠近油層與泥巖的界面。由于自然伽馬和淺電阻率的探測(cè)深度淺，因此它已測(cè)到了儀器逐漸靠近泥巖。而深電阻率的探測(cè)深度較深，此時(shí)它測(cè)得值仍就是油層中的電阻率值，造成了兩條曲線出現(xiàn)分離現(xiàn)象。在2 250m后深電阻率曲線也開(kāi)始下降，2 262m時(shí)由于出了油層，兩條曲線測(cè)的都是泥巖的電阻率，因此兩條曲線又重新重合。 在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，應(yīng)密切注意曲線的變化情況，當(dāng)曲線出現(xiàn)較大的分離情況時(shí)，應(yīng)結(jié)合自然伽馬曲線認(rèn)真分析，提前采取措施。避免到出層后再做調(diào)整，以提高油層穿透率。

圖4 出層時(shí)深淺電阻率曲線出現(xiàn)明顯分離

4 結(jié)論

1）EWR 的探測(cè)深度與儀器的發(fā)射天線和接收天線的間距、信號(hào)傳輸頻率、電阻率的計(jì)算方法、地層的真實(shí)電阻率等有關(guān)，其中地層電阻率是主要的影響因素；2）利用 EWR 的實(shí)時(shí)電阻率曲線將井身軌跡盡量控制在儲(chǔ)層的最優(yōu)位置，提高油層穿透率；3）利用EWR的多探測(cè)深度曲線能更及時(shí)的反映地層的變化情況，結(jié)合自然伽馬曲線，能提前發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層的變化，有利于水平井的地質(zhì)導(dǎo)向鉆進(jìn)。

[1]哈里伯頓EWR原理手冊(cè).

[2]FEWD 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)及其應(yīng)用[J].鉆采工藝，2006，29(3)：102-104.