譚茂金，高 杰，鄒友龍，謝關(guān)寶，喬悅東

1地下信息探測(cè)技術(shù)與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083 3中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院，北京 102249 4中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，東營(yíng) 257096 5中國(guó)海洋石油公司研究總院，北京 100027

鹽水泥漿條件下定向井雙側(cè)向測(cè)井環(huán)境校正方法研究

譚茂金1，2，高 杰3，鄒友龍1，謝關(guān)寶4，喬悅東5

1地下信息探測(cè)技術(shù)與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083 3中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院，北京 102249 4中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，東營(yíng) 257096 5中國(guó)海洋石油公司研究總院，北京 100027

在定向井中，雙側(cè)向測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)由于受井眼、圍巖、井斜、徑向侵入等環(huán)境因素的影響，難以準(zhǔn)確地估算儲(chǔ)層的電阻率和更準(zhǔn)確地識(shí)別儲(chǔ)層流體．本文擬提出圖版法和反演法相結(jié)合的思路來(lái)研究地層視電阻率的校正問(wèn)題．首先，針對(duì)研究區(qū)的測(cè)井環(huán)境和鉆井液電阻率，計(jì)算了不同尺寸井眼的雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)，繪制了井眼校正圖版；然后，針對(duì)斜度井地層模型，采用三維有限元方法計(jì)算了不同井斜、不同厚度地層的測(cè)井響應(yīng)，構(gòu)建了井斜－圍巖／層厚圖版，利用該圖版實(shí)現(xiàn)了井眼校正和井斜－圍巖／層厚的電阻率快速校正．最后，針對(duì)鉆井液侵入的影響，采用反演方法計(jì)算了侵入半徑和地層真電阻率，最終實(shí)現(xiàn)了雙側(cè)向測(cè)井的環(huán)境校正．利用上述理論與方法對(duì)海洋中定向井的雙側(cè)向測(cè)井資料進(jìn)行了環(huán)境校正，提高了儲(chǔ)層流體定性識(shí)別和定量評(píng)價(jià)的精度．

定向井，雙側(cè)向測(cè)井，三維有限元（3DFEM），環(huán)境校正

1 引 言

大斜度井／水平井（即定向井）對(duì)遠(yuǎn)距離或環(huán)境較敏感區(qū)域的油氣開(kāi)采有積極意義．定向井電阻率測(cè)井的影響主要包括相對(duì)井斜、圍巖和層厚以及泥漿侵入等方面［1－4］，而且，由于雙側(cè)向測(cè)井電極系參數(shù)不同，其測(cè)井響應(yīng)也有差別．雙側(cè)向測(cè)井視電阻率影響的校正通常包括井眼校正、井斜－圍巖／層厚校正和侵入校正等．傳統(tǒng)的圍巖／層厚影響校正圖版是針對(duì)某一種雙側(cè)向測(cè)井儀器在井眼垂直地層條件下得到的，在定向井中原有的圖版不能照搬使用．而且，從三維雙側(cè)向測(cè)井的數(shù)值模擬來(lái)看，在儀器傾斜條件下，尤其是井斜角超過(guò)30°后，測(cè)井視電阻率受?chē)鷰r的影響較大．因此，要想獲得準(zhǔn)確的地層電阻率，必須同時(shí)考慮井斜、圍巖和目的層厚度的變化來(lái)研究環(huán)境校正［5－10］．

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在電阻率測(cè)井的數(shù)值模擬和環(huán)境校正方面作了一些積極探索和研究，取得了一些成果．高杰等［11］針對(duì)理想模型采用正演和快速反褶積方法進(jìn)行定向井的電測(cè)井曲線校正，但沒(méi)有對(duì)實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行校正．鄧少貴等［12］針對(duì)水平井地層模型，利用有限元數(shù)值模擬方法建立了水平井雙側(cè)向測(cè)井層厚及圍巖影響校正圖版，并據(jù)此有效地實(shí)現(xiàn)了層厚及圍巖影響校正方法．在徑向泥漿侵入方面，泥漿侵入會(huì)造成電測(cè)井響應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化［13－16］，而且，在大斜度井／水平井中，由于井斜、層厚／圍巖的影響，實(shí)際的泥漿侵入特性更為復(fù)雜，難以直接利用雙側(cè)向測(cè)井資料進(jìn)行流體識(shí)別，因此，必須求取原狀地層的電阻率．而且，石油測(cè)試工程也迫切需要知道泥漿侵入半徑，為射孔槍選擇和測(cè)試分析提供參考和依據(jù)．因此，針對(duì)定向井開(kāi)展雙側(cè)向測(cè)井的環(huán)境影響校正是非常有意義的．

針對(duì)研究區(qū)的定向井測(cè)井環(huán)境、鹽水泥漿以及地質(zhì)特點(diǎn)，本文首先采用二維有限元方法（2DFEM）計(jì)算了不同尺寸井眼的電阻率響應(yīng)，并繪制了井眼校正圖版；然后，針對(duì)不同井斜的地層模型，采用三維有限元方法（3DFEM）計(jì)算了不同厚度地層的測(cè)井響應(yīng)，構(gòu)建了井斜－圍巖／層厚圖版，并利用圖版的規(guī)律實(shí)現(xiàn)了井眼校正和井斜－圍巖／層厚的電阻率校正．最后，針對(duì)泥漿侵入的影響，利用非線性最小二乘反演方法計(jì)算了侵入半徑和地層真電阻率，最終實(shí)現(xiàn)了雙側(cè)向測(cè)井的環(huán)境校正．理想模型和實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的處理結(jié)果表明，該方法應(yīng)用效果較好．

2 雙側(cè)向測(cè)井環(huán)境影響校正方法

2．1 井眼影響校正圖版和校正方法

利用有限元（FEM）開(kāi)展雙側(cè)向測(cè)井井眼影響校正研究．在地層無(wú)限厚、井眼尺寸一定、無(wú)泥漿侵入條件下的地層模型，具有旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱性，因此，可用二維有限元方法（2DFEM）模擬電阻率響應(yīng)［6，17－18］．利用上述方法對(duì)雙側(cè)向測(cè)井進(jìn)行大量數(shù)值模擬，制作了研究區(qū)井眼校正圖版（圖1）．該圖版的制作條件是：研究區(qū)泥漿電阻率（Rm）約為1．0Ωm，井眼的尺寸從6in（1in＝2．54cm，下同）開(kāi)始，以2in為步長(zhǎng)，逐步遞增至22in．以深側(cè)向電阻率（Rlld）與泥漿電阻率的比值（Rlld／Rm）為橫坐標(biāo)，校正系數(shù)（Rlldc／Rlld）為縱坐標(biāo)，井徑（D）做模數(shù)．從圖1a可以看出，隨著泥漿電阻率的降低或Rlld／Rm的增大，校正量Rlldc／Rlld逐漸增大；當(dāng)Rlld／Rm大于一定數(shù)值時(shí)，校正量Rlldc／Rlld越來(lái)越?。畬?duì)于淺側(cè)向來(lái)說(shuō)，隨著泥漿電阻率的降低或Rlls／Rm的增大，其校正量具有如下變化規(guī)律（圖1b）：當(dāng)井徑大于8in時(shí)，校正量Rllsc／Rlls越來(lái)越大；當(dāng)井徑小于8in時(shí)，校正量Rllsc／Rlls越來(lái)越小并逐漸趨于不變．

圖1 雙側(cè)向井眼校正圖Fig．1 Borehole correction charts for dual laterolog

利用該圖版，將厚度無(wú)限大、無(wú)侵入地層的視電阻率乘上校正系數(shù)即可得到原狀地層的電阻率．對(duì)圖1所示圖版中不同井徑的關(guān)系曲線進(jìn)行回歸，可得到深、淺側(cè)向電阻率的具體校正公式．

不同井徑的深側(cè)向電阻率校正近似表達(dá)式如下：

式中，B0、B1、B2、B3為系數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)表1．

表1 Rlld井眼校正公式系數(shù)表Table 1 Borehole correction formula coefficients for Rlld

不同井徑的淺側(cè)向電阻率校正近似表達(dá)式如下：

式中，B0、B1、B2、B3，具體數(shù)值見(jiàn)表2．

表2 Rlls井眼校正公式系數(shù)表Table 2 Borehole correction formula coefficients for Rlls

2．2 井斜－圍巖／層厚影響校正圖版和校正方法

進(jìn)行井斜－圍巖／層厚影響校正，需要制作不同井斜角和層厚的校正圖版．在不考慮泥漿侵入影響的條件下，采用三層介質(zhì)模型，上下為圍巖（Rs），中間為目的層（Rt）．圖版具體制作方法：針對(duì)某一井斜角的三層介質(zhì)模型，利用三維有限元（3DFEM）數(shù)值模擬方法［2，4，7］計(jì)算多組不同層厚（H）模型的深側(cè)向和淺側(cè)向視電阻率，記為Rlld和Rlls；然后，提取出不同層厚（H）下某一固定Rlld／Rs（或Rlls／Rs）的一組數(shù)據(jù)，繪出該井斜條件下的圍巖／層厚校正圖版；最后，改變井斜角，得到其他井斜角的一系列校正圖版．圖2和圖3分別為井斜角15°、30°、45°、60°、75°、90°的圍巖／層厚校正圖版．

這一系列圖版的制作條件是：三層地層模型，井徑為0．045m（已經(jīng)經(jīng)過(guò)井眼校正，相當(dāng)于緊貼儀器周?chē)?，研究區(qū)圍巖（Rs）為3．0Ωm，儀器無(wú)偏心，無(wú)泥漿侵入．選定目的層厚度（H）為橫坐標(biāo)，深側(cè)向校正系數(shù)（Rlldc／Rlld）和淺側(cè)向校正系數(shù)（Rllsc／Rlls）為縱坐標(biāo)，視電阻率與圍巖電阻率的比值（Rlld／Rs或Rlls／Rs）為圖版模數(shù)．

圖2所示為不同井斜角和層厚的深側(cè)向校正圖版，可以看出，深側(cè)向電阻率校正系數(shù)（Rlldc／Rlld）隨目的層厚度（H）的增大而起伏變化，其變化規(guī)律取決于圍巖電阻率與目的層電阻率的比值．當(dāng)圍巖電阻率大于目的層電阻率時(shí)，校正系數(shù)Rlldc／Rlld大于1，說(shuō)明校正后的電阻率大于原視電阻率；當(dāng)圍巖電阻率小于目的層電阻率時(shí)，校正系數(shù)Rlldc／Rlld小于1，說(shuō)明校正后的電阻率小于原視電阻率．隨著目的層厚度的增大，深側(cè)向校正系數(shù)曲線Rlld／Rlls逐漸減小，當(dāng)目的層厚度增大20m時(shí)，該校正系數(shù)Rlld／Rlls趨近于1，可不必進(jìn)行層厚校正．當(dāng)井斜角較小時(shí)，如小于30°時(shí)，校正系數(shù)Rlldc／Rlld數(shù)值介于1．0～1．3之間，即不同層厚的校正系數(shù)不大；隨著井斜角的增加，其校正系數(shù)逐漸增大，當(dāng)井斜角為60°時(shí)，校正系數(shù)Rlldc／Rlld數(shù)值介于1．0～1．9之間，當(dāng)井斜角逐漸增加到75°和90°后，校正系數(shù)Rlldc／Rlld持續(xù)增大，這說(shuō)明井斜越大電阻率受的影響也越大，相應(yīng)的校正系數(shù)也越大．總之，井斜越大、層厚越小校正系數(shù)越大．

對(duì)于淺側(cè)向測(cè)井來(lái)說(shuō)，圖3所示規(guī)律與圖2類(lèi)似，只不過(guò)校正系數(shù)Rllsc／Rlls偏?。?/p>

為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的快速校正，根據(jù)圖版所表達(dá)的規(guī)律，擬合了一系列校正公式．以圖2c所示為45°井斜校正圖版為例，從圖中得到不同的Rlld／Rs對(duì)應(yīng)的校正公式．當(dāng)目的層厚度（H）為0．6～1．92m時(shí)

式中，B0、B1、B2、B3的具體數(shù)值見(jiàn)表3．

表3 45°井斜Rlld圍巖／層厚校正公式系數(shù)表（H＝0．6～1．92m）Table 3 Bed－thickness correction formula coefficients for Rlld with 45°deviation angle（H＝0．6～1．92m）

當(dāng)目的層厚度（H）為1．92～15．0m時(shí)

式中，B0、B1、B2、B3、B4的具體數(shù)值見(jiàn)表4．

表4 45°井斜Rlld圍巖／層厚校正公式系數(shù)表（H＝1．92～15．0m）Table 4 Bed－thickness correction formula coefficients for Rlldwith 45°deviation angle（H＝1．92～15．0m）

同理，從圖3c可得到Rlls的校正公式．當(dāng)目的層厚度（H）為0．6～2．72m時(shí)

式中，B0、B1、B2、B3的具體數(shù)值見(jiàn)表5．

當(dāng)目的層厚度（H）為2．72～15．0m時(shí)

式中，B0、B1、B2、B3的具體數(shù)值見(jiàn)表6．

圖2 不同井斜角深側(cè)向測(cè)井圍巖／層厚校正圖版Fig．2 Bed－thickness correction charts for deep laterolog in different derivation angles

表5 45°井斜Rlls圍巖／層厚校正公式系數(shù)表（H＝0．6～2．72m）Table 5 Bed－thickness correction formula coefficients for Rllswith 45°deviation angle（H＝0．6～2．72m）

根據(jù)上述不同井斜－圍巖／層厚圖版和校正公式，就可以對(duì)井眼校正后的雙側(cè)向測(cè)井曲線進(jìn)行環(huán)境校正．具體校正步驟如下：首先，利用自然電位（SP）或自然伽馬（GR）等進(jìn)行分層，分別計(jì)算每層的平均電阻率和上下圍巖的電阻率以及每層的厚度；然后，根據(jù)井斜角選擇相應(yīng)的圖版及其相應(yīng)的校正公式，采用插值的方法求得相應(yīng)的校正系數(shù)；最后，利用上述公式對(duì)雙側(cè)向測(cè)井進(jìn)行井斜、圍巖／層厚校正．

2．3 泥漿侵入校正方法

從理論上講，利用三維有限元的方法可以構(gòu)建不同侵入深度的校正圖版（即旋風(fēng)圖版），通過(guò)查圖版的方法可以讀取地層真電阻率和侵入深度，但是這種辦法費(fèi)時(shí)費(fèi)力．因此，為了實(shí)現(xiàn)泥漿侵入的計(jì)算機(jī)自動(dòng)校正，擬采用反演的方法求取原狀地層電阻率．

表6 45°井斜Rlls圍巖／層厚校正公式系數(shù)表（H＝2．72～15．0m）Table 6 Bed－thickness correction formula coefficients for Rllsw ith 45°deviation angle（H＝2．72～15．0m）

圖3 不同井斜角淺側(cè)向測(cè)井圍巖／層厚校正圖版Fig．3 Bed－thickness correction charts for shallow laterolog in different derivation angles

2．3．1 泥漿侵入校正反演方法

雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)是原狀地層電阻率、沖洗帶電阻率和侵入半徑等模型參數(shù)向量（p）的非線性函數(shù)，記為Rth（p）．雙側(cè)向測(cè)井電阻率反演問(wèn)題是：利用雙側(cè)向測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（觀測(cè)數(shù)據(jù)，Rai，i＝1，2，…，m）求解原狀地層電阻率（Rt）、沖洗帶電阻率（Rxo）和侵入半徑（Rin）等地層參數(shù)．但由于地層模型參數(shù)和測(cè)井響應(yīng)之間沒(méi)有明確的解析關(guān)系，求解上述地層模型參數(shù)（p）通常采用Marquardt優(yōu)化算法．該方法是一種非線性優(yōu)化方法，通常采用逐次線性化的方法進(jìn)行最小二乘求解，其特點(diǎn)是通過(guò)多次迭代求解線性化后的法方程，逐步逼近最優(yōu)解．為此，首先將其在地層模型參數(shù)向量的某個(gè)初值p0處作Taylor展開(kāi)，并略去二次項(xiàng)及二次以上項(xiàng)：

式中，Rth（p）為計(jì)算的理論測(cè)井值構(gòu)成的向量，即Rth（p）＝（Rth1，Rth2，…，Rthm），m維；p＝（ρ1，ρ2，…，ρn）T為待反演的地層模型參數(shù)向量，n維；Δp＝p－p0是向量p的修正量向量，A為m×n階的Jacobi矩陣：

根據(jù)（7）式得到理論測(cè)井值向量（Rth）與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（Ra）的殘差：

記b＝Ra－Rth（p0）為觀測(cè)值向量Ra與某個(gè)給定地層模型（參數(shù)向量為p0）計(jì)算的理論測(cè)井值Rth（p0）之差，則（8）式變?yōu)?/p>

略去該式中的ε（p），得方程組

該式為關(guān)于地層模型參數(shù)修正量向量Δp的m×n線性方程組．

通常情況下，測(cè)井反演時(shí)測(cè)量值個(gè)數(shù)m要大于待反演參數(shù)個(gè)數(shù)n，故（9）式為超定方程．由于該方程系數(shù)矩陣A的逆不存在或其部分奇異值為零，使得該方程可能無(wú)解或?qū)嶋H計(jì)算時(shí)解不穩(wěn)定．Tikhonov和Arsenin把這種問(wèn)題歸為不適定問(wèn)題，并提出了求解不適定問(wèn)題的正則化方法（Regularization Method）［19，20］，引入正則化因子（即阻尼因子），將（9）式修正為

此式即為利用Marquardt算法進(jìn)行反演計(jì)算的方程．求解出Δp，則地層模型參數(shù)即為

由于在進(jìn)行侵入校正之前已經(jīng)進(jìn)行了井眼、井斜－圍巖／層厚校正，消除了上述影響因素，因此，待反演的觀測(cè)數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)上述校正后的數(shù)據(jù)，待反演的模型參數(shù)向量為p＝（Rt，Rxo，rin）T．

2．3．2 雙側(cè)向測(cè)井三參數(shù)反演模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證算法的可靠性，用理想模型（圖4a和圖4b）進(jìn)行電阻率的正反演計(jì)算的相互驗(yàn)證．圖4a所示為5層的原狀地層電阻率（Rt0）和沖洗帶電阻率（Rxo0）模型，圖4b為相應(yīng)的侵入半徑模型（Rin0）．首先，用三維有限元正演算法計(jì)算該地層模型的深側(cè)向（Rlld）和淺側(cè)向（Rlls）測(cè)井響應(yīng)，作為待反演的觀測(cè)數(shù)據(jù)（圖4c）．然后，選取適當(dāng)?shù)脑瓲畹貙与娮杪省_洗帶電阻率和侵入半徑初始值作為反演初始模型，用正演方法計(jì)算相應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，將之與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過(guò)不斷修正參數(shù)值使目標(biāo)函數(shù)減小，直到取得極小值，此時(shí)的參數(shù)值即為求解結(jié)果，即反演得到原狀地層電阻率（Rt）、沖洗帶電阻率（Rxo）和侵入半徑（Rin）．從圖4d可以看出，反演結(jié)果與與設(shè)定地層模型的電阻率、侵入半徑參數(shù)基本一致，說(shuō)明該反演算法是可靠的．

3 處理實(shí)例

經(jīng)過(guò)井眼校正后的深、淺側(cè)向測(cè)井曲線在進(jìn)行人工或計(jì)算機(jī)自動(dòng)分層后，分別計(jì)算每層的平均電阻率和上下圍巖的電阻率以及每層的厚度．根據(jù)不同的井斜角，由雙側(cè)向電阻率的層厚校正圖版得到具體的校正系數(shù)完成曲線校正．校正后的測(cè)井曲線作為輸入，利用三參數(shù)反演方法實(shí)現(xiàn)地層真電阻率（Rt）、沖洗帶電阻率（Rxo）和侵入半徑（Rin）的計(jì)算．

3．1 實(shí)例A井

A井為研究區(qū)內(nèi)一口開(kāi)發(fā)井，泥漿電阻率為0．421Ωm＠22℃和0．233Ωm＠57℃；自然電位為正異常，說(shuō)明泥漿相對(duì)地層水為鹽水泥漿．本井采用常規(guī)CCLT DLL／MSFL測(cè)井系列．

圖4 雙側(cè)向測(cè)井正演模擬及反演實(shí)驗(yàn)Fig．4 Forward modeling and inversion tests of dual laterolog

該本井段的井斜角為33°，對(duì)該井先后進(jìn)行井眼、井斜－圍巖／層厚、侵入校正，侵入校正采用反演方法．首先進(jìn)行井眼校正，得到井眼校正后的深側(cè)向電阻率（RLDB）和淺側(cè)向電阻率（RLSB）；然后，將RLDB和RLSB作為輸入進(jìn)行井斜－圍巖／層厚校正，其校正結(jié)果為RLDP和RLSP；最后將RLDP和RLSP作為輸入進(jìn)行侵入校正，得到原狀地層電阻率（Rt）、沖洗帶電阻率（Rxo）以及侵入半徑（Rin）．

圖5為本井1500～1600m的處理成果．從圖中看出，井眼校正前后電阻率變化不大，但是井斜－圍巖／層后校正后其電阻率具有明顯的變化：深側(cè)向電阻率（RLDP）變大，淺側(cè)向電阻率（RLSP）幾乎不變，說(shuō)明低阻圍巖對(duì)儲(chǔ)層電阻率影響較大．在圖示的層段中，有三個(gè)砂層，其中2號(hào)層（1520～1531．0m），原測(cè)量電阻率約為10Ωm，反演的原狀地層電阻率（Rt）約為14～15Ωm，反演后電阻率升高約4～5Ωm，反演的沖洗帶電阻率（Rxo）為6Ωm，比原淺側(cè)向電阻率數(shù)值略小2．0Ωm，因此，雙側(cè)向測(cè)井正差異變大；同時(shí)，計(jì)算的侵入半徑（Rin）為0．5～1．0m，泥漿侵入較深，可以推測(cè)該儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能好，為高孔、高滲儲(chǔ)層．在這三個(gè)儲(chǔ)層中間的層段，自然電位和自然伽馬測(cè)井曲線指示為泥巖，而且其反演的深側(cè)向電阻率和沖洗帶電阻率完全重合，無(wú)侵入．

3．2 實(shí)例B井

B井為研究區(qū)內(nèi)另一口評(píng)價(jià)井，泥漿電阻率為0．1381Ωm＠27℃和0．063Ωm＠84℃；自然電位為正異常，說(shuō)明泥漿相對(duì)地層水為鹽水泥漿．該本井段的井斜角為10°，對(duì)該井進(jìn)行了井眼和井斜－圍巖／層厚校正處理，圖6顯示了該井2230～2330m段的數(shù)據(jù)處理結(jié)果．該段巖性為砂巖，測(cè)量的深側(cè)向電阻率（Rlld）約為6Ωm，反演的原狀地層電阻率（Rt）約為10Ωm，電阻率數(shù)值增高約4．0Ωm，而反演的沖洗帶電阻率比淺側(cè)向電阻率（Rlls）數(shù)值小1～2Ωm，此時(shí)，原狀地層電阻率（Rt）與沖洗帶電阻率（Rxo）的正差異比原雙側(cè)向差異大，電阻率數(shù)據(jù)得到了校正，而且計(jì)算的侵入半徑（Rin）為1．0～1．5m．在未反演之前，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的電阻率差異較?。ū揪鄮r段電阻率約為2～4Ωm）差異較小，很難分辨流體的性質(zhì)和計(jì)算流體的飽和度，反演后地層電阻率（Rt）與沖洗帶電阻率（Rxo）的比值約為2～5，解釋為油層．2010年10月測(cè)試日產(chǎn)油8m3，水0．3m3，測(cè)試結(jié)果證實(shí)了解釋結(jié)論．

本井說(shuō)明在侵入較深且泥漿電阻率較小的情況下，地層視電阻率測(cè)量不準(zhǔn)確，泥漿侵入校正是必不可少的．

3．3 實(shí)例C井

圖5 A井電阻率環(huán)境校正處理結(jié)果Fig．5 Dual laterolog environment correction results for Well A

C井為研究區(qū)內(nèi)另一口評(píng)價(jià)井，泥漿電阻率為0．421Ωm＠22℃和0．233Ωm＠57℃；自然電位為正異常，說(shuō)明泥漿相對(duì)地層水為鹽水泥漿．該本井段的井斜角為45°．圖7為本井2260～2300m井段的處理成果為砂巖．在泥質(zhì)砂巖段（2260～2288m），反演的深側(cè)向電阻率（Rt）和沖洗帶電阻率（Rxo）大多完全重合，計(jì)算得到大多層段侵入半徑（Rin）為0m．而在砂巖段（2288～2300m），深側(cè)向電阻率（Rlld）約為50～60Ωm，淺側(cè)向電阻率（Rlls）約為40Ωm，兩者呈明顯正差異；反演后，原狀地層真電阻率（Rt）約為80～120Ωm，比視電阻率大30～60Ωm，反演的沖洗帶電阻率（Rxo）約為20Ωm，比原淺側(cè)向電阻率數(shù)值略小，計(jì)算的侵入半徑（Rin）為0．5～1．5m．原狀地層電阻率與沖洗帶之間的差異大，這說(shuō)明儲(chǔ)集性能好，與計(jì)算的孔隙度數(shù)據(jù)吻合．

與A井、B井相比，C井斜較大，校正量也較大；此外，由于本井的孔隙度比A井和B井孔隙度大，鹽水泥漿的侵入對(duì)儲(chǔ)層影響也較大，因此必須進(jìn)行侵入校正．

4 結(jié)論與討論

此項(xiàng)研究針對(duì)鹽水泥漿條件下定向井中井眼、泥漿、井斜、圍巖等環(huán)境影響因素問(wèn)題，針對(duì)雙側(cè)向測(cè)井提出了一套利用圖版和反演理論相結(jié)合的環(huán)境校正思路和方法，形成了一套環(huán)境校正方法和程序，實(shí)現(xiàn)了定向井的雙側(cè)向測(cè)井環(huán)境校正．

（1）井眼校正和井斜－圍巖／層厚校正的圖版法．針對(duì)研究區(qū)的雙側(cè)向測(cè)井系列、泥漿性能和圍巖電阻率，利用有限元數(shù)值模擬方法分別研制了一系列不同井眼尺寸泥漿校正圖版以及不同井斜的井斜－圍巖／層厚校正圖版，研究出了各個(gè)圖版中的校正規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了井眼（泥漿）、井斜－圍巖／層厚的快速校正，能夠消除上述因素對(duì)測(cè)井的影響．從圖版可以看出，井斜越大時(shí)薄層的校正量越大，井斜較小時(shí)可不必進(jìn)行層厚校正；厚度越大校正量越小，當(dāng)厚度大于20m時(shí)可不必進(jìn)行層厚校正．

（2）采用非線性最小二乘反演方法開(kāi)展了侵入校正方法研究．針對(duì)井眼（泥漿）、井斜－圍巖／層厚的快速校正后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，利用非線性最小二乘反演方法計(jì)算得到了地層真電阻率和沖洗帶電阻率以及侵入半徑．針對(duì)預(yù)設(shè)地層模型計(jì)算了雙側(cè)向測(cè)井電阻率，并進(jìn)行了反演實(shí)驗(yàn)，其反演結(jié)果與模型具有較高的一致性，說(shuō)明基于此反演方法的侵入校正結(jié)果是可靠的；

圖6 B井雙側(cè)向環(huán)境校正處理結(jié)果Fig．6 Dual Laterolog environment correction results for Well B

圖7 C井雙側(cè)向環(huán)境校正處理結(jié)果Fig．7 Dual laterolog environment correction results for Well C

（3）對(duì)研究區(qū)的雙側(cè)向測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，分析了研究區(qū)地層的侵入特征和電阻率校正情況．實(shí)例分析認(rèn)為，環(huán)境校正后得到的地層真電阻率均比原視電阻率高，井斜角越大，其校正量越大，原視電阻率受井斜影響越大；計(jì)算的研究區(qū)侵入半徑大約為0．5～1．5m，泥漿侵入校正是必不可少的．

總之，針對(duì)鹽水泥漿條件下定向井中雙側(cè)向測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)必須進(jìn)行井眼（泥漿）、井斜－圍巖、侵入等環(huán)境影響因素校正，才能得到地層的真電阻率．

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Environment correction method of dual laterolog in directional well

TAN Mao－Jin1，2，GAO Jie3，ZOU You－Long2，XIE Guan－Bao4，QIAO Yue－Dong5

1 Key Laboratory of Geo－detection（China University of Geosciences，Beijing），Ministry of Education，Beijing100083，China 2 School of Geophysics and Information Technology，China University of Geosciences，Beijing100083，China 3 College of Geophysics and Information Engineering，China University of Petroleum，Beijing102249，China 4 College of Geosciences and Technology，China University of Petroleum，Dongying257096，China 5 Research Insttitute of China National Offshore Oil Corp．，Beijing100027，China

In directional wells such as deviated wells and horizontal wells，dual laterolog of resistivity is usually not accurate enough due to some environmental factors such as borehole，surrounding bed，well deviation，radial invasion zone and so on，so it is difficult for fluid identification and quantitative evaluation of the reservoirs．A new combination method of chart correction and invasion inversion is proposed to study apparent resistivity correction of duallaterolog．Firstly，according to borehole size and drilling fluid properties，the dual laterolog resistivity responses are calculated with three dimensional finite element method（3DFEM）and the borehole correction charts are constructed．Then，according to all kinds of formation models with different deviation angles and bed thickness，the resistivity responses are computed and the well deviation and surrounding bed or thickness correction charts are built．Then，according to the law illustrated in the correction charts，the borehole，well deviation surrounding bed／thickness corrections of the logging resistivity are realized fast．Finally，with respect to the effect of drilling fluid invasion，the invasion radius and true resistivity of the formation are calculated using the inversion method，and the environment correction for dual laterolog is achieved completely．After the theory is applied to dual laterolog data in marine deviated well，the dual laterolog resistivity correction results can enhance the accuracy of qualitative identification and quantitative evaluation of the reservoirs．

Directional wells，Dual laterallog，Three dimensional finite element method（FEM），Environment correction

P631收修定稿2011－10－09，2012－03－16收修定稿

國(guó)家自然科學(xué)基金（41172130），中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（2010ZY28），國(guó)家重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)（2011ZX05014－001）”，中國(guó)石油創(chuàng)新基金（2011D－5006－0305）．

譚茂金，男，1973年生，博士，副教授，從事地球物理測(cè)井教學(xué)和研究工作．研究領(lǐng)域?yàn)殡姶艤y(cè)井、核磁共振測(cè)井理論研究與復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井新技術(shù)應(yīng)用研究．E－mail：tanmj＠cugb．edu．cn

譚茂金，高杰，鄒友龍等．鹽水泥漿條件下定向井雙側(cè)向測(cè)井環(huán)境校正方法研究．地球物理學(xué)報(bào)，2012，55（4）：1422－1432，

10．6038／j．issn．0001－5733．2012．04．038．

Tan M J，Gao J，Zou Y L，et al．Environment correction method of dual laterolog in directional well．Chinese J．Geophys．（in Chinese），2012，55（4）：1422－1432，doi：10．6038／j．issn．0001－5733．2012．04．038．

10．6038／j．issn．0001－5733．2012．04．038

（本文編輯 汪海英）