CN103089252B - 一种用于三维感应测井仪的刻度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于三维感应测井仪的刻度方法，该方法包括将三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在刻度装置内的响应信号；根据刻度装置模型参数，对装有给定电导率溶液的刻度装置整体进行数值建模和仿真计算，获得等效均匀地层模型电导率参数，其中，三维感应测井仪在该等效均匀地层模型下的响应信号与所测量的三维感应测井仪在装有给定电导率的溶液的刻度装置内的响应信号相同；根据所测得的响应信号和所获得的等效均匀地层模型电导率参数，建立响应信号与均匀地层模型参数之间的对应关系。本发明所述的刻度方法可以较为方便地开展对三维感应测井仪的响应进行刻度，同时又能保证较高的精度。

Description

一种用于三维感应测井仪的刻度方法

技术领域

本发明涉及感应测井技术领域，更具体地，涉及一种用于三维感应测井仪的刻度方法。

背景技术

在测井方面，随着更复杂、更隐蔽油气藏的开发，人们了解油气储层详细结构的需要也愈来愈迫切，因而对测井提出了更高的要求。感应测井作为测井中的一种重要方法，其测井仪器和地层模型也从简单走向复杂。仪器的频率域从单频到多频，空间域从单线圈感应到多线圈感应，极化域也从单个方向极化到三个正交方向的极化。

据估计，世界上大约30％的油气存在于砂泥岩薄互层储层中。在层积的沙泥岩薄交互储层中，通常宏观电阻率表现为单轴各向异性，传统的感应测井仪器测得的电阻率响应主要反映地层的水平电阻率，砂泥岩薄互层水平电阻率主要反映的是低阻泥岩，由此计算的含水饱和度偏高，从而可能出现对油气层的低估甚至漏估。如何正确评价这类储层促进了三分量感应测井仪器的研制，此种新型仪器的线圈系在常规的轴向线圈系(Z向磁偶极子)的基础上加上了横向线圈系(X和Y向磁偶极子)，所以三维感应测井在理论上既能测得水平方向的电导率又能测出垂直方向的电导率，从而更精确地评价岩石物理性质，有助于最大限度地挖掘垂直井、斜井和水平井中的低电阻率、低反差、泥质砂岩产油气层的产能，从而为石油公司获得最大的经济效益，而被视为当今石油测井的技术前沿，受到极大的重视。

在三维感应测井仪的设计中有一个重要的步骤，就是对仪器的响应进行刻度，刻度有两个目的：一是完成电压信号与视电导率(视电导率与视电阻率成倒数关系)的对应关系，二是消除线圈系误差和电子线路误差的影响。

比较理想的刻度环境是几种具有不同电导率的无限均匀介质，即建立所谓的实体刻度模型来进行一级刻度，由于感应测井仪的探测空间范围大，一级刻度实体模型耗资太大，技术难度高，所以直到目前为止尚未看到用于感应测井的一级刻度标准。感应测井模拟刻度器，即刻度环的制作和使用都很方便，在实际中也被广泛应用，但由于其精度较差，一般作为现场校验用的三级刻度。

发明内容

为解决上述所述的技术缺陷，本发明提供一种用于三维感应测井仪的刻度方法，其目的在于，可以较为方便地开展对感应测井仪的响应进行刻度，同时又能保证较高的精度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于三维感应测井仪的刻度方法，包括：

三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在所述刻度装置内的响应信号；

根据刻度装置模型参数，对所述装有给定电导率溶液的刻度装置整体进行数值建模和仿真计算，获得等效均匀地层模型电导率参数，其中，三维感应测井仪在该等效均匀地层模型下的响应信号与所测量的三维感应测井仪在装有给定电导率的溶液的刻度装置内的响应信号相同；

根据所测得的响应信号和所获得的等效均匀地层模型电导率参数，建立响应信号与均匀地层模型参数之间的对应关系。

优选地，使用有限元法或有限差分法进行仿真计算。

优选地，将三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在刻度装置内的响应信号，包括：

使用悬挂装置来悬挂三维感应测井仪；

将一测控装置与悬挂装置连接，用于对三维感应测井仪进行测控。

优选地，悬挂装置由金属材料制成，悬挂装置距离刻度装置的最短距离大于10米。

优选地，响应信号为电压信号。

本发明由于采取以上所述的技术方案，其包括以下优点：成本消耗相对较低，技术难度可以被实现，并且精度较高。

附图说明

在此说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限制；在附图中：

图1是依据本发明的实施方式的刻度方法的流程图；

图2a是依据本发明的实施例的三维感应测井仪的结构示意图；

图2b是图2a的三维感应测井仪中的一个发射及接收线圈的结构示意图；

图3是在工作频率26KHz、井眼电导率为1.0西门子的情况下21英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线图；

图4是在工作频率26KHz、井眼电导率为0.0西门子的情况下21英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线图；

图5是在工作频率26KHz、井眼电导率为1.0西门子的情况下27英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线图；

图6是在工作频率26KHz、井眼电导率为0.0西门子的情况下27英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。

一种三维感应测井仪结构如图2a所示，该测井仪有一个发射线圈(T)和两个源距的接收线圈系Rm2和Rm1，源距分别是27英寸和21英寸，Rm2为27英寸源距线圈系的主接收线圈，Rb2为27英寸源距线圈系的补偿线圈，Rm1为21英寸源距线圈系的主接收线圈，Rb1为21英寸源距线圈系的补偿线圈，Rb2和Rm1在同一个位置。三维感应线圈具有X/Y/Z向三个方向的分量，考虑到X/Y的对称性，为了简化结构，本发明中的三维感应测井仪的发射线圈和接收线圈可以被设计成X/Z向两个分量，结构如图2b所示。为了简化，在下文中，用27英寸源距特指图2a中三维感应测井仪的源距为27英寸的T-Rm2(RB2)收发线圈组，用21英寸源距特指图2a中三维感应测井仪的源距为21英寸的T-Rm1(Rb1)收发线圈组。

一种用于三维感应测井仪的刻度方法，如图1所示，可以包括如下步骤：

三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在刻度装置内的响应信号；

根据刻度装置模型参数，对装有给定电导率溶液的刻度装置整体进行数值建模和仿真计算，获得等效均匀地层模型电导率参数，其中，三维感应测井仪在该等效均匀地层模型下的响应信号与所测量的三维感应测井仪在装有给定电导率的溶液的刻度装置内的响应信号相同；

根据所测得的响应信号和所获得的等效均匀地层模型电导率参数，建立响应信号与均匀地层模型参数之间的对应关系。

在刻度的实施过程中，调整刻度装置的溶液电导率，由低到高，选取但不局限于在0.01西门子每米到2西门子每米区间，选取3到5个点，重复上述方法操作。通过上述方法，完成对三维感应测井仪的刻度。

可选地，可以使用有限元法或有限差分法进行仿真计算，还可以使用其他的仿真计算算法。

可选地，将三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在刻度装置内的响应信号，可以包括：

可以使用悬挂装置来悬挂三维感应测井仪；

可以将一测控装置与悬挂装置连接，用于对三维感应测井仪进行测控。

可选地，悬挂装置可以由金属材料或者非金属材料制成，如果由金属材料制成，则悬挂装置距离刻度装置的最短距离大于10米。

可选地，响应信号可以为电压信号。

在本申请的一个实施例中，将有限尺寸的刻度装置放置于地面之上，为了保证模型参数的稳定性和工程稳固性，地面可以设计成水泥地面。刻度装置里面可以盛装不同电导率的溶液，对三维感应测井仪进行刻度。

具体刻度实施时，将刻度装置放置于水泥地面之上，刻度装置里面设有井眼和电各向异性层，该电各向异性层的垂直电阻率(沿井眼轴向方向)和水平电阻率(垂直于井眼轴向平面)之比为8，垂直电阻率值和水平电阻率值可以随着刻度装置里面的电导率溶液的电导率值的改变而改变。图2a所示的三维感应测井仪放置于井眼里面，发射线圈T在上面，接收线圈在下面，发射线圈T距离水泥地面的表面7.9米。三维感应测井仪通过从悬挂装置，例如塔吊上悬挂下来的电缆进行悬挂、供电和测控，电缆可以收放，起吊和下放仪器，塔吊可以是金属的和非金属的材料，如果是金属材料，要求距离刻度装置的最短距离大于10米，以减小金属对刻度的影响。测控装置，例如测控电脑位于测控房里面，通过电缆与三维感应测井仪连接进行测控。可以在水池里面预先调配一定电导率的盐溶液，然后通过水泵***注入到刻度装置里面。

进行刻度时，对刻度装置整体(包括电各向异性层、具有给定电导率的溶液和井眼)及三维感应测井仪进行整体数值建模(测控房、塔吊及电缆对仪器响应的影响极小，可以忽略不计，建模中忽略)，采用有限元方法，得到4组刻度装置电导率参数与等效均匀地层电导率参数关系曲线，见图3、图4、图5、图6，曲线中横坐标是刻度装置中的溶液1的电导率。

图3是井眼电导率为1.0西门子时，工作频率26KHz下，21英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线(0.01～10000欧姆米)。其物理含意为：如当模拟井溶液电导率A＝0.1时的响应等于电导率B＝0.77S/m均匀无限大地层在没考虑趋肤效应影响时所对应的响应。因此，上面曲线给出了溶液电导率与均匀无限大地层的对应关系。只要模拟井溶液电导率一定，即可通过上图查到与之对应的均匀无限大地层的电导率。因此通过模拟井溶液可对仪器响应进行刻度。

同样地，图4是井眼电导率为0.0西门子时(无溶液)，工作频率26KHz下，21英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线(0.01～10000欧姆米)。图5是井眼电导率为1.0西门子时，工作频率26KHz下，27英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线(0.01～10000欧姆米)。图6是井眼电导率为0.0西门子时(无溶液)，工作频率26KHz下，27英寸收发线圈距测量信号与地层参数关系曲线(0.01～10000欧姆米)。

由于视电导率＝电压/仪器常数，仪器常数与仪器自身设计参数有关，这样，就建立起了测量的响应信号(可以是电压信号)和均匀地层模型电导率之间的对应关系，通过在刻度装置中一些典型电导率溶液(如0.002，0.01，0.1，1，10s/m)下对仪器进行测试，就建立起了测量的响应信号(可以是电压信号)和均匀地层模型电导率之间的对应关系，就完成了对仪器的刻度。

应用示例1

通过上述方法刻度后的三维感应测井仪，在天然湖泊进行测试，测试水体深度约为18米，水体电阻率29.6ohm.m(用电阻率测试仪CM-MR-3测量获得，电导率与电阻率互为倒数关系)，由于水体深度比较大，范围比较广，近似于无限大均匀水体，水平电阻率＝垂直电阻率。将该三维感应测井仪水平放置于水深约9米处(仪器距离水面和湖底距离均约9米)进行测试，21英寸源距Z向线圈测量电阻率(水平电阻率)为30.03168欧姆米，相对误差1.458364％，21英寸源距x向线圈测量电阻率(垂直电阻率)为30.55966欧姆米，相对误差3.242108％；27英寸源距Z向线圈测量电阻率(水平电阻率)为30.18293欧姆米，相对误差1.96937％，27英寸源距x向线圈测量电阻率(垂直电阻率)为29.81366欧姆米，相对误差0.721827％。

测量结果表明，本发明所述的刻度方法能够对三维感应测井仪进行有效的刻度，经过该刻度方法刻度后的三维感应测井仪在均匀水体中的测量精度较高，能够比较准确地测量均匀媒质的电阻率。

以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以刻意对本发明进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改和变型在内。

Claims (3)

1.一种用于三维感应测井仪的刻度方法，包括：

将三维感应测井仪放置于装有给定电导率的溶液的刻度装置中，测量获得在所述刻度装置内的响应信号，包括：使用悬挂装置来悬挂所述三维感应测井仪，将一测控装置与所述悬挂装置连接，用于对所述三维感应测井仪进行测控；所述悬挂装置由金属材料制成，所述悬挂装置距离所述刻度装置的最短距离大于10米；

根据刻度装置模型参数，对所述装有给定电导率溶液的刻度装置整体进行数值建模和仿真计算，获得等效均匀地层模型电导率参数，其中，三维感应测井仪在该等效均匀地层模型下的响应信号与所测量的三维感应测井仪在装有给定电导率的溶液的刻度装置内的响应信号相同；

根据所测得的响应信号和所获得的等效均匀地层模型电导率参数，建立响应信号与均匀地层模型参数之间的对应关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

使用有限元法或有限差分法进行仿真计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述响应信号为电压信号。