电阻率各向异性模拟井设计.pdf

石油仪器
2014年第28卷第1期
PETROLEUM INSTRUMENIS
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°开发设计
电阻率各向异性模拟井设计
罗曦!李爱勇马明学孙向阳
(1.中海油田服务股份有限公司河北燕郊)(2.电子科技大学四川成都
摘要:国内外领先的测井技术研发机构均致力于多分量电磁波测井仪的研发。测井仪器的研发和生产都离不开试验,
而可靠的试验环境对仪器的研发和生产均是至关重要的。由于缺少已知电阻率各向异性参数的测试环境,设计一个电阻率
各向异性模拟井对于多分量电磁波测并仪的研发显得尤其重要。文章探讨了电阻率各向异性模拟井设计方法,给出了一种
新颖、实用的设计方案,在确保整套系统的精确可靠和易操作的前提下,最大限度降低研制和运行成本,提高试验效率。
最后,通过数值仿夷和实测效果对比验证了模拟井的设计和功能。
关键词:电阻率各向异性模拟井;三维感应测井;电各向异性地层;直水平电阻率
中图法分类号:P631.81
文献标识码:B
文章编号:1004-9134(2014)01-0035-04
贝谢也做了类似的工作?.由此可以见,国外油田服
0引言
务公司的这些模拟井在他们研发三维感应测井仪和其
一种新型测井仪器在投人使用之前,大都会经过他电阻率测井仪的过程中发挥了重要的作用。另外,
理论研究、实验方法研究和样机的研制,最后オ到大主要用于随钻测井领域的多分量电磁波传播测井仪,
批量的生产和投入使用这一流程。实验方法研究是非
可依靠多分量线圈系对地层界面的灵敏性为解释地层
常关键的,既可用来验证理论的正确性、方案的可行
形态和钻井地质导向提供帮助,也需要电阻率各向异
性,也能根据实验结果对仪器的一些参数设计提供指性的试验环境进行验证。
导,同时在仪器投产后也能提供可靠的质检方法
本文讨论的是一种同时配备了均匀地层和各向异
现今,国内外有条件的测井技术研发机构均致力性模型地层的模拟井设计方法?均匀地层可以用来验
于多分量电磁波测井仪的研发。据估计,世界上大约
证所有电磁波测井仪的常规响应,各向异性模型地层
3026的油气存在于宏观上呈现出电各向异性的泥质砂用于验证三维感应测井仪等具备多分量探头仪器的各
岩薄互层地层中,传统感应测井仪由于只能测量地向异性探测能力?为了达到以上功能,提高电阻率各
层水平电阻率和其垂直分辨率的局限,不能对泥质砂向异性模找井的可靠性、安全性、易操作性,并从成
岩薄互层作出正确的地质评估,解释中通常遗漏掉该
本和经济效益方面考虑,本文提出一些新颖的设计方
类地层中的油气储层.三维感应测井仪相对于传统感案,并进行了论证
应测井仪主要优势就是由于其多分量探头设计,可以1电阻率各向异性模拟井总体设计
同时探测薄层状砂泥岩地层的宏观垂直和水平电阻
率,从而加强对储层的认识?,减少低估或漏掉油气
本文提供了一种三层模型地层的搭建方案,如图
层的机会。而用于传统感应测井仪器的试验井不能有1所示。即从上到下分别为均匀介质层、宏观电阻率
效的验证分析三维感应测井仪器,这是因为传统感应各向异性层、均匀介质层(缓冲层),可有效地模拟
测井仪器的试验井中模拟地层的是各向同性均匀介上下围岩以及薄互层的宏观单轴各向异性。整个模拟
质,无法模拟电各向异性薄层状砂泥岩地层。所以有井外壳为一个玻璃钢水罐,测试时通过更换鑵中溶液
必要专门建设一个具备电各向异性模型地层的模拟电阻率来改变模型地层电阻率
井。国际领先的油田服务公司已经成功的建造了能够
主水罐径向上由内到外可分井眼层、模型地层
对三维感应仪器进行试验的模拟井。贝克一阿特拉斯井眼层通过一根套管实现,材料为绝缘材料或具有
已经成功在其试验井中验证了他们的三维测井仪3D-定导电能力的复合材料,内径250mm(需大于测试
Explorer对各向异性地层或薄层的敏感响应,斯伦仪器外径)。
第一作者简介:岁曦,男,1981年生,工程师,2006年毕业于电子科技大学电磁场与微波技术专业,工学硕士,现工作于中海油田服务股份
有限公司油田技术事业部油田技术硏究院,主要从事电磁波电阻率测井仪研发相关工作。邮编:065201
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PETROLEUM NSTRUMIENIS
2014年2月
纹玻璃钢材料替代传统钢筋,保证无感环境和主水罐
井眼∏空气
的稳定。
均匀介质层
0.6
向性?
0.4
均匀介质层(缓冲层
0.2
地
0.01,02.03,04.05.06
径向深度/m
图1三层模型地层设计
图2溶液电阻率12·m时TR- Prober的13kHz,39in
线圈在径向积分因子即归一化响应为0.5时
模型地层外径即主水罐内径,设计值越大越好,
对应径向深度值为仪器探测深度
越能模拟实际地层,但直径设计过大会增加建造难度
依据测试仪器线圈系长度,设计上面均匀层厚为
和成本。实际试验中,测试仪器在模拟井中的实测数5m,各向异性层厚为2m。由于大地电阻率随气候
据与依照在模拟井中实际测试坏境建模仿真得到的数变化很大且难以标定,下面一层均匀介质层有隔离大
值仿真结果相对比,数据越接近说明仪器的测量精度地对上面两层影响的功能,称作“缓冲层”。由于地
越高。因此,模拟井内径只要大到足够接收探头能明
层电阻率的不确定性和非均匀性,希望其对测试响应
显区分出井内模型地层的响应信号即可?兼顾成本,的供献越小越好特别当仪器处于离大地较近的各向
模拟井内径设计参考了测试仪器的探測深度?如图2昇性层时希望其供献越小越好,所以希望各向异性层
所示,根据中海油服的三维感应测井仪TR- Prober i最具有一定的高度,即缓冲层的厚度。本文考察了TR
具代表性的中源距低频探头在溶液电阻率为常用的
)rober的探测深度最深的探头改变缓冲层厚度时,大
192·m时仿真计算显示其探测深度半径为1.8m,因地电阻率的变化对测试响应引起的误差.误差定义为:
此内直径设计为4m。水罐基础用新型高强度耐碱螺
误差ー大地电阻率为其他电関时館袋響鸭一大#为50?.m时的置响座x10%000
仪器始终处于各向异性层中间位置,溶液的电阻
率分别取两种情况:102·m和12·m。地层的电
宏观电各向异性模型地层的设计
阻率分别取10002·m和1092·m。仿真结果如图3
所示,可以发现缓冲层厚度为3m时其响应误差均小
地层中的砂泥岩薄互层从宏观上体现出电各向异
于5%。因此,设计缓冲层高度为3m
性的特点。多分量感应测井仪可以通过探测薄互层宏
观上的水平电阻率和垂直电阻率值来评价地层的含烃
基
和含水饱和度?。电阻率各向异性模拟井中的各向异
-3王
性模型地层就是要模拟砂泥岩薄互层在宏观上体现出
各向异性的这种特点,用以验证多分量感应测井仪的
02.03.04.05.06.07.0
203.04030607.0
缓冲层厚度加
冲戾厚度/m
各向异性探测能力
(a)溶液12m,大地1092-m(b)溶液192m,大地10002m
很容易想到的设计宏观电各向异性模型地层的方
法之一就是利用整块的各向异性材料做为模型地层,
书430505D
但是这种材料很难找到,且不易标定。另一种容易想