一种井中雷达的电导率测井方法

摘要

该发明公开了一种井中雷达的电导率测井方法，属于井中雷达测井技术中的数据处理领域，主要用于评估井周地层结构和地层特性。该方法使用电磁波回波信号的能量对不同深度地层电导率参数进行估算，求得电导率随深度的变化信息，从而对地层结构进行综合评价。该方法具有处理速度快，实时性高，地层变化分辨准确等优点，与井中雷达测井图像相结合可以更加准确地对井周地层构造进行评估，为储层评价提供一种新的手段。

说明书

应用领域：

本发明属于井中雷达测井技术中的数据处理领域，主要用于评估井周地层结 构和地层特性。

背景技术：

近年来，随着我国油气资源勘探区域的扩大以及勘探深度的加大，一些复杂 的油气藏，比如储层非均质性强、微裂缝发育、低孔低渗致密性储层的识别将面 临很大困难，尤其是利用现有的测井技术很难判别上述复杂油气藏。对于隐蔽性 复杂油气藏的勘探、难动用储量的开发，常规测井技术和近井成像技术无论在油 气层的发现上或是储层流体性质的评价上都存在着一定的局限性。

井中雷达是一种新型的油田测井装备，它能够沿井眼进入地层深处，并向地 层发射瞬态脉冲信号，利用瞬态脉冲在地层中的传播特性来获取井周的地层信息， 从而解释井周地层构造和评估井周地层特性。与常规测井技术相比，井中雷达具 有若干技术优势。第一，井中雷达具有更大的径向探测距离，在一般地层中可以 实现对井周3～10m范围内目标物的探测，而常规测井仪器的径向探测距离约为 2～3m。井中雷达的最大垂向工作深度取决于井眼状况和仪器的耐温耐压性能； 而其径向探测距离取决于天线的中心频率f和井周地层的电学参数(介电常数、 电导率和磁导率)。其中，介电常数用于估计瞬态脉冲在地层中的传播速度，根 据回波信号的双程走时(瞬态脉冲走过的路程所用的时间)，可以确定目标物到井 眼的距离；根据电导率可以估算地层的衰减因子，根据回波信号的幅度变化，获 取异常地质体的特征信息。第二，井中雷达采用全向天线作为发射天线，多个定 向天线组成接收阵列，可以实现对井周360°范围内回波信号的捕获，进而实现 对井周异常地质体的精确定位。井中雷达对于电特性差异较大的地质体(如裂缝、 孔洞、倾斜断层等)非常敏感，经过雷达成像算法对测井数据进行处理，雷达图 像可以清楚的显现这些异常地质体的结构信息、方位信息和特征信息等。

王程忠等人于2012年4月25日公开了“一种油田雷达测井成像方法”(CN  102426359 A)，该方法针对油田测井雷达在竖直方向上所探测的测井数据进行 处理和成像，通过采集雷达竖直方向上的数据，进行一系列的算法变换，可实现 对探测区域内的波场进行成像。这种成像方法可以使油井竖直方向上目标的信号 聚焦到正确位置，便于数据的分析和解读，能够提高探测信号的信杂比，提高目 标探测分辨率和探测精度。但是这种方法对于地层条件较差或者系统受环境干扰 严重的雷达数据，成像结果较差，数据使用率很低，限制了这种方法的使用范围。

井中雷达对于水平层状地层结构的变化不太敏感，这为井中雷达成像测井技 术的推广和普及带来了一定的困难。由于水平层状地层回波信号的提取比较困难， 现有的成像算法对此种情况下的测井数据处理效果不理想。因此，本发明提出一 种普适性的数据处理方法——电导率测井曲线。电导率曲线是结合井周地层的电 学参数、井中雷达的工作方式和工作参数，而提出的一种用于评价井周地层结构 的综合曲线。

发明内容：

本发明是针对油田井中雷达成像数据处理方案单一、对数据质量要求苛刻、 以及测井数据利用率不高等问题，提出的一种井中雷达的电导率测井方法。

本方法所采用的技术方案：

(1)井中雷达中装备了发射天线和接收天线，发射天线采用全向偶极子天线，接 收天线采用定向天线阵列(如采用全向天线作为接收，本方法也适用)；

(2)雷达发射信号为纳秒级的无载瞬态波脉冲信号；

(3)雷达采用深度驱动记录回波信号，每隔一定的深度间隔记录一组数据，设在 深度h处记录的数据为D_hi，其中i为此深度的采样点数i＝0,1,2,3...N；

(4)测井结束后，将包含深度信息的数据读出，去除坏数据，使用去零偏的方法 对数据进行预处理，处理后深度h处的第i个采样点的数据记为U_hi；

(5)通过公式计算深度h处数据的能量值EM_h；

(6)将EM＝k*max{EM_h}作为瞬态脉冲的发射能量，其中k为增益系数，k的 值根据雷达系统内部对接收信号幅度的衰减量来确定，如信号在从接收天线 进入采样系统前被衰减了m倍，取增益系数k＝m来补偿整个过程的衰减。

(7)根据公式计算深度h处的衰减系数α_h，其中d为径向探测距 离；

(8)根据公式得到深度h处地层的近似的电导率σ_h， 进而绘制出电导率随深度h变化的测井曲线；

(4)中数据预处理过程除必要的去零偏以外，还可选择性使用去背景噪声和 带通滤波处理以获得更好的处理效果。

(7)中的径向探测距离根据系统以及地层情况取值，取值范围控制在3～10m 范围。

本发明具有处理速度快，实时性高，地层变化分辨准确等优点，与井中雷达 测井图像相结合可以更加准确地对井周地层构造进行评估，可以为储层评价提供 一种新的技术手段。

附图说明：

图1井中雷达的工作状态示意图；

图2二维雷达图像与电导率曲线。

具体实施方式：

如图1所示为井中雷达的工作状态示意图。井中雷达系统包括井下部分(脉 冲信号源、发射天线、接收天线和接收机)和地面控制系统。雷达运动过程中采 用深度驱动记录数据，测井作业时采用缓慢下放的方式进行，这时从发射天线辐 射脉冲信号到接收天线接收回波信号的时间间隔极短(ns量级)，这与井中雷达的 移动速度相比微乎其微，可认为脉冲信号的双程走时范围内井中雷达是静止的。 以下针对一次测井实验选取一段1770-1795m的测井数据对具体实施步骤进行详 细说明。

步骤一：将采集到的数据取出，数据为16位精度的无符号整形数据，进行 数据转换，去除坏道，对数据进行去零偏及去除背景噪声，处理之后的数据记为 U_hi；

步骤二：通过计算每一深度h处数据的能量值；

步骤三：将EM＝k*max{EM_h}近似作为瞬态脉冲的发射能量，其中k为增 益系数，这里我们根据本次实验情况取k＝10；

步骤四：用公式可以得到深度为h处的衰减系数，其中d为 径向探测距离，根据本次实验情况我们取d＝5；

步骤五：通过衰减系数计算公式可以得到h深 处地层的电导率σ_h，进而绘制出地层电导率随深度变化的关系曲线。

对实际测井数据处理的结果如图2所示，图2中左图为二维雷达成像结果， 中图为相应的雷达归一化电导率测井曲线，右图为结论地层。由图可以看出，二 维雷达成像的图像模糊不清晰，并不能明显的体现水平地质分层。从结论地层图 可以看到在1780m处和1788m处有两段煤层，测井图像中可以看出1788m处分 层较为明显，而1780m处反应并不明显，但是从测井曲线上则可以明显区分出 两段煤层地层。本发明尤其适用于测井条件较差或仪器工作不稳定的情况，电导 率曲线的处理方法能够大幅提高数据的可用性。