基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法

摘要

本发明建公开了基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法，其包括步骤：s1.建立高阻地层电磁波电阻率测井方法；s2.基于高阻地层中不同含井眼柱状成层地层模型开发磁偶极子源电磁场伪解析快速算法；s3.模拟分析由于井眼的存在而导致的地层电阻率异常的问题；s4.高阻地层条件下不同井眼因素参数的选择，确定了井眼校正数据库中包含的数据范围；s5.对泥浆电阻率、井径、偏心率、相对介电常数等井眼影响因素进行正演模拟与分析；s6.详述了在高阻地层中不同影响因素其响应结果的变化规律；s7.将模拟结果得到的数据组合并建立井眼校正数据库，形成基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法。

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域，属于电测井方法范畴，具体的说是涉及一种基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法。

背景技术

油基泥浆高阻地层是目前深层油气勘探开发面临的重要问题。电磁波电阻率测井方法不仅能够应用于油基泥浆井眼环境中，且能够满足多频测量的需求。目前，常规感应和阵列感应仪器设计可以有效应用于中低阻地层中，但对高阻地层的敏感性差，因此需探究电磁波电阻率测井方法在高阻地层中的可行性。同时，油基泥浆因配比不同造成井眼电阻率未知等情况，则进行井眼校正是测井资料处理中不可缺少的一环，校正效果的好坏关系到储层识别的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法，包括如下步骤：

s1.建立高阻地层电磁波电阻率测井方法；

s2.基于高阻地层中不同含井眼柱状成层地层模型开发磁偶极子源电磁场伪解析快速算法；

s3.模拟分析由于井眼的存在而导致的地层电阻率异常的问题；

s4.高阻地层条件下不同井眼因素参数的选择，确定了井眼校正数据库中包含的数据范围；

s5.对泥浆电阻率、井径、偏心率、相对介电常数等井眼影响因素进行正演模拟与分析；

s6.详述在高阻地层中不同影响因素其响应结果的变化规律；

s7.将模拟结果得到的数据组合并建立井眼校正数据库，形成基于高频电磁波电阻率测井的高阻地层井眼校正方法。

步骤s1中，电磁波电阻率测井方法的频率，线圈结构和信号定义为：

电磁波电阻率测井主要通过测量地层中电磁波信号的速度和衰减来表征地层电阻率信息，其中还考虑到了复介电常数的影响，介电常数即为原外加电场与最终介质电场的比值，是描述介质在外电场下的极化能力的物理量，与频率的大小相关，频率较高时，介电常数贡献加大，油、水层的介电常数差异明显，对划分油水储层十分有利；

借鉴随钻电磁波测井方法的线圈结构，将以单个发射线圈和两个接收线圈的仪器展开，假设发射线圈到接收器的距离要大于井眼直径，对于大多数的情况而言，只有折射波在接收线圈处的贡献最大，例如，如果井眼电阻率R

井眼校正与井眼外参数无关，这意味着侵入层和薄层的校正可以独立于井眼校正进行；因此，在之后的井眼校正中不考虑侵入和薄层的影响；其次还要注意井眼对于接收线圈相位的影响与发射线圈到接收线圈之间的间距无关，但要保证发射线圈到接收线圈的间距大于井眼的直径。

步骤s2中，基于高阻地层中不同含井眼柱状成层地层模型开发磁偶极子源电磁场伪解析快速算法的步骤，具体为：

步骤s21、电磁场伪解析解快速计算方法

对于位于(ρ

步骤s22、通过匹配边界条件导出狭义的反射/透射系数的表达式，即：

公式(2)中，

经过对狭义反射/透射系数的扩展及讨论，得到柱状成层介质中驻波和外向波经广义反射/透射求解后的表达式，即：

步骤s5中，高阻地层条件下不同井眼因素参数的选择具体为：

井眼泥浆电导率R

步骤s7中，建立井眼校正数据库步骤为：

步骤s71、先计算各种地层和井眼条件下的相位差和幅度比；

步骤s72、根据均匀地层介质中的相位差、幅度比和地层电阻率的关系，把实际测量得到的响应结果转换成视电阻率。

有益效果：本发明实施中系统开展了针对于高阻地层油基泥浆的电磁波测井方法及井眼校正方法的研究，针对不同的探测模式，借鉴感应测井和随钻电磁波测井的信号处理方式，计算了不同地层和井眼条件的电磁波电阻率测井响应，形成了井眼校正图版及井眼校正数据库，提出了一种高阻地层电磁波电阻率测井方法，建立了一种针对高阻地层油基泥浆的井眼环境校正方法，为深层油气、页岩油气高阻储层的石油勘探开发提供理论基础及技术参考。

附图说明

图1为本发明中柱状成层多层介质响应算法的流程图；

图2为本发明中柱状成层程序验证磁场zz分量实部示意图；

图3为本发明中柱状成层程序验证磁场zz分量虚部示意图；

图4为本发明中近线圈视电阻率主分量随偏心率的变化示意图；

图5为本发明中远线圈视电阻率主分量随偏心率的变化示意图；

图6为本发明中高频率下的近线圈的校正系数图；

图7为本发明中高频率下的远线圈的校正系数图；

图8为本发明中对泥浆电阻率进行校正前后对比图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，本发明实施例给出了一种含井眼模型电磁波测井柱状成层多层介质响应算法提取方法，其包括如下步骤：

s1建立高阻地层中不同井眼影响因素的地层模型，其井径为0.1m，井眼内的泥浆电阻率为1Ω·m-100000Ω·m，地层横向电阻率为1Ω·m-10000Ω·m，相对介电常数为1。

s2.通过建立含井眼电磁波测井正演模型，利用伪解析的方法，得出柱状成层介质模型快速计算公式。

S3.根据高阻地层条件下不同井眼因素参数的选择，确定了井眼校正数据库中包含的数据范围。选择了以下几种重要的井眼影响因素：井眼泥浆电导率R

S4.探究由于井眼的存在而导致的地层电阻率异常的问题。

S5.探究在高频探测模式下，测井响应结果值随地层横向电阻率的变化规律。

采用高频测量模式，能够保证测量的电阻率范围覆盖地层高阻。通过确定合适的测量频率、源距及线圈距，能够使相位差、幅度比曲线保持单调变化，以保证后续研究应用反演方法得到的地层电阻率为单值。

S6.对泥浆电阻率、井径、偏心率、相对介电常数等井眼影响因素进行模拟与分析。

仪器为居中放置情况；地层为各向同性介质。在高阻地层油基泥浆的条件下，相位差、幅度比及视电阻率的三个主分量均会受到泥浆电阻率、井径和偏心率的影响。

S7.详述在高阻地层中不同影响因素其响应结果的变化规律；

考虑到地层性质横向非均质变化缓慢，如有上个窗口结果，可将上一滑动窗口反演的结果作为当前窗口的初始值，其优点是代价函数收敛快，计算效率高。

S8.将模拟结果得到的数据组合并建立井眼校正数据库，形成高阻地层电磁波测井井眼校正方法。

针对于含井眼模型中的泥浆电阻率Rm、井径a、偏心率Ecc、相对介电常数ε

所述步骤s2中，磁偶极子源的柱状层介质伪解析解具体为：

步骤s21、电磁场伪解析解快速计算方法

对于位于(ρ

步骤s22、首先通过匹配边界条件导出狭义的反射/透射系数的表达式，即：

公式(2)中，

经过对狭义反射/透射系数的扩展及讨论，得到柱状成层介质中驻波和外向波经广义反射/透射求解后的表达式，即：

在步骤s6中，影响因素进行模拟与分析方法具体为：

步骤s61、基于仪器响应对各个参数敏感性的不同与步骤s1给出的地质结构信息，分别确定各待反演参数初值选取的数量；各待反演参数的初值选取方式，参照步骤s6.2-s6.6。

步骤s62、由于地层电阻率与泥浆电阻率同属于电阻率参数，需考虑是否存在相互影响的结果，因此也考虑了地层的各向异性情况，将电阻率各向异性系数设为λ＝3，其中

步骤s63、在高阻地层油基泥浆的条件下，相位差、幅度比及视电阻率的三个主分量先考虑受到泥浆电阻率、井径和偏心率的影响。

步骤s64、考虑主分量Ra,xx和Ra,yy还受地层横向电阻率和地层各向异性系数的影响的情况，但主分量Ra,zz不受地层各向异性的影响。

步骤s65、将模拟结果得到的数据组合并建立井眼校正数据库，形成高阻地层电磁波测井井眼校正方法。

步骤s66、将步骤s62-s65选取的初值进行自由组合。

如图2和图3所示，将伪解析解方法计算的结果与采用有限元数值算法计算的结果进行对比，从图中可看出曲线与散点吻合效果良好以验证本发明方法的有效性。

在图4和图5中，-·-所示为泥浆电阻率1Ω·m的情况，Razz随着偏心距的增大，负响应值越来越小，可知在低泥浆电阻率时受到的影响非常大。对比图5中的-·-与黑色实线，高阻泥浆电阻率对视电阻率的影响较小，且远线圈的视电阻率值在偏心率变化时几乎趋近于直线，表明结果受偏心率的影响较小，结果能够更接近真实地层电阻率。

在图6和图7中油基泥浆电阻率为10000Ω·m。其中横坐标表示地层电阻率的大小，纵坐标表示校正后的电阻率与视电阻率的比值；

在图8中在井眼校正前(图中--线)，随着地层电阻率的增大，视电阻率的值越来越小于地层电阻率的值，即远离45°检验线。在经过校正后(图中-·-·线)，在地层电阻率小于1000Ω·m时，校正后的结果略大于45°检验线；在地层电阻率在1000Ω·m-4000Ω·m时，校正后的结果基本与地层电阻率的值重合；在地层电阻率大于4000Ω·m时，校正后的结果与45°线略有一些误差，但都在误差小于1％，可认为校正效果较好。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。