维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年６月 国外测井技术 Ｊｕｎ．２００７ 第２２卷第３期 Ｗ０ＲＬＤ ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖ０１．２２ Ｎｏ．３ 过套管地层电阻率测井方法研究 程希 余坤 翟芳芳２ （１中国石油集团测井有限公司陕西西安７１００２１ ２西南石油大学石油工程测井实验室） 摘要：过套管电阻率测井（Ｔｃ 技术的核心在于精确测量进入地层那部分电流所产生的微弱电压 差。文中探讨了如何用数值方法计算测量信号的大小，模拟并分析了测井条件下地层电阻率曲线的 响应特征，利用微弱信号检测技术得到测量信号，为过套管地层电阻率测井仪器设计实现提供理论 指导和帮助。应用实例表明，在油气藏开发中，过套管电阻率测井可动态监测剩余油的变化。 关键词：过套管电阻率测井；数值模拟；微弱信号检测；剩余油监测 ０ 引 言 过套管电阻率测井 ｃＲＬ）提供了这种可能。 电阻率测井在评价裸眼井油藏流体饱和度和识 １套管井地层电阻率测井模拟 别含油气层方面是应用最广泛的测井方法。监测油 套管井地层电阻率测井方法的研究主要是要考 气藏动态和跟踪油藏中的流体饱和度变化需要在套 察其测量信号的数量级和测量响应的特征。 管中测井，目前已具备较准确地测量套管外地层电 １．１地层电阻率与测量信号的大小关系 阻率的测井技术就是过套管电阻率测井。 本数值模拟主要考察了测量点测出的电位、一 过套管地层电阻率最先在１９３９年，由Ｌ．Ｍ． 阶电位差和二阶电位差，以及对测量信号的影响大 Ａｌｐｉｎ提出的，由于当时理论和方法上的不完善， 小进行了计算。表１是在地层电导率变化情况下， 这项技术没有得到深入的发展。１９９０年Ｋａｕｆｍａｎ 计算电位变化的关系。其中，套管电导率为 提出的基于传输线方程的套管井电阻率测井近似理 盯ｅ＝５×１０９ ｍｓ／ｍ，套管半径为１０ｃｍ，套管厚度为 论模型和测量理论，奠定了过套管电阻率测井的基 １ｃｍ。数值计算时，发射电极供电电流为６安培， 础。１９９３年ＰＭＬ公司研究出可验证过套管地层电 测量电极的Ｃ电极距离发射电极的距离为０．９米， 阻率测量设想的模型样机，Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｅ公司的过套 电极距Ｌ＝Ｉ．２米，其结果见表１。可以看出，如果 管电阻率测井仪器由于设计的局限停留在试验阶 地层电阻率在１—１００Ｑ・Ｉｎ之问，测量点的电位值 段。２０００年Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ公司的过套管电阻率测 在１０—１～１０－２伏之间；测量电极测出的一阶电位差， 井（ＣＨＦＲ）开始投入试验和应用，并得到油公司 即测量电极ｃ、Ｄ、Ｅ依次从上到下，Ｖ１为测量电 的认可。试验结果表明，该方法可以解决套管井中 极ｃ与Ｄ电位差，Ｖ２为测量电极Ｄ与Ｅ之间电位 的地层电阻率测量问题，为油气田的动态开发与监 差，ｖ１和Ｖ２的大小在１０ 伏数量级，而二阶电 测提供了一种重要的新手段。目前国内大部分油田 位差（△ｕ）已经低至１０ ～１０一ｓ伏数量级，因此，其 已进入勘探开发的中后期，用于开发监测的手段仅 测量需要特殊的低噪声高增益放大器和特殊的检测 限于核测井，而且在某些情况下，这种方法受到局 技术，这也说明了过套管电阻率测量存在的关键和 限，因此迫切需要一种新方法用来完善监测手段。 困难。 ※本文受四川省高校石油工程测井重点实验室（西南石油大学）基金项Ｉ／１ ２００６２Ｄ０４６资助。 第一作者简介：程希，１９７１年出生，硕士，工程师，现主要从事电法测井方法和仪器研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷・第３期 过套管地层电阻率测井方法研究 表１地层电阻率与电位、一阶电位差、二阶电位差关系 地 棚 ｃ 驰＆ｆｒ】 ＇虐曩ｌ ＆（岫ｆ，） ｚ榴啦ｆｒ】 ｆｌ０。ｒ－】 （１０’ｌｒ】 ＾■ｆｌ０。．ｒ】 ＩＱ－ ０ ０３３２０∞８ ０ ０３３０９４２７８９ Ｏ ０３２９８Ｏ∞Ｉ Ｉ Ｉ弼０ＴＳ３ Ｉ Ｉ３４１７５０ ３９ ｏｏ３Ｏ ＳＱ● Ｏ ＯＴ４４８Ｔ２１ ０ ０７４３５２９Ｔ２Ｔ Ｏ ０Ｔ４２筠瞄 Ｉ Ｉ４２如２５ ＩＴ Ｓ２ｓ８ ｌ０Ｑ－ ＯＩｏ５３８ ０ ０ ｉ０５２６９２５ＴＴ Ｏ １０ｓＩＳ９∞９ ｌＩ４３４３０３ Ｉ Ｉ．２Ｉ８９７ Ｉ２ ４０６４ ２ｏＱ・ Ｏ】４９ｌ０６Ｄ】 ０ ｌ４８９９１６ｆｌ０８ ＯｌＩ８８７７２７２ １ｌｔ制Ｓ７７ ｌ ｌ｛㈣ ８ ７７口ｇ６ ｓｏＱ・ ０ ２３５￣＇７Ｉ１ Ｏ ２３ｓＴ４２６２８８ Ｏ ２３ｓ６２８２“ ＩＩ“ Ｉ Ｉ‘４２‘Ｔ８ ６ ３２５４∞ １００Ｑ・ ０ ３３，３６２３４８ Ｏ∞３５０８∞３Ｓ Ｏ ３３∞ ４∞ ｌ１４５ｌ２ｑＩ Ｉ Ｉ４４Ｔ３５０ ３ ｇ３０５４０ １．２传输线方法模拟地层的测井响应 下面通过传输线方法，模拟三层地层的测井响 应（见图１）。 图１三层地层模型下模拟出地层电导率响应曲线 图中方框线表示地层模型（以盯 表示）；围岩电 导率盯。＝盯３＝１００ｍｓ／ｍ；中间目的层厚度为３．０ｍ（地 层深度在２０．０～２３．０ｍ），电导率分别取盯２＝２００，１００， １０，２ｍｓ／ｍ；标号为１、２、３和４的四条曲线为模拟响 应曲线：曲线１对应盯２＝２００ｍｓ／ｍ，曲线２对应 ｆｉｒｚ＝１００ｍｓ／ｍ，曲线３对应仃２＝１０ｍｓ／ｍ，曲线４对应 ｉｆｒ：，＝２ｍｓ／ｍ。从图可以看出，在这种情况下，过套管电 阻率测井曲线响应值与模拟取值相同，可以准确求 出地层电导率（电阻率），并能划分出地层边界。 图２为五层地层模型时的过套管电阻率测井 的响应。图２中，ＤＨ为地层厚度，ＥＬ为测量电极的 电极距。取五个地层电导率依次为５５０，３５０，２０００， ３５０，５５０ｍｓ／ｍ；套管电导率为１．０×１０９ ｍｓ／ｍ；电极距 为０．５ｍ；目的层厚度为１ｍ。可以看出，该模型可求 出地层电导率，但分辨地层能力与测量电极的电极 距有密切关系。当地层厚度等于电极距时，由于受 围岩影响，测井响应不明显；地层厚度大于电极距 时，电导率曲线有较明显的响应特征。 ２微弱信号检测技术 通过试验进行了微弱信号检测。由于地层与套 ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ０ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １Ｓ １）ｅｐｔｈ（ｍ） 图２五层地层模型下模拟出地层电导率响应曲线 管的电导率相差１０ 个数量级，泄漏到地层的电流 很小，对漏人到地层中的电流的精确测量非常困 难。地层电阻的测量精度主要取决于漏人地层电流 的测量精度及套管上电压降信号的测量。为此采用 了低噪声、高精度放大电路，保证测量信号的精度， 主要措施包括：采用低噪声前置放大电路，二阶压 控滤波电路，中间级放大电路，信号隔离电路，信号 输出电路。试验表明，其信号精度和可信度均达到 预期要求。测量结果见图３。 图３套管外无水泥环存在时测量电极测量出一阶电位差 ３应用分析 过套管电阻率测井主要应用于开采过程中油 气藏的动态监测。依据储层的现今含油饱和度与原 始含油饱和度的相对变化关系，可定量分析水淹级 别的高低。现今含油气饱和度与原始地层含油气饱 和度的比值高，则认为水淹级别较低。反之，认为水 淹级别较高。 从图４中自然伽马和自然电位曲线可知，该层 具有一定渗透性，套管井电阻率测井曲线ＲＴＣＨ值 略高于裸眼井地层深侧向电阻率曲线一ｌＪ．Ｄ值。由裸 眼井资料计算出原始ｓｏ为６３％、过套管电阻率测 井资料计算出现今剩余油饱和度为６２％，结合其它 资料，确定该储层为未水淹层，且由其剩余油饱和 度数值的大小，可确定为油层。经测（下转第３１页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷．第３期 阵列感应测井技术在辽河滩海低阻油层评价中的应用 ，１ 、 、帚墨 ． 鬣 ｉ 墨 ～ …一 ｔ‘’ ｌ １ ４结 论 通过泥浆侵入对电阻率影响机理的研究，总结 出一套适合于滩海咸水泥浆条件下的测井资料解释 ｌｅｆｖ ￣ｔ．ｔｉ ４．，．， ．Ｕ： 川 Ｉ ｌ一． 黜 ｆ【 Ｉ●‘ ． ：．二ＰＩ ； ｝ 濞 吐 Ｌ｜ ｌｌ， ：＝－ ＋ ｝ｌ１． Ｉ 一一Ｊ’ 一』 ： 兰５ 黼 《 ； 韦 ： ～； 博 ； 彝 ｌ懈 馏Ｉｒ 片 卅 工 蔓 量 ｉ 评价方法。咸水泥浆侵入造成低阻油气层的识别问 题，是测井技术及解释评价技术面临的一个难点问 题。在油气钻探中，揭开油气层后尽可能及时测井， 减少油气层的浸泡时间，同时合理采用阵列感应测 工 藿 士 ： １¨ｉ 、Ｅ 一一一 井技术，反演地层真电阻率，能够有效解决泥浆侵入 造成电阻率降低的问题，求准储层含油饱和度，保证 储量上报及油水识别的准确性，提高了测井解释精 度，打开了滩海勘探解释的新局面。 参考文献： 图８ ＫＤ井阵列感应与常规测井计算饱和度对比图 图８是辽河滩海ＫＤ井的一套低阻油层，第６２ 层双侧向所测的电阻率最高为９．５ Ｑ．Ｉｎ，而对应深度 阵列感应１２０ｉｎ探测深度所测的电阻率为１６Ｑ．Ｉｎ， 下部水层１２０ｉｎ的阵列感应测井曲线数值为５．５ Ｑ・ ｍ左右，两者之间平均差别３倍以上。利用解释程序 采用阵列感应反演的视地层电阻率计算含油饱和 度。计算的含油饱和度上下部有明显差别，上部油层 为５５—６０％，下部水层小于３０％，可以清楚的指示该 层上下地层流体性质的不同。对５９、６０、６２、６３， ９．４ｍ／４层合试，日产油４７．８８ｔ，气９８８８方。 ［１］高效曾，阵列感应成像测井响应的探讨，测井技术， １９９６，２０（４）：２７１－２７６ ｆ２１谢然红，低电阻率油气层测井解释方法，测井技术， ２００１，２５（３）：１９９—２０３ ［３］方林林等，高分辨率阵列感应（ＨＤＩＬ）测井评价技术及应 用，国外测井技术，２００３（５）：１６—２２ （上接笫２７页）试证明，１３产油４．６吨，含水率 １５％。 ｑＣＯｈＬｏｃｍ 一步增强仪器的纵向分辨率以提高对薄层的识别能 ７ （１ 。ＲｏＨ 力，此外需进一步提高测速以降低油公司和测井公 司的成本。 ＇∞ ０ ｒ一 、致谢：本文的完成得到了中国石油大学沈金松、高杰和 西安石油大学张家田等老师的指导和帮助，在此表示感谢。 参考文献： ［１］ＴａｂａｏｖｓｋｙＬＡ，ＣｒｒａｍＭＥ，ＴａｍａｒｃｈｅｎｋｏＴＶ，ＳｔｒａｃｋＫ—Ｍ ａｎｄ Ｓｉｎｇｅｒ ＢＳ，Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｃａｓｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ（ＴＣＲ）－Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｒｅｓｏｌ－ ｕｔｉｏｎａｎｄ ３一ＤＥｆｆｅｃｔｓ．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆｔｈｅＳＰＷＬＡ ３５ Ａｎｎｕ— ｌ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｓｙｍｐｏｓｉａｕｍ，Ｔｕｌｓａ，Ｏｋｌａｈｏｍａ，ＵＳＡ，Ｊｕｎｅ １９２２， １９９４，ｐａｐｅｒ Ｔｒ 图４用过套管电阻率测井曲线（ＲＴＣＨ）判断油层开采变化 ［２］Ｓｉｎｇｅｒ ＢＳ，Ｆａｎｉｎｉ ０，Ｓｔｒａｃｋ Ｋ－Ｍ，Ｔａｂａｒｏｖｓｋｙ ＬＡ ａｎｄ Ｚｈａｎｇ Ｘ，Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｃａｓｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ：２－Ｄ ｎｄ ３－Ｄ Ｄｉａｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ａｎｄ ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆｔｈｅＳＰＷＬＡ ３６ Ａｎｎ— ４结论与建议 理论研究和实验表明，套管井电阻率测井技术 应用的条件已经成熟，但是要精确测量地层电阻率 并且划分出薄层，需要深入地考察仪器结构与测井 响应的关系。经过各种影响因素校正后的过套管电 阻率测井资料在寻找剩余油及油气藏动态监测方面 是有效可行的，有其广阔的应用前景。但需要在理论 和仪器结构方面继续深入研究，研制新型高效率、实 ｕａｌ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ，Ｊｕｎｅ ２６－２９，１ ９９５， ｐａｐｅｒＰＰ ［３］Ｖａｉｌ，Ｗ…Ｂ Ｍｏｍｉｉ，Ｓ．Ｔ．，ａｎｄＤｅｗａｎ，Ｊ．Ｔ．，Ｔｈｒｏｕｇｈ ｅａｓｉｎｇＩ￣Ｓ－ ｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｎｄ ａｔｈｅｉｒ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｓ．ＳＰＥ一３０５８２．ｉｎ Ａｎｎｕ￣ｔｃｈｎｉｅｃａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｎｄ ｅｘｈｉａｂｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｖ．ｏｍｅｇａ，Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｎｄ ｒａｅｓｅｒｖｏｉｒ ｇｅｏｌｏｇｙ：Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，１９９５： ５３３－５４９ ［４］夏宏泉等，《随钻测井资料响应校正技术研究及应用》，西 南石油大学科研报告，２００６．１２ 用的套管井电阻率测井仪器，以满足油田开发和生 产需要。过套管电阻率测井的下一步发展方向，应进
