專利名稱：隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儀器技術(shù)指標(biāo)的確定方法，特別是涉及一種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法( 二)背景技術(shù)：
在石油鉆井行業(yè)中，隨著陸上水平井和大斜度井鉆井工作量的增加以及海上鉆井的需求，常規(guī)電纜測井已經(jīng)不能滿足測井技術(shù)的需要，因此，隨鉆測井技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展。隨鉆測井技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鉆井和測井同時(shí)進(jìn)行，它是將測井儀器安裝在靠近鉆頭的部位，在地層未受到明顯侵入和污染的條件下進(jìn)行參數(shù)測量，隨鉆測井技術(shù)和傳統(tǒng)的電纜測井相比較，具有實(shí)時(shí)性好、測井精度高等優(yōu)點(diǎn)。隨鉆電磁波電阻率測井儀器是隨鉆測井中最常用的儀器之一，它主要測量地層的電阻率信息，由于一般情況下油層的電阻率較高，因此，它能夠有效地識(shí)別油層，并還具有指導(dǎo)鉆頭在油層中水平鉆進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向功能?？梢?，隨鉆電磁波電阻率測井儀器在石油鉆井中具有非常重要的實(shí)際意義，它能夠增強(qiáng)隨鉆測井的能力，幫助油田找到更多的油氣儲(chǔ)層，緩解油氣資源緊缺的局面。雖然隨鉆電磁波電阻率測井儀器已是現(xiàn)有技術(shù)，但是，關(guān)于該儀器的一些技術(shù)指標(biāo)的確定方法還沒有出現(xiàn)或不完善，比如縱向分辨率指標(biāo)，縱向分辨率指標(biāo)是隨鉆電磁波電阻率測井儀器的一個(gè)非常重要的指標(biāo)之一，它代表著該儀器分辨薄地層的能力，尤其是現(xiàn)在石油的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期，之前漏掉的薄油層是當(dāng)前勘探的目標(biāo)，由此可見分辨率指標(biāo)對(duì)該儀器的應(yīng)用前景起著決定性的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，該方法可有效確定出隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)方案一種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，含有以下步驟步驟I、建立一個(gè)縱向三層的地層模型，該地層模型的三層介質(zhì)從上到下依次為第一圍巖層、目的層、第二圍巖層，按實(shí)際的測井環(huán)境給定這三層介質(zhì)的介質(zhì)參數(shù)，第一圍巖層和第二圍巖層的特性相同，介質(zhì)參數(shù)含有目的層的電阻率值、第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值；將隨鉆電磁波電阻率儀器放置于于地層模型的井眼中，并且使隨鉆電磁波電阻率儀器的軸線垂直設(shè)置；步驟2、將目的層的厚度從小到大逐漸增大，同時(shí)，采用縱向成層格林函數(shù)方法計(jì)算不同目的層厚度時(shí)隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線測量到的目的層中點(diǎn)處的視電阻率響應(yīng)值；步驟3、將測量天線測量到的視電阻率響應(yīng)值的倒數(shù)作為視電導(dǎo)率值Oa，將目的層的電阻率值的倒數(shù)作為目的層電導(dǎo)率值0 t,將第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值的倒數(shù)作為圍巖層電導(dǎo)率值os;當(dāng)％時(shí)，此時(shí)的目的層的厚度即為該隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線在所述地層模型下的縱向分辨率值。隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線中含有N個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，N個(gè)發(fā)射天線分時(shí)與兩個(gè)接收天線匹配組成N組測量天線，對(duì)于每組測量天線，均可按照步驟2 步驟3的方法得到一組與該組測量天線對(duì)應(yīng)的縱向分辨率值，N為大于等于I的自然數(shù)。在每組測量天線中，發(fā)射天線發(fā)出兩種不同工作頻率的信號(hào)，兩個(gè)接收天線分別接收這兩種不同工作頻率的信號(hào)，然后，再對(duì)每個(gè)接收天線接收到的信號(hào)分別進(jìn)行相位測量和幅度測量；一組縱向分辨率值中含有第一工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第二工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第一工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值和第二工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值。介質(zhì)參數(shù)還含有目的層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值、第一圍巖層和第二圍巖層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值。一種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，含有以下步驟步驟I、建立一個(gè)縱向三層的地層模型，該地層模型的三層介質(zhì)從上到下依次為第一圍巖層、目的層、第二圍巖層，按實(shí)際的測井環(huán)境給定這三層介質(zhì)的介質(zhì)參數(shù)，第一圍巖層和第二圍巖層的特性相同，介質(zhì)參數(shù)含有目的層的電阻率值、第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值；將隨鉆電磁波電阻率儀器放置于于地層模型的井眼中，并且使隨鉆電磁波電阻率儀器的軸線垂直設(shè)置；步驟2、將目的層的厚度從小到大逐漸增大，同時(shí)，采用縱向成層格林函數(shù)方法計(jì)算不同目的層厚度時(shí)隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線測量到的目的層中點(diǎn)處的視電阻率響應(yīng)值；步驟3、將測量天線測量到的視電阻率響應(yīng)值的倒數(shù)作為視電導(dǎo)率值Oa，將目的層的電阻率值的倒數(shù)作為目的層電導(dǎo)率值0 t,將第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值的倒數(shù)作為圍巖層電導(dǎo)率值os;當(dāng)Oa = σ tX90% + σ sX 10%時(shí)，此時(shí)的目的層的厚度即為該隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線在所述地層模型下的縱向分辨率值。隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線中含有N個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，N個(gè)發(fā)射天線分時(shí)與兩個(gè)接收天線匹配組成N組測量天線，對(duì)于每組測量天線，均可按照步驟2 步驟3的方法得到一組與該組測量天線對(duì)應(yīng)的縱向分辨率值，N為大于等于I的自然數(shù)。在每組測量天線中，發(fā)射天線發(fā)出兩種不同工作頻率的信號(hào)，兩個(gè)接收天線分別接收這兩種不同工作頻率的信號(hào)，然后，再對(duì)每個(gè)接收天線接收到的信號(hào)分別進(jìn)行相位測量和幅度測量；一組縱向分辨率值中含有第一工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第二工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第一工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值和第二工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值。介質(zhì)參數(shù)還含有目的層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值、第一圍巖層和第二圍巖層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值。
關(guān)于縱向成層格林函數(shù)方法的介紹如下設(shè)層狀單軸各向異性介質(zhì)共有n+1層(如圖I所示)，各層編號(hào)為I = 0，I，…，η,源在第j層，各層參數(shù)分別為μ P ε ν1、ε hl,則^ = ω2=^2 ~kh ，7 2 2, [T1~TT K1 == Jtl ，層厚 h! = Z1-ZhQ = 1，n-1)
R1 = ω2MlSvl ,At =Vyl ~Κι， VcrW Μεν!
只要給出層狀單軸各向異性介質(zhì)中沿不同方向單位磁偶極子產(chǎn)生的電場和磁場Z分量的表達(dá)式，其切向量分量可由麥克斯韋方程組得到。I、層狀單軸各向異性介質(zhì)中<方向單位磁偶極子的軸向場<方向單位磁偶極子只產(chǎn)生TE波，其軸向場可表示為Εξ} = O, / = 0,1,···, (I)Hfz ] = ^~][A1 (^)exp [Ahl (z -Z1)]+ B1 (l>xp [- Ahl (z - Z1^ )]}j。(Ar >U
ohi+δ Τ~]^~ exP Ahj\z-z^o )d^(2)(2)式最后一項(xiàng)為源項(xiàng)，對(duì)無源層，則沒有該項(xiàng)。式中A1U)和B1U)為待定系數(shù)，由層界面處電場和磁場的連續(xù)性條件確定，若I = 0，只有AtlU )，若I = n，只有Βη(λ )
^TT
(下同)。在層界面處，電場和磁場的切向量連續(xù)，即μ Hz和^連續(xù)，由此可得到確定所
OZ
有待定系數(shù)A1U) (I = 0，1，…，n-ι)和B1U) (I = 1，…，η)的線性方程組。經(jīng)整理該方程組可表示為如下矩陣形式AvXv = Sv， (3)式中AVe C2nx2n, Xv, Sv e C2n。Av 的各非零元素為，ΛΤ = ·>^\2 = _ exP (_ Ai K)_ ■T1- ·，
7^hOy^hly^hlA2] = I ,A2I = -exp(- AA) Λν3 = I ；A2n-l,2n-2 = ,4^-U -1 = eXPl· An-A-l) ^A2n-l,2n = ~ ^ ；^2n,2n-2 ~ I，為《，2 —I = _eXP(_ ^hn-l^n-l )，為= I，
exp(-
) ^-2i-l2i = _ ~j~ eXP(— y^hi )
Av =—A.
^2z-l,2z'+l,
^\i^2i,2i-2 _1,為!.,2!.—1 — _eXP(_ y^hi-I^i-I ) ->^2i,2i _ _eXP(_ 人A. },為i,2i+l — ^ 'i = 2, .··, n-1,其余元素為 0。Xv的各元素為Xjv =A0,X^n = Bn ,X: =A1, X =B1. / = I,…,-1Sv的各非零元素為
_2]‘ =驚-(_ Ahj I。-1 _ z^Sl = exp(- 4, μ - -I)， ^2V；+1 = —^exP(—Λ/卜； ~z%S2]+2 = exp(-A；|z； — |).yihj
若j = 0，則只有巧+1和々+2 ;若j = η,則只有滿巧。其余元素為O2、層狀單軸各向異性介質(zhì)中之方向單位磁偶極子TM波的軸向場式方向單位磁偶極子既產(chǎn)生TM波又產(chǎn)生TE波。在層狀單軸各向異性介質(zhì)中TM波的軸向場可表示為
權(quán)利要求
1.ー種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是含有以下步驟 步驟I、建立ー個(gè)縱向三層的地層模型，該地層模型的三層介質(zhì)從上到下依次為第一圍巖層、目的層、第二圍巖層，按實(shí)際的測井環(huán)境給定這三層介質(zhì)的介質(zhì)參數(shù)，第一圍巖層和第二圍巖層的特性相同，介質(zhì)參數(shù)含有目的層的電阻率值、第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值；將隨鉆電磁波電阻率儀器放置于于地層模型的井眼中，并且使隨鉆電磁波電阻率儀器的軸線垂直設(shè)置； 步驟2、將目的層的厚度從小到大逐漸増大，同吋，采用縱向成層格林函數(shù)方法計(jì)算不同目的層厚度時(shí)隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線測量到的目的層中點(diǎn)處的視電阻率響應(yīng)值； 步驟3、將測量天線測量到的視電阻率響應(yīng)值的倒數(shù)作為視電導(dǎo)率值Oa，將目的層的電阻率值的倒數(shù)作為目的層電導(dǎo)率值Ot，將第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值的倒數(shù)作為圍巖層電導(dǎo)率值os; 當(dāng)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是所述隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線中含有N個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，N個(gè)發(fā)射天線分時(shí)與兩個(gè)接收天線匹配組成N組測量天線，對(duì)于每組測量天線，均可按照步驟2 步驟3的方法得到一組與該組測量天線對(duì)應(yīng)的縱向分辨率值，N為大于等于I的自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是在所述每組測量天線中，發(fā)射天線發(fā)出兩種不同工作頻率的信號(hào)，兩個(gè)接收天線分別接收這兩種不同工作頻率的信號(hào)，然后，再對(duì)每個(gè)接收天線接收到的信號(hào)分別進(jìn)行相位測量和幅度測量；所述ー組縱向分辨率值中含有第一工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第二工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第一工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值和第二工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是所述介質(zhì)參數(shù)還含有目的層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值、第一圍巖層和第二圍巖層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值。
5.ー種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是含有以下步驟 步驟I、建立ー個(gè)縱向三層的地層模型，該地層模型的三層介質(zhì)從上到下依次為第一圍巖層、目的層、第二圍巖層，按實(shí)際的測井環(huán)境給定這三層介質(zhì)的介質(zhì)參數(shù)，第一圍巖層和第二圍巖層的特性相同，介質(zhì)參數(shù)含有目的層的電阻率值、第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值；將隨鉆電磁波電阻率儀器放置于于地層模型的井眼中，并且使隨鉆電磁波電阻率儀器的軸線垂直設(shè)置； 步驟2、將目的層的厚度從小到大逐漸増大，同吋，采用縱向成層格林函數(shù)方法計(jì)算不同目的層厚度時(shí)隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線測量到的目的層中點(diǎn)處的視電阻率響應(yīng)值；步驟3、將測量天線測量到的視電阻率響應(yīng)值的倒數(shù)作為視電導(dǎo)率值Oa，將目的層的電阻率值的倒數(shù)作為目的層電導(dǎo)率值Ot，將第一圍巖層和第二圍巖層的電阻率值的倒數(shù)作為圍巖層電導(dǎo)率值Os; 當(dāng)Oa= OtX90%+OsX10%時(shí)，此時(shí)的目的層的厚度即為該隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線在所述地層模型下的縱向分辨率值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是所述隨鉆電磁波電阻率儀器的測量天線中含有N個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，N個(gè)發(fā)射天線分時(shí)與兩個(gè)接收天線匹配組成N組測量天線，對(duì)于每組測量天線，均可按照步驟2 步驟3的方法得到一組與該組測量天線對(duì)應(yīng)的縱向分辨率值，N為大于等于I的自然數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是在所述每組測量天線中，發(fā)射天線發(fā)出兩種不同工作頻率的信號(hào)，兩個(gè)接收天線分別接收這兩種不同工作頻率的信號(hào)，然后，再對(duì)每個(gè)接收天線接收到的信號(hào)分別進(jìn)行相位測量和幅度測量；所述ー組縱向分辨率值中含有第一工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第二工作頻率下相位測量時(shí)的縱向分辨率值、第一工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值和第二工作頻率下幅度測量時(shí)的縱向分辨率值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法，其特征是所述介質(zhì)參數(shù)還含有目的層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值、第一圍巖層和第二圍巖層的相對(duì)介電常數(shù)值和磁導(dǎo)率值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)的確定方法；該方法含有以下步驟步驟1、建立一個(gè)縱向三層的地層模型，三層介質(zhì)從上到下依次為第一圍巖層、目的層、第二圍巖層，第一圍巖層和第二圍巖層的特性相同，將隨鉆電磁波電阻率儀器放置于于地層模型的井眼中，并且使隨鉆電磁波電阻率儀器的軸線垂直設(shè)置；步驟2、將目的層的厚度從小到大逐漸增大，同時(shí)，采用縱向成層格林函數(shù)方法計(jì)算不同目的層厚度時(shí)隨鉆電磁波電阻率儀器測量到的目的層中點(diǎn)處的視電阻率響應(yīng)值；步驟3、設(shè)視電導(dǎo)率值、目的層電導(dǎo)率值、圍巖層電導(dǎo)率值，當(dāng)時(shí)，此時(shí)的目的層的厚度即為縱向分辨率值；本發(fā)明可有效確定出隨鉆電磁波電阻率儀器的縱向分辨率指標(biāo)。
文檔編號(hào)E21B49/00GK102628360SQ201210113369
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者宋殿光, 方輝, 李郴, 段寶良, 郭巍, 韓宏克, 魏少華 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所