CN102419455B - 井间并行电阻率ct测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井间并行电阻率CT测试方法，是对钻孔间地质条件及构造特征进行探查的一种物探技术。通过在两两钻井之间布置测试系统，形成64个电极的井间测线，采用并行电法数据采集技术进行单极或偶极供电与测试，获得井间电性采集数据，形成井间不同电极间层析数据体。通过井间电阻率层析成像技术实现对测试区域电阻率及激电参数成像，进一步评价其岩层及构造特征状况，获得地质解释成果及认识。该套测试系统可完成1200m深井的数据采集。

Description

井间并行电阻率CT测试方法

技术领域

本发明涉及钻井地球物理勘探领域，具体为一种井间并行电阻率CT测试方法。

背景技术

钻孔是获得地质资料的一种重要手段，地质勘探中通过钻孔可以了解地下地质体中各种岩层的发育状况，以及断层、陷落柱、破碎带等各种地质异常体的分布特征。由于钻孔往往为一孔之见，对面上地质条件缺乏全面认识。因此利用钻孔之间的空间条件构建探测剖面，进行井间电阻率CT方法探测，根据岩层电阻率之间差异，可以获得测试区域内地质条件及异常特征，其探测成果具有面上特点，可利用价值高，在地质勘探及工程勘察等相关领域具有重要的应用价值。

目前，井间电阻率法通常采用传统的高密度电法技术进行数据采集，现场数据采集效率低，数据量少，且受条件所限测试的系统装备较为简单，对千米深井测试难度大，所获得的电性参数及结果剖面对地质体的分辨能力有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种井间并行电阻率CT测试方法，以解决现有测试方法数据采集效率低，对千米深井测试难度大，分辨能力有限的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）构建井间电阻率测试系统：利用绞车向两个相邻井孔中分别放入测试电缆，所述测试电缆分为连接电缆和电极电缆两部分，且电极电缆在测线的最下部，电极电缆上挂有32个由电极电缆控制的电极，所述电极间距根据对测试目标体的分辨要求进行调整，两个井孔分别放入不同深度电缆，控制测试区段，形成具有一定测试范围的井间电阻率测试系统；

（2）并行电阻率CT数据采集：数据采集时以两个钻井中共64个电极为一条测线进行数据采集，利用单极供电或偶极供电两种方式进行并行数据采集，获得各个电极相应的供电电流和测量电位；测试过程中在单极供电或偶极供电时，其他电极同步测量，所获得的数据为井间区域全电场电性参数，有利于井间空间电阻率的反演计算；根据测试井孔深度进行测站变换，并保持两个测站之间测试区域的重复度，获得千米深井中要求测试段的完整电性测试数据，其中测站变化指两个钻孔中各有32个测试电极，形成一定的测试孔段，该段的数据采集为一个测站，根据钻孔深度不同，对于其他范围的测试则要变换电极的位置，即为换测站；

（3）通过井间电阻率参数层析计算获得探测区域电性剖面：首先对井间区域全电场电性观测数据进行解编，剔除电流、电位奇异点，根据单极供电或偶极供电提取不同装置的电流、电位数据，并转换成所需要的文件格式；其次对井间测试区域进行网格划分，建立合理的空间坐标，将探测区划分成若干网格单元，网格划分时需综合考虑反演计算精度和实际有效测试区域特点，采用矩形或正方形网格方式；然后进行电阻率CT反演，利用相应的井间数据处理软件进行数据反演，将经过预处理的电流、电位数据体及其相应的坐标文件导入后进行孔间电阻率层析计算，反演采用收敛程度较高的阻尼最小二乘法，正演计算时利用测试区域内平均视电阻率值作为初始模型，通过有限元法计算模型响应数据，获得初始模型正演视电阻率值，其中区域内平均视电阻率值可以根据已有资料获得，也可以是测区内电性参数计算获得；然后将该模拟计算视电阻率值与实测视电阻率值不断进行比较、拟合，最终使得正演计算值与实测值趋于一致或误差最小，获得各划分网格单元内反演电阻率值，提取并绘制井间的电阻率等值线图；

（4）井间测试区域地质条件及异常体评价：将步骤（3）得到的井间的电阻率等值线图结合区域井孔钻探成果及岩层电阻率特性，对探测区域地质条件进行分析判断，高于正常电阻率3倍以上为高阻异常区，而低于正常电阻率3倍以上为低阻异常区，结合探测目标对高、低阻异常区域进行判断、解释异常位置，并根据异常值差异大小半定量评价岩层结构及构造特征。

所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（1）中，电极间距控制在1.0-10.0m之间。

所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（1）中，绞车控制探测深度达1200m井深，电缆为多芯高强度抗拉类型，线径6.8mm。

所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（2）中，当电极间距为5.0m，则每一测站可以控制井深160m左右，如此反复可以获得千米深井整体电性测试数据。

所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用矩形或正方形网格方式时，单元边长为1.0m及以上尺寸。

本发明的优点为：

1、实现对千米深井的透视电场数据采集，所制作完成的绞车与测试电缆一体化，通过自动操作实现千米深井线缆升降自动化。多芯连接电缆与电极测量电缆分离，可以根据探测目标体大小选择不同极距测量电极电缆，提高对目标体的勘探分辨能力。

2、对两井孔之间的64个电极进行并行数据采集，现场探测工作效率高，所获得数据量大，同步效应强，探测结果清晰直观、精度高，完全满足勘探生产的技术要求。并行电场数据采集可以获得井间区域全电场电性参数，有利于对不同地质异常体的分辨。

3、专用绞车对电缆进行自动控制，可对不同深度井孔、不同目标体进行探测与分辨，提高整井测试效率和精度，对资源勘探及水工环勘查等具有重要的价值。

附图说明

图1为井间电阻率CT测试系统布置图。

图2为井间并行电阻率CT射线分布图。

图3为井间电阻率CT结果剖面图。

具体实施方式

井间并行电阻率CT测试方法，包括以下步骤：

（1）构建井间电阻率测试系统：利用绞车向两个相邻井孔中分别放入测试电缆，所述测试电缆分为连接电缆和电极电缆两部分，且电极电缆在测线的最下部，电极电缆上挂有32个由电极电缆控制的电极，所述电极间距根据对测试目标体的分辨要求进行调整，两个井孔分别放入不同深度电缆，控制测试区段，形成具有一定测试范围的井间电阻率测试系统。

（2）并行电阻率CT数据采集：数据采集时以两个钻井中共64个电极为一条测线进行数据采集，利用单极供电或偶极供电两种方式进行并行数据采集，获得各个电极相应的供电电流和测量电位；测试过程中在单极供电或偶极供电时，其他电极同步测量，所获得的数据为井间区域全电场电性参数，有利于井间空间电阻率的反演计算；根据测试井孔深度进行测站变换，并保持两个测站之间测试区域的重复度，获得千米深井中要求测试段的完整电性测试数据；其中测站变换指两个钻孔中各有32个测试电极，形成一定的测试孔段，该段的数据采集为一个测站。根据钻孔深度不同，对于其他范围的测试则要变换电极的位置，即为换测站。

（3）通过井间电阻率参数层析计算获得探测区域电性剖面：首先对井间区域全电场电性观测数据进行解编，剔除电流、电位奇异点，根据单极供电或偶极供电提取不同装置的电流、电位数据，并转换成所需要的文件格式；其次对井间测试区域进行网格划分，建立合理的空间坐标，将探测区划分成若干网格单元，网格划分时需综合考虑反演计算精度和实际有效测试区域特点，采用矩形或正方形网格方式；然后进行电阻率CT反演，利用相应的井间数据处理软件进行数据反演，将经过预处理的电流、电位数据体及其相应的坐标文件导入后进行孔间电阻率层析计算，反演采用收敛程度较高的阻尼最小二乘法，正演计算时利用测试区域内平均视电阻率值作为初始模型，通过有限元法计算模型响应数据，获得初始模型正演视电阻率值，区域内平均视电阻率值可以根据已有资料获得，也可以是测区内电性参数计算获得；然后将该模拟计算视电阻率值与实测视电阻率值不断进行比较、拟合，最终使得正演计算值与实测值趋于一致或误差最小，获得各划分网格单元内反演电阻率值，提取并绘制井间的电阻率等值线图。

（4）井间测试区域地质条件及异常体评价：将步骤（3）得到的井间的电阻率等值线图结合区域井孔钻探成果及岩层电阻率特性，对探测区域地质条件进行分析判断，高于正常电阻率3倍以上为高阻异常区，而低于正常电阻率3倍以上为低阻异常区，结合探测目标对高、低阻异常区域进行判断、解释异常位置，并根据异常值差异大小半定量评价岩层结构及构造特征。

步骤（1）中，电极间距控制在1.0-10.0m之间。绞车控制探测深度达1200m井深，电缆为多芯高强度抗拉类型，线径6.8mm。步骤（2）中，当电极间距为5.0m，则每一测站可以控制井深160m左右，如此反复可以获得千米深井整体电性测试数据。步骤（3）中，采用矩形或正方形网格方式时，单元边长为1.0m及以上尺寸。

本发明实施方式如下：

（1）在井孔钻探达到勘探深度后，利用两个井孔进行电阻率CT测试系统布置。现场根据需要对井孔不同深度段进行电极布置，利用绞车自动调节与变换测试区段。

（2）对选定探测区域进行井间并行电阻率CT数据采集，将两孔64个电极统一成一条测线，利用大功率并行电法仪进行数据采集，同步获得不同电极供电条件下各个测量电极的电场参数。

（3）根据测试需要调节探测区域，分别进行不同测试段并行电法数据采集。通常两个测站数据需重合完成，按5.0m电极距计算，每一测站可控制井深测线长度160m。

（4）对全孔不同测站数据进行拼合形成整井测试电场参数文件，利用相应软件对井间岩层电性参数进行反演计算，获得全孔测区探测电性剖面。

（5）结合井间电阻率反演计算结果，以及钻孔勘探地质资料，进一步综合确定剖面内岩层及构造特征，提交综合成果图，为生产提供技术指导。

探测实例：

为了探查两井孔之间地质异常体特征，在淮南矿业集团某矿工作面上方地面实施了井间并行电阻率CT测试研究。两井孔深度最大达1160m。井间电阻率CT测试布置如图1所示，测站1测点透射射线如图2所示。如图3所示为整个井孔电阻率CT反演计算剖面，从中可以看出，煤层位置岩煤层组合呈高阻特征，且成层性较为明显。煤层在井间电阻率剖面上反应强，收敛性差，但据此可以对单层或多层组煤层进行有效分辨。两井间的煤系与煤系、太灰与煤系层段之间电阻率分布特征清晰，未见直接沟通的低电阻率异常分布。受地质构造影响，局部存在低电阻率区域。

Claims (5)

1.井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）构建井间电阻率测试系统：利用绞车向两个相邻井孔中分别放入测试电缆，所述测试电缆分为连接电缆和电极电缆两部分，且电极电缆在测线的最下部，电极电缆上挂有32个由电极电缆控制的电极，所述电极间距根据对测试目标体的分辨要求进行调整，两个井孔分别放入不同深度电缆，控制测试区段，形成具有一定测试范围的井间电阻率测试系统；

（2）并行电阻率CT数据采集：数据采集时以两个钻井中共64个电极为一条测线进行数据采集，利用单极供电或偶极供电两种方式进行并行数据采集，获得各个电极相应的供电电流和测量电位；测试过程中在单极供电或偶极供电时，其他电极同步测量，所获得的数据为井间区域全电场电性参数，有利于井间空间电阻率的反演计算；根据测试井孔深度进行测站变换，并保持两个测站之间测试区域的重复度，获得千米深井中要求测试段的完整电性测试数据，其中测站变化指两个钻孔中各有32个测试电极，形成一定的测试孔段，该段的数据采集为一个测站，根据钻孔深度不同，对于其他范围的测试则要变换电极的位置，即为换测站；

（3）通过井间电阻率参数层析计算获得探测区域电性剖面：首先对井间区域全电场电性观测数据进行解编，剔除电流、电位奇异点，根据单极供电或偶极供电提取不同装置的电流、电位数据，并转换成所需要的文件格式；其次对井间测试区域进行网格划分，建立合理的空间坐标，将探测区划分成若干网格单元，网格划分时需综合考虑反演计算精度和实际有效测试区域特点，采用矩形或正方形网格方式；然后进行电阻率CT反演，利用相应的井间数据处理软件进行数据反演，将经过预处理的电流、电位数据体及其相应的坐标文件导入后进行孔间电阻率层析计算，反演采用收敛程度较高的阻尼最小二乘法，正演计算时利用测试区域内平均视电阻率值作为初始模型，通过有限元法计算模型响应数据，获得初始模型正演视电阻率值，其中区域内平均视电阻率值可以根据已有资料获得，也可以是测区内电性参数计算获得；然后将该初始模型正演视电阻率值与实测视电阻率值不断进行比较、拟合，最终使得正演计算值与实测值趋于一致或误差最小，获得各划分网格单元内反演电阻率值，提取并绘制井间的电阻率等值线图；

（4）井间测试区域地质条件及异常体评价：将步骤（3）得到的井间的电阻率等值线图结合区域井孔钻探成果及岩层电阻率特性，对探测区域地质条件进行分析判断，高于正常电阻率3倍以上为高阻异常区，而低于正常电阻率3倍以上为低阻异常区，结合探测目标对高、低阻异常区域进行判断、解释异常位置，并根据异常值差异大小半定量评价岩层结构及构造特征。

2.根据权利要求1所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（1）中，电极间距控制在1.0-10.0m之间。

3.根据权利要求1所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（1）中，绞车控制探测深度达1200m井深，电缆为多芯高强度抗拉类型，线径6.8mm。

4.根据权利要求1所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（2）中，当电极间距为5.0m，则每一测站可以控制井深160m左右，如此反复可以获得千米深井整体电性测试数据。

5.根据权利要求1所述的井间并行电阻率CT测试方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用正方形网格方式时，单元边长为1.0m及以上尺寸。

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