CN102635348B - 随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法。在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，在电阻率均匀各向同性介质中计算不同频率、同一源距下随钻电磁波电阻率测井仪的相位差响应；计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，根据相位差响应值与介电常数和电阻率存在的一一对应关系，取两个频率的相位差响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标绘制插值图版，通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值，或者在获得两个频率下的相位差响应值后，将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系建立数据库，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，得到介电常数和电阻率值，实现介电常数的校正。

Description

随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法

技术领域

本发明涉及一种随钻电磁波电阻率仪器介电常数校正方法，特别是涉及一种双频介电常数校正方法。 

背景技术

随着陆上水平井和大斜度井钻井工作量增加以及海上钻井的需求，常规电缆测井已经不能满足测井技术的需要，因此随钻测井技术得到了非常迅速的发展。它可以实现钻井和测井同时进行，是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层未受到明显侵入和污染的条件下进行测量，和传统的电缆测井相比较，具有实时性好、测井精度高等优点。随钻电磁波电阻率测井仪器是随钻测井中最常用的仪器之一，它主要测量地层的电阻率信息，由于一般情况下油层的电阻率较高，因此它能够有效的识别油层，并还具有能够指导钻头在油层中水平钻进的地质导向功能。该仪器在地层中的响应不仅受电阻率的影响，还受介电常数的影响，在仪器工作频率低或地层是低阻时，仪器的响应主要受电阻率的影响，受介电常数影响很小，然而在高频或者高阻地层情况下介电常数对电磁波传播的影响增大，随钻电磁波电阻率测井仪在高阻地层下的视电阻率响应受介电常数的影响也很大，因此，为了得到准确的地层电阻率信息需要对随钻测井仪测得的视电阻率进行介电常数校正。传统的介电常数校正方法通常采用经验校正公式，是通过对世界各地产油井饱和水岩性样品的介电常数和电导率数据进行作图分析，找出介电常数和电导率之间的对应关系。而实际上介电常数与电阻率之间并没有必然的联系，很明显这种关系式是一种近似，与实际情况存在着一定的误差。这种误差会影响测井仪器的测量范围和测量精度。之前我们采用一种有效的介电常数校正方法，将电阻率和介电常数看成两个独立的变量，并计算均匀介质中的相位差和幅度比来建立图版数据库，将实测的相位差和幅度比对图版进行插值得到两个独立的电阻率和介电常数。这种方法虽然有效，但如果受电路技术水平的限制，在高阻地层中仪器的幅度比测量误差可能较大，因此会影响该方法的应用。 

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种随钻电磁波电阻率测井仪双频介电常数校正方法，解决了之前的介电常数校正方法在高阻地层下如果电路的精度不够应用会受到限制的问题，能有效弥补之前方法的不足，实现对介电常数的校正，提高仪器的测量范围和测量精度指标。 

本发明所采用的技术方案： 

本发明随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，方法原理及实现过程如下：

1）在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，之间不存在任何关系。

2）在电阻率均匀各向同性介质中计算不同频率、同一源距下随钻电磁波电阻率测井仪的相位差响应。 

3）计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从1.0到300，电阻率的变化范围从0.1Ohmm到10000Ohmm。 

4）经过上面计算过程，在源距相同的情况下，每个频率都会得出一系列相位差响应值，这一系列响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和电阻率组合都会唯一的对应每个频率下的一个相位差响应值。 

5）由于存在着这种对应关系，我们取两个频率的相位差响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定。我们以频率为2MHz和400KHz，源距为20in为例计算了一组相位差响应数据，并绘制了图版如图1所示。 

6）在实际测井中我们能够获得两个频率下的相位差响应值，即图1中横坐标和纵坐标的值，这样我们就可以在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值。这时的电阻率值与介电常数值是相互独立的，实现了介电常数的校正。 

所述的随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，在获得两个频率下的相位差响应值后，除了通过在图板上插值得到对应的介电常数和电阻率值外，还可以将之前计算好的数据做成数据库，通过在数据库中搜索得到介电常数和电阻率值，即将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列，建立数据库，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，得到介电常数和电阻率值。 

数据库的制作是将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，即（介电常数值、电阻率值、频率1下的相位差响应值、频率2下的相位差响应值、…、频率n下的相位差响应值）作为一组数据。这样在3）给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据。将多组这样的数据按一定的顺序排列便得到我们所说的数据库。前述频率1、2、…、n分别代表不同的频率值。 

搜索中，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据后，便可以读出该组数据中介电常数和电阻率的值，得到与介电常数无关的电阻率值，从而实现介电常数的校正。 

本发明的有益效果： 

1、本发明随钻电磁波电阻率测井仪双频介电常数校正方法，有效地克服了测井仪在高阻地层下的视电阻率响应受介电常数的影响较大问题，在一定程度上避免了在高阻地层下仪器失效的现象，扩大了该仪器的应用范围，同时提高了仪器的测量范围和精度指标，使得视电阻率测量范围上升到3000Ohmm以上成为可能。一般情况下该仪器有两个发射频率，考虑这种情况，我们利用两个频率下的相位差数据进行插值来得到独立的视电阻率和视介电常数。利用的是两个频率下的相位差数据，不使用幅度比数据进行校正，有效地弥补了之前介电常数校正方法的不足，拓宽了介电常数校正方法的使用范围。

2、本发明随钻电磁波电阻率测井仪双频介电常数校正方法，在高阻地层下获得比传统介电常数校正方法更加准确的视电阻率值，在对测井数据进行综合处理解释时，去除井眼、侵入、围岩等影响的过程会更加的准确，使得到的原状地层电阻率比传统介电常数校正方法更加接近于真实值，进而获得更加准确的地层信息，方便油田技术人员对油气储层做出更准确的储能评价及开采计划，提升了仪器在储层评价中的应用价值。 

3、本发明随钻电磁波电阻率测井仪双频介电常数校正方法，摒弃了传统的认为介电常数和电阻率之间存在联系的介电常数校正思想，将两者看成是独立的变量进行校正，并且考虑到了仪器本身的测量精度，做到了理论与实际仪器的结合。这种思想会成为今后介电常数校正方法的一个发展方向。 

附图说明

图1：随钻测井仪相位差双频介电常数校正图版(源距为20in)； 

图2 a：双频法视介电常数校正方法模型1相位差视电阻率曲线； 

图2 b：双频法视介电常数校正方法模型1幅度比视电阻率曲线；

图2 c：双频法视介电常数校正方法模型1双频法视电阻率曲线；

图2 d：双频法视介电常数校正方法模型1双频法视介电常数；

图3 a：模型2传统的相位差视电阻率曲线；

图3 b：模型2传统的幅度比视电阻率曲线；

图3 c：模型2本发明双频法视电阻率曲线；

图3 d：模型2本发明双频法得到的视介电常数曲线；

图4a：模型3传统的相位差视电阻率曲线；

图4b：模型3传统的幅度比视电阻率曲线；

图4c：模型3本发明双频法得到的视电阻率曲线；

图5a：模型4传统的相位差视电阻率曲线；

图5b：模型4传统的幅度比视电阻率曲线；

图5c：模型4本发明双频法得到的视电阻率曲线；

图6a：模型5传统的相位差视电阻率曲线；

图6b：模型5传统的幅度比视电阻率曲线；

图6c：模型5本发明双频法得到的视电阻率曲线。

具体实施方式

实施例一：参见图1，本发明随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，实现过程如下： 

1）在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，之间不存在任何关系。

2）在电阻率均匀各向同性介质中计算不同频率、同一源距下随钻电磁波电阻率测井仪的相位差响应。 

3）计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从1.0到300，电阻率的变化范围从0.1Ohmm到10000Ohmm。 

4）经过上面计算过程，在源距相同的情况下，每个频率都会得出一系列相位差响应值，这一系列响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和电阻率组合都会唯一的对应每个频率下的一个相位差响应值。 

5）由于存在着这种对应关系，我们取两个频率的相位差响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定。我们以频率为2MHz和400KHz，源距为20in为例计算了一组相位差响应数据，并绘制了图版如图1所示。 

6）在实际测井中我们能够获得两个频率下的相位差响应值，即图1中横坐标和纵坐标的值，这样我们就可以在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值。这时的电阻率值与介电常数值是相互独立的，实现了介电常数的校正。 

实施例二：参见图1，本发明随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，与实施例一不同的是，通过步骤3）、4），在获得两个频率下的相位差响应值后，除了通过在图板上插值得到对应的介电常数和电阻率值外，还可以将之前计算好的数据做成数据库，通过在数据库中搜索得到介电常数和电阻率值，即将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列，建立数据库，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，得到介电常数和电阻率值。 

其中数据库的制作是将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，即（介电常数值、电阻率值、频率1下的相位差响应值、频率2下的相位差响应值、…、频率n下的相位差响应值）作为一组数据。这样在步骤3）给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据。将多组这样的数据按一定的顺序排列，便得到我们所说的数据库，前述频率1、2、…、n分别代表不同的频率值。 

搜索中，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据后，便可以读出该组数据中介电常数和电阻率的值，完成搜索。得到与介电常数无关的电阻率值，实现介电常数的校正。 

本发明介电常数校正方法曲线特性分析： 

1、分辨率特性分析

模型1是在10Ohmm的围岩中夹着100Ohmm的目的层，目的层厚分别为2ft、4ft、8ft、16ft，中间的围岩层厚为10ft，介电常数均选为斯伦贝谢公司的经验公式，频率2MHz下，频率400KHZ下，井斜为0°。随钻电磁波电阻率测井仪在此模型下的传统的相位差和幅度比视电阻率曲线如图2a，2b所示，利用本文的双频法进行转换得到的视电阻率曲线如图2c所示，视介电常数如图2d所示。通过观察图2中各图发现，双频法的相位差视电阻率曲线的分辨率要介于对应的传统的两种频率的相位差视电阻率曲线之间，形态要优于传统的幅度比视电阻率曲线。视介电常数曲线由于受到围岩的影响严重，已经基本失去意义。

模型2与模型1的地层厚度和围岩电阻率相同，只是目的层是各向异性，水平电阻率为10Ohmm，垂直电阻率为100Ohmm，井斜为80°，介电常数同样选为斯伦贝谢公司的经验公式。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图3a，3b所示，利用本文的双频法进行转换得到的视电阻率曲线如图3c所示，视介电常数如图3d所示。观察图3中各图发现，双频法得到的相位差视电阻率曲线仍然介于两种频率的相位差视电阻率曲线之间，形态优于幅度比视电阻率曲线。说明其受各向异性的影响程度也介于两种频率的相位差视电阻率曲线之间。视介电常数曲线依然是没有意义的，因此在下面算例中将不再对其进行分析。 

2、侵入影响分析 

模型3同样是10Ohmm的围岩中夹着三层100Ohmm的目的层，井斜为0°，但目的层中存在着侵入，侵入电阻率均为10Ohmm，侵入直径分别为10in、20in、30in，目的层厚为20ft，中间的围岩层厚为10ft。介电常数同样选为斯伦贝谢公司的经验公式。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图4a，4b所示，利用本文的双频法进行转换得到的视电阻率曲线如图4c所示，观察图4中各图发现，双频法得到的视电阻率依然位于两种频率的视电阻率值之间，形态依然优于幅度比视电阻率曲线。说明受侵入的影响程度介于两种频率之间。

3、应用效果分析 

模型4为三层介质，围岩电阻率为10Ohmm，目的层电阻率为1000Ohmm，层厚为30m，介电常数均选为30，井斜为0°，此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图5a，5b所示，观察这两个图发现，由于目的层较厚，基本不受围岩影响，但频率为2MHz的三条相位差视电阻率曲线值却远小于1000Ohmm，这主要是受介电常数的影响，而频率为400KHz的三条相位差视电阻率曲线值却很好的与原状地层重合，说明了此模型下频率为400KHz的相位差视电阻率受介电常数的影响非常小。幅度比视电阻率曲线由于受介电常数的影响更大已经基本失去应用价值。利用双频法转换得到的视电阻率曲线如图5c所示，观察此图发现其视电阻率值依然介于两种频率的相位差视电阻率值之间。并且20in时的视电阻率值基本等于真实值。

模型5仍为三层地层，围岩电阻率为10Ohmm，介电常数为20，目的层电阻率为6000Ohmm，介电常数为60，层厚为20m，井斜为0°。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图6a，6b所示，观察这两个图发现，由于目的层较厚，受围岩的影响较小，但频率为2MHz的三条相位差视电阻率曲线值却小于1000Ohmm，远远偏离了真实值。这说明其受介电常数的影响非常大。频率为400KHz的三条相位差视电阻率曲线值要高于频率为2MHz的曲线，但由于超出了图版的插值范围使其仍然小于真实值。幅度比视电阻率曲线由于受介电常数的影响更大已经远远小于真实值失去应用价值。利用双频法得到的视电阻率曲线如图6c所示，观察此图发现源距为20in和30in时的视电阻率值与真实值非常接近，很好的去除了介电常数的影响，拓宽了视电阻率的测量范围，但源距为46in时由于超出了图版的插值范围使其失效。 

Claims (4)

1.一种随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，其特征是：

1）在电阻率均匀各向同性介质中计算不同频率、同一源距下随钻电磁波电阻率测井仪的相位差响应；

2）计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从1.0到300，电阻率的变化范围从0.1Ohmm到10000Ohmm，在源距相同的情况下，每个频率都会得出一系列相位差响应值，这一系列响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和电阻率组合都会唯一的对应每个频率下的一个相位差响应值；

3）根据相位差响应值与介电常数和电阻率存在的一一对应关系，取两个频率的相位差响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定，并绘制插值图版；

4）通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值，这时的电阻率值与介电常数值是相互独立的，实现了介电常数的校正。

2.一种随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，其特征是：

1）在电阻率均匀各向同性介质中计算不同频率、同一源距下随钻电磁波电阻率测井仪的相位差响应；

2）计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从1.0到300，电阻率的变化范围从0.1Ohmm到10000Ohmm，在源距相同的情况下，每个频率都会得出一系列相位差响应值，这一系列响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和电阻率组合都会唯一的对应每个频率下的一个相位差响应值；

3）在获得两个频率下的相位差响应值后，将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列，建立数据库，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，得到介电常数和电阻率值。

3.根据权利要求2所述的随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，其特征是：数据库的制作是将每个介电常数和电阻率值下计算出的每个频率下的相位差响应值数据按对应关系组成一组数据，即介电常数值、电阻率值、频率1下的相位差响应值、频率2下的相位差响应值、…、频率n下的相位差响应值作为一组数据，这样在步骤2）给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列，得到所说的数据库，前述频率1、2、…、n分别代表不同的频率值。

4.根据权利要求2或3所述的随钻电磁波电阻率仪器双频介电常数校正方法，其特征是：搜索中，选择两个频率的相位差响应值作为搜索条件输入到数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据后，便可以读出该组数据中介电常数和电阻率的值，完成搜索，得到与介电常数无关的电阻率值，即实现介电常数的校正。