阵列感应测井影响因素分析

晋永路 马宸

（中国电子科技集团公司第二十二研究所 河南省新乡市 453000）

区别于常规感应测井，阵列感应测井是利用软件聚焦方法在原始测量信号的基础上，生成多条不同径向探测深度并且具备多种纵向分辨率的电阻率曲线的测井方式，具备分辨率统一、纵向探测分辨率高、径向探测深度大、侵入反映明显等诸多优势，可以为探测人员提供更为精准的探测信息。

1 阵列感应测井的基本原理

感应测井作为传统的电法测井方法之一，主要是利用电磁感应原理测量地层电阻率的方式明确测量目的地层情况，具体来说，在测量过程中，首先，感应测井可以通过为发射线圈通一定频率交流电的方式，在线圈周围构成变化的电场；其次，依据电磁感应定律可以知道，变化的电场将会产生变化的磁场，而变化的磁场可以在测量井周围的地层中产生感应涡流；再次，这一涡流的出现又会生成二次磁场，在二次交变磁场的作用下，接收线圈内将会产生二次感应电动势，并且电动势的大小与地层电导率以及二次磁场的大小之间存在着直接的联系，即地层电导率越大变化磁场产生的感应涡流越大，产生的二次磁场也将会越大；最后，工作人员就可以借助仪器刻度，将接收线圈中产生的感应电动势转化为地层的电导率，进而明确探测地点的实际地层情况。相较于传统的聚焦感应测井来说，感应测井因无法有效去除二维围岩、井眼等环境因素的影响以及趋肤效应的影响，使得感应测井的应用范围较为局限。为解决上述问题，在二十世纪九十年代，在相关技术人员的努力下，阵列感应测井方法出现，这种感应方式不仅可以降低环境因素对测量结果的影响，更好地获取地层真电导率，还进一步扩大了地层的测量范围，在探测油气储藏情况方面发挥了极为重要的作用。阵列感应测井的原理与传统感应测井的原理一致，其主要改进方式为设计人员在普通感应测井的基础上应用了阵列线圈结构以及多道全数字化采集技术，具体来说，阵列感应测井在线圈结构方面采用了几组（一般4～8 组）接收线圈共用1 个发射线圈的三线圈系结构（一个发射，两个接收），每组线圈都能够分别接收不同探测深度、不同纵向分辨率地层的实部信号及虚部信号；而在数据采集过程中，多道全数字化采集技术的应用可以同时采集多组测量信号，在这些初始信号采集完成后，对其进行软件聚焦合成处理，最终将获得15 条具有3 种纵向分辨率以及5 种探测深度的列阵感应电阻率曲线，这一曲线的获得，大大提升了地层数据采集的范围以及精确性[1]。

2 会对阵列感应测井产生影响的因素

列阵感应测井因其具备能够详细描述侵入剖面情况，划分薄层，精准计算地层真实电阻率等功能，被广泛应用于识别、评价油气层等方面，在实际使用阵列感应测井仪器的过程中，为进一步提升测量的准确性，工作人员需要在对影响因素进行规避的同时，通过测后处理以及环境校正的方式，保证测量得出的列阵感应曲线能够准确反映地层电阻率。

2.1 仪器刻度对阵列感应曲线的影响

由于阵列感应测井测量的是子阵列接收地层的二次场原始信号，这一信号无法直接代表地层的电导率，为进一步降低测量难度，工作人员需要通过刻度，完成测量信号与地层电导率情况之间的转换。当前阵列感应测井中的刻度设计方法主要是应用刻度环境模拟的方式，将仪器测井读数与没有传播效应条件下均匀介质的测量电导率建立联系。因此，仪器在车刻度时，相关工作人员就必须依照阵列感应测井环境要求进行工作，一般情况下，其刻度的主刻与校验往往是在车间中完成，测前测后的校验工作则需要在仪器测井时间段的前后完成。受不同地区测井环境条件存在差异的影响，阵列感应测井仪器的刻度因子同样存在差异，这就使得工作人员在车刻度的过程中，必须仔细检查刻度的数值是否在误差标准范围内，从而保证仪器测量结果的准确性。当前，阵列感应测井仪器的工作控制指标主要包括QC 与TMP，其中，QC 为阵列感应的质量控制参数，其数值范围应处于0.9-1.1 之间，并且数值相对稳定；而TMP 则是列阵感应内部的油温，在实际工作过程中，为保证测量曲线的准确性，工作人员需要在TMP 与外部钻井液温度相对一致的情况下，展开测井工作。

2.2 螺杆钻具对阵列感应曲线的影响

螺杆钻具作为一种由高压泥浆驱动的一种新型容积式井底动力钻具，因其具备结构简单、可以在小流量条件下工作等优点，被国内外钻井公司广泛应用于定向井、直井钻井过程当中。但需要注意的是，受螺杆钻具自身结构与特点和运行机理的影响，利用这一钻具钻出的井眼相较于常规钻具钻出的井眼存在井壁不够规则的缺点。举例来说，工作人员在利用螺杆钻具在砂岩地层上打井的过程中，受钻具的影响，井沿处呈现出不规则的锯齿状特点，这就使得工作过人员在利用阵列感应测井仪器探测地层情况时，阵列感应各线圈系测量出一系列的锯齿状曲线，为后续阵列感应测井理论的解释以及岩性划分工作造成了巨大的难度。

2.3 仪器居中对阵列感应曲线的影响

在实际测量过程中，若阵列感应测井仪器无法保证与井壁存在一定距离，并且距离相对固定的情况下，将会导致测量曲线出现误差，对此，在一般情况下，工作人员往往会在定向井中安装两个橡胶扶正器以及一个灯笼体扶正器保证阵列感应测井仪器居中，若出现复杂井时，工作人员则可以通过增加扶正器数量的方式，保证仪器在测量过程中能够处于居中的状态。如某测量人员在对一个井斜最大不超过16°的井况进行测量的过程中，参照定向井测量过程中对扶正器的要求，为其安装了2 个橡胶扶正器和1 个灯笼体扶正器，但受井况较差的影响，仪器在下井过程中掉了一个扶正器，导致测量过程中仪器线圈出现与井壁碰撞的情况，这种情况的出现导致原始测量曲线中出现“跳尖”的情况，为保证后续测量数据的有效性，该测量人员在将阵列感应测井仪器取出后，通过增加扶正器数量的方式二次测井，有效避免了在后续测量过程中，因仪器线圈与井壁碰撞而出现“跳尖”的情况。

2.4 倾角对阵列感应曲线的影响

在实际测量过程中倾角对阵列感应曲线也会产生一定的影响。具体来说，在进行测井打井过程中，往往会出现地层法线与测井井眼轴线之间出现夹角的情况，依据地层法线以及测井之间夹角的相对位置，可以将夹角出现的情况分为三种，一种是地层水平，而测井倾斜；一种是地层倾斜而测井水平；还有一种是地层与测井都出现了倾斜，对这三种关系进行整理可以将其归类为地层与法线之间存在夹角。经理论分析研究发现，当地层表面的法线与测井井眼轴线之间的夹角小于30°时，测量人员可以忽略夹角对阵列感应合成处理结果的影响，担当夹角大于等于30°时，原本由发射线圈产生、围绕仪器轴旋转对称的电流线，将会穿透地层界面，在不同的地层表面发生折射，在地层表面堆积电荷，并且夹角越大，电荷堆积现象也会越严重，导致电流线将会沿着空间复杂轨迹流动，进而出现阵列感应曲线异常的情况。为解决这一问题，工作人员同样可以通过偏心测量的方式，保证仪器与测量井壁相对平行，从而达到提升感应曲线精确度的目的[2]。

2.5 仪器预热对阵列感应曲线的影响

在进行阵列感应测井工作时，若测量人员未对仪器进行预热就开始测量测井的列阵感应曲线，那么可能会导致线圈系电率曲线下掉的情况出现，为解决这一问题，测量人员可以在正式测量前对仪器进行约30min 以上的预热，令仪器的油温处于相对平衡的状态，在避免曲线下掉情况反复出现的同时，达到为后续工作提供更准确原始曲线的目的。

2.6 井眼严重不规则对阵列感应曲线的影响

在实际测量过程中，阵列感应曲线的测量信号质量将会在一定程度上受到井眼环境的影响，并且近接收子阵列与远接收子阵列受井眼不规则情况的影响程度存在一定的差别，即在对径向地层电阻率进行描述的过程中，近接收子阵列受井眼不规则影响更大一些。为避免上述问题重复出现，测量人员需要在正式展开列阵感应测井之前对待测井眼的实际情况进行了解，判断井况是否符合测量工组的实际要求，从而达到提升测量工作效率，为后续测井情况分析提供准确数据的目的。

3 曲线质量控制要求

因阵列感应测井仪器在实际工作过程中可以通过精确测量地层真电阻率的方式，有效的反映出地层分均匀性，并且向测量人员更为直观地描述地层侵入特征的特点，成为当前解决分均值储层解释的有效手段。

3.1 阵列感应测井原始曲线关系

阵列感应测井技术作为一种感应型电阻测井方法，能够同时获取多个纵向分辨率、多个径向探测深度，被广泛应用于油层探测方面，在实际应用过程中，阵列感应测井的原始测量曲线在典型地层条件下应符合理论相应的要求。其中典型地层条件响应指的是在均质地层响应、有井眼无侵入厚层、高侵厚层以及低侵厚层情况下的4 种理论响应情况，工作人员在对原始测量数据曲线进行判断的过程中，需要选择典型厚层曲线进行分析。由于阵列感应曲线中的地层响应情况在一定程度上可以反映测量仪器受趋肤效应的影响程度，这就使得原始曲线往往会满足如下关系。

（1）同线圈系频率不同的情况下，线圈频率越高其值越小，频率越低其值越高，同线圈系不同频率反序现象出现的可能性较低；

（2）不同线圈系频率越高其值越高，频率越低其值越高，出现不同线圈系不同频率乱序现象的出现概率极低；

（3）全井段不应出现“平直段曲线”的情况。在实际工作过程中，工作人员在验收测井曲线情况时可以应用“不反不乱不直”的“三不”验收法对曲线进行验收，也就是说，合格的曲线不能存在反序、乱序以及直线段的情况。

3.2 阵列感应测井原始曲线的质量控制方法

3.2.1 监控曲线QC 的判断方法

正常情况下阵列感应测井仪器质量监控曲线的QC 值处于0.9—1.1 之间，并且其数值变化情况应小于10%，严禁出现QC 曲线突变的情况，负责测量人员需要对测井的实际情况进行重新测量。

3.2.2 测井曲线合理性判断方式

在进行原始曲线关系判定的过程中，工作人员需要选择典型厚层开展曲线关系分析工作，若分析情况与理论图版型相似，则表示仪器的工作状态正常，若曲线出现反序、乱序或者直线段的情况，则表示仪器工作状态存在问题，需要测量人员在排除问题后，重新测量。

3.2.3 仪器是否居中的判定方式

阵列感应测井仪器在测井中的测量方式可以分成居中测量以及偏心测量两种，无论是那种测量方式都需要阵列感应测井仪器的线圈与井壁标尺相对平行的状态，同时，为避免“跳尖”情况的出现，测量人员还需要保证线圈系和井壁之间的距离超过1.5in。因此测量人员在进行阵列感应测井工作的过程中，需要为线圈系上下安装一定数量的扶正器，保证测量质量符合工作要求。

3.2.4 阵列感应测井测速控制

为满足当前工作人员对于地层情况分辨率的需要，阵列感应测井仪器主要采用数字聚焦的方式对测量结果进行处理，但在实际测量的过程中，为避免井眼影响因素的测量精确性的影响，工作人员需要尽可能保证阵列感应测量过程中测速的一致性。

3.3 阵列感应测量曲线处理环节的质量控制方式

现阶段，在进行阵列感应曲线质量处理的过程中，为保证处理过程中参数选择的有效性，工作人员在选择井段时，应当以井眼处相对规则的大段泥浆岩作为判断点，并且结合渗透层的曲线情况，对原始曲线的准确度进行综合判断。同时，工作人员可以通过对井眼校正曲线以及真分辨率聚焦曲线综合片段曲线的处理效果。

4 结论

总而言之，在当前的油气探测过程中，由于大部分地区的地层环境较为复杂，往往阵列感应测井会在不同的地层因素影响下出现一定的探测误差，为解决上述问题，进一步提升探测的准确度，对造成影响的因素进行分析成为了一项极为重要的工作。