[科普中国]-阵列感应成像测井

发展历程

阵列感应测井采用一个发射线圈和多个接收线圈对，构成门一系列多线圈距的三线圈系。1

1983 年BPB 电缆服务公司提出了具有1 个发射线圈和4 个接收线圈的阵列感应测井仪(AIS)，并在美国得克萨斯州的油田进行工业性服务。

90 年代斯伦贝谢公司的阵列感应成像仪(AIT)投入生产。该仪器具广有1 个发射线圈和8 组接收线圈对，实际上相当于具有8 种线圈距的三线圈系，接收线圈对中包括一个主接收线圈和一个辅助接收线圃，后者的主要作用是补偿直藕信号。

2003 年中国石油研制出的阵列感应成像测井仪是一种阵列化、数字化的新一代成像测井仪器。通过滚动开发，攻克了一系列的核心技术和工艺问题。目前基于100kbps 传输速率的155℃ /100MPa 仪器已定型，并开始规模制造与应用。2

原理阵列感应测井主线圈具有8 个，分别为6in、9in、12in、15in、21in、27in、39in、72in，采用20kHz 和40kHz 的工作频率。通常8 组线圈采用同一频率，其中6 组探测范围浅的线圈系同时采用另一种较高频率。这样8 组线圈系实际上有14 种探测深度的线圈距，每组线圈系测量同相信号R和90°相应信号X，阵列感应共测出28 个原始信号。对原始信号进行井眼校正后，再经“软件聚焦”处理，可得出1ft(30.5cm)、2f（t 61cm）和 4f（t 122cm）三种纵向分辨率。每一种纵向分辨率又有10in、20in、30in、60in、90in、（25.4cm、50.8cm、76.2cm、152.4cm、228.6cm）5 种探测深度的电阻率曲线。1

阵列感应测井软件聚焦合成与双感应测井仪采用线圈聚焦不同，阵列感应使用简单的三线圈系，这种线圈系没有硬件聚焦性能，其纵向响应曲线呈不对称形状，因此阵列感应测井采用"软件聚焦"，即用数字方法对原始测量数据进行处理，以得出三种纵向分辨率和5 种探测深度的阵列感应合成曲线(如图)，其合成原理如下：

在一定的电导率范围内，感应测井仪的读数相当于地层各部分电导率的加权平均：

其中权函数gn(r，z－z’)为第n 组线圈系在给定频率下R 或X 信号的响应。阵列感应测井给出的合成曲线相当于所有阵列线圈系原始信号(经过井眼影响校正后)的加权和：

式中 σa 一一第N 组线圈系测量的电导率；

N ——测量线圈系的总道数;

ωn(z')一一每组线圈系的加权值。经过处理后得出的阵列感应测井曲线不同于任何一组线圈系的响应函数，实际上它相当于阵列感应测井每组线圈系响应函数的加权和(相应工作频率下所有线圈系组的R 和X 信号)，阵列感应测井曲线与地层电导率的关系用下式表示：

式中glog ——阵列感应的综合响应函数，也可称为几何因子，使每组线圈系权函gn（r，z-z'）的加权和。1

阵列感应测井资料的应用阵列感应测井提供有三种纵向分辨率具有5 种探测深度的曲线，利用这些丰富的测井信息，可以划分薄地层，求取原状地层电阻率Rt 和侵入带电阻率Rxo，并可研究侵入带的变化，得出过流带的内外半径。

1)划分薄地层

由于阵列感应测井能提供1ft(30.1cm)纵向分辨率的曲线，可用来划分薄地层。右图是一口井的阵列感应测井曲线，图中第一道是自然电位曲线，第二道为纵向分辨率为4ft 的曲线，第三道为1ft 分辨率的曲线。两层含淡水砂岩在曲线上都有显示。但在1ft 分辨率曲线上，1552~1554ft 显示高电阻峰值。用地层测试器取样，证实为一薄气层。在水层与含气层之间(1550~1552ft)有一低电阻率显示，为一致密泥岩层，该层把水层和气层隔开。

2）确定侵入带电阻率Rxo 和原状地层电阻率Rt

阵列感应测井给出5 种探测深度的曲线，因此可用4 参数模型进行反演，图3-23 的左下方给出径向侵入带模型。双感应-浅聚焦测井使用台阶状模型，而阵列感应使用具有过渡带的模型，这更符合于实际状况，过渡带的内径r1(相当于冲洗带的半径)和外径r2 之间的电阻率是变化的，利用这种模型可进行4 参数(Rt、Rxo、r1、r2)反演，从而得出Rt、Rxo、r1、r2。右图中除有5 条阵列感应测井曲线外，还有反演得出的Rt 和Rxo 曲线。该井使用油基钻井液，具有钻井液高侵，故Rxo>Rt。

3)阵列感应二维成像显示

根据阵列感应测井曲线，可以得出电阻率、视地层水电阻率和含油气饱和度二维成像显示，这种显示更为直观。

阵列感应测井给出了三种纵向分辨率和5 种探测深度的测井曲线，扩大了应用范围，可以研究钻井液高侵(Rxo>Rt)地层，也可以研究钻井液低侵地层(Rxo