[實用新型]極板內部發射回流的電成像測量裝置

有效

• 申請號: 201720010840.5
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN206439047U
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 張中慶
• 申請（專利權）人: 杭州迅美科技有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙)33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本實用新型涉及石油測井技術領域，特別涉及一種在油基泥漿環境下對井壁實現高分辨、高準確性測量的裝置。

背景技術

電成像測井在20世紀80年代首先由斯倫貝謝公司應用在歐洲的北海油田。電成像測井資料不是把數據處理成測井曲線，而是把數據直接變成反映地質現象的可視化圖像，能更直觀地反映地質特征，應用更加簡便。電成像測井具有很高的縱向分辨率，可以連續揭示井筒表面巖石結構的詳細特征，并具有方向性，具備能夠精確分析地層傾角、方位和地層間接觸關系的能力。

隨著地質研究深入發展，對測井技術要求日益提高，除了采用定量方式獲得地球物理響應，地質人員還需要觀測井壁影像圖，以便直觀、細致研究測井地質剖面。在二十世紀八十年代發展起來的“地層微電阻率掃描(FMS)”和“全井眼地層微電阻率成像測井(FMI)”，在測井應用中取得了極大成功。這種成像儀器采用多個極板，每個極板上鑲嵌多個鈕扣電極，在保持一定電位平衡條件下，對電極各個鈕扣電極的發射電流進行平衡補償和標準化處理，可以獲得井壁電阻率圖像。

成像測井是指在井下采用傳感器陣列掃描測量或旋轉掃描測量，沿井眼縱向、周向或徑向大量采集地層信息，傳輸到井上以后通過圖像處理技術得到井壁的電性特征成像圖，通過對圖像信息的研究就可以詳細、深入地了解地下地質現象和特征。

近年來，由于技術的進步，在水基泥漿中采集的成像數據的質量已經得到了顯著地改善。然而，隨著鉆進工藝的改進以及勘探開發技術的發展，在某些井中需要采用油基泥漿，以便提高鉆井效率和減小井壁的不穩定性。采用油基泥漿能使鉆井速度更快，井壁更穩定、更規則，這樣就顯著地節約了鉆井成本。然而采用油基泥漿，使得泥漿導電性能變差，常規成像儀器鈕扣電極的電流難以從井眼進入地層，成像效果遇到挑戰。

在油基泥漿環境下，對于常規成像儀器，即使一層油基泥漿薄膜也能完全隔斷儀器與地層而妨礙測量，因而，油基泥漿電成像儀器采用了電容耦合原理，即利用了在油基井眼內的位移電流實現電極與地層之間電流的連續性。油基泥漿電成像儀器的工作方式在于獲取各鈕扣電極的電流信號，在電流從鈕扣電極流出，經過泥漿、泥餅、侵入帶、地層并最終回流到回流電極的情況下，鈕扣電極發射電流的大小實際就反映了測量地層電阻的大小。

問世最早的是水基泥漿環境下的電成像測井儀，其大部分采用的是發射電極在儀器一端，回流電極在儀器另一端的結構形式，發射電極與回流電極間距可達到幾米或十幾米之多，發射電極多以陣列形式分布在極板上。之后推出的油基泥漿電成像測井儀，基本上沿用了水基泥漿電成像儀器的儀器結構，只是在電路工作原理上以及局部結構上進行了改進，其發射電極與回流電極仍是分布在儀器兩端，間隔距離較大。電流的回流距離過長會導致電流流過的地層過多，圍巖對當前測量點影響較大，很難得到測量點的真實電性特征。

井眼測量環境由水基泥漿轉換到油基泥漿后，儀器的測量原理發生了變化，但是儀器的總體結構并未發生太大變化，由于回流距離過大仍然會導致當前測量點受回流距離內地層(圍巖)影響過大，從而影響當前點測量的真實性。測量信號受回流距離內眾多層地層影響，會降低儀器對地層特征的敏感度，尤其對于薄層、裂縫等本身測量信號弱的地層特征影響更大，降低了儀器的宏觀分辨率。在這種情況下要進行電成像測量定量分析，尤其是通過電成像測量得到地層電阻率圖像就十分困難，在測量后處理中需要對數據進行圍巖校正以盡量消除圍巖對目的層產生的影響，而在電流回路中包含地層數量不確定的情況下進行有效的圍巖校正又是十分困難的。

圖1是示出現有技術中電成像儀器的外觀及電流回流情況，該儀器極板結構具有一組按兩排平行分布的發射電極，電流由極板上的發射電極流經地層后回流到分布在儀器遠端的回流電極上，回流距離可達幾米到十幾米不等。該種儀器可用于勘察油基泥漿環境下的井壁電性特征。如上所述，該現有結構具有一些缺陷。首先，發射電極分兩排排列，兩排電極在測量方向上存在深度差，也即上下兩排電極在儀器縱向上的回流距離存在差異，各電極之間會由于該深度差產生測量差異，對測量真實信息及測量的均衡性均不利。其次，發射電流的回流距離過長，會使發射電流穿過過多的地層，而除當前測量地層以外的地層均會對當前測量點造成影響，使無法獲得當前地層的真實電性特征。若要獲得更為真實的地層電性信息就需要在后續過程中進行數據校正，而這種校正往往又非常難于實現或者達到好的效果的，增加了后續數據處理的難度和工作量。

發明內容