電磁波隨鉆測井儀在油田現場的應用

衛 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫爾勒841000）①

電磁波隨鉆測井儀在油田現場的應用

衛 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫爾勒841000）①

通過對隨鉆電磁波儀器在油田某井現場實時測井數據、鉆后時間推移測井數據及電纜測井數據進行對比，證明該儀器現場實時數據的準確性和可靠性。同時通過實時測井曲線可以實現實時地質導向功能，提高油層的鉆遇率。為油田開發提供最新、最快捷的數據支持。

電磁波；隨鉆測井儀；對比分析

隨著油田不斷開發，將會有更多的水平井和大斜度井。目前在水平井和大斜度的鉆進施工中，通過錄井、氣測等方法來判斷鉆具是否在儲層中穿行，這些方法很容易鉆出儲層，從而使井眼軌跡達不到設計要求。隨鉆電磁波儀器是為隨鉆測井和鉆后測量服務設計的補償雙頻率（400 k Hz和2 MHz）雙電極距儀器，適用于各種井眼類型。使用隨鉆電磁波儀器能夠現場實時取得電阻率、自然伽馬等測井數據，應用領域包括地質導向、對比、替代電纜測井、起下鉆測井以及在空氣和泡沫鉆井中開泵或者不開泵的情況下測井。利用不同地層液體的電阻率差異，通過對電阻率測量結果的分析，可以幫助現場工程師實時判斷油氣水界面；同時，在進入油層后可根據實時測井數據來調整鉆具位置，使得井眼軌跡始終在油層中穿行，大幅提高了油層的鉆遇率。

1 基本原理

電磁波測井是利用電磁波在導電地層中傳播時，一次場的幅度衰減和相位的特點進行地層電導率測井。根據理論推導和定義，電磁場在介質中傳播，其傳播常數為

式中：ω為電磁波角頻率，rad／s；μ為介質導磁率，H／m；ε′為介質介電常數，F／m；σ為介質電導率，S／m。

一般地層的介質介電常數為

在真空中，介質介電常數為

可見：當頻率較低時，介電常數對感應測井無影響；但當頻率增大而超過GHz級時，在此頻率下進行介電常數測井；當頻率選擇上列兩者中間，即MHz級時，可以用電磁波傳播的幅度衰減和相位移進行地層電導率測井。隨鉆電磁波測井電磁波的傳播幅度衰減和相位移曲線如圖1所示。

隨鉆電磁波儀器可以在所有泥漿類型中工作，包括油基泥漿和飽和鹽水泥漿，它能夠提供靈活多樣的傳輸格式。高分辨率數據存儲在井下存儲器中，可以在起下鉆時提取和處理。

儀器由4個發射器和2個接受器組成，天線系統結構采用四發雙收雙頻率工作模式，具有精度高、靈敏度高和可靠性好的特點。通過測量每一組傳感器和接受器之間的相位差和幅度衰減，可以繪制出8條不同探測深度（極淺、淺、中、深）的電阻率曲線。

圖1 電磁波傳播幅度衰減和相位移曲線

儀器采用發射頻率為400 k Hz的發射天線T1、T2和發射頻率為2 MHz的發射天線T3、T4來激勵電磁波，在井眼泥漿、地層等介質中傳播，由接收天線R1、R2接收，如圖2所示。在介質中傳播時，電磁波的幅度和相位都會隨介質的電阻率變化而改變。因此，通過測量兩接收天線R1、R2的相位差和幅度衰減可以求出地層介質的電阻率。儀器共測得的電阻率曲線包括：400 k Hz長源距相位差及短源距相位差曲線；2 MHz長源距及短源距相位差曲線；400 k Hz長源距及短源距幅度差曲線；2 MHz長源距及短源距幅度差曲線。

圖2 電磁波發射接收示意

2 測井實例應用

2.1 隨鉆測井實時曲線分析

某井使用隨鉆電磁波測井儀進行測量，共獲得1條伽馬曲線（測量段3 116～3 632 m）及8條電磁波電阻率曲線（測量段3 428～3 632 m）（如圖3）。在鉆井過程中，依據隨鉆GR和電阻率曲線可明顯判斷出，至3 465 m處鉆遇砂體，進入目的層段。

圖3 隨鉆測井曲線分析

2.2 隨鉆測井時間推移資料分析

對水平段（3 498～3 614m）使用隨鉆測井儀器進行了復測，獲得了9條合格曲線。2次測量時間間隔20～70 h。2次測量對比結果顯示：鉆后所測自然伽馬及電磁波電阻率曲線重復性較好，重復測量的地層電阻率局部較鉆進時測得的地層電阻率略有下降，但下降不明顯且幅度非常小，大部分井段2次測井資料完全重合（如圖4）。分析原因在于：地層受到泥漿侵入時間較短，且本井目的層為稠油，造成泥漿侵入困難，侵入特征不明顯。

圖4 2次隨鉆測井時間推移對比

2.3 隨鉆測井與電纜測井對比分析

利用隨鉆測井資料和電纜測井資料進行了對比，曲線對比顯示：自然伽馬曲線的大致形態基本一致，隨鉆電阻率曲線與雙感應電阻率曲線在泥巖段（3 428～3 440 m）數值接近，基本呈重合狀，說明儀器刻度正常，曲線真實可靠。在砂巖層段，雙感應測井曲線與隨鉆測井電阻率曲線之間時間推移效果明顯，曲線對比呈現負差異特征，反映儲層受泥漿侵入及浸泡的影響導致地層電阻受明顯降低。造成這種結果的原因在于：電纜測井與隨鉆測井及隨鉆重復測量之間的時間間隔較長（5～7 d），泥漿侵入程度加劇。由于隨鉆測井不受泥漿侵入的影響，因此在油層段測得的電阻率值明顯高于雙感性八側向測得的地層電阻率值，計算地層含油飽和度更精確。且電磁波電阻率曲線與補償聲波曲線的相關性更好（如圖5），在砂泥巖交互層的地方（3 455～3 520 m）反應比雙感應更為靈敏。

圖5 隨鉆測井與電纜測井對比

3 結論

1） 通過與電纜測井數據的對比，可以得出該儀器測量精度的準確性及對于地層的相關性，完全可以為油田提供優質的服務。

2） 通過隨鉆實時數據及鉆后測井數據的對比可以得出，儀器測量的一致性高、儀器自身的穩定性強及測量的重復性好。

3） 通過在鉆遇油層后的實時數據顯示，儀器能夠準確地分辨進入油層，為油田提供最真實、最快捷的數據支持。

［1］ 趙志學，王振雷，田玉棟，等.ZTS-42 AP型電磁波隨鉆測量系統在泡沫鉆井中的試驗［J］.石油礦場機械，2011，40（8）：78-81.

［2］ 邵養濤，姚愛國，張萌，等.電磁波隨鉆測量雙向信號傳輸系統［J］.煤田地質與勘探，2010（3）：69-72.

［3］ 王智鋒，亢武臣.E-LINK電磁波無線隨鉆測量系統的分析及應用［J］.石油機械，2011（6）：62-64.

［4］ 丁邦春，岑永靜，鄭海波，等.隨鉆測井儀及應用［J］.石油儀器，2009（6）：36-37.

［5］ 劉升虎，邢亞敏.隨鉆電磁波電阻率測井采集系統研究［J］.西南石油大學學報，2007（5）：25-29.

Electromagnetic Wave Logging-While-Drilling Applied in Oilfield

WEI Rui
（Tarim Drilling Company，Sinopec Zhongyuan Oilfield Service Corporation，Korla 841000，China）

By using the logging data obtained from magnetic wave detector while drilling in oil well in real time，logging data over at time lapse after drilling and wireline logging data for comparison，it proves the instrument accurate and reliable.Also real time geosteering function can be achieved by logging curve to increase drilling catching rate，which provides the latest and fastest data for oilfield development.

electromagnetic waves；logging-while-drilling；comparative analysis

TE927

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.025

1001-3482（2014）07-0092-03