微电阻率扫描成像测井解释方法及应用研究

杨鸣宇

（中石化华东石油工程有限公司测井分公司江苏扬州225007）

微电阻率扫描成像测井解释方法及应用研究

杨鸣宇

（中石化华东石油工程有限公司测井分公司江苏扬州225007）

成像测井技术自从引进我国后在沉积构造识别、薄层识别以及裂缝检测等物理属性成像方面取得了一定的进展，但是井下地层地质特征与成像图形的对应关系还需要进一步分析和探讨。应该在实际测井工作中根据成像仪的特征特点建立地区相应关系，进一步研究成像解释方法。

微电阻率扫描成像测井解释方法裂缝检测

本文以全井眼微电阻率扫描成像测井仪为代表，主要介绍了电成像测井技术的仪器指标、仪器结构、基本原理、工作原理以及物理基础。在对成像测井资料进行预处理的基础上，进一步对成像测井在岩心刻度成像、裂缝检测识别等方面的应用展开了探讨。

1　微电阻率扫描成像测井的必要性

由于油气地域构造复杂，采集资料品质差，构造形态作图存在较大的误差，油气储层存在严重的非均匀性且横向预测结果多样，导致影响了我国油气的开发效益和全局勘探。我国的测井资料就目前而言还不能对其进行客观准确的解释和评价。主要体现在两个方面：第一，华东油气田复杂多变的地质特征使得资料解释结果存在较大的偏差，需要进一步精细解释井旁构造形态，而且油田内储层岩石构造的非均匀性、碳酸盐高阻地层与砂泥岩低阻地层的复杂地质特征使常规测井难以精细解释井旁构造形态。第二，华东油气田砂泥岩类裂缝储层、灰岩缝洞类储层的纵、横分布复杂且不均匀，裂缝产状伴随泥浆入侵裂缝性储层以及低孔等使得判别流体性质存在较大的难度。因此有必要对微电阻率扫描成像测井的解释方法和应用进行深入的了解和探讨，提高我国油田开发勘探效率和经济效益。

2　微电阻率扫描成像测井解释方法

2.1仪器结构及测量原理

本文以全井眼微电阻率扫描成像测井仪（英文全称为Fullbore Formation MicroImager，简称FMI）为代表，对电成像测井资料处理进行了简单的探讨。

全井眼微电阻率扫描成像测井仪的四个手臂分别有一个折页极板和一个主极板，这种状如手掌的结构使得极板增加，可以覆盖更加广泛的井壁范围。全井眼微电阻率扫描成像测井仪收拢后直径约为127mm，一共有8个极板共有192个电极阵列，每个折页极板和主极板上分别装有24个钮扣电极阵列，仪器在测量径向和深度方向的分辨力均为0.2英寸，探测深度和深度采样间隔分别为2英寸、0.1英寸，测井数据并不能完全覆盖井壁，对8英寸井眼而言，其测井数据能够覆盖80%左右。

全井眼微电阻率扫描成像测井仪在测井过程中，根据侧向测井的屏蔽原理，借助液压系统，使仪器的8个极板和极板上的小电极紧贴井壁形成回路，回路电极介质为仪器上部金属外壳，这样将同级性电流发向地层。由于油气地层中的岩石成分、所含流体及结构的不同均能通过接触电极导致电流发生变化，继而可以通过灰色或彩色等级图像反应出井壁附近地层的电阻率变化，通过对测量结果直观图像的观察和分析，可以获取相对应的地层地质信息。

2.2测井质量影响因素

全井眼微电阻率扫描成像测井仪进行成像测井是一种电法测井方法。它不能在油基泥浆等不导电的介质中进行成像测量，只能通过导电的水基泥浆，根据井壁附近地层的电流变化，利用成像技术原理，来反应井壁附近地层的结构、岩石成分及流体状况。

全井眼微电阻率扫描成像测井仪的一个极板测量的有效长度的八倍即为仪器所能测量的整体有效长度。在测量的过程中，井壁与仪器测量极板通过推靠的方式进行相互贴合。测量的覆盖率受到井眼直径大小的影响，一般而言井眼越小，覆盖率越高。比如，井眼直径为12.25英寸时，能够覆盖50%的范围，而井眼直径为6.25英寸时，能够覆盖95%的范围。

2.3相关技术指标

全井眼微电阻率扫描成像测井仪的主要技术指标如下：包括主板与副板在内共8个极板，总体192个电极，仪器长度和直径分别为8.02m、127mm，额定压力为137.9Mpa，额定温度为177℃，最大和最小井眼尺寸为别为533mm、158mm，采样间隔为2.54mm，井斜角范围为0～90°，最大泥浆电阻率为50ohm-m。而另外一些微电阻率扫描成像测井仪器如哈里伯顿（EMI和RXMI）共6个极板，总体150个电极；阿特拉斯（STAR）共6个极板，总体144个电极.可见全井眼微电阻率扫描成像测井仪总体而言还是具有一定的优势的。

2.4测井资料预处理

对成像测井数据的预处理是在进行定量计算以及解释评价如进行裂缝检测等之前首先应该完成的工作。为了减少裂缝倾角及地层的计算错误，消除测量过程中的仪器干扰等因素的不利影响，应该对相关的数据进行校正，以保证测量结果的客观性和准确度。采用全井眼微电阻率扫描成像测井仪对测井资料的预处理主要包括图像数据均衡化、电扣深度对齐、坏电极剔除以及加速度校正等。

2.5加速度校正

测井仪器探头进行测井的过程设计是匀速运动的，当井下仪器遇到特殊情况（如仪器轻微遇卡）时可能发生轻微跳动，但是井外的电缆一直保持匀速运动状态，因此测井过程的深度数据并不能完全和真实反应仪器探头实际深度，只能反应电缆深度。这就导致实际深度与测量数据之间存在一定的偏差。通过校正加速度能够消除仪器探头不均匀运动以及探头跳动等产生的误差，维持测量数据的真实性和可靠度。校正加速度是通过对测井采样时间间隔（ETIM）、仪器探头加速度（FCAZ）以及电缆深度（TDEP）等信息数据进行分析计算，得出探头真实测量深度。同时将真实深度与测井曲线数值对应起来，利用电缆和探头的深度差异通过拉伸或者压缩校正测井曲线。在校正加速度的畸变曲线重采样过程中，Akima分段三次多项式是一种比较高效的插值重采样方法。

2.6电扣深度对齐

全井眼微电阻率扫描成像测井仪测量图像生成之前，应该对齐各排电极的测量深度，这是因为仪器主副极板上电极的纵向排列位置和相应测量的曲线深度不相同。全井眼微电阻率扫描成像测井仪极板的上排电极与下排电极之间相距0.3in，折页极板电极与主极板垂直相距为6in、5.7in。电扣深度对齐的标准是第一排电极视深度，具体深度对齐步骤如下：（1）保持主极板第一排电极位置不动，且作为电扣对齐过程中的测量基准（即主极板第一排电极板为基准电极）。（2）主极板上与基准电极同一深度点记录的第二排电极数据往下移动0.3in，这是因为实际测量的深度数据在记录的深度点垂直下方的0.3in处。由于全井眼微电阻率扫描成像测井仪的采样间隔一般是0.1in，因此下移0.3in即下移3个采样间隔。（3）根据上述原理，依次将副极板第一排、第二排电极向下移动5.7in（即向下移动57个采样间隔）、6in（即向下移动60个采样间隔）。全井眼微电阻率扫描成像测井仪的极板内和极板间的纽扣对齐如图1、2所示。

图1　极板内纽扣对齐

图2　极板间纽扣对齐

2.7坏电极剔除

全井眼微电阻率扫描成像测井仪在测量成像前，可能出现一些不能真实反映电导率变化的数据（如仪器的一个或多个电极或者某个部件工作状态出现临时性的失常等），给图像的生成造成假象和干扰，因此必须剔除坏电极，排除这些干扰因素对图像的影响。当图像曲线变化过于平缓或者过于剧烈，使得方差小于或大于某一门槛值，即超出设置的上下门槛值的合理范围，表明存在坏电极，应该剔除掉。通过设置合理的上下门槛值能够在测量成像之前自动对坏电极数据进行识别和处理。在处理坏电极的过程中，可以通过相邻电极间差值计算恢复失掉的数据。相邻差值公式即为左邻和右邻的两个电极数据值相加再除以2。当坏电极的数量很多时，则不能根据相邻差值公式进行恢复，此时需要通过Kriging插值算法复原井壁未测部分。

2.8图像数据均衡化

采用全井眼微电阻率扫描成像测井仪在成像测井过程中，还应该统计和校正所有的钮扣电极，保持每个极板标准偏差与测量值的平均值一致，还应该将原始极板数据转换成视电阻率（通过使用增益及K因子），应该剔除死电极数据，找出死电极并关闭，将成像测量过程中的噪音以及各种异常影响因素剔除，全面综合地统计分析并校正对微电阻率扫描成像数据，保证图像的客观性和准确度，使之能够更加清晰地反映出地层特征。这一过程主要是通过对电阻率值的校正来进行统计校正。统计校正是重采样数据以及几何校正的前提条件。主要处理方法步骤包括：（1）通过测量的电压值等计算电阻率的换算值，最终得到视电阻率数据。（2）统计计算标每个电极的标准偏差和平均值，使每个电极和所有电极的标准偏差和平均值相匹配，通过均衡化处理消除各钮扣电极记录数据的偏差。（3）使图像数据均衡化。

3　微电阻率扫描成像测井应用研究

3.1岩心刻度成像

每种测井资料既有自己的局限性，又有其独特性。在全井眼微电阻率扫描成像测井仪成像测井中生成的井壁微电阻率图像表明，沿井壁的地层泥质含量、孔隙结构以及岩性等变化均可能引起电阻率发生变化，另外井壁的不规则性以及冲洗带的流体性质等也可能影响电阻率发生变化，这些都造成电阻率产生非匀质的特征变化。由于不同情况下微电阻率图像反映岩性的特征是多样性的，如果岩石类型是未知的，则井壁微电阻率图像很难反映出有价值的信息，通过动态加强处理，能够使灰岩和砂岩等不同类型的岩层表现为统一的岩层特征。应该充分掌握地层测井资料和各种已知信息，对比岩心和成像资料，通过分析计算等处理，找出并确定岩心和成像资料之间的对应关系，确定泥质含量变化、孔隙度以及岩性等对成像资料的综合影响，实现岩心刻度成像。

图4　溪X2井层界面、高导缝、高阻缝

3.2裂缝性储层评价方法研究

就目前而言，微电阻率扫描成像测井方法因其高纵向分辨率和全井眼覆盖的优势，能够对井壁上细微的地质特征进行有效描述和清晰反映，因此能够有效识别裂缝。天然裂缝因为溶蚀和构造运动等复杂地质特征导致电导率不规则且不平行，裂缝能够切割层界面等任何介质，裂缝成像颜色与地层没有过渡，常伴随溶蚀孔洞，导致电导率异常较大。裂缝的具体识别包括：（1）刮痕、钻痕的成像曲线带宽很密且细，条痕角度偏高，任何角度都可能出现（2）钻具震动裂缝能够在全井眼微电阻率扫描成像测井仪成像图上由异常的高电导率表现出来。（3）层界面通过仪器成像图上平行或近似平行的电导率异常体现出来，比较连续，异常均匀而窄。图像正弦波幅度反映了地层层理倾斜角的大小。（4）泥质条带在仪器成像图上边界较清晰，电导率异常较规则，剧烈弯曲表明构造因强烈运动导致柔性变形。泥质条带的典型特征是无铀自然伽马值的升高。（5）重泥浆压裂缝在全井眼微电阻率扫描成像测井仪图像上呈现180o或接近180o对称出现在井壁。（6）压力释放裂缝为一组缝面十分规则的近乎平行的高角度裂缝，应该注意应力释放裂缝中无泥浆侵入痕迹。（7）井眼崩落呈180o对称分布，在成像图上方向具有一致性，双井径曲线一条大于钻头直径，一条近似钻头直径。（8）缝合线受压溶作用的影响，当缝合线与层理面基本平行时，则为上覆岩层压力产生压溶作用，当缝合线与层理面基本垂直时，则为水平构造挤压产生压溶作用。

对裂缝定量计算的参数包括裂缝长度、裂缝面孔隙度、裂缝线密度以及裂缝张开度。

3.3溶洞评价方法

FMI成像测井资料能够有效了解和掌握洞穴的非均质分布、大小、形状等信息，还能够计算总孔隙度、面洞率、次生孔隙度、不同孔径下的孔隙度、原生孔隙度等参数。

此外，全井眼微电阻率扫描成像测井仪还能有效识别和评价薄的渗透层隔层和薄的储层、各种沉积构造地质等。

4　结语

微电阻率成像测井方法的应用在中原油气勘探中具有明显的优势，它能够提高测井解释精度，对裂缝参数进行定量计算，可以有效提高我国油田开发勘探效率和经济效益。

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P631.8+11[文献码]B

1000-405X（2015）-7-283-3