电磁波随钻测井仪在油田现场的应用

卫 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆库尔勒841000）①

电磁波随钻测井仪在油田现场的应用

卫 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆库尔勒841000）①

通过对随钻电磁波仪器在油田某井现场实时测井数据、钻后时间推移测井数据及电缆测井数据进行对比，证明该仪器现场实时数据的准确性和可靠性。同时通过实时测井曲线可以实现实时地质导向功能，提高油层的钻遇率。为油田开发提供最新、最快捷的数据支持。

电磁波；随钻测井仪；对比分析

随着油田不断开发，将会有更多的水平井和大斜度井。目前在水平井和大斜度的钻进施工中，通过录井、气测等方法来判断钻具是否在储层中穿行，这些方法很容易钻出储层，从而使井眼轨迹达不到设计要求。随钻电磁波仪器是为随钻测井和钻后测量服务设计的补偿双频率（400 k Hz和2 MHz）双电极距仪器，适用于各种井眼类型。使用随钻电磁波仪器能够现场实时取得电阻率、自然伽马等测井数据，应用领域包括地质导向、对比、替代电缆测井、起下钻测井以及在空气和泡沫钻井中开泵或者不开泵的情况下测井。利用不同地层液体的电阻率差异，通过对电阻率测量结果的分析，可以帮助现场工程师实时判断油气水界面；同时，在进入油层后可根据实时测井数据来调整钻具位置，使得井眼轨迹始终在油层中穿行，大幅提高了油层的钻遇率。

1 基本原理

电磁波测井是利用电磁波在导电地层中传播时，一次场的幅度衰减和相位的特点进行地层电导率测井。根据理论推导和定义，电磁场在介质中传播，其传播常数为

式中：ω为电磁波角频率，rad／s；μ为介质导磁率，H／m；ε′为介质介电常数，F／m；σ为介质电导率，S／m。

一般地层的介质介电常数为

在真空中，介质介电常数为

可见：当频率较低时，介电常数对感应测井无影响；但当频率增大而超过GHz级时，在此频率下进行介电常数测井；当频率选择上列两者中间，即MHz级时，可以用电磁波传播的幅度衰减和相位移进行地层电导率测井。随钻电磁波测井电磁波的传播幅度衰减和相位移曲线如图1所示。

随钻电磁波仪器可以在所有泥浆类型中工作，包括油基泥浆和饱和盐水泥浆，它能够提供灵活多样的传输格式。高分辨率数据存储在井下存储器中，可以在起下钻时提取和处理。

仪器由4个发射器和2个接受器组成，天线系统结构采用四发双收双频率工作模式，具有精度高、灵敏度高和可靠性好的特点。通过测量每一组传感器和接受器之间的相位差和幅度衰减，可以绘制出8条不同探测深度（极浅、浅、中、深）的电阻率曲线。

图1 电磁波传播幅度衰减和相位移曲线

仪器采用发射频率为400 k Hz的发射天线T1、T2和发射频率为2 MHz的发射天线T3、T4来激励电磁波，在井眼泥浆、地层等介质中传播，由接收天线R1、R2接收，如图2所示。在介质中传播时，电磁波的幅度和相位都会随介质的电阻率变化而改变。因此，通过测量两接收天线R1、R2的相位差和幅度衰减可以求出地层介质的电阻率。仪器共测得的电阻率曲线包括：400 k Hz长源距相位差及短源距相位差曲线；2 MHz长源距及短源距相位差曲线；400 k Hz长源距及短源距幅度差曲线；2 MHz长源距及短源距幅度差曲线。

图2 电磁波发射接收示意

2 测井实例应用

2.1 随钻测井实时曲线分析

某井使用随钻电磁波测井仪进行测量，共获得1条伽马曲线（测量段3 116～3 632 m）及8条电磁波电阻率曲线（测量段3 428～3 632 m）（如图3）。在钻井过程中，依据随钻GR和电阻率曲线可明显判断出，至3 465 m处钻遇砂体，进入目的层段。

图3 随钻测井曲线分析

2.2 随钻测井时间推移资料分析

对水平段（3 498～3 614m）使用随钻测井仪器进行了复测，获得了9条合格曲线。2次测量时间间隔20～70 h。2次测量对比结果显示：钻后所测自然伽马及电磁波电阻率曲线重复性较好，重复测量的地层电阻率局部较钻进时测得的地层电阻率略有下降，但下降不明显且幅度非常小，大部分井段2次测井资料完全重合（如图4）。分析原因在于：地层受到泥浆侵入时间较短，且本井目的层为稠油，造成泥浆侵入困难，侵入特征不明显。

图4 2次随钻测井时间推移对比

2.3 随钻测井与电缆测井对比分析

利用随钻测井资料和电缆测井资料进行了对比，曲线对比显示：自然伽马曲线的大致形态基本一致，随钻电阻率曲线与双感应电阻率曲线在泥岩段（3 428～3 440 m）数值接近，基本呈重合状，说明仪器刻度正常，曲线真实可靠。在砂岩层段，双感应测井曲线与随钻测井电阻率曲线之间时间推移效果明显，曲线对比呈现负差异特征，反映储层受泥浆侵入及浸泡的影响导致地层电阻受明显降低。造成这种结果的原因在于：电缆测井与随钻测井及随钻重复测量之间的时间间隔较长（5～7 d），泥浆侵入程度加剧。由于随钻测井不受泥浆侵入的影响，因此在油层段测得的电阻率值明显高于双感性八侧向测得的地层电阻率值，计算地层含油饱和度更精确。且电磁波电阻率曲线与补偿声波曲线的相关性更好（如图5），在砂泥岩交互层的地方（3 455～3 520 m）反应比双感应更为灵敏。

图5 随钻测井与电缆测井对比

3 结论

1） 通过与电缆测井数据的对比，可以得出该仪器测量精度的准确性及对于地层的相关性，完全可以为油田提供优质的服务。

2） 通过随钻实时数据及钻后测井数据的对比可以得出，仪器测量的一致性高、仪器自身的稳定性强及测量的重复性好。

3） 通过在钻遇油层后的实时数据显示，仪器能够准确地分辨进入油层，为油田提供最真实、最快捷的数据支持。

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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