专利名称：随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法
技术领域：
本发明涉及一种介电常数校正方法，特别是涉及一种利用相位幅度法对随钻电磁波电阻率测井仪介电常数进行校正的方法。
背景技术：
随着陆上水平井和大斜度井钻井工作量增加以及海上钻井的需求，常规电缆测井已经不能满足测井技术的需要，因此随钻测井技术得到了非常迅速的发展。它可以实现钻井和测井同时进行，是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层未受到明显侵入和污染的条件下进行测量，和传统的电缆测井相比较，具有实时性好、测井精度高等优点。随钻电磁波电阻率测井仪器是随钻测井中最常用的仪器之一，它主要测量地层的电阻率信息，由于一般情况下油层的电阻率较高，因此它能够有效的识别油层，并还具有能够指导钻头在油层中水平钻进的地质导向功能。该仪器在地层中的响应不仅受电阻率的影响，还受介电常数的影响，在仪器工作频率低或地层是低阻时，仪器的响应主要受电阻率的影响，受介电常数影响很小，然而在高频或者高阻地层情况下介电常数对电磁波传播的影响增大，因此， 为了得到准确的电阻率信息需要对随钻测井仪测得的视电阻率进行介电常数校正。传统的介电常数校正方法通常采用经验校正公式，是通过对世界各地产油井饱和水岩性样品的介电常数和电导率数据进行作图分析，找出介电常数和电导率之间的对应关系。而实际上介电常数与电阻率之间并没有必然的联系，很明显这种关系式是一种近似，与实际情况存在着一定的误差。这种误差会影响测井仪器的测量范围和测量精度。因此我们发明了一种将介电常数和电阻率看成两个独立变量进行校正的方法，有效去除了介电常数的影响，提高了仪器的测量范围和测量精度指标。
发明内容
本发明针对现有技术不足，为了减小介电常数对测井响应的影响，提出一种随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，能够提高仪器的测量范围和测量精度指标。本发明所采用的技术方案
一种随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，
1)、在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，
2)、在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪的相位差和幅度比响应，
3)、计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从I. O到300，电阻率的变化范围从O. IOhmm到lOOOOOhmm，
4)、经过上面计算过程，在每组频率和源距组合下，都会得出一组相位差和幅度比响应值，这两个响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和电阻率组合都会唯一的对应某一频率源距组合下的一个相位差响应值和一个幅度比响应值，
5)、根据相位差和幅度比响应值与介电常数和电阻率对应关系，取相位差和幅度比响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，绘制图版，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定，通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值。所述的随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，在获得相位差和幅度比响应值后，除了通过在图板上插值得到对应的介电常数和电阻率值外，还可以将之前计算好的数据做成数据库，通过在数据库中搜索得到介电常数和电阻率值，数据库的制作是将每个介电常数和电阻率值下计算出的某一频率和源距组合下的相位差和幅度比响应值数据按对应关系组成一组数据，即(介电常数值、电阻率值、相位差响应值、幅度比响应值)作为一组数据，在给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列便得到数据库。所述的随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，搜索中，选择同一频率和源距下得到的相位差和幅度比响应值作为搜索条件输入到对应的数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据后，便可以读出该组数据中介电常数和电阻率的值， 完成搜索。得到与介电常数无关的电阻率值，实现介电常数的校正。本发明的有益效果
I、本发明随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，与之前传统的介电常数校正方法相比，在保证了分辨率、探测深度及受各向异性影响程度相同的情况下，有效的提高了仪器的测量范围和精度指标，使得视电阻率测量范围上升到30000hmm以上成为可能，扩大了该仪器的应用范围，在一定程度上避免了在高阻地层下仪器失效的现象。2、本发明随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，可以在高阻地层下获得比传统介电常数校正方法更加准确的视电阻率值，在对测井数据进行综合处理解释时，去除井眼、侵入、围岩等影响的过程会更加的准确，使得到的原状地层电阻率比传统介电常数校正方法更加接近于真实值，进而获得更加准确的地层信息，方便油田技术人员对油气储层做出更准确的储能评价及开采计划，提升了仪器在储层评价中的应用价值。3、本发明随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，摒弃了传统的认为介电常数和电阻率之间存在联系的介电常数校正思想，将两者看成是独立的变量进行校正，这种思想为今后介电常数校正方法起到了一个借鉴作用，是今后介电常数校正方法的一个发展方向。
图la，随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正图版(f=2MHz、源距为 20in)；
图lb，随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正图版(f=400kHz、源距为 20in)；
图2a，模型I相位差视电阻率曲线；
图2b，模型I幅度比视电阻率；
图2c，模型I相位幅度法视电阻率；图2d，模型1相位幅度法视介电常数；
图3a，模型2传统的相位差视电阻率曲线；
图3b，模型2传统的幅度比视电阻率曲线；
图3c，模型2相位幅度法得到的视电阻率曲线；
图3d，模型2相位幅度法得到的视介电常数曲线；
图4a，模型3传统的相位差视电阻率曲线；
图4b，模型3传统的幅度比视电阻率曲线；
图4c，模型3相位幅度法得到的视电阻率曲线；
图5a，模型4传统的相位差视电阻率曲线；
图5b，模型4传统的幅度比视电阻率曲线；
图5c，模型4相位幅度法得到的视电阻率曲线；
图6a，模型5传统的相位差视电阻率曲线；
图6b，模型5传统的幅度比视电阻率曲线；
图6c，模型5相位幅度法得到的视电阻率曲线。
具体实施例方式实施例一本发明随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，其实现 步骤如下
1)在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个 变量，两者之间不存在任何关系；
2)在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪 的相位差和幅度比响应，
3)、计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变 化范围从1. 0到300，电阻率的变化范围从0. lOhmm到lOOOOOhmm，在每组频率和源距组合 下，得出一组相位差和幅度比响应值，
4)根据相位差和幅度比响应值与介电常数和电阻率对应关系，取相位差和幅度比响应 值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，绘制图版，则每个介电常数和电阻率值都会在该 坐标系中用唯一的一个点来确定，然后通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数 和电阻率值，实现介电常数的校正。在实际测井中我们在每个频率和源距组合下都能够获得一个相位差和一个幅度 比响应值，这两个响应值与介电常数和电阻率存在着一一对应关系，即每一种介电常数和 电阻率组合都会唯一的对应某一频率源距组合下的一个相位差响应值和一个幅度比响应 值。由于存在着这种对应关系，我们取相位差和幅度比响应值分别作为坐标系横坐标和纵 坐标的值，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定。我们以 频率为2MHz和400kHz，源距为20in为例计算了一组相位差和幅度比响应数据，并绘制了 图版如图1所示，这样我们就可以在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率 值。这时的电阻率值与介电常数值是相互独立的，实现了介电常数的校正。实施例二 参见图1，本实施例随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正 方法，其采用的方案步骤如下1)在正演计算中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，
2)在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪的相位差和幅度比响应，
3)计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从I. O到300，电阻率的变化范围从O. IOhmm到lOOOOOhmm，在每组频率和源距组合下， 得出一个相位差和幅度比响应值，
本实施例与实施例一不同的是，在获得相位差和幅度比响应值后，除了通过在图板上插值得到对应的介电常数和电阻率值外，还可以将之前计算好的数据做成数据库，通过在数据库中搜索得到介电常数和电阻率值，其中数据库的制作是将每个介电常数和电阻率值下计算出的某一频率和源距组合下的相位差和幅度比响应值数据按对应关系组成一组数据，即(介电常数值、电阻率值、相位差响应值、幅度比响应值)作为一组数据。这样在给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据。将多组这样的数据按一定的顺序排列便得到我们所说的数据库。搜索中，选择同一频率和源距下得到的相位差和幅度比响应值作为搜索条件输入到对应的数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据后，便可以读出该组数据中介电常数和电阻率的值，完成搜索。得到与介电常数无关的电阻率值，实现介电常数的校正。本发明介电常数校正方法，曲线特性分析如下
I、分辨率特性分析
模型I是在100h_的围岩中夹着IOOOhmm的目的层，目的层厚分别为2ft、4ft、8ft、 16ft，中间的围岩层厚为10ft，介电常数均选为斯伦贝谢公司的经验公式，频率2MHz下，频率400KHZ下，井斜为0°。随钻电磁波电阻率测井仪在此模型下的传统的相位差和幅度比视电阻率曲线如图2a，2b所示，利用本文的相位幅度法进行转换得到的视电阻率曲线如图 2c所示，视介电常数如图2d所示。通过观察图2中模型I视电阻率曲线各图发现，相位幅度法得到的视电阻率曲线与传统的相位差视电阻率曲线的纵向分辨率相当。视介电常数曲线由于受到围岩的影响严重，已经基本失去意义。模型2与模型I的地层厚度和围岩电阻率相同，只是目的层是各向异性，水平电阻率为lOOhmm，垂直电阻率为lOOOhmm，井斜为80°，介电常数同样选为斯伦贝谢公司的经验公式。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图3a，3b所示，利用本文的相位幅度法进行转换得到的视电阻率曲线如图3c所示，视介电常数如图3d所示。观察图3中各图发现，相位幅度法得到的视电阻率曲线均与传统的相位差视电阻率曲线具有相同的形态及纵向分辨率，说明其受各向异性的影响程度与相位差视电阻率曲线相同。视介电常数曲线依然是没有意义的，因此在下面算例中将不再对其进行分析。2、侵入影响分析
模型3同样是IOOhmm的围岩中夹着三层IOOOhmm的目的层,井斜为0° ,但目的层中存在着侵入，侵入电阻率均为lOOhmm，侵入直径分别为10in、20in、30in，目的层厚为20ft，中间的围岩层厚为10ft。介电常数同样选为斯伦贝谢公司的经验公式。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图4a，4b所示，利用本文的相位幅度法进行转换得到的视电阻率曲线如图4c所示，观察图4中各图发现，相位幅度法得到的视电阻率曲线与传统的相位差视电阻率曲线相同，说明受侵入的影响程度相当。3、应用效果分析
模型4为三层介质，围岩电阻率为IOOhmm,目的层电阻率为IOOOOhmm,层厚为30m,介电常数均选为30，井斜为0°，此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图5a，5b所示，观察这两个图发现，由于目的层较厚，基本不受围岩影响，但频率为2MHz的三条相位差视电阻率曲线值却远小于lOOOOhmm，这主要是受介电常数的影响，而频率为400KHz的三条相位差视电阻率曲线值却很好的与原状地层重合，说明了此模型下频率为400KHZ的相位差视电阻率受介电常数的影响非常小。幅度比视电阻率曲线由于受介电常数的影响更大已经基本失去应用价值。利用相位幅度法转换得到的视电阻率曲线如图5c所示，观察此图发现六条曲线都很好的与原状地层重合，成功克服了由介电常数影响而产生的误差。模型5仍为三层地层，围岩电阻率为lOOhmm，介电常数为20，目的层电阻率为 60000hmm，介电常数为60，层厚为20m，井斜为0°。此模型下随钻测井仪的传统视电阻率曲线如图6a，6b所示，观察这两个图发现，由于目的层较厚，受围岩的影响较小，但频率为 2MHz的三条相位差视电阻率曲线值却小于lOOOOhmm，远远偏离了真实值。这说明其受介电常数的影响非常大。频率为400KHz的三条相位差视电阻率曲线值要高于频率为2MHz的曲线，但由于超出了图版的插值范围使其仍然小于真实值。幅度比视电阻率曲线由于受介电常数的影响更大已经远远小于真实值失去应用价值。利用相位幅度法转换得到的视电阻率曲线如图6c所示，观察此图发现频率为400KHZ的三条视电阻率曲线与真实值能很好的吻合，频率为2MHz的三条曲线虽然形态上不规则，但还是在一定程度上去除了介电常数的影响，将视电阻率值提升到了 30000hmm以上，大大拓宽了视电阻率的测量范围。
权利要求
1.一种随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，其特征是1)在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量；2)在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪的相位差和幅度比响应；3)、计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从I. O到300，电阻率的变化范围从O. IOhmm到lOOOOOhmm，在每组频率和源距组合下，得出一组相位差和幅度比响应值；4)根据相位差和幅度比响应值与介电常数和电阻率对应关系，取相位差和幅度比响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，绘制图版，则每个介电常数和电阻率值都会在该坐标系中用唯一的一个点来确定，然后通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值，实现介电常数的校正。
2.一种随钻电磁波电阻率测井仪相位幅度介电常数校正方法，其特征是1)在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量；2)在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪的相位差和幅度比响应；3)计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，介电常数的变化范围从I. O到300，电阻率的变化范围从0. IOhmm到lOOOOOhmm，在每组频率和源距组合下， 得出一个相位差和幅度比响应值；4)将每个介电常数和电阻率值下计算出的某一频率和源距组合下的相位差和幅度比响应值数据按对应关系组成一组数据，在给定的介电常数和电阻率变化范围内会得到多组这样的数据，将多组这样的数据按一定的顺序排列便得到数据库；5)在获得相位差和幅度比响应值后，将之前计算好的数据做成数据库，选择同一频率和源距下得到的相位差和幅度比响应值作为搜索条件输入到对应的数据库中进行搜索，找到与搜索条件相匹配的一组数据，读出该组数据中介电常数和电阻率的值，得出与介电常数无关的电阻率值，实现介电常数的校正。
全文摘要
本发明涉及利用相位幅度法对随钻电磁波电阻率测井仪介电常数进行校正的方法。在计算随钻电磁波电阻率测井仪响应中，将电阻率和介电常数看成相互独立的两个变量，在电阻率均匀各向同性介质中计算给定了频率和源距的随钻电磁波电阻率测井仪的相位差和幅度比响应，计算响应时将介电常数和电阻率分别按从小到大的顺序进行变化，得出一组相位差和幅度比响应值，然后根据相位差和幅度比响应值与介电常数和电阻率对应关系，取相位差和幅度比响应值分别作为坐标系横坐标和纵坐标的值，绘制图版，通过在图版中进行插值来获得一组对应的介电常数和电阻率值，或者在获得相位差和幅度比响应值后，将之前计算好的数据做成数据库，通过在数据库中搜索得到介电常数和电阻率值，实现介电常数的校正。
文档编号E21B47/00GK102606138SQ20121009505
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者宋殿光, 方辉, 李郴, 段宝良, 郭巍, 韩宏克, 魏少华 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所