专利名称：随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法
技术领域：
本发明涉及一种仪器技术指标的确定方法，特别是涉及一种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法( 二)背景技术：
在石油钻井行业中，随着陆上水平井和大斜度井钻井工作量的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。随钻测井技术可以实现钻井和测井同时进行，它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参数测量，随钻测井技术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，它能够有效地识别油层，并还具有指导钻头在油层中水平钻进的地质导向功能。可见，随钻电磁波电阻率测井仪器在石油钻井中具有非常重要的实际意义，它能够增强随钻测井的能力，帮助油田找到更多的油气储层，缓解油气资源紧缺的局面。虽然随钻电磁波电阻率测井仪器已是现有技术，但是，关于该仪器的一些技术指标的确定方法还没有出现或不完善，比如纵向分辨率指标，纵向分辨率指标是随钻电磁波电阻率测井仪器的一个非常重要的指标之一，它代表着该仪器分辨薄地层的能力，尤其是现在石油的开发已经进入中后期，之前漏掉的薄油层是当前勘探的目标，由此可见分辨率指标对该仪器的应用前景起着决定性的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，该方法可有效确定出随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标。本发明的技术方案一种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，含有以下步骤步骤I、建立一个纵向三层的地层模型，该地层模型的三层介质从上到下依次为第一围岩层、目的层、第二围岩层，按实际的测井环境给定这三层介质的介质参数，第一围岩层和第二围岩层的特性相同，介质参数含有目的层的电阻率值、第一围岩层和第二围岩层的电阻率值；将随钻电磁波电阻率仪器放置于于地层模型的井眼中，并且使随钻电磁波电阻率仪器的轴线垂直设置；步骤2、将目的层的厚度从小到大逐渐增大，同时，采用纵向成层格林函数方法计算不同目的层厚度时随钻电磁波电阻率仪器的测量天线测量到的目的层中点处的视电阻率响应值；步骤3、将测量天线测量到的视电阻率响应值的倒数作为视电导率值Oa，将目的层的电阻率值的倒数作为目的层电导率值0 t,将第一围岩层和第二围岩层的电阻率值的倒数作为围岩层电导率值os;当％时，此时的目的层的厚度即为该随钻电磁波电阻率仪器的测量天线在所述地层模型下的纵向分辨率值。随钻电磁波电阻率仪器的测量天线中含有N个发射天线和两个接收天线，N个发射天线分时与两个接收天线匹配组成N组测量天线，对于每组测量天线，均可按照步骤2 步骤3的方法得到一组与该组测量天线对应的纵向分辨率值，N为大于等于I的自然数。在每组测量天线中，发射天线发出两种不同工作频率的信号，两个接收天线分别接收这两种不同工作频率的信号，然后，再对每个接收天线接收到的信号分别进行相位测量和幅度测量；一组纵向分辨率值中含有第一工作频率下相位测量时的纵向分辨率值、第二工作频率下相位测量时的纵向分辨率值、第一工作频率下幅度测量时的纵向分辨率值和第二工作频率下幅度测量时的纵向分辨率值。介质参数还含有目的层的相对介电常数值和磁导率值、第一围岩层和第二围岩层的相对介电常数值和磁导率值。一种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，含有以下步骤步骤I、建立一个纵向三层的地层模型，该地层模型的三层介质从上到下依次为第一围岩层、目的层、第二围岩层，按实际的测井环境给定这三层介质的介质参数，第一围岩层和第二围岩层的特性相同，介质参数含有目的层的电阻率值、第一围岩层和第二围岩层的电阻率值；将随钻电磁波电阻率仪器放置于于地层模型的井眼中，并且使随钻电磁波电阻率仪器的轴线垂直设置；步骤2、将目的层的厚度从小到大逐渐增大，同时，采用纵向成层格林函数方法计算不同目的层厚度时随钻电磁波电阻率仪器的测量天线测量到的目的层中点处的视电阻率响应值；步骤3、将测量天线测量到的视电阻率响应值的倒数作为视电导率值Oa，将目的层的电阻率值的倒数作为目的层电导率值0 t,将第一围岩层和第二围岩层的电阻率值的倒数作为围岩层电导率值os;当Oa = σ tX90% + σ sX 10%时，此时的目的层的厚度即为该随钻电磁波电阻率仪器的测量天线在所述地层模型下的纵向分辨率值。随钻电磁波电阻率仪器的测量天线中含有N个发射天线和两个接收天线，N个发射天线分时与两个接收天线匹配组成N组测量天线，对于每组测量天线，均可按照步骤2 步骤3的方法得到一组与该组测量天线对应的纵向分辨率值，N为大于等于I的自然数。在每组测量天线中，发射天线发出两种不同工作频率的信号，两个接收天线分别接收这两种不同工作频率的信号，然后，再对每个接收天线接收到的信号分别进行相位测量和幅度测量；一组纵向分辨率值中含有第一工作频率下相位测量时的纵向分辨率值、第二工作频率下相位测量时的纵向分辨率值、第一工作频率下幅度测量时的纵向分辨率值和第二工作频率下幅度测量时的纵向分辨率值。介质参数还含有目的层的相对介电常数值和磁导率值、第一围岩层和第二围岩层的相对介电常数值和磁导率值。
关于纵向成层格林函数方法的介绍如下设层状单轴各向异性介质共有n+1层(如图I所示)，各层编号为I = 0，I，…，η,源在第j层，各层参数分别为μ P ε ν1、ε hl,则^ = ω2=^2 ~kh ，7 2 2, [T1~TT K1 == Jtl ，层厚 h! = Z1-ZhQ = 1，n-1)
R1 = ω2MlSvl ,At =Vyl ~Κι， VcrW Μεν!
只要给出层状单轴各向异性介质中沿不同方向单位磁偶极子产生的电场和磁场Z分量的表达式，其切向量分量可由麦克斯韦方程组得到。I、层状单轴各向异性介质中<方向单位磁偶极子的轴向场<方向单位磁偶极子只产生TE波，其轴向场可表示为Εξ} = O, / = 0,1,···, (I)Hfz ] = ^~][A1 (^)exp [Ahl (z -Z1)]+ B1 (l>xp [- Ahl (z - Z1^ )]}j。(Ar >U
ohi+δ Τ~]^~ exP Ahj\z-z^o )d^(2)(2)式最后一项为源项，对无源层，则没有该项。式中A1U)和B1U)为待定系数，由层界面处电场和磁场的连续性条件确定，若I = 0，只有AtlU )，若I = n，只有Βη(λ )
^TT
(下同)。在层界面处，电场和磁场的切向量连续，即μ Hz和^连续，由此可得到确定所
OZ
有待定系数A1U) (I = 0，1，…，n-ι)和B1U) (I = 1，…，η)的线性方程组。经整理该方程组可表示为如下矩阵形式AvXv = Sv， (3)式中AVe C2nx2n, Xv, Sv e C2n。Av 的各非零元素为，ΛΤ = ·>^\2 = _ exP (_ Ai K)_ ■T1- ·，
7^hOy^hly^hlA2] = I ,A2I = -exp(- AA) Λν3 = I ；A2n-l,2n-2 = ,4^-U -1 = eXPl· An-A-l) ^A2n-l,2n = ~ ^ ；^2n,2n-2 ~ I，為《，2 —I = _eXP(_ ^hn-l^n-l )，為= I，
exp(-
) ^-2i-l2i = _ ~j~ eXP(— y^hi )
Av =—A.
^2z-l,2z'+l,
^\i^2i,2i-2 _1,為!.,2!.—1 — _eXP(_ y^hi-I^i-I ) ->^2i,2i _ _eXP(_ 人A. },為i,2i+l — ^ 'i = 2, .··, n-1,其余元素为 0。Xv的各元素为Xjv =A0,X^n = Bn ,X: =A1, X =B1. / = I,…,-1Sv的各非零元素为
_2]‘ =驚-(_ Ahj I。-1 _ z^Sl = exp(- 4, μ - -I)， ^2V；+1 = —^exP(—Λ/卜； ~z%S2]+2 = exp(-A；|z； — |).yihj
若j = 0，则只有巧+1和々+2 ;若j = η,则只有满巧。其余元素为O2、层状单轴各向异性介质中之方向单位磁偶极子TM波的轴向场式方向单位磁偶极子既产生TM波又产生TE波。在层状单轴各向异性介质中TM波的轴向场可表示为
权利要求
1.ー种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是含有以下步骤 步骤I、建立ー个纵向三层的地层模型，该地层模型的三层介质从上到下依次为第一围岩层、目的层、第二围岩层，按实际的测井环境给定这三层介质的介质參数，第一围岩层和第二围岩层的特性相同，介质參数含有目的层的电阻率值、第一围岩层和第二围岩层的电阻率值；将随钻电磁波电阻率仪器放置于于地层模型的井眼中，并且使随钻电磁波电阻率仪器的轴线垂直设置； 步骤2、将目的层的厚度从小到大逐渐増大，同吋，采用纵向成层格林函数方法计算不同目的层厚度时随钻电磁波电阻率仪器的測量天线测量到的目的层中点处的视电阻率响应值； 步骤3、将测量天线测量到的视电阻率响应值的倒数作为视电导率值Oa，将目的层的电阻率值的倒数作为目的层电导率值Ot，将第一围岩层和第二围岩层的电阻率值的倒数作为围岩层电导率值os; 当
2.根据权利要求I所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是所述随钻电磁波电阻率仪器的測量天线中含有N个发射天线和两个接收天线，N个发射天线分时与两个接收天线匹配组成N组测量天线，对于每组测量天线，均可按照步骤2 步骤3的方法得到一组与该组测量天线对应的纵向分辨率值，N为大于等于I的自然数。
3.根据权利要求2所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是在所述每组測量天线中，发射天线发出两种不同工作频率的信号，两个接收天线分别接收这两种不同工作频率的信号，然后，再对每个接收天线接收到的信号分别进行相位測量和幅度測量；所述ー组纵向分辨率值中含有第一工作频率下相位測量时的纵向分辨率值、第二工作频率下相位測量时的纵向分辨率值、第一工作频率下幅度測量时的纵向分辨率值和第二工作频率下幅度測量时的纵向分辨率值。
4.根据权利要求I所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是所述介质參数还含有目的层的相对介电常数值和磁导率值、第一围岩层和第二围岩层的相对介电常数值和磁导率值。
5.ー种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是含有以下步骤 步骤I、建立ー个纵向三层的地层模型，该地层模型的三层介质从上到下依次为第一围岩层、目的层、第二围岩层，按实际的测井环境给定这三层介质的介质參数，第一围岩层和第二围岩层的特性相同，介质參数含有目的层的电阻率值、第一围岩层和第二围岩层的电阻率值；将随钻电磁波电阻率仪器放置于于地层模型的井眼中，并且使随钻电磁波电阻率仪器的轴线垂直设置； 步骤2、将目的层的厚度从小到大逐渐増大，同吋，采用纵向成层格林函数方法计算不同目的层厚度时随钻电磁波电阻率仪器的測量天线测量到的目的层中点处的视电阻率响应值；步骤3、将测量天线测量到的视电阻率响应值的倒数作为视电导率值Oa，将目的层的电阻率值的倒数作为目的层电导率值Ot，将第一围岩层和第二围岩层的电阻率值的倒数作为围岩层电导率值Os; 当Oa= OtX90%+OsX10%时，此时的目的层的厚度即为该随钻电磁波电阻率仪器的測量天线在所述地层模型下的纵向分辨率值。
6.根据权利要求5所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是所述随钻电磁波电阻率仪器的測量天线中含有N个发射天线和两个接收天线，N个发射天线分时与两个接收天线匹配组成N组测量天线，对于每组测量天线，均可按照步骤2 步骤3的方法得到一组与该组测量天线对应的纵向分辨率值，N为大于等于I的自然数。
7.根据权利要求6所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是在所述每组測量天线中，发射天线发出两种不同工作频率的信号，两个接收天线分别接收这两种不同工作频率的信号，然后，再对每个接收天线接收到的信号分别进行相位測量和幅度測量；所述ー组纵向分辨率值中含有第一工作频率下相位測量时的纵向分辨率值、第二工作频率下相位測量时的纵向分辨率值、第一工作频率下幅度測量时的纵向分辨率值和第二工作频率下幅度測量时的纵向分辨率值。
8.根据权利要求5所述的随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法，其特征是所述介质參数还含有目的层的相对介电常数值和磁导率值、第一围岩层和第二围岩层的相对介电常数值和磁导率值。
全文摘要
本发明涉及一种随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标的确定方法；该方法含有以下步骤步骤1、建立一个纵向三层的地层模型，三层介质从上到下依次为第一围岩层、目的层、第二围岩层，第一围岩层和第二围岩层的特性相同，将随钻电磁波电阻率仪器放置于于地层模型的井眼中，并且使随钻电磁波电阻率仪器的轴线垂直设置；步骤2、将目的层的厚度从小到大逐渐增大，同时，采用纵向成层格林函数方法计算不同目的层厚度时随钻电磁波电阻率仪器测量到的目的层中点处的视电阻率响应值；步骤3、设视电导率值、目的层电导率值、围岩层电导率值，当时，此时的目的层的厚度即为纵向分辨率值；本发明可有效确定出随钻电磁波电阻率仪器的纵向分辨率指标。
文档编号E21B49/00GK102628360SQ201210113369
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17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