专利名称：激发极化测井的合成聚焦方法
技术领域：
本发明涉及石油地质勘探和金属矿藏勘测的测井方法。特别是一种可以用于深测
和浅测的激发极化测井的合成聚焦方法。
背景技术：
目前国外的现有技术中，美国的阿莫科公司和壳牌公司已研制出实验型非聚焦频 域、时域组合激发极化测井仪，俄罗斯也十分重视对激发极化测井方法和仪器的研究，已研 制出的非聚焦激发极化仪器可同时测量三个电极距15个参数。 我国也已经研制出非聚焦激发极化测井仪，该仪器已经在油田推广应用，取得了 一定的地质效果。 但由于非聚焦激发极化测井仪的探测深度较浅，探测深度为0. 6-0. 8米，分辨率 也不够，分层能力为l米，而且受井眼、围岩和侵入带的影响比较大，从而影响了它的测量 精度和应用范围。 经湖北省情报检索中心联机检索表明目前还未发现有关激发极化测井的合成聚 焦方法方面的专利和文献。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以用于深测和浅测的激发极化测井的合成聚焦方法， 使聚焦激发极化测井得以实现。 本发明的目的是这样实现的由九个环状电极，嵌于一个圆柱形的绝缘棒上构成 电极系，主电极A0，两对监督电极M1、M1'和M2、M2'，两对屏蔽电极A1、A1'和A2、A2'，以 主电极为中心，每一对电极相对主电极AO电极对称地排列，并且每对电极之间相互短路， 供电回路电极B和测量回路电极N置于相对无穷远。 无论是深测还是浅测，均将激发极化测井分为两个分场或多个分场单独供电并测 量分场电位；第一个分场由主电极A0发射恒定电流I0，而屏蔽电极A1、A1'和A2、A2'不 发射电流，记录其相应的监督电极M1、M1'和M2、M2'上的分场激发极化电位和断电后的 二次电位衰减曲线；第二个分场只有屏蔽电极发射恒定电流I1，而主电极A0不发射电流， 记录其相应的监督电极上的分场激发极化电位和断电后的二次电位衰减曲线。拟合分场 二次电位衰减曲线，获得其二次电位振幅；将分场二次电位等效到分场激发极化电位上，可 获得分场供电时的激发极化电位曲线，再利用电场迭加原理和监督电极等电位聚焦合成条 件，合成极化总场电位，便可以得到聚焦后的一次电位、激发极化总场电位和二次电位衰减 曲线，也可得到聚焦后的电阻率和极化率测井曲线。从而使聚焦激发极化测井得以实现。
在供电过程中，由于岩矿石在恒定外电场作用下，发生离子极化，形成极化场。如 果所研究的无源系统是线性的，且不考虑电动效应影响，则供电时的充电曲线与断电后的 二次电位衰减曲线是对应一致的，亦即可以将断电后的二次电位衰减曲线(或称为放电曲 线)对应等效为供电时的激发极化电位曲线(或称为充电曲线)。
由于主电极和屏蔽电极发出的都是恒定电流，在稳定情况下，其在地层中产生的
场为准静态场。对于稳定电流所形成的电场，一次场和激发极化总场的微分方程、交界面条
件以及边界条件，它们都是关于未知函数u及其导数的线性表达式，即在此考虑的是线性 的微分方程和线性的边界条件，从而满足电场迭加原理。极化总场的合成电位等于各个电 极单独供电时产生的分场极化电位的线性叠加。 由于该项发明采用将二次电位等效到一次电位上合成，从而使聚焦激发极化测井 得以实现。如果直接合成二次电位则缺乏有效的手段和理论证明，本发明的技术方案则有 相应的理论基础为依据。假如直接测量供电时的激发极化电位曲线，则由于二次电位和一 次电位相差一、二个数量级，很难保证二次电位的测量精度。 通过调整聚焦激发极化测井电极系的尺寸，其探测深度可达2. 4米，分层能力可 达O. 5米。聚焦激发极化测井可以减小井眼、围岩和侵入带对激发极化测井的影响，提高分 层能力和测量精度。这将为高含水期的剩余油分布以及厚层细分提供更多更重要的测井信 息。
图1为本发明电极系示意图； 图2为供电时的充电曲线与断电后的二次电位衰减曲线图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 本发明电极系共有九个环状电极，嵌于一个圆柱形的绝缘棒上。9为主电极A0，7、
11和5、13为两对监督电极M1、M1'和M2、M2' ， 3、 15和1、 17为两对屏蔽电极Al、 Al'和
A2、 A2'，以主电极为中心，将每一对电极相对AO电极对称地排列，并且每对电极之间相互
短路。2、4、6、8、10、12、14、16为绝缘棒。供电回路电极B和测量回路电极N置于相对无穷远。 UPT为分场极化电位，意指UPT0(M1) 、 UPT0(M2) 、 UPT1 (Ml) 、 UPT1 (M2) ， URT为分 场一次电位，U2T(t)为断电后的分场二次电位衰减曲线，意指U2T0(M1， t)、U2T0(M2， t)、 U2T1 (Ml， t) 、U2T1 (M2， t)。如图所示，首先给砂泥岩地层施加一恒定外电场，使之产生极化 场，亦即产生偶电层形变和局部浓度变化，当外加电场断去后，由于离子的扩散作用，离子 浓度梯度将逐渐消失，即二次场逐渐衰减，恢复到原来的状态。 本发明的最佳实施方案是将所有对称电极均短路，深测时将A1和A2短路作为屏 蔽电极，B为供电回路电极；浅测时将A1作为屏蔽电极，A2为供电回路电极。另一种供电 方式中，也可以将主电极A0、屏蔽电极Al 、和屏蔽电极A2作为三个分场单独供电，测量监督 电极和供电电极上的分场电位，利用与上述相同的方法合成聚焦。本发明的最佳实施方案 与三个分场合成效果相同，但减少了测量次数，提高了测量效率。 第一个分场由主电极AO发射恒定电流IO，而屏蔽电极不发射电流，记录其相应的 监督电极M1和M2上的分场激发极化电位UPT0(M1)、 UPT0(M2)和断电后的二次电位衰减 曲线U2T0(M1， t) 、U2T0(M2， t);第二个分场只有屏蔽电极发射恒定电流Il，而主电极AO不 发射电流，记录其相应的监督电极Ml和M2上的分场激发极化电位UPT1 (Ml) 、 UPT1 (M2)和
4断电后的二次电位衰减曲线U2T1(M1， t)、U2Tl(M2， t)。拟合二次电位衰减曲线U2T0 (Ml， t)、U2T0(M2， t)，U2Tl(Ml， t)、U2Tl(M2， t)，获得其二次电位振幅U2T0 (Ml) 、 U2T0 (M2)， M1)、U2T1(M2)。
将分场断电后的二次电位衰减曲线(或称为放电曲线)对应等效为分场供电时的 激发极化电位曲线(或称为充电曲线)
UPTO (Ml， t) UPTO (M2， t) UPT1(M1， t) UPT1(M2， t)
UPTO (M1)-U2T0 (Ml， t) UPTO (M2)-U2T0 (M2， t) UPT1(M1)-U2T1(M1， t) UPT1(M2)-U2T1(M2， t)
(1)
(2)
(3)
(4)
由分场极化电位和断电后的二次电位振幅可得到无极化时的分场-电位
URT0(M1) = UPT0(M1)-U2T0(M1) (5) URTO (M2) = UPTO (M2) -U2T0 (M2) (6) URT1(Ml) = UPT1(Ml)-U2T1(Ml) (7) URT1(M2) = UPT1(M2)-U2T1(M2) (8) 根据电场迭加原理，一次电位合成公式为 URT(M1) = URT0(M1)+C1URT1(M1) (9) URT(M2) = URTO(M2)+C1URT1(M2) (10) 等电位聚焦条件为
URT(M1) = URT(M2) (11) 可得一次场合成系数和聚焦电位为
-次(纯电阻
U腿(M。-U腦(M2)
RT1 (MJ
URT1 (M2)-U:
URT = URT (Ml) = URT(M2) 由分场极化电位合成公式 UPT(M1) = UPT0(M1)+C2UPT1(M1) UPT(M2) = UPTO(M2)+C2UPT1(M2) 及等电位聚焦条件 UPT (Ml) = UPT(M2) 可得极化总场合成系数和聚焦电位
UPT = UPT (Ml) = UPT(M2)
由分场瞬时极化电位合成公式
UPT(Ml， t) = UPTO(Ml， t)+Ci*UPTl(Ml， t)
UPT (M2， t) = UPTO (M2， t) +Ci*UPTl (M2， t)
及等电位聚焦条件
UPT (Ml ， t) = UPT(M2， t)
可得极化总场瞬时合成系数和聚焦电位
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(1 7)
(18)
(19)
(20)
(21)
5<formula>formula see original document page 6</formula>
从而得到合成聚焦后的电阻率为
<formula>formula see original document page 6</formula> K为仪器系数。 合成聚焦后的二次电位振幅及其衰减曲线为
<formula>formula see original document page 6</formula> 合成聚焦后的极化率振幅及其衰减曲线为
<formula>formula see original document page 6</formula>
权利要求
一种激发极化测井的合成聚焦方法，其特征在于由九个环状电极，嵌于一个圆柱形的绝缘棒上构成电极系，主电极A0，两对监督电极M1、M1′和M2、M2′，两对屏蔽电极A1、A1′和A2、A2′，以主电极为中心，每一对电极相对A0电极对称地排列，并且每对电极之间相互短路，供电回路电极B和测量回路电极N置于相对无穷远；将激发极化测井分为两个分场或多个分场单独供电并测量分场电位；第一个分场由主电极A0发射恒定电流I0，而屏蔽电极A1、A1′和A2、A2′不发射电流，记录其相应的监督电极M1、M1′和M2、M′上的分场激发极化电位和断电后的二次电位衰减曲线；第二个分场只有屏蔽电极发射恒定电流I1，而主电极A0不发射电流，记录其相应的监督电极上的分场激发极化电位和断电后的二次电位衰减曲线，拟合分场二次电位衰减曲线，获得其二次电位振幅；将分场二次电位等效到分场激发极化电位上，可获得分场供电时的激发极化电位曲线；再利用电场迭加原理和监督电极等电位聚焦合成条件，合成极化总场电位，便可以得到聚焦后的一次电位、激发极化总场电位和二次电位衰减曲线，也可得到聚焦后的电阻率和极化率测井曲线。
全文摘要
本发明涉及一种可激发极化测井的合成聚焦方法；由九个环状电极，嵌于一个圆柱形的绝缘棒上构成电极系，主电极，两对监督电极，两对屏蔽电极，以主电极为中心，对称地排列，电极之间相互短路，将测井分为几个分场单独供电，记录其相应的分场激发极化电位和断电后的二次电位衰减曲线，将分场二次电位等效到分场激发极化电位上，可获得分场供电时的激发极化电位曲线，再利用电场迭加原理和等电位聚焦合成条件，合成极化总场电位，得到聚焦后的一次电位、激发极化总场电位和二次电位衰减曲线，电阻率和极化率测井曲线；探测深度可达2.4米，分层能力可达0.5米，减小井眼、围岩和侵入带对激发极化测井的影响，提高分层能力和测量精度。
文档编号G01V3/22GK101737037SQ20081022727
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者李剑浩, 章海宁 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团测井有限公司