專利名稱：隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介電常數(shù)校正方法，特別是涉及一種利用相位幅度法對隨鉆電磁波電阻率測井儀介電常數(shù)進(jìn)行校正的方法。
背景技術(shù)：
隨著陸上水平井和大斜度井鉆井工作量增加以及海上鉆井的需求，常規(guī)電纜測井已經(jīng)不能滿足測井技術(shù)的需要，因此隨鉆測井技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展。它可以實(shí)現(xiàn)鉆井和測井同時進(jìn)行，是將測井儀器安裝在靠近鉆頭的部位，在地層未受到明顯侵入和污染的條件下進(jìn)行測量，和傳統(tǒng)的電纜測井相比較，具有實(shí)時性好、測井精度高等優(yōu)點(diǎn)。隨鉆電磁波電阻率測井儀器是隨鉆測井中最常用的儀器之一，它主要測量地層的電阻率信息，由于一般情況下油層的電阻率較高，因此它能夠有效的識別油層，并還具有能夠指導(dǎo)鉆頭在油層中水平鉆進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向功能。該儀器在地層中的響應(yīng)不僅受電阻率的影響，還受介電常數(shù)的影響，在儀器工作頻率低或地層是低阻時，儀器的響應(yīng)主要受電阻率的影響，受介電常數(shù)影響很小，然而在高頻或者高阻地層情況下介電常數(shù)對電磁波傳播的影響增大，因此， 為了得到準(zhǔn)確的電阻率信息需要對隨鉆測井儀測得的視電阻率進(jìn)行介電常數(shù)校正。傳統(tǒng)的介電常數(shù)校正方法通常采用經(jīng)驗(yàn)校正公式，是通過對世界各地產(chǎn)油井飽和水巖性樣品的介電常數(shù)和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析，找出介電常數(shù)和電導(dǎo)率之間的對應(yīng)關(guān)系。而實(shí)際上介電常數(shù)與電阻率之間并沒有必然的聯(lián)系，很明顯這種關(guān)系式是一種近似，與實(shí)際情況存在著一定的誤差。這種誤差會影響測井儀器的測量范圍和測量精度。因此我們發(fā)明了一種將介電常數(shù)和電阻率看成兩個獨(dú)立變量進(jìn)行校正的方法，有效去除了介電常數(shù)的影響，提高了儀器的測量范圍和測量精度指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，為了減小介電常數(shù)對測井響應(yīng)的影響，提出一種隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，能夠提高儀器的測量范圍和測量精度指標(biāo)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，
1)、在計(jì)算隨鉆電磁波電阻率測井儀響應(yīng)中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個變量，
2)、在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀的相位差和幅度比響應(yīng)，
3)、計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，介電常數(shù)的變化范圍從I. O到300，電阻率的變化范圍從O. IOhmm到lOOOOOhmm，
4)、經(jīng)過上面計(jì)算過程，在每組頻率和源距組合下，都會得出一組相位差和幅度比響應(yīng)值，這兩個響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率存在著一一對應(yīng)關(guān)系，即每一種介電常數(shù)和電阻率組合都會唯一的對應(yīng)某一頻率源距組合下的一個相位差響應(yīng)值和一個幅度比響應(yīng)值，
5)、根據(jù)相位差和幅度比響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率對應(yīng)關(guān)系，取相位差和幅度比響應(yīng)值分別作為坐標(biāo)系橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的值，繪制圖版，則每個介電常數(shù)和電阻率值都會在該坐標(biāo)系中用唯一的一個點(diǎn)來確定，通過在圖版中進(jìn)行插值來獲得一組對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率值。所述的隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，在獲得相位差和幅度比響應(yīng)值后，除了通過在圖板上插值得到對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率值外，還可以將之前計(jì)算好的數(shù)據(jù)做成數(shù)據(jù)庫，通過在數(shù)據(jù)庫中搜索得到介電常數(shù)和電阻率值，數(shù)據(jù)庫的制作是將每個介電常數(shù)和電阻率值下計(jì)算出的某一頻率和源距組合下的相位差和幅度比響應(yīng)值數(shù)據(jù)按對應(yīng)關(guān)系組成一組數(shù)據(jù)，即(介電常數(shù)值、電阻率值、相位差響應(yīng)值、幅度比響應(yīng)值)作為一組數(shù)據(jù)，在給定的介電常數(shù)和電阻率變化范圍內(nèi)會得到多組這樣的數(shù)據(jù)，將多組這樣的數(shù)據(jù)按一定的順序排列便得到數(shù)據(jù)庫。所述的隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，搜索中，選擇同一頻率和源距下得到的相位差和幅度比響應(yīng)值作為搜索條件輸入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，找到與搜索條件相匹配的一組數(shù)據(jù)后，便可以讀出該組數(shù)據(jù)中介電常數(shù)和電阻率的值， 完成搜索。得到與介電常數(shù)無關(guān)的電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。本發(fā)明的有益效果
I、本發(fā)明隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，與之前傳統(tǒng)的介電常數(shù)校正方法相比，在保證了分辨率、探測深度及受各向異性影響程度相同的情況下，有效的提高了儀器的測量范圍和精度指標(biāo)，使得視電阻率測量范圍上升到30000hmm以上成為可能，擴(kuò)大了該儀器的應(yīng)用范圍，在一定程度上避免了在高阻地層下儀器失效的現(xiàn)象。2、本發(fā)明隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，可以在高阻地層下獲得比傳統(tǒng)介電常數(shù)校正方法更加準(zhǔn)確的視電阻率值，在對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理解釋時，去除井眼、侵入、圍巖等影響的過程會更加的準(zhǔn)確，使得到的原狀地層電阻率比傳統(tǒng)介電常數(shù)校正方法更加接近于真實(shí)值，進(jìn)而獲得更加準(zhǔn)確的地層信息，方便油田技術(shù)人員對油氣儲層做出更準(zhǔn)確的儲能評價及開采計(jì)劃，提升了儀器在儲層評價中的應(yīng)用價值。3、本發(fā)明隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，摒棄了傳統(tǒng)的認(rèn)為介電常數(shù)和電阻率之間存在聯(lián)系的介電常數(shù)校正思想，將兩者看成是獨(dú)立的變量進(jìn)行校正，這種思想為今后介電常數(shù)校正方法起到了一個借鑒作用，是今后介電常數(shù)校正方法的一個發(fā)展方向。


圖la，隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正圖版(f=2MHz、源距為 20in)；
圖lb，隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正圖版(f=400kHz、源距為 20in)；
圖2a，模型I相位差視電阻率曲線；
圖2b，模型I幅度比視電阻率；
圖2c，模型I相位幅度法視電阻率；圖2d，模型1相位幅度法視介電常數(shù)；
圖3a，模型2傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線；
圖3b，模型2傳統(tǒng)的幅度比視電阻率曲線；
圖3c，模型2相位幅度法得到的視電阻率曲線；
圖3d，模型2相位幅度法得到的視介電常數(shù)曲線；
圖4a，模型3傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線；
圖4b，模型3傳統(tǒng)的幅度比視電阻率曲線；
圖4c，模型3相位幅度法得到的視電阻率曲線；
圖5a，模型4傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線；
圖5b，模型4傳統(tǒng)的幅度比視電阻率曲線；
圖5c，模型4相位幅度法得到的視電阻率曲線；
圖6a，模型5傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線；
圖6b，模型5傳統(tǒng)的幅度比視電阻率曲線；
圖6c，模型5相位幅度法得到的視電阻率曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本發(fā)明隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，其實(shí)現(xiàn) 步驟如下
1)在計(jì)算隨鉆電磁波電阻率測井儀響應(yīng)中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個 變量，兩者之間不存在任何關(guān)系；
2)在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀 的相位差和幅度比響應(yīng)，
3)、計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，介電常數(shù)的變 化范圍從1. 0到300，電阻率的變化范圍從0. lOhmm到lOOOOOhmm，在每組頻率和源距組合 下，得出一組相位差和幅度比響應(yīng)值，
4)根據(jù)相位差和幅度比響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率對應(yīng)關(guān)系，取相位差和幅度比響應(yīng) 值分別作為坐標(biāo)系橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的值，繪制圖版，則每個介電常數(shù)和電阻率值都會在該 坐標(biāo)系中用唯一的一個點(diǎn)來確定，然后通過在圖版中進(jìn)行插值來獲得一組對應(yīng)的介電常數(shù) 和電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。在實(shí)際測井中我們在每個頻率和源距組合下都能夠獲得一個相位差和一個幅度 比響應(yīng)值，這兩個響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率存在著一一對應(yīng)關(guān)系，即每一種介電常數(shù)和 電阻率組合都會唯一的對應(yīng)某一頻率源距組合下的一個相位差響應(yīng)值和一個幅度比響應(yīng) 值。由于存在著這種對應(yīng)關(guān)系，我們?nèi)∠辔徊詈头缺软憫?yīng)值分別作為坐標(biāo)系橫坐標(biāo)和縱 坐標(biāo)的值，則每個介電常數(shù)和電阻率值都會在該坐標(biāo)系中用唯一的一個點(diǎn)來確定。我們以 頻率為2MHz和400kHz，源距為20in為例計(jì)算了一組相位差和幅度比響應(yīng)數(shù)據(jù)，并繪制了 圖版如圖1所示，這樣我們就可以在圖版中進(jìn)行插值來獲得一組對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率 值。這時的電阻率值與介電常數(shù)值是相互獨(dú)立的，實(shí)現(xiàn)了介電常數(shù)的校正。實(shí)施例二 參見圖1，本實(shí)施例隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正 方法，其采用的方案步驟如下1)在正演計(jì)算中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個變量，
2)在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀的相位差和幅度比響應(yīng)，
3)計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，介電常數(shù)的變化范圍從I. O到300，電阻率的變化范圍從O. IOhmm到lOOOOOhmm，在每組頻率和源距組合下， 得出一個相位差和幅度比響應(yīng)值，
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是，在獲得相位差和幅度比響應(yīng)值后，除了通過在圖板上插值得到對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率值外，還可以將之前計(jì)算好的數(shù)據(jù)做成數(shù)據(jù)庫，通過在數(shù)據(jù)庫中搜索得到介電常數(shù)和電阻率值，其中數(shù)據(jù)庫的制作是將每個介電常數(shù)和電阻率值下計(jì)算出的某一頻率和源距組合下的相位差和幅度比響應(yīng)值數(shù)據(jù)按對應(yīng)關(guān)系組成一組數(shù)據(jù)，即(介電常數(shù)值、電阻率值、相位差響應(yīng)值、幅度比響應(yīng)值)作為一組數(shù)據(jù)。這樣在給定的介電常數(shù)和電阻率變化范圍內(nèi)會得到多組這樣的數(shù)據(jù)。將多組這樣的數(shù)據(jù)按一定的順序排列便得到我們所說的數(shù)據(jù)庫。搜索中，選擇同一頻率和源距下得到的相位差和幅度比響應(yīng)值作為搜索條件輸入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，找到與搜索條件相匹配的一組數(shù)據(jù)后，便可以讀出該組數(shù)據(jù)中介電常數(shù)和電阻率的值，完成搜索。得到與介電常數(shù)無關(guān)的電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。本發(fā)明介電常數(shù)校正方法，曲線特性分析如下
I、分辨率特性分析
模型I是在100h_的圍巖中夾著IOOOhmm的目的層，目的層厚分別為2ft、4ft、8ft、 16ft，中間的圍巖層厚為10ft，介電常數(shù)均選為斯倫貝謝公司的經(jīng)驗(yàn)公式，頻率2MHz下，頻率400KHZ下，井斜為0°。隨鉆電磁波電阻率測井儀在此模型下的傳統(tǒng)的相位差和幅度比視電阻率曲線如圖2a，2b所示，利用本文的相位幅度法進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到的視電阻率曲線如圖 2c所示，視介電常數(shù)如圖2d所示。通過觀察圖2中模型I視電阻率曲線各圖發(fā)現(xiàn)，相位幅度法得到的視電阻率曲線與傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線的縱向分辨率相當(dāng)。視介電常數(shù)曲線由于受到圍巖的影響嚴(yán)重，已經(jīng)基本失去意義。模型2與模型I的地層厚度和圍巖電阻率相同，只是目的層是各向異性，水平電阻率為lOOhmm，垂直電阻率為lOOOhmm，井斜為80°，介電常數(shù)同樣選為斯倫貝謝公司的經(jīng)驗(yàn)公式。此模型下隨鉆測井儀的傳統(tǒng)視電阻率曲線如圖3a，3b所示，利用本文的相位幅度法進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到的視電阻率曲線如圖3c所示，視介電常數(shù)如圖3d所示。觀察圖3中各圖發(fā)現(xiàn)，相位幅度法得到的視電阻率曲線均與傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線具有相同的形態(tài)及縱向分辨率，說明其受各向異性的影響程度與相位差視電阻率曲線相同。視介電常數(shù)曲線依然是沒有意義的，因此在下面算例中將不再對其進(jìn)行分析。2、侵入影響分析
模型3同樣是IOOhmm的圍巖中夾著三層IOOOhmm的目的層,井斜為0° ,但目的層中存在著侵入，侵入電阻率均為lOOhmm，侵入直徑分別為10in、20in、30in，目的層厚為20ft，中間的圍巖層厚為10ft。介電常數(shù)同樣選為斯倫貝謝公司的經(jīng)驗(yàn)公式。此模型下隨鉆測井儀的傳統(tǒng)視電阻率曲線如圖4a，4b所示，利用本文的相位幅度法進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到的視電阻率曲線如圖4c所示，觀察圖4中各圖發(fā)現(xiàn)，相位幅度法得到的視電阻率曲線與傳統(tǒng)的相位差視電阻率曲線相同，說明受侵入的影響程度相當(dāng)。3、應(yīng)用效果分析
模型4為三層介質(zhì)，圍巖電阻率為IOOhmm,目的層電阻率為IOOOOhmm,層厚為30m,介電常數(shù)均選為30，井斜為0°，此模型下隨鉆測井儀的傳統(tǒng)視電阻率曲線如圖5a，5b所示，觀察這兩個圖發(fā)現(xiàn)，由于目的層較厚，基本不受圍巖影響，但頻率為2MHz的三條相位差視電阻率曲線值卻遠(yuǎn)小于lOOOOhmm，這主要是受介電常數(shù)的影響，而頻率為400KHz的三條相位差視電阻率曲線值卻很好的與原狀地層重合，說明了此模型下頻率為400KHZ的相位差視電阻率受介電常數(shù)的影響非常小。幅度比視電阻率曲線由于受介電常數(shù)的影響更大已經(jīng)基本失去應(yīng)用價值。利用相位幅度法轉(zhuǎn)換得到的視電阻率曲線如圖5c所示，觀察此圖發(fā)現(xiàn)六條曲線都很好的與原狀地層重合，成功克服了由介電常數(shù)影響而產(chǎn)生的誤差。模型5仍為三層地層，圍巖電阻率為lOOhmm，介電常數(shù)為20，目的層電阻率為 60000hmm，介電常數(shù)為60，層厚為20m，井斜為0°。此模型下隨鉆測井儀的傳統(tǒng)視電阻率曲線如圖6a，6b所示，觀察這兩個圖發(fā)現(xiàn)，由于目的層較厚，受圍巖的影響較小，但頻率為 2MHz的三條相位差視電阻率曲線值卻小于lOOOOhmm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了真實(shí)值。這說明其受介電常數(shù)的影響非常大。頻率為400KHz的三條相位差視電阻率曲線值要高于頻率為2MHz的曲線，但由于超出了圖版的插值范圍使其仍然小于真實(shí)值。幅度比視電阻率曲線由于受介電常數(shù)的影響更大已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)值失去應(yīng)用價值。利用相位幅度法轉(zhuǎn)換得到的視電阻率曲線如圖6c所示，觀察此圖發(fā)現(xiàn)頻率為400KHZ的三條視電阻率曲線與真實(shí)值能很好的吻合，頻率為2MHz的三條曲線雖然形態(tài)上不規(guī)則，但還是在一定程度上去除了介電常數(shù)的影響，將視電阻率值提升到了 30000hmm以上，大大拓寬了視電阻率的測量范圍。
權(quán)利要求
1.一種隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，其特征是1)在計(jì)算隨鉆電磁波電阻率測井儀響應(yīng)中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個變量；2)在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀的相位差和幅度比響應(yīng)；3)、計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，介電常數(shù)的變化范圍從I. O到300，電阻率的變化范圍從O. IOhmm到lOOOOOhmm，在每組頻率和源距組合下，得出一組相位差和幅度比響應(yīng)值；4)根據(jù)相位差和幅度比響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率對應(yīng)關(guān)系，取相位差和幅度比響應(yīng)值分別作為坐標(biāo)系橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的值，繪制圖版，則每個介電常數(shù)和電阻率值都會在該坐標(biāo)系中用唯一的一個點(diǎn)來確定，然后通過在圖版中進(jìn)行插值來獲得一組對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。
2.一種隨鉆電磁波電阻率測井儀相位幅度介電常數(shù)校正方法，其特征是1)在計(jì)算隨鉆電磁波電阻率測井儀響應(yīng)中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個變量；2)在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀的相位差和幅度比響應(yīng)；3)計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，介電常數(shù)的變化范圍從I. O到300，電阻率的變化范圍從0. IOhmm到lOOOOOhmm，在每組頻率和源距組合下， 得出一個相位差和幅度比響應(yīng)值；4)將每個介電常數(shù)和電阻率值下計(jì)算出的某一頻率和源距組合下的相位差和幅度比響應(yīng)值數(shù)據(jù)按對應(yīng)關(guān)系組成一組數(shù)據(jù)，在給定的介電常數(shù)和電阻率變化范圍內(nèi)會得到多組這樣的數(shù)據(jù)，將多組這樣的數(shù)據(jù)按一定的順序排列便得到數(shù)據(jù)庫；5)在獲得相位差和幅度比響應(yīng)值后，將之前計(jì)算好的數(shù)據(jù)做成數(shù)據(jù)庫，選擇同一頻率和源距下得到的相位差和幅度比響應(yīng)值作為搜索條件輸入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，找到與搜索條件相匹配的一組數(shù)據(jù)，讀出該組數(shù)據(jù)中介電常數(shù)和電阻率的值，得出與介電常數(shù)無關(guān)的電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用相位幅度法對隨鉆電磁波電阻率測井儀介電常數(shù)進(jìn)行校正的方法。在計(jì)算隨鉆電磁波電阻率測井儀響應(yīng)中，將電阻率和介電常數(shù)看成相互獨(dú)立的兩個變量，在電阻率均勻各向同性介質(zhì)中計(jì)算給定了頻率和源距的隨鉆電磁波電阻率測井儀的相位差和幅度比響應(yīng)，計(jì)算響應(yīng)時將介電常數(shù)和電阻率分別按從小到大的順序進(jìn)行變化，得出一組相位差和幅度比響應(yīng)值，然后根據(jù)相位差和幅度比響應(yīng)值與介電常數(shù)和電阻率對應(yīng)關(guān)系，取相位差和幅度比響應(yīng)值分別作為坐標(biāo)系橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的值，繪制圖版，通過在圖版中進(jìn)行插值來獲得一組對應(yīng)的介電常數(shù)和電阻率值，或者在獲得相位差和幅度比響應(yīng)值后，將之前計(jì)算好的數(shù)據(jù)做成數(shù)據(jù)庫，通過在數(shù)據(jù)庫中搜索得到介電常數(shù)和電阻率值，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的校正。
文檔編號E21B47/00GK102606138SQ20121009505
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者宋殿光, 方輝, 李郴, 段寶良, 郭巍, 韓宏克, 魏少華 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所