電磁波測井最新進(jìn)展：介電掃描儀

冉利民，劉四新，雷林林，李健偉

（1.中國地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中石化華北石油工程有限公司測井公司，河南 鄭州 450006；3.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130026）

0 引 言

電磁波測井（也稱為介電測井）于20世紀(jì)70年代產(chǎn)生，目標(biāo)是區(qū)分僅用電阻率測井難以區(qū)分的淡水和石油，可同時測量井眼周圍地層電導(dǎo)率和介電常數(shù)。一般條件下，水的介電常數(shù)至少比石油或巖石骨架高出一階，因此有效的地層介電常數(shù)測量對地層水含量非常敏感，與地層總孔隙度相結(jié)合，有可能直接確定含水飽和度，避免了用阿爾奇公式及電阻率測量時必需的膠結(jié)指數(shù)和飽和度指數(shù)。電磁波測井具體可以解決2方面問題，①低電阻率對比度油層識別的問題，這是一種油層和水層同為低電阻率或高電阻率的情況；②油田開發(fā)過程中水淹層評價，開發(fā)過程中注水的電阻率是不一定的。另外，電磁波測井受地層水礦化度影響較小，不受井中泥漿和套管絕緣性影響，可在油基泥漿和玻璃鋼套管井環(huán)境中判斷油氣水［1］。

開展電磁波測井研究較早的是蘇聯(lián)，有關(guān)介電測井的工作是B.H.達(dá)赫諾夫開始的。后來，莫斯科地質(zhì)學(xué)院、蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院地質(zhì)和地球物理研究所等一些單位在高頻測井領(lǐng)域進(jìn)行了大量工作，在井內(nèi)順利進(jìn)行了試驗(yàn)工作，高頻測井開始應(yīng)用于生產(chǎn)。由此，形成了利用幾百千赫到幾十兆赫頻率電磁波測量井內(nèi)巖石介電常數(shù)和電導(dǎo)率的方法。斯倫貝謝公司20世紀(jì)70年代研制電磁波傳播測井儀（EPT）［2］并很快推向生產(chǎn)，其操作頻率為1.1 GHz，徑向探測深度只有幾英寸，能測井壁附近（主要是沖洗帶）的介電常數(shù)。EPT測量受井眼尺寸、厚度大于0.4 in＊＊ 非法定計(jì)量單位，1 ft＝12 in＝0.304 8 m，下同的泥餅和井壁的不規(guī)則影響。斯倫貝謝公司還開發(fā)了25 MHz的深傳播測井儀（DPT）［2－3］，在泥漿電阻率和地層電阻率滿足一定條件的井中可測得原狀地層的電性參數(shù)。泥漿電阻率和地層電阻率兩者都對DPT的使用有限制。泥漿和地層電阻率愈低，接收的信號電平愈低；地層電阻率愈低，介電常數(shù)測量結(jié)果的分辨率愈低。阿特拉斯公司推出的47 MHz和200 MHz的雙頻電磁波測井儀具有不同的徑向探測深度，由于2個頻率的差別太大，巖性頻散明顯，無法組合進(jìn)行有效的解釋工作。斯倫貝謝以及哈里伯頓等公司等還開發(fā)了各自用于隨鉆測量（MWD）的操作頻率為2 MHz的電阻率傳感器，可對地層進(jìn)行實(shí)時評價。

在中國，電磁波測井的研究和開發(fā)始于20世紀(jì)60年代［4－7］。原大慶測井公司地球物理研究所與多家單位協(xié)作，在電磁波測井方面開展了大量的研究工作，先后研制出多種頻率的電磁波測井儀，其中包括測相位差求解地層介電常數(shù)的60 MHz的相位介電測井儀，試驗(yàn)了既測相位差又測幅度比的25 MHz的組合介電測井儀，研制成功了相當(dāng)于斯倫貝謝公司1.1 GHz電磁波測井的電磁波測井儀，試驗(yàn)了用于隨鉆測井的2 MHz相位差的相位電阻率儀器。

多頻電磁波測井能夠測量不同深度的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，該方法受制于環(huán)境對儀器的限制、儀器本身精度不夠、質(zhì)量控制不足而沒有廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外對多頻電磁波測井儀進(jìn)行了一系列的理論研究和試驗(yàn)。B.R.De等進(jìn)行了超寬頻帶電磁波測井的實(shí)驗(yàn)研究，給出一些實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果?？祰姷龋?］進(jìn)行了多頻電磁波測井資料反演方法和井壁成像技術(shù)研究，已研制出室內(nèi)的試驗(yàn)樣機(jī)。沈金松［10］進(jìn)行了多頻電磁波測井資料反演成像的研究。劉四新等［11－12］在日本研究開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)分析儀的多頻電磁波測井儀，并給出油水層界面以及不同厚度薄層的數(shù)值模擬結(jié)果和在日本某地的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該系統(tǒng)采用具有一定帶寬的偶極子天線作為發(fā)射和接收天線，能夠同時測量40～90 MHz范圍的介電常數(shù)和電導(dǎo)率。本文介紹的斯倫貝謝公司2009年推出的新一代電磁波測井儀器［13－22］能克服上述限制，可更精確地評估豐富的地層巖石物理信息。該儀器提供了一些革命性進(jìn)步，其一就是1 in垂直分辨率下介電頻散的連續(xù)測量（地層介電性能的變化作為頻率的函數(shù)），用多源距天線排布測量MHz到GHz范圍內(nèi)的多頻率信號。

1 方法原理

介質(zhì)介電常數(shù)與傳播時間及損耗率相關(guān)，在電磁波測井中測得的物理量一般是衰減和傳播時間（相移）。當(dāng)前電磁波測井中比較常見的是單頻儀器，包括阿特拉斯公司的雙頻介電測井儀也是由2個單頻儀器組成。下面介紹高頻代表性儀器EPT和低頻代表性儀器DPT測井原理及介電掃描儀相關(guān)理論。

1.1 EPT測井原理

求取地層損耗傳播時間TP0的前提是測量地層的傳播時間TPL和衰減系數(shù)。按照實(shí)際測井的習(xí)慣，定義EATT為能量衰減，單位d B／m。

EPT通過微波發(fā)射天線向地層輻射1.1 GHz的單頻微波能量，2個不同源距的接收天線（即近接收天線和遠(yuǎn)接收天線）接收經(jīng)地層沿井軸方向傳來的微波信號。設(shè)2個接收天線間的距離為z，則通過對2個接收信號的功率電平分析，可得到衰減EATT；通過對2個接收信號的相位分析，可得到2個接收信號間的相位差φ，進(jìn)而求得傳播時間

1.2 DPT測井原理

DPT測量巖層中電磁波的幅值衰減和相位差，從而推算出介電常數(shù)和電阻率，其原理和EPT的原理類似。這2種儀器探測深度和工作頻率之間互補(bǔ)。該儀器選用4個接收裝置，并確定它們之間的間距，采用25 MHz工作頻率，可在泥漿和地層電阻率的限制條件下保證獲得足夠準(zhǔn)確的深探測讀數(shù)。考慮信號的起源，計(jì)算介電常數(shù)和電導(dǎo)率的方法有DPT遠(yuǎn)測量、交叉測量、近測量和深測量。

1.3 介電掃描儀理論

電磁波測井中相速度與頻率有關(guān)，而EPT及DPT僅測量1個頻率，其測井原理都是基于本身1.1 GHz或25 MHz頻率，解釋不能考慮構(gòu)造侵入等的影響。介電掃描儀的進(jìn)步是介電頻散連續(xù)測量，即將介電性能加入到關(guān)于頻率的函數(shù)中（見圖1）。利用不同的陣列間距獲得高分辨率測量，每個陣列都有4個頻率和2個極化，進(jìn)行徑向解釋以獲得在每個頻率下的介電常數(shù)和電導(dǎo)率。

介電掃描儀在每個頻率上測量的介電常數(shù)和電導(dǎo)率都應(yīng)用巖石物理模型解釋。模型的輸出參數(shù)為含水孔隙度（如果知道總的孔隙度就知道了水的飽和度）、水礦化度、碳酸鹽巖中構(gòu)造影響或砂泥巖中CEC。同時，合適的介電常數(shù)和電導(dǎo)率頻散使得含水孔隙度不受地層水礦化度的影響。更進(jìn)一步，可額外分析出地層水礦化度。對于油基泥漿井，計(jì)算出的水礦化度就是地層水礦化度。

圖1 介電頻散圖

介電掃描儀的方法原理與頻散密切相關(guān)。為此，詳述與介電常數(shù)相關(guān)的頻散的原理，并引出其解釋方法。

介電常數(shù)測量將介質(zhì)敏感度量化到電場激發(fā)，主要有3個物理現(xiàn)象與介電常數(shù)有關(guān)：原子中電子云的位移、原先存在的微觀電偶極子相連接的方向、及界面處的極化效應(yīng)。這3個機(jī)理分別是電子極化（巖石介電常數(shù)）、分子取向（水分子）和界面極化（孔隙幾何形狀和離子）也稱為Maxwell－Wagner效應(yīng)。由外電場的頻率決定哪種情況占優(yōu)勢。每種極化經(jīng)過一定頻率（特定弛豫頻率）都會消失，該頻率是由被討論的質(zhì)點(diǎn)的慣性力矩、摩擦和靜電力量決定的。圖2表示在電磁場激發(fā)下每種極化機(jī)理所占頻域中的長度。

離子的存在，即礦化度大時會大幅度增加界面極化。圖3是含飽和水的巖石樣本在不同礦化度下介電頻散與頻率的關(guān)系。

干燥后的巖石樣本由于僅受電子極化的影響，其在整個頻率范圍內(nèi)具有恒定的介電常數(shù)。一旦加入水，介電常數(shù)就會有很大程度增大。在1 GHz或更高的頻率下，介電常數(shù)主要反映水的體積，而在頻率為100 MHz及以下時，介電常數(shù)不僅反映水的體積，也反映與巖石結(jié)構(gòu)相關(guān)的界面極化（見圖2）。另一方面，1 GHz左右不論巖石中的孔隙是否連通，導(dǎo)電性主要對整個水體積敏感，且較低頻率其對連接的水比較敏感，這種情況下達(dá)到傳統(tǒng)電導(dǎo)率測量結(jié)果（感應(yīng)和側(cè)向）。

圖2 極化機(jī)理

圖3 含飽和水的巖石樣本介電頻散圖

鑒于上述情況，在1 GHz下的響應(yīng)相對于元素而言主要是體積上的。巖石傳播常數(shù)、水和油混合物的傳播常數(shù)可用下式關(guān)聯(lián)

式（3）稱為復(fù)折射指數(shù)模型，CRIM。需要注意的是，在該方程中限制阿爾奇公式中m＝n＝2。在頻散中加入結(jié)構(gòu)信息，它是作為高膠結(jié)度巖石介電常數(shù)增大的斜率，及低膠結(jié)度巖石介電常數(shù)減少的斜率。當(dāng)頻率降低時，巖石骨架是高膠結(jié)且為方形的情況下，電導(dǎo)率下降較快。

最常用的復(fù)合法則表達(dá)式為

式中，texture可以是連通性的參數(shù)，如針對碳酸鹽巖等的膠結(jié)指數(shù)m，泥質(zhì)砂巖情況下的CEC參數(shù)。

2 儀器介紹

2.1 EPT、DPT設(shè)計(jì)

EPT采用偏心極板裝置，天線為狹縫式，自上至下按T1、R1、R2、T2的順序?qū)?個天線安裝在一塊推靠極板上，發(fā)射與接收之間的距離小，由此構(gòu)成EPT儀器的天線系統(tǒng)。測量時貼井壁放置，發(fā)射天線T1和T2交替發(fā)射出1.1 GHz信號到接收天線R1和R2。雙發(fā)雙收井眼補(bǔ)償工作方式可以在一定程度上消除泥餅厚度變化、極板傾斜和儀器不穩(wěn)定給測量值帶來的影響。

DPT采用一個圓柱形裝置，由1個發(fā)射器和4個接收器組成。儀器居中放置，發(fā)射天線發(fā)出25 MHz信號，由2對（遠(yuǎn)對和近對）接收器接收，記錄每對信號衰減和相移。

2.2 介電掃描儀

介電掃描儀是生產(chǎn)上第1次應(yīng)用多頻介電常數(shù)分布準(zhǔn)確量化剩余油氣體積，阿爾奇公式中的指數(shù)m、n，及地層的陽離子交換量（CEC）以前只能通過巖心分析或估計(jì)得到，現(xiàn)在可利用井場的連續(xù)測井得到。介電頻散測量構(gòu)造了近井區(qū)的一個精確徑向剖面，為進(jìn)一步解釋巖石物性提供了在巖石性質(zhì)和流體分布的新且獨(dú)特的信息。

2.2.1 設(shè)計(jì)原理

對于在低頻（幾百千赫以下）工作模式的儀器，測量主要受導(dǎo)電性控制。隨著頻率的增加，介電效應(yīng)開始出現(xiàn)，然后逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。這種靈敏度上的改變允許同時評估電導(dǎo)率和介電常數(shù)。靈敏度隨頻率變化可清楚地通過介質(zhì)的傳播常數(shù)進(jìn)行理解

過去有一些從幾十MHz到GHz工作的儀器，但由于各種原因都沒得到廣泛應(yīng)用。由于巖石結(jié)構(gòu)的影響、黏土的存在及對剩余礦化度的依賴，其解釋相當(dāng)復(fù)雜?；趯掝l電磁測量的新型工具能克服這些困難，不僅可解決上述未知量，并增加至關(guān)重要的巖石物理信息。在20 MHz～1 GHz間的4個離散頻率下進(jìn)行測量，允許界面極化敏感區(qū)之內(nèi)和之外滿量程的介電頻散測量。近井眼通常是非常復(fù)雜的，例如泥餅累積或整個泥漿侵入、泥漿濾液侵入和過渡區(qū)侵入到原狀地層等，故需要進(jìn)行多源距測量。

介電掃描儀的核心在于帶有多源距排布天線的極板。所有天線都是交叉偶極子，為常規(guī)磁偶極子。2個發(fā)射天線位于極板中間，接收天線圍繞發(fā)射天線為中心對稱排布。實(shí)際測量時，有4個工作頻率和2個極化方向，這樣就能得到離井壁遠(yuǎn)至4 in油藏的高分辨率、高精確度的儲層屬性。極板上同時包含2個電偶極子（開口同軸電纜），可在信號傳播過程中測量最淺橫向間距，并可測量極板前面介質(zhì)（泥餅或地層）的介電性能。

為確保滿足巖石物性評價所需的精度，在工具設(shè)計(jì)中優(yōu)化了幾個關(guān)鍵部件。為最好和最簡單地匹配實(shí)際工具形狀和分析模型，極板的形狀是圓柱形且將天線設(shè)計(jì)為理想磁偶極子。由于同一位置上有縱向和橫向極化，因此隔離必須達(dá)到非常高的程度。儀器包含精確的傳感器，可用來測得溫度，也包含獲得壓力的專用傳感器，主要測量每個接收天線上的信號幅度和相位，每個頻率能測量72種幅度和72種相位。

2.2.2 儀器用途

陣列天線極板上采用推靠裝置，即使在凹凸不平的井眼中，由液壓控制的推靠臂也能使極板緊貼在井壁上。在不同頻率模式下，可直接測量深達(dá)4 in（10 cm）處不依賴于地層水電阻率的水體積，由此得到：①生產(chǎn)層內(nèi)的殘余油氣體積；②在低電阻率或低對比度的沙泥質(zhì)交互層中的油氣體積；③在稠油油藏中油氣的體積和流動性；④地層水礦化度。

3 測量數(shù)據(jù)處理

3.1 EPT、DPT數(shù)據(jù)處理

EPT、DPT主要測量衰減EATT和傳播時間TPL。實(shí)際EPT測量到的電磁波衰減EATT是由幾何擴(kuò)散衰減和介質(zhì)損耗衰減共同作用的結(jié)果。有必要把EATT值修正為AC值，AC應(yīng)等于EATT扣除掉因幾何擴(kuò)散引起的衰減量。斯倫貝謝公司通過實(shí)驗(yàn)方法確定出該公司生產(chǎn)的EPT測井儀的這項(xiàng)修正為50 d B／m，即

取傳播時間的單位為ns，并考慮到微波頻率f＝1.1 GHz，無損耗傳播時間TP0為

DPT數(shù)據(jù)處理與之類似。但是由于解釋方法的側(cè)重點(diǎn)不同，二者之后的處理有所不同。

3.2 介電掃描儀數(shù)據(jù)處理

3.2.1 衰減和相移

測量的幅度和相位依賴于發(fā)射天線和接收天線各自的增益。陣列天線的布局允許創(chuàng)建與增益無關(guān)的差分測量組合。每個接收天線提供對應(yīng)2個發(fā)射天線的2個復(fù)值的測量，測得的信號可以寫為

式中，S＊為測量的復(fù)值信號；GXX為接收天線和發(fā)射天線的復(fù)增益；P（）為介質(zhì)響應(yīng)函數(shù)，其與角頻率ω、復(fù)相對介電常數(shù)ε＊及幾何參數(shù)相關(guān)；r為接收距；δ為發(fā)射天線間距。

得出的差分量M無增益且僅依賴于介質(zhì)響應(yīng)函數(shù)P（）

M是對應(yīng)與發(fā)射天線距的差分傳播量，M的自然對數(shù)提供信號衰減；AT單位為d B；信號的相移PS單位為度。這2個量是介電掃描儀數(shù)據(jù)處理的根本，數(shù)據(jù)處理中同時考慮了一些特殊因素，如各向異性響應(yīng)、徑向勘探、不確定性控制等，并由此得到儀器的空間靈敏度函數(shù)及垂直分辨率。以下給出各向異性的特點(diǎn)以及儀器的空間靈敏度圖版。

3.2.2 各向異性響應(yīng)

縱向和橫向排布對地層中相同張量組成部分的敏感度不同?？v向極化僅探測正交于測量工具軸平面上的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，通常標(biāo)記為水平。而橫向極化能探測水平和垂直2個方面的介電常數(shù)和電導(dǎo)率。探測目標(biāo)的不同源于發(fā)射天線引起的電場線。介電掃描儀能進(jìn)行這2種極化方式的測量（見圖4）。

圖4 縱向極化和橫向極化下發(fā)射天線的輻射模式

3.2.3 空間靈敏度函數(shù)

從單對發(fā)射天線－接收天線（T－R）測量響應(yīng)看，差分測量的空間靈敏度函數(shù)顯著不同（見圖5）。在給定位置，空間靈敏度函數(shù)反映測量方法對介質(zhì)中復(fù)介電常數(shù)微小變化的靈敏程度。圖5中模版是在低頻20 MHz下，測量工具的軸方位角對縱向極化為0而言的。

圖5 縱向極化下空間靈敏度函數(shù)圖

另外，由于在給定頻率下不同間距和極化方向的數(shù)據(jù)中展現(xiàn)出豐富的徑向信息，解釋數(shù)據(jù)時創(chuàng)建了同時使用所有測量結(jié)果的徑向反演；在該系統(tǒng)中，從數(shù)據(jù)采集到巖石物理參數(shù)的輸出都有控制參數(shù)的不確定性設(shè)置。

4 解釋及實(shí)例

4.1 EPT、DPT解釋

數(shù)據(jù)處理與解釋是相關(guān)的，探測環(huán)境不同，側(cè)重點(diǎn)不同就有不同的解釋方法，相應(yīng)的處理也不一樣。第3章第1節(jié)中引出了常用的解釋方法，即TP0法，EPT中常用的解釋方法還有CRIM法、TP0和衰減AC法及發(fā)展到可應(yīng)用于碳酸鹽巖或砂巖等中的CTA方法；DPT中常用的解釋方法如改進(jìn)的TP0法、改進(jìn)的雙水TP0法、pa－Rfa交會圖、雙飽和度法等。

4.2 介電掃描儀解釋方法及應(yīng)用實(shí)例

式（4）即為介電掃描儀解釋所用的方法，是CRIM方法的進(jìn)一步優(yōu)化，加入了結(jié)構(gòu)參數(shù)texture，該方法的結(jié)構(gòu)模型能考慮巖石成分及巖石顆粒形狀。通過在徑向反演輸出中應(yīng)用頻散結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)解釋。反演時將估計(jì)出的每一層的介電常數(shù)和電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石物性參數(shù)。最基本的解釋是基于1 GHz測量的CRIM模型，利用總孔隙度、骨架介電常數(shù)（由巖性推導(dǎo)出）和環(huán)境參數(shù)（如溫度和壓力）評估出非結(jié)構(gòu)參數(shù)（如含水飽和度和水電導(dǎo)率，通常表示為與NaCl等效的礦化度）。綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)模型和其他頻散模型能充分利用測量數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)模型最大的優(yōu)勢是可估計(jì)出阿爾奇膠結(jié)指數(shù)m。需要注意的是，反演參數(shù)的數(shù)目影響反演效率和精確度。在巖石物理結(jié)構(gòu)模型反演中，可將不同頻率下各層的介電常數(shù)和電導(dǎo)率聯(lián)系在一起，而且在深、淺區(qū)一些結(jié)構(gòu)參數(shù)是通用的，由此顯著降低需要反演的參數(shù)數(shù)目，提高反演效率。

利用巖石物理解釋模型可反演出礦化度、電導(dǎo)率、薄層厚度、飽和度、孔隙度等參數(shù)，并可應(yīng)用到水礦化度變化的地層、含頁巖薄層的砂巖儲層、稠油油藏及碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)中等。與EPT、DPT、中子密度測井、電阻度測井等傳統(tǒng)測井方法相比較，顯示出極大的準(zhǔn)確率及優(yōu)勢。下面僅舉出介電掃描儀在稠油油藏中計(jì)算飽和度的實(shí)例。

徑向介電掃描儀在含高黏度油儲層中的數(shù)據(jù)處理見圖6［15］。深區(qū)和淺區(qū)的含水孔隙度（右側(cè)道）遠(yuǎn)低于總孔隙度，表示含大量的油，且值約為10～15 p.u.時表示可移動油。圖6中第3道顯示對應(yīng)的飽和度。標(biāo)準(zhǔn)的電阻率曲線觀察到大的變化時，整個儲層的飽和度基本保持不變。在這種淡水儲層，頁巖含量的較小變化也會對電阻率產(chǎn)生非常大的影響，并提供對解釋人員產(chǎn)生誤導(dǎo)的飽和度圖，所以電阻率很難做出準(zhǔn)確飽和度的評估。計(jì)算的侵入深度（見圖6第2道）大約是2～2.5 in。在這種淺侵入情況下，普通微電阻率測量可讀至深到足夠準(zhǔn)確估計(jì)可移動油的程度。計(jì)算出的泥餅厚度（黑色曲線）與密度測井計(jì)算出的泥餅厚度（紅色曲線）和從微電阻率測井計(jì)算出的泥餅厚度（綠色曲線）吻合得非常好。圖6第1道中體現(xiàn)了2種礦化度。淺層區(qū)域礦化度與泥漿樣本上測得的泥漿濾液礦化度結(jié)果相一致。深層區(qū)域含鹽量雖然相當(dāng)嘈雜（在深層區(qū)域含水量低，不到5 p.u.，故很難精確評估礦化度），但清楚地表明地層水比泥漿濾液稍咸。自然電位測量確認(rèn)了此對比。

介電掃描儀測井最顯著的應(yīng)用是在碳酸鹽巖儲集層中。碳酸鹽巖儲集層包含了全球60%的剩余油，世界上大約一半的油產(chǎn)自于灰?guī)r和白云巖儲集層［14］。結(jié)構(gòu)頻散模型所測的結(jié)構(gòu)參數(shù)如阿爾奇膠結(jié)指數(shù)對碳酸鹽巖地層的介電測井解釋意義重大。包括其在水礦化度變化的地層、含頁巖薄層的砂巖儲層中及碳酸鹽巖地質(zhì)中通過測量飽和度、孔隙度及礦化度解釋出的水區(qū)位置、油量及位置、頁巖薄片厚度、碳酸鹽的結(jié)構(gòu)信息等都經(jīng)過了驗(yàn)證，證明該儀器是有效的。

圖6 含高黏度油諸層中介電測井曲線的徑向處理解釋

綜合介電掃描儀所能提供的解釋成果可歸納為以下3類。

（1）由多源距高頻測量得到的孔隙流體分析，可測量剩余油氣飽和度和侵入帶地層水礦化度，描述侵入剖面，即稠油儲層的含油飽和度剖面。

（2）由介電頻散測量數(shù)據(jù)進(jìn)行骨架分析，得到碳酸鹽巖骨架的結(jié)構(gòu)信息（阿爾奇膠結(jié)因子m），得到泥質(zhì)砂巖地層的高分辨率泥質(zhì)含量、各向異性和離子交換量CEC。

（3）根據(jù)多極化模式和高分辨率測量數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造分析。薄層分析、超薄層的構(gòu)造分析、各向異性測量、地質(zhì)特性提取、碳酸鹽巖分類。

5 結(jié) 論

（1）斯倫貝謝公司介電掃描儀為有推靠臂的雙發(fā)八收系統(tǒng)，8個接收器對稱得排布在發(fā)射器中心的周圍，4種源距的發(fā)射－接收模式，測量20 MHz～1 GHz 4個頻率下的數(shù)據(jù)，并能提供不同的徑向探測深度（1～4 in），垂直分辨率為1 in。

（2）介電掃描儀允許對頻散進(jìn)行連續(xù)測量，這種新型多頻電磁波傳播測井技術(shù)推動了多頻解釋模型的建立。根據(jù)介電頻散理論，建立了適用寬頻范圍（20 MHz～1 GHz）的頻散解釋模型，發(fā)展了包含巖石顆粒及構(gòu)造的結(jié)構(gòu)解釋模型。應(yīng)用這2種解釋模型可得到地層的各種參數(shù)（如飽和度、膠結(jié)指數(shù)等），進(jìn)行先進(jìn)的巖石物理解釋和儲層評價，得到骨架結(jié)構(gòu)信息、孔隙流體信息、地質(zhì)構(gòu)造信息等，由此得到新的獨(dú)特的巖石性質(zhì)和流體分布信息。提供了近井區(qū)準(zhǔn)確的徑向剖面，配合傳統(tǒng)測井，介電頻散測量可進(jìn)行更準(zhǔn)確的巖石物性油藏描述。在巖石儲層解釋中，頻率對介電常數(shù)、電導(dǎo)率有很大影響，其建立的頻散模型體現(xiàn)了較強(qiáng)的適用性。

（3）介電掃描儀首次提供了介電頻散的原位測量，并能直接估計(jì)m值。在碳酸鹽巖儲層，阿爾奇膠結(jié)指數(shù)是準(zhǔn)確確定飽和度的關(guān)鍵參數(shù)。在稠油油藏，在所有間距和頻率下反演出準(zhǔn)確的徑向飽和度和礦化度，可在非可移動油區(qū)域中區(qū)分出可移動油，并有助于了解儲集層水動力學(xué)及在大多數(shù)情況下確定原狀地層高分辨率的油氣飽和度，在產(chǎn)量預(yù)測及二、三次石油開采中體現(xiàn)重要作用。

研究發(fā)現(xiàn)，該儀器的徑向探測深度并不大，最低頻率下僅為4 in，鑒于其優(yōu)良的性能和應(yīng)用潛力，增大探測深度是進(jìn)一步需要解決的問題。

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