井間電磁成像測井系統(tǒng)分析與研究策略

謝忠義

摘要：本研究以電磁場理論作為基礎(chǔ)，并且就井間電磁感應(yīng)幅度與相位的正反演模型與算法作為基礎(chǔ)，來對井間電磁成像測井系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行了分析研究，借助于本研究能夠有效提升電磁波的發(fā)射效能，并進一步提升信噪比，從而為儀器的顏值奠定足夠的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：井間電磁成像測井；電磁波檢測；磁偶極子

運用井間電磁成像測井能夠有效實現(xiàn)從單井測井朝著井間油藏探測的跨越與轉(zhuǎn)變，其探測的深度也要遠遠大于傳統(tǒng)的單井電法測井。借助于井間電磁成像測井技術(shù)，能夠進一步提升其分辨率，并是對油藏探測技術(shù)的一種有效補充。本文就井間電磁測量過程中的影響因素以及現(xiàn)階段兩種井間電磁成像測井系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行了扥系研究，并提出了能夠提升井間電磁法身效能以及提高其信噪比的理論基礎(chǔ)。

一、井間電磁成像測井的測量原理

該系統(tǒng)通常是由發(fā)射天線、接收天線以及地面測井控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成的。在具體測量的過程中，將發(fā)射天線以及接收天線分別置于兩口井中，并且在地面測井控制系統(tǒng)的作用下，來讓發(fā)射天線發(fā)射已經(jīng)設(shè)定過頻率的電磁波，并且讓接收天線對其電磁波進行接收，從而獲得來自發(fā)射天線的電磁感應(yīng)信號，其具體的測量原理如圖1所示：

通過電磁場理論，其接收到的電磁信號在經(jīng)過不同地質(zhì)遺跡介質(zhì)的過程中，該電磁波的幅度以及相位也會出現(xiàn)一定程度的變化。借助于對這些變化之后的幅度與相位來進行測量，就能夠?qū)y量地層的電阻率分布信息進行計算，并可以在此基礎(chǔ)上，借助于成像技術(shù)來獲得該井間電阻率的二維以及三維分布圖像。

二、對現(xiàn)有的井間電磁成像測井系統(tǒng)進行分析

本研究主要對XBH-2000井間電磁成像測井系統(tǒng)的使用性能進行了分析，該系統(tǒng)是由美國的EMI公司所研制的，其采用了模塊化的設(shè)計，并且能夠?qū)?00m的裸眼井以及井距150m的單層鋼套井進行測量，并且是一種針對井距較大而專門設(shè)計的低頻發(fā)攻略井間電磁成像測井系統(tǒng)。

XBH-2000系統(tǒng)是由地面控制系統(tǒng)、發(fā)射天線以及接收天線三部分構(gòu)成的，在該系統(tǒng)中，地面控制系統(tǒng)主要有著進行發(fā)射天線與接收天線同步協(xié)調(diào)以及進行數(shù)據(jù)的采集與檢測等功能，而發(fā)射天線采用的是效率更高的磁偶極子線圈作為電磁波的發(fā)射源，其發(fā)射磁偶極矩為1000～4000A/m2，實際功率約為300W。接收天線則采用了三分量測量線圈，其接受的靈敏度約為10-4nT，功耗約為30W。

但在實際應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在著以下幾點缺點：①在地面的測井系統(tǒng)與井下發(fā)射、技術(shù)系統(tǒng)之間采用的多是串行通訊方式，因此在實際應(yīng)用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些通訊故障，對于大容量的數(shù)據(jù)也難以進行有效傳輸。②該系統(tǒng)中的同步信號到達井下之后，其遭受的干擾比較大，并且有著比較嚴重的失真現(xiàn)象，因此難以確保測量數(shù)據(jù)的準確性。③該系統(tǒng)中的發(fā)射與接收地面控制都需要借助于RS232的串行方式來進行，其速率比較低，而且具有著很高的誤碼率，因此難以確保測量數(shù)據(jù)的準確傳輸。

三、進行井間電磁成像測井系統(tǒng)的研制

（一）研究難點。在進行井間電磁成像測井系統(tǒng)的研制過程中，存在著以下三個方面的技術(shù)難題：①大功率的高效發(fā)射天線u測井電纜承載能力之間的矛盾。在進行電磁探測的過程中，其常用的發(fā)射技術(shù)多是采用超大功率發(fā)射天線來提升其發(fā)射系統(tǒng)自身的發(fā)射頻率，在具體工作的過程中，該發(fā)射頻率甚至能夠達到幾百千瓦。但是一些常規(guī)的測井電纜其所能負荷的最大功率只有600W左右，這也就需要進行發(fā)射天線功率的合理確定。②經(jīng)過了低電阻率地層與鋼套管的電磁感應(yīng)信號都會受到嚴重的衰竭，其電磁感應(yīng)信號在經(jīng)過了鋼套管之后也會基本被衰減掉。③高效電阻率反演成像算法與井間電磁成像測井分辨率之間的矛盾，該方面的矛盾主要需要運用地面處理軟件的算法優(yōu)化來進行進一步優(yōu)化與改進，本文就該方面的內(nèi)容暫不做研究。

（二）進行高性能、大功率發(fā)射天線的研究。為了充分解決大功率高效發(fā)射與測井電纜承載能力有限之間的矛盾時，就需要研發(fā)出具備有高性能以及高品質(zhì)的發(fā)射天線。為了提升發(fā)射性能，也就需要使用多匝數(shù)與粗導(dǎo)線來采用螺旋柱狀線圈的方式來進行線圈纏繞，但是匝數(shù)越多，其天線的尺寸也就越大，其發(fā)射電流也就越小，為了解決這一問題，本文采取了一種高壓供電低壓儲能的發(fā)射技術(shù)，其具體發(fā)射原理如圖2所示：

在具體發(fā)射過程中，還需要針對不同發(fā)射頻率來進行諧振發(fā)射電路的控制，并起到提升發(fā)射天線效率的目的。此外還可以采用多個等同發(fā)射線圈的方式，來用相同的頻率進行電磁波的發(fā)射，這樣也能夠達到進一步提升發(fā)射效能的效果。

結(jié)束語：經(jīng)過實踐應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)本次研究中所提出的井間電磁測井系統(tǒng)優(yōu)化程序擁有著良好的優(yōu)化效果，并能夠進一步提升井間檢測的效率以及精準程度，因此具備有重要的研究意義。

參考文獻

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