雙側向電阻率測井曲線負差異的儀器實驗研究

李 明, 于增輝, 唐聯(lián)級，李健飛

(中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部 河北 三河 065201)

0 引 言

雙側向測井主要反映原狀地層電阻率和侵入帶電阻率，通過分析深、淺側向電阻率曲線的關系，可以快速直觀地判斷出油、氣、水層?，F(xiàn)場采集得到的深、淺側向電阻率曲線既可呈現(xiàn)正差異(RD>RS)，也可出現(xiàn)負差異(RD

1 負差異出現(xiàn)的原因

雙側向儀器測量正常的情況下，電阻率負差異的出現(xiàn)受以下3點影響。

1)絕緣棒影響：如果利用加長絕緣棒(24 ft，1 ft=304.8 mm)替代加長馬籠頭(85 ft)，導致深側向的回流變近，而刻度工程值不變，會使深側向的測量值偏低。在3種不同地層(電阻率為0.5、1、10 Ω·m)模型中，仿真模擬得到的結果表明，在10 Ω·m地層中，使用絕緣棒對深側向測量結果的影響最大(小于1%)[3]。

2)圍巖影響：在對圍巖影響帶來部分井段反向的可能性分析時，發(fā)現(xiàn)在4種不同地層模型中，只有1種地層模型(8 in(1 in=25.4 mm))井眼，泥漿電阻率0.1 Ω·m，無侵入地層，層厚4 m，目的層電阻率為5 Ω·m，上下圍巖為1 Ω·m)深淺側向電阻率表現(xiàn)出明顯負差異，其它模型中電阻率未出現(xiàn)負差異或出現(xiàn)了很小的負差異現(xiàn)象。

3)各向異性影響：薄互層相互作用，使地層垂直方向的相對高阻地層和相對低阻地層串聯(lián)，表現(xiàn)為相對高阻；水平方向就是相對高阻地層和相對低阻地層的并聯(lián)，表現(xiàn)為相對低阻。這種地層的各向異性會造成“微球高于淺側向、淺側向高于深側向”的整體反向問題。在4種不同地層(水平電阻率與垂直電阻率比為1∶1、1∶2、1∶5、1∶10)模型中，深淺側向電阻率均出現(xiàn)不同程度的反向，在1:10地層中反向較明顯，RD/RS達到了0.89。因此，根據(jù)理論仿真模擬，地層各向異性原因?qū)е氯娮杪是€反向也是有可能的[4]。

2 電阻率負差異案例

在某地區(qū)某開發(fā)井，井眼8.5 in，最大井溫121 ℃；地層電阻率約10 Ω·m；泥漿礦化度約10 kppm(1 ppm=0.001‰)。某國內(nèi)測井公司雙側向儀器所測主曲線深淺側向電阻率出現(xiàn)大井段的負差異(即RDLLS)，兩次測量對比曲線如圖1所示。

圖1 測井對比

從圖中可以看出，國內(nèi)某公司雙側向儀器所測主曲線深電阻率RD明顯比LLD偏低，RD/RS達到了0.5左右，出現(xiàn)了嚴重的負差異現(xiàn)象。從以上分析的3種負差異現(xiàn)象的原因及此井的地層結構來看，負差異的出現(xiàn)并非受到了絕緣棒、地層圍巖及地層各向異性的影響；再對比國外某公司雙側向資料，可推斷國內(nèi)某公司雙側向儀器所測深電阻率異常,無法反應出地層的真實響應。

3 現(xiàn)場驗證

針對雙側向電阻率負差異的問題，對所用井下儀器及地面面板進行電氣檢查，均未發(fā)現(xiàn)問題。于是進行了3次模擬實驗，測試儀器在低阻地層的響應情況。

1)在某實驗井模擬絕緣棒絕緣極差：去掉兩根加長絕緣棒，其它儀器正常連接，雙側向所測深電阻率與正常連接絕緣棒測量相比，深側向電阻率略低，淺側向電阻率基本不變，深淺側向電阻率出現(xiàn)輕微負差異。如圖2所示。

圖2 某井實驗對比

實驗表明：絕緣棒絕緣變差會使深側向電阻率的測量值變低，出現(xiàn)輕微深淺側向電阻率負差異。

2)在某實驗井模擬絕緣棒絕緣極差和斷開側向遠回路：去掉兩根加長絕緣棒，并斷開側向遠回路，其它儀器正常連接，所測曲線與實驗(1)中基本一致，即斷開和連通側向遠回路，對所測曲線無明顯影響。

實驗表明：側向遠回路斷開對儀器測量值無明顯影響。但理論上斷開側向遠回路，會影響深側向電壓的采集，從而影響深淺側向電阻率的測井值，這一現(xiàn)象還需進一步實驗證實。

3)在某實驗井實驗：8.5 in井眼，井底溫度133 ℃；地層電阻率約為10 Ω·m；泥漿礦化度約為10.8 kppm；儀器正常連接下井。測井過程中，在35個不同深度段，嘗試調(diào)低、調(diào)高電纜頭供電電壓(CHV)，對測量結果進行分析。部分井段測量結果如圖3所示。

圖3 電纜頭電壓對測量值影響

由于35個深度段測試結果均具有共性，下面就圖3中6個深度段CHV對ED/ES和RD/RS的影響及與地層巖性之間的關系進行統(tǒng)計分析，結果見表1。

表1 電纜頭電壓對測量值影響

實驗表明：

1)在此井中，儀器供電只要大于182 V，深淺側向電阻率就表現(xiàn)正常，當儀器供電小于177 V，就會引起深淺側向電壓和電流變化，從而導致深淺側向電阻率的變化，最終出現(xiàn)負差異現(xiàn)象。

2)在較淺的地層中，儀器供電電壓對深淺電壓和電流的影響很小甚至沒有；在較深的地層中，溫度和泥漿礦化度的共同作用下，儀器供電對雙側向深淺電壓和電流的影響較為明顯。

3)在此井中得到的數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)由于地層巖性不同出現(xiàn)負差異的現(xiàn)象。

4 結論和建議

雙側向測井儀可適用于0.015～3 Ω·m 的高礦化度泥漿中，但儀器在近乎極限的條件下測量，會受到儀器自身、井眼環(huán)境、地層環(huán)境等諸多因素影響，導致儀器測量的不確定性，從而出現(xiàn)電阻率測井曲線負差異現(xiàn)象[5]。因此，在實際工作中如遇到類似大段負差異問題時，可嘗試采取以下措施：

1)增壓電纜頭電壓，觀察測量值是否變化，以排除儀器供電不足，導致深淺側向電阻率測量值的負差異。

2)更換兩支絕緣棒，以排除由于絕緣棒故障引起測量回路改變，導致深淺側向電阻率測量值的負差異。

3)更換雙側向儀器，以排除由于儀器自身器件老化或故障，導致深淺側向電阻率測量值的負差異。

4)使用雙側向的增強模式進行測量，可以在大井眼、高礦化度泥漿的情況下，減少井眼的影響。