衛(wèi) 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫(kù)爾勒841000）①

電磁波隨鉆測(cè)井儀在油田現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

衛(wèi) 瑞

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫(kù)爾勒841000）①

通過對(duì)隨鉆電磁波儀器在油田某井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、鉆后時(shí)間推移測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及電纜測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明該儀器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)通過實(shí)時(shí)測(cè)井曲線可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向功能，提高油層的鉆遇率。為油田開發(fā)提供最新、最快捷的數(shù)據(jù)支持。

電磁波；隨鉆測(cè)井儀；對(duì)比分析

隨著油田不斷開發(fā)，將會(huì)有更多的水平井和大斜度井。目前在水平井和大斜度的鉆進(jìn)施工中，通過錄井、氣測(cè)等方法來判斷鉆具是否在儲(chǔ)層中穿行，這些方法很容易鉆出儲(chǔ)層，從而使井眼軌跡達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。隨鉆電磁波儀器是為隨鉆測(cè)井和鉆后測(cè)量服務(wù)設(shè)計(jì)的補(bǔ)償雙頻率（400 k Hz和2 MHz）雙電極距儀器，適用于各種井眼類型。使用隨鉆電磁波儀器能夠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)取得電阻率、自然伽馬等測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)用領(lǐng)域包括地質(zhì)導(dǎo)向、對(duì)比、替代電纜測(cè)井、起下鉆測(cè)井以及在空氣和泡沫鉆井中開泵或者不開泵的情況下測(cè)井。利用不同地層液體的電阻率差異，通過對(duì)電阻率測(cè)量結(jié)果的分析，可以幫助現(xiàn)場(chǎng)工程師實(shí)時(shí)判斷油氣水界面；同時(shí)，在進(jìn)入油層后可根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來調(diào)整鉆具位置，使得井眼軌跡始終在油層中穿行，大幅提高了油層的鉆遇率。

1 基本原理

電磁波測(cè)井是利用電磁波在導(dǎo)電地層中傳播時(shí)，一次場(chǎng)的幅度衰減和相位的特點(diǎn)進(jìn)行地層電導(dǎo)率測(cè)井。根據(jù)理論推導(dǎo)和定義，電磁場(chǎng)在介質(zhì)中傳播，其傳播常數(shù)為

式中：ω為電磁波角頻率，rad／s；μ為介質(zhì)導(dǎo)磁率，H／m；ε′為介質(zhì)介電常數(shù)，F(xiàn)／m；σ為介質(zhì)電導(dǎo)率，S／m。

一般地層的介質(zhì)介電常數(shù)為

在真空中，介質(zhì)介電常數(shù)為

可見：當(dāng)頻率較低時(shí)，介電常數(shù)對(duì)感應(yīng)測(cè)井無影響；但當(dāng)頻率增大而超過GHz級(jí)時(shí)，在此頻率下進(jìn)行介電常數(shù)測(cè)井；當(dāng)頻率選擇上列兩者中間，即MHz級(jí)時(shí)，可以用電磁波傳播的幅度衰減和相位移進(jìn)行地層電導(dǎo)率測(cè)井。隨鉆電磁波測(cè)井電磁波的傳播幅度衰減和相位移曲線如圖1所示。

隨鉆電磁波儀器可以在所有泥漿類型中工作，包括油基泥漿和飽和鹽水泥漿，它能夠提供靈活多樣的傳輸格式。高分辨率數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在井下存儲(chǔ)器中，可以在起下鉆時(shí)提取和處理。

儀器由4個(gè)發(fā)射器和2個(gè)接受器組成，天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用四發(fā)雙收雙頻率工作模式，具有精度高、靈敏度高和可靠性好的特點(diǎn)。通過測(cè)量每一組傳感器和接受器之間的相位差和幅度衰減，可以繪制出8條不同探測(cè)深度（極淺、淺、中、深）的電阻率曲線。

圖1 電磁波傳播幅度衰減和相位移曲線

儀器采用發(fā)射頻率為400 k Hz的發(fā)射天線T1、T2和發(fā)射頻率為2 MHz的發(fā)射天線T3、T4來激勵(lì)電磁波，在井眼泥漿、地層等介質(zhì)中傳播，由接收天線R1、R2接收，如圖2所示。在介質(zhì)中傳播時(shí)，電磁波的幅度和相位都會(huì)隨介質(zhì)的電阻率變化而改變。因此，通過測(cè)量?jī)山邮仗炀€R1、R2的相位差和幅度衰減可以求出地層介質(zhì)的電阻率。儀器共測(cè)得的電阻率曲線包括：400 k Hz長(zhǎng)源距相位差及短源距相位差曲線；2 MHz長(zhǎng)源距及短源距相位差曲線；400 k Hz長(zhǎng)源距及短源距幅度差曲線；2 MHz長(zhǎng)源距及短源距幅度差曲線。

圖2 電磁波發(fā)射接收示意

2 測(cè)井實(shí)例應(yīng)用

2.1 隨鉆測(cè)井實(shí)時(shí)曲線分析

某井使用隨鉆電磁波測(cè)井儀進(jìn)行測(cè)量，共獲得1條伽馬曲線（測(cè)量段3 116～3 632 m）及8條電磁波電阻率曲線（測(cè)量段3 428～3 632 m）（如圖3）。在鉆井過程中，依據(jù)隨鉆GR和電阻率曲線可明顯判斷出，至3 465 m處鉆遇砂體，進(jìn)入目的層段。

圖3 隨鉆測(cè)井曲線分析

2.2 隨鉆測(cè)井時(shí)間推移資料分析

對(duì)水平段（3 498～3 614m）使用隨鉆測(cè)井儀器進(jìn)行了復(fù)測(cè)，獲得了9條合格曲線。2次測(cè)量時(shí)間間隔20～70 h。2次測(cè)量對(duì)比結(jié)果顯示：鉆后所測(cè)自然伽馬及電磁波電阻率曲線重復(fù)性較好，重復(fù)測(cè)量的地層電阻率局部較鉆進(jìn)時(shí)測(cè)得的地層電阻率略有下降，但下降不明顯且幅度非常小，大部分井段2次測(cè)井資料完全重合（如圖4）。分析原因在于：地層受到泥漿侵入時(shí)間較短，且本井目的層為稠油，造成泥漿侵入困難，侵入特征不明顯。

圖4 2次隨鉆測(cè)井時(shí)間推移對(duì)比

2.3 隨鉆測(cè)井與電纜測(cè)井對(duì)比分析

利用隨鉆測(cè)井資料和電纜測(cè)井資料進(jìn)行了對(duì)比，曲線對(duì)比顯示：自然伽馬曲線的大致形態(tài)基本一致，隨鉆電阻率曲線與雙感應(yīng)電阻率曲線在泥巖段（3 428～3 440 m）數(shù)值接近，基本呈重合狀，說明儀器刻度正常，曲線真實(shí)可靠。在砂巖層段，雙感應(yīng)測(cè)井曲線與隨鉆測(cè)井電阻率曲線之間時(shí)間推移效果明顯，曲線對(duì)比呈現(xiàn)負(fù)差異特征，反映儲(chǔ)層受泥漿侵入及浸泡的影響導(dǎo)致地層電阻受明顯降低。造成這種結(jié)果的原因在于：電纜測(cè)井與隨鉆測(cè)井及隨鉆重復(fù)測(cè)量之間的時(shí)間間隔較長(zhǎng)（5～7 d），泥漿侵入程度加劇。由于隨鉆測(cè)井不受泥漿侵入的影響，因此在油層段測(cè)得的電阻率值明顯高于雙感性八側(cè)向測(cè)得的地層電阻率值，計(jì)算地層含油飽和度更精確。且電磁波電阻率曲線與補(bǔ)償聲波曲線的相關(guān)性更好（如圖5），在砂泥巖交互層的地方（3 455～3 520 m）反應(yīng)比雙感應(yīng)更為靈敏。

圖5 隨鉆測(cè)井與電纜測(cè)井對(duì)比

3 結(jié)論

1） 通過與電纜測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的對(duì)比，可以得出該儀器測(cè)量精度的準(zhǔn)確性及對(duì)于地層的相關(guān)性，完全可以為油田提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2） 通過隨鉆實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及鉆后測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的對(duì)比可以得出，儀器測(cè)量的一致性高、儀器自身的穩(wěn)定性強(qiáng)及測(cè)量的重復(fù)性好。

3） 通過在鉆遇油層后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，儀器能夠準(zhǔn)確地分辨進(jìn)入油層，為油田提供最真實(shí)、最快捷的數(shù)據(jù)支持。

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Electromagnetic Wave Logging-While-Drilling Applied in Oilfield

WEI Rui
（Tarim Drilling Company，Sinopec Zhongyuan Oilfield Service Corporation，Korla 841000，China）

By using the logging data obtained from magnetic wave detector while drilling in oil well in real time，logging data over at time lapse after drilling and wireline logging data for comparison，it proves the instrument accurate and reliable.Also real time geosteering function can be achieved by logging curve to increase drilling catching rate，which provides the latest and fastest data for oilfield development.

electromagnetic waves；logging-while-drilling；comparative analysis

TE927

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.025

1001-3482（2014）07-0092-03