陣列感應(yīng)測(cè)井基礎(chǔ)理論

1、 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 n第一章第一章 電阻率測(cè)井基礎(chǔ)電阻率測(cè)井基礎(chǔ) n第一節(jié)第一節(jié) 巖電方程巖電方程 n第二節(jié)第二節(jié) 電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境 n第三節(jié)第三節(jié) 電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展 n第四節(jié)第四節(jié) 電阻率測(cè)井儀器電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍的分類及適用范圍 n第二章第二章 陣列感應(yīng)測(cè)井陣列感應(yīng)測(cè)井 n第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 n第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) n第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 n第四節(jié)第四節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井的優(yōu)化聚焦合成處理陣列感應(yīng)測(cè)井的優(yōu)化聚焦合成處理 n第五節(jié)第五節(jié)

2、 陣列感應(yīng)測(cè)井影響因素校正陣列感應(yīng)測(cè)井影響因素校正 n第六節(jié)第六節(jié) 徑向徑向電阻率電阻率反演反演 n第七節(jié)第七節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求 n第八節(jié)第八節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井原始資料的質(zhì)量控制陣列感應(yīng)測(cè)井原始資料的質(zhì)量控制 n第三章第三章 高分辨率陣列感應(yīng)（高分辨率陣列感應(yīng)（HDILHDIL）處理軟件）處理軟件 第一章第一章 電阻率測(cè)井基礎(chǔ)電阻率測(cè)井基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 巖電方程巖電方程 1、電阻率與電導(dǎo)率、電阻率與電導(dǎo)率 U A R= I L 式中，式中， U物體兩端的電壓物體兩端的電壓 I通過的電流通過的電流 A物體的橫截面積物體的橫截面積 L物體的長(zhǎng)度物體

3、的長(zhǎng)度 =1/R 第一節(jié)第一節(jié) 巖電方程巖電方程 2、地層水電阻率、地層水電阻率 3647.5 82 Rw=（0.0123+ ) Cw0.955 1.8T+39 式中，式中， Cw地層水礦化度地層水礦化度 T地層溫度地層溫度 第一節(jié)第一節(jié) 巖電方程巖電方程 3、地層電阻率和飽和度方程、地層電阻率和飽和度方程 abRw Rt= Swnm 式中，式中， a、b常數(shù)常數(shù) m膠結(jié)指數(shù)或孔隙度指數(shù)膠結(jié)指數(shù)或孔隙度指數(shù) n飽和度指數(shù)飽和度指數(shù) 一、電阻率測(cè)井一、電阻率測(cè)井 電阻率測(cè)井方法主要分為兩種：電阻率測(cè)井方法主要分為兩種： 第一種是第一種是傳導(dǎo)電流法傳導(dǎo)電流法，該方法使用直流電，需要，該方法使用直流

4、電，需要 井眼中有導(dǎo)電泥漿。傳導(dǎo)電流法測(cè)量的是電阻率。井眼中有導(dǎo)電泥漿。傳導(dǎo)電流法測(cè)量的是電阻率。 第二種是第二種是感應(yīng)法感應(yīng)法，使用交流電，井內(nèi)可以含有任，使用交流電，井內(nèi)可以含有任 何流體（空氣、任何導(dǎo)電或不導(dǎo)電泥漿）。感應(yīng)法測(cè)何流體（空氣、任何導(dǎo)電或不導(dǎo)電泥漿）。感應(yīng)法測(cè) 量的是電導(dǎo)率量的是電導(dǎo)率。 第二節(jié)第二節(jié) 電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境 第二節(jié)第二節(jié) 電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境電阻率測(cè)井及測(cè)井環(huán)境 二、井眼附近的測(cè)井環(huán)境二、井眼附近的測(cè)井環(huán)境 井井 眼眼 沖沖 洗洗 帶帶 過過 渡渡 帶帶 滲滲 透透 層層 圍巖圍巖 圍巖圍巖 井眼附近的地層模型井眼附近的地層模型 第三節(jié)第三

5、節(jié) 電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展 20世紀(jì)初世紀(jì)初地面電法勘探；地面電法勘探； 20世紀(jì)世紀(jì)20年代后期年代后期電測(cè)井；電測(cè)井； （世界上第一條測(cè)井曲線是（世界上第一條測(cè)井曲線是1927 年由法國(guó)人斯侖貝謝兄弟在法國(guó)年由法國(guó)人斯侖貝謝兄弟在法國(guó) 東北部阿爾薩斯省皮切爾布朗油東北部阿爾薩斯省皮切爾布朗油 田的一口井內(nèi)通過點(diǎn)測(cè)測(cè)得的。田的一口井內(nèi)通過點(diǎn)測(cè)測(cè)得的。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展 1929年年8月月17日日殼牌石油公司在美國(guó)加利福尼亞殼牌石油公司在美國(guó)加利福尼亞 進(jìn)行了美國(guó)的第一次電阻率測(cè)井。進(jìn)行了美國(guó)的第一次電阻率測(cè)井。

6、1931年年斯侖貝謝兄弟完善了連續(xù)記錄的方法，研斯侖貝謝兄弟完善了連續(xù)記錄的方法，研 制成第一臺(tái)筆記錄儀，測(cè)井曲線包括自然電位和普通電阻制成第一臺(tái)筆記錄儀，測(cè)井曲線包括自然電位和普通電阻 率測(cè)井曲線。率測(cè)井曲線。 1936年年照相膠片記錄儀誕生，電測(cè)井曲線已包括照相膠片記錄儀誕生，電測(cè)井曲線已包括 自然電位、短電位、長(zhǎng)電位以及長(zhǎng)梯度電極系電阻率曲線。自然電位、短電位、長(zhǎng)電位以及長(zhǎng)梯度電極系電阻率曲線。 1938年年Dress-Atlas公司使用電測(cè)井進(jìn)行服務(wù)。公司使用電測(cè)井進(jìn)行服務(wù)。 1939年年翁文波先生在四川隆昌的一口井中測(cè)出了翁文波先生在四川隆昌的一口井中測(cè)出了 中國(guó)第一條電測(cè)井曲線（點(diǎn)

7、測(cè)）。中國(guó)第一條電測(cè)井曲線（點(diǎn)測(cè)）。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展 1942年年Archie公式誕生。公式誕生。 1943年年帶有照相井斜儀的三臂傾角儀研制成功，帶有照相井斜儀的三臂傾角儀研制成功， 它可以同時(shí)確定地層傾斜的方位和角度。它可以同時(shí)確定地層傾斜的方位和角度。 1949年年Doll提出感應(yīng)測(cè)井幾何因子理論，第一臺(tái)提出感應(yīng)測(cè)井幾何因子理論，第一臺(tái) 感應(yīng)測(cè)井儀器研制成功。感應(yīng)測(cè)井儀器研制成功。 1951年年Doll首先提出側(cè)向測(cè)井的原理，研制出側(cè)首先提出側(cè)向測(cè)井的原理，研制出側(cè) 向測(cè)井儀器，這是第一個(gè)聚焦式深探測(cè)的電阻率測(cè)井儀器。向測(cè)井儀器，這是第

8、一個(gè)聚焦式深探測(cè)的電阻率測(cè)井儀器。 20世紀(jì)世紀(jì)50年代末年代末六線圈系的感應(yīng)測(cè)井儀投入使用。六線圈系的感應(yīng)測(cè)井儀投入使用。 1963年年研制出雙感應(yīng)測(cè)井儀器。研制出雙感應(yīng)測(cè)井儀器。 1972年年研制出雙側(cè)向測(cè)井儀器。研制出雙側(cè)向測(cè)井儀器。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展電阻率測(cè)井的歷史背景與發(fā)展 1983年年BPB公司首先推出了早期的陣列感應(yīng)測(cè)井公司首先推出了早期的陣列感應(yīng)測(cè)井 儀（數(shù)字感應(yīng)測(cè)井儀，儀（數(shù)字感應(yīng)測(cè)井儀，AIS） 。 1990年年斯侖貝謝公司發(fā)表了斯侖貝謝公司發(fā)表了AIT儀器的初步研究?jī)x器的初步研究 成果，并進(jìn)入商用階段。成果，并進(jìn)入商用階段。 1992年年Atlas

9、公司開始研究高分辨率陣列儀公司開始研究高分辨率陣列儀HDIL， 1995年生產(chǎn)出儀器樣機(jī)。年生產(chǎn)出儀器樣機(jī)。 1995年年戴維斯等研制成新一代側(cè)向測(cè)井儀戴維斯等研制成新一代側(cè)向測(cè)井儀-方位方位 電阻率成像測(cè)井儀電阻率成像測(cè)井儀ARI；史密斯等研制出高分辨率方位側(cè)；史密斯等研制出高分辨率方位側(cè) 向測(cè)井電極系向測(cè)井電極系HALS。 1998年年斯侖貝謝公司推出陣列側(cè)向測(cè)井儀器。斯侖貝謝公司推出陣列側(cè)向測(cè)井儀器。 第四節(jié)第四節(jié) 電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍 1、傳導(dǎo)電流型、傳導(dǎo)電流型 傳導(dǎo)電流法測(cè)井也稱直流電法測(cè)井，它是用供電電極傳導(dǎo)電流法測(cè)井也稱直流電法測(cè)井，它是用

10、供電電極 把電流注入地層，在井周圍地層中形成電場(chǎng)，通過測(cè)量周把電流注入地層，在井周圍地層中形成電場(chǎng)，通過測(cè)量周 圍地層中電場(chǎng)或電位的分布，來確定地層的電阻率。圍地層中電場(chǎng)或電位的分布，來確定地層的電阻率。 要求：井內(nèi)有導(dǎo)電泥漿，提供電流通道。要求：井內(nèi)有導(dǎo)電泥漿，提供電流通道。 普通電阻率測(cè)井儀器和側(cè)向測(cè)井都屬于傳導(dǎo)電流型測(cè)普通電阻率測(cè)井儀器和側(cè)向測(cè)井都屬于傳導(dǎo)電流型測(cè) 井儀器。井儀器。 第四節(jié)第四節(jié) 電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍 （1）普通電阻率測(cè)井）普通電阻率測(cè)井 包括電位和梯度電極系測(cè)井，普通電阻率測(cè)井儀器屬包括電位和梯度電極系測(cè)井，普通電阻率測(cè)井儀器屬

11、于非聚焦電極，它受井眼和鄰層的影響很大，對(duì)于薄層、于非聚焦電極，它受井眼和鄰層的影響很大，對(duì)于薄層、 低電阻率地層以及侵入較嚴(yán)重的地層，測(cè)量精度會(huì)受到影低電阻率地層以及侵入較嚴(yán)重的地層，測(cè)量精度會(huì)受到影 響。尤其在鹽水泥漿井中，供電電極發(fā)出的電流大部分被響。尤其在鹽水泥漿井中，供電電極發(fā)出的電流大部分被 井內(nèi)導(dǎo)電的鹽水泥漿所分流，因此測(cè)出的視電阻率曲線難井內(nèi)導(dǎo)電的鹽水泥漿所分流，因此測(cè)出的視電阻率曲線難 以反映地層真電阻率。以反映地層真電阻率。 （2）側(cè)向測(cè)井）側(cè)向測(cè)井 當(dāng)井眼充滿高礦化度泥漿，井眼電阻率較低、地層當(dāng)井眼充滿高礦化度泥漿，井眼電阻率較低、地層 電阻率較高（如碳酸鹽巖或地層被高電

12、阻率的淡水所飽電阻率較高（如碳酸鹽巖或地層被高電阻率的淡水所飽 和），使得侵入帶電阻率小于地層電阻率形成低侵（也和），使得侵入帶電阻率小于地層電阻率形成低侵（也 稱減阻侵入）時(shí)，一般使用雙側(cè)向測(cè)井來確定地層電阻稱減阻侵入）時(shí)，一般使用雙側(cè)向測(cè)井來確定地層電阻 率。雙側(cè)向測(cè)井儀器的響應(yīng)范圍為率。雙側(cè)向測(cè)井儀器的響應(yīng)范圍為0.2-40000m。 第四節(jié)第四節(jié) 電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍電阻率測(cè)井儀器的分類及適用范圍 2、感應(yīng)型、感應(yīng)型 當(dāng)井眼充滿低礦化度泥漿，井眼電阻率較高、當(dāng)井眼充滿低礦化度泥漿，井眼電阻率較高、 地層電阻率較低，使得侵入帶電阻率大于地層電地層電阻率較低，使得侵入帶電阻率大于

13、地層電 阻率（但是地層電阻率不是太低），形成高侵阻率（但是地層電阻率不是太低），形成高侵 （也稱增阻侵入）時(shí)，一般使用感應(yīng)測(cè)井來確定（也稱增阻侵入）時(shí)，一般使用感應(yīng)測(cè)井來確定 地層電阻率。地層電阻率。 第二章第二章 陣列感應(yīng)測(cè)井陣列感應(yīng)測(cè)井 第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 一、問題的提出一、問題的提出 線圈系由一個(gè)主發(fā)射和上下非對(duì)線圈系由一個(gè)主發(fā)射和上下非對(duì) 稱布置的稱布置的8個(gè)接收線圈系組成。每個(gè)線個(gè)接收線圈系組成。每個(gè)線 圈系包含一個(gè)主接收線圈和一個(gè)屏蔽圈系包含一個(gè)主接收線圈和一個(gè)屏蔽 接收線圈，與主發(fā)射線圈構(gòu)成一個(gè)三接收線圈，與主發(fā)射線圈構(gòu)成一個(gè)三 線圈系子陣列。主接收線圈與發(fā)射線線圈系子陣列。

14、主接收線圈與發(fā)射線 圈的距離從圈的距離從6in（0.15m）到）到72in （1.83m），有三個(gè)工作頻率），有三個(gè)工作頻率 （26.325kHz，52.65kHz，105.3kHz），）， 根據(jù)主線圈間距的大小來選擇子陣列根據(jù)主線圈間距的大小來選擇子陣列 的工作頻率。的工作頻率。 二、陣列感應(yīng)測(cè)井儀器介紹二、陣列感應(yīng)測(cè)井儀器介紹 1、Schlumberger公司的陣列感應(yīng)成像測(cè)井儀器公司的陣列感應(yīng)成像測(cè)井儀器AIT 儀器同時(shí)測(cè)量實(shí)部和虛部?jī)x器同時(shí)測(cè)量實(shí)部和虛部 信號(hào)，得到信號(hào)，得到28個(gè)測(cè)量信號(hào)，接個(gè)測(cè)量信號(hào)，接 收信號(hào)數(shù)字化后傳到地面，由收信號(hào)數(shù)字化后傳到地面，由 地面軟件聚焦合成得到地面

15、軟件聚焦合成得到5種不種不 同探測(cè)深度同探測(cè)深度10in（0.25m），）， 20in（0.50m），），30in （0.75m），），60in（1.50m），）， 90in（2.25m）的）的3組分辨率組分辨率1ft （0.3m），），2ft（0.6m），），3ft （1.2m）曲線。）曲線。 二、陣列感應(yīng)測(cè)井儀器介紹二、陣列感應(yīng)測(cè)井儀器介紹 1、Schlumberger公司的陣列感應(yīng)成像測(cè)井儀器公司的陣列感應(yīng)成像測(cè)井儀器AIT 線圈系由七個(gè)單側(cè)布置的線圈系由七個(gè)單側(cè)布置的 三線圈系子陣列組成；主接收三線圈系子陣列組成；主接收 線圈間距從線圈間距從6in（0.15m）到）到 94in（2.

16、39m），按對(duì)數(shù)等間），按對(duì)數(shù)等間 距布置；所有子陣列同時(shí)接收距布置；所有子陣列同時(shí)接收 包含包含8個(gè)頻率（個(gè)頻率（10kHz，30kHz， 50kHz，70kHz ，90kHz， 110kHz ，130kHz，150kHz ） 的時(shí)間序列波形，波形數(shù)字化的時(shí)間序列波形，波形數(shù)字化 后送到地面，地面用快速傅立后送到地面，地面用快速傅立 葉變換將波形分解為實(shí)部和虛葉變換將波形分解為實(shí)部和虛 部信號(hào)，共得到部信號(hào)，共得到112個(gè)信號(hào)。個(gè)信號(hào)。 2、Atlas公司的高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀器公司的高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀器HDIL 2、Atlas公司的高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀器公司的高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀

17、器HDIL 現(xiàn)場(chǎng)提供現(xiàn)場(chǎng)提供6種探測(cè)深度種探測(cè)深度 10in（0.25m），），20in （0.50m），），30in（0.75m），）， 60in（1.50m），），90in （2.25m）和）和120in（3.05m） 的的3組分辨率組分辨率1ft（0.3m），）， 2ft（0.6m），），3ft（1.2m）和）和 實(shí)際分辨率曲線；井下接收實(shí)際分辨率曲線；井下接收 波形進(jìn)行堆棧處理，具有較波形進(jìn)行堆棧處理，具有較 強(qiáng)的抗干擾能力，易于進(jìn)行強(qiáng)的抗干擾能力，易于進(jìn)行 曲線異常診斷和質(zhì)量控制。曲線異常診斷和質(zhì)量控制。 3、Halliburton公司的高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井儀器公司的高分辨率陣列感應(yīng)

18、測(cè)井儀器HRAI 線圈系由四線圈系組成，中間為主發(fā)射線圈，上下各布置線圈系由四線圈系組成，中間為主發(fā)射線圈，上下各布置5 個(gè)接收線圈，兩個(gè)工作頻率（個(gè)接收線圈，兩個(gè)工作頻率（8kHz和和32kHz），同時(shí)測(cè)量實(shí)部），同時(shí)測(cè)量實(shí)部 和虛部信號(hào)，井下數(shù)字電路將數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳到地面處理。其和虛部信號(hào)，井下數(shù)字電路將數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳到地面處理。其 徑向處理和縱向處理獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。在徑向處理前，每個(gè)子陣列的徑向處理和縱向處理獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。在徑向處理前，每個(gè)子陣列的 測(cè)量均進(jìn)行反褶積濾波為具有相同的縱向分辨率。徑向合成處測(cè)量均進(jìn)行反褶積濾波為具有相同的縱向分辨率。徑向合成處 理時(shí)，除最淺的理時(shí)，除最淺的0.25m和

19、和0.50m外，其余深曲線合成不使用淺子外，其余深曲線合成不使用淺子 陣列信號(hào)，從而使近井眼影響限制在淺測(cè)量曲線中。最終提供陣列信號(hào)，從而使近井眼影響限制在淺測(cè)量曲線中。最終提供6 種探測(cè)深度種探測(cè)深度10in（0.25m），），20in（0.50m），），30in（0.75m），）， 60in（1.50m），），90in（2.25m）和）和120in（3.05m）的）的3組分辨率組分辨率 1ft（0.3m），），2ft（0.6m），），3ft（1.2m）和實(shí)際分辨率曲線。提）和實(shí)際分辨率曲線。提 供供3參數(shù)（地層電阻率、沖洗帶電阻率和侵入直徑）反演結(jié)果。參數(shù)（地層電阻率、沖洗帶電阻率和侵入直

20、徑）反演結(jié)果。 1ft垂直聚焦垂直聚焦 匹配曲線匹配曲線 2ft垂直聚焦垂直聚焦 匹配曲線匹配曲線 4ft垂直聚焦垂直聚焦 匹配曲線匹配曲線 第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、線圈系的設(shè)計(jì)要求一、線圈系的設(shè)計(jì)要求 1）使線圈系能夠采集到足夠的地層信息；）使線圈系能夠采集到足夠的地層信息； 2）各子陣列本身的探測(cè)深度與要合成達(dá)到的探測(cè)深度有）各子陣列本身的探測(cè)深度與要合成達(dá)到的探測(cè)深度有 合理的關(guān)系；合理的關(guān)系； 3）各子陣列之間的重復(fù)信息最少；）各子陣列之間的重復(fù)信息最少； 4）接收線圈與發(fā)射線圈的間距是測(cè)井采樣間距的整數(shù)倍；）接收線圈與發(fā)射線圈的間距是測(cè)

21、井采樣間距的整數(shù)倍； 5）最短子陣列的間距應(yīng)考慮最大縱向分辨率（最小分層）最短子陣列的間距應(yīng)考慮最大縱向分辨率（最小分層 能力）和測(cè)量的穩(wěn)定性；能力）和測(cè)量的穩(wěn)定性； 第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、線圈系的設(shè)計(jì)要求一、線圈系的設(shè)計(jì)要求 6）最長(zhǎng)子陣列的間距應(yīng)考慮測(cè)量信號(hào)大小、趨膚效應(yīng)影）最長(zhǎng)子陣列的間距應(yīng)考慮測(cè)量信號(hào)大小、趨膚效應(yīng)影 響和儀器的長(zhǎng)度；響和儀器的長(zhǎng)度； 7）屏蔽線圈的位置，除了考慮抑制直耦信號(hào)外，還應(yīng)考）屏蔽線圈的位置，除了考慮抑制直耦信號(hào)外，還應(yīng)考 慮小井眼影響和提供高分辨率信息；慮小井眼影響和提供高分辨率信息； 8）線圈系匝數(shù)必須是整

22、數(shù)；）線圈系匝數(shù)必須是整數(shù)； 9）子陣列的間距應(yīng)考慮線圈纏繞時(shí)的大小；）子陣列的間距應(yīng)考慮線圈纏繞時(shí)的大?。?10）線圈系的匝數(shù)應(yīng)考慮各子陣列間的接收信號(hào)大小，使）線圈系的匝數(shù)應(yīng)考慮各子陣列間的接收信號(hào)大小，使 各子陣列具有相近的測(cè)量范圍。各子陣列具有相近的測(cè)量范圍。 第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、二、AIT線圈系結(jié)構(gòu)線圈系結(jié)構(gòu) n8個(gè)主線圈距分別為：個(gè)主線圈距分別為： 6in，9in，12in，15in， 21in，27in，39in，72in。 n三種頻率為：三種頻率為： 26.325kHz,52.65kHz,105. 3kHz n8組線圈使用同一

23、頻率，組線圈使用同一頻率， 又有又有6組線圈使用其他相組線圈使用其他相 鄰的兩個(gè)頻率。鄰的兩個(gè)頻率。 n實(shí)際有實(shí)際有14個(gè)不同探測(cè)深個(gè)不同探測(cè)深 度的度的28個(gè)信號(hào)。個(gè)信號(hào)。 第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、三、HDIL線圈系結(jié)構(gòu)線圈系結(jié)構(gòu) n7個(gè)主線圈距分別為：個(gè)主線圈距分別為： 6in （0.15m）到）到94in（2. 39m），）， 按對(duì)數(shù)等間距布置；按對(duì)數(shù)等間距布置； n8種頻率：種頻率： 10kHz，30kHz，50kHz， 70kHz ，90kHz，110kHz ， 130kHz，150kHz n7組線圈分別使用組線圈分別使用8種頻率種頻率

24、 n實(shí)際有實(shí)際有56個(gè)不同探測(cè)深度的個(gè)不同探測(cè)深度的 112個(gè)信號(hào)。個(gè)信號(hào)。 第二節(jié)第二節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)陣列感應(yīng)測(cè)井線圈系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、四、HRAI線圈系結(jié)構(gòu)線圈系結(jié)構(gòu) n主發(fā)射線圈在中間，主發(fā)射線圈在中間， 上下各上下各5個(gè)接收線圈個(gè)接收線圈 n四線圈系結(jié)構(gòu)四線圈系結(jié)構(gòu) n2種頻率：種頻率： 8kHz和和32kHz 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 一、一、AITAIT的頻率選擇的頻率選擇 發(fā)射線圈發(fā)出發(fā)射線圈發(fā)出3種工作頻率（種工作頻率（26.325kHz，52.65kHz， 105.3kHz）信號(hào)

25、，接收線圈不接收所有頻率信號(hào)。第）信號(hào)，接收線圈不接收所有頻率信號(hào)。第1 和第和第2短子陣列僅接收高頻（短子陣列僅接收高頻（105.3kHz）信號(hào)；第）信號(hào)；第3和第和第 4子陣列同時(shí)接收高頻（子陣列同時(shí)接收高頻（105.3kHz）和中頻（）和中頻（52.65kHz） 信號(hào)；第信號(hào)；第5、第、第6、第、第7、第、第8子陣列同時(shí)接收中頻（子陣列同時(shí)接收中頻（52.65 kHz）和低頻（）和低頻（26.325kHz）信號(hào)。）信號(hào)。 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 當(dāng)線圈間距不變時(shí)，對(duì)一定范圍的地層電導(dǎo)當(dāng)線圈間距不變時(shí)，對(duì)一定范圍的地層電導(dǎo) 率（率（0.001-

26、1S/m），頻率高，趨膚效應(yīng)影響小，），頻率高，趨膚效應(yīng)影響小， 測(cè)量信號(hào)包含更多的地層信息。測(cè)量信號(hào)包含更多的地層信息。 趨膚效應(yīng)與線圈間距成正比，間距大趨膚效趨膚效應(yīng)與線圈間距成正比，間距大趨膚效 應(yīng)嚴(yán)重，反之，趨膚效應(yīng)小。要使在地層電導(dǎo)率應(yīng)嚴(yán)重，反之，趨膚效應(yīng)小。要使在地層電導(dǎo)率 （1-5S/m）范圍，視電導(dǎo)率實(shí)部仍然有效，大線）范圍，視電導(dǎo)率實(shí)部仍然有效，大線 圈間距子陣列必須有小的工作頻率。圈間距子陣列必須有小的工作頻率。 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 各子陣列的測(cè)量電壓信號(hào)范圍（各子陣列的測(cè)量電壓信號(hào)范圍（0.001- 5S/m），對(duì)于一定的

27、測(cè)量精度（），對(duì)于一定的測(cè)量精度（10-6V），目），目 前的頻率選擇較好地考慮了各子陣列具有相近前的頻率選擇較好地考慮了各子陣列具有相近 的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。例如，高電導(dǎo)率（大于的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。例如，高電導(dǎo)率（大于 1S/m）時(shí)，線圈間距最長(zhǎng)的第）時(shí)，線圈間距最長(zhǎng)的第8子陣列，中頻子陣列，中頻 信號(hào)可能失效，但低頻信號(hào)仍然有效。信號(hào)可能失效，但低頻信號(hào)仍然有效。 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇 二、二、HDILHDIL的頻率選擇的頻率選擇 HDIL的井下探頭數(shù)據(jù)采集中提出了波形采集和數(shù)的井下探頭數(shù)據(jù)采集中提出了波形采集和數(shù) 據(jù)堆棧技術(shù)（據(jù)堆棧技術(shù)（Beard，1996）。

28、發(fā)射線圈發(fā)射由微處理）。發(fā)射線圈發(fā)射由微處理 器產(chǎn)生包含器產(chǎn)生包含8個(gè)奇次諧波頻率（個(gè)奇次諧波頻率（10kHz，30kHz，50kHz， 70kHz ，90kHz，110kHz ，130kHz，150kHz ）的近似）的近似 方波信號(hào)，所有接收線圈均接收隨時(shí)間變化的波形信號(hào)。方波信號(hào)，所有接收線圈均接收隨時(shí)間變化的波形信號(hào)。 波形經(jīng)數(shù)字化后用數(shù)據(jù)堆棧技術(shù)傳輸?shù)降孛?，地面?jì)算波形經(jīng)數(shù)字化后用數(shù)據(jù)堆棧技術(shù)傳輸?shù)降孛妫孛嬗?jì)算 機(jī)軟件再用傅立葉變換分離機(jī)軟件再用傅立葉變換分離8個(gè)頻率信號(hào)，包括實(shí)部與個(gè)頻率信號(hào)，包括實(shí)部與 虛部信號(hào)。虛部信號(hào)。 第三節(jié)第三節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇陣列感應(yīng)測(cè)井頻率選擇

29、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 第一，數(shù)據(jù)堆棧技術(shù)在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)輸出經(jīng)多次迭第一，數(shù)據(jù)堆棧技術(shù)在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)輸出經(jīng)多次迭 加平均后的時(shí)間序列波形，它增強(qiáng)了小信號(hào)的測(cè)量精度加平均后的時(shí)間序列波形，它增強(qiáng)了小信號(hào)的測(cè)量精度 和抗干擾能力。和抗干擾能力。 第二，時(shí)間序列波形可以讓工程技術(shù)人員觀察測(cè)井第二，時(shí)間序列波形可以讓工程技術(shù)人員觀察測(cè)井 異常并進(jìn)行質(zhì)量控制；檢查測(cè)井系統(tǒng)存在的問題，如曲異常并進(jìn)行質(zhì)量控制；檢查測(cè)井系統(tǒng)存在的問題，如曲 線畸形，大干擾等。線畸形，大干擾等。 第三，地層電阻率動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大。第三，地層電阻率動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大。 第四，測(cè)量豐富的井下地層信息。第四，測(cè)量豐富的井下地層信息。HDIL有有7個(gè)

30、子陣個(gè)子陣 列，可同時(shí)測(cè)量列，可同時(shí)測(cè)量8個(gè)頻率的實(shí)部和虛部信號(hào)，直接測(cè)量個(gè)頻率的實(shí)部和虛部信號(hào)，直接測(cè)量 得到得到112條曲線，是條曲線，是AIT的的4倍。倍。 第四節(jié)第四節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井的優(yōu)化聚焦合成處理陣列感應(yīng)測(cè)井的優(yōu)化聚焦合成處理 與雙感應(yīng)測(cè)井采用線圈系聚焦不同，陣與雙感應(yīng)測(cè)井采用線圈系聚焦不同，陣 列感應(yīng)測(cè)井使用簡(jiǎn)單的三線圈系，沒有硬件列感應(yīng)測(cè)井使用簡(jiǎn)單的三線圈系，沒有硬件 聚焦性能，采用軟件聚焦，即利用多個(gè)線圈聚焦性能，采用軟件聚焦，即利用多個(gè)線圈 陣列在不同井眼深度測(cè)量的原始讀數(shù)進(jìn)行加陣列在不同井眼深度測(cè)量的原始讀數(shù)進(jìn)行加 權(quán)求和，得出陣列感應(yīng)合成曲線，權(quán)求和，得出陣列感應(yīng)合成曲

31、線， 陣列感應(yīng)測(cè)井軟件聚焦合成陣列感應(yīng)測(cè)井軟件聚焦合成 n在一定的電導(dǎo)率范圍內(nèi)，感應(yīng)測(cè)井的讀數(shù)相當(dāng)于地層各在一定的電導(dǎo)率范圍內(nèi)，感應(yīng)測(cè)井的讀數(shù)相當(dāng)于地層各 部分電導(dǎo)率的加權(quán)平均。部分電導(dǎo)率的加權(quán)平均。 （1 1） n式中，權(quán)函數(shù)為第式中，權(quán)函數(shù)為第n n組線圈系在給定頻率下組線圈系在給定頻率下R R或或X X信號(hào)的信號(hào)的 響應(yīng)。陣列感應(yīng)測(cè)井給出的合成曲線相當(dāng)于所有陣列線響應(yīng)。陣列感應(yīng)測(cè)井給出的合成曲線相當(dāng)于所有陣列線 圈原始信號(hào)（經(jīng)過井眼校正后）的加權(quán)和；圈原始信號(hào)（經(jīng)過井眼校正后）的加權(quán)和； （2 2） n式中：式中： 陣列感應(yīng)測(cè)井曲線；陣列感應(yīng)測(cè)井曲線； n 第第n n組線圈系測(cè)量的電導(dǎo)率

32、；組線圈系測(cè)量的電導(dǎo)率； n 測(cè)量線圈系的總道數(shù)；測(cè)量線圈系的總道數(shù)； n每組線圈系的加權(quán)值。每組線圈系的加權(quán)值。 zdrdzrzzrgz n n ),(),()( N n Z Zz n n zzz 1 log max min )()( 第五節(jié)第五節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井影響因素校正陣列感應(yīng)測(cè)井影響因素校正 1、趨膚效應(yīng)影響校正、趨膚效應(yīng)影響校正 2、井眼環(huán)境校正、井眼環(huán)境校正 3、傾角校正、傾角校正 4、深度校正、深度校正 第六節(jié)第六節(jié) 徑向徑向電阻率電阻率反演反演 n單條電阻率測(cè)井曲線通常不能代表在特定半徑下地單條電阻率測(cè)井曲線通常不能代表在特定半徑下地 層的電阻率，所以，當(dāng)存在侵入時(shí)，就應(yīng)該通過

33、對(duì)層的電阻率，所以，當(dāng)存在侵入時(shí)，就應(yīng)該通過對(duì) 多條電阻率測(cè)井曲線的反演求出多條電阻率測(cè)井曲線的反演求出RtRt。 n傳統(tǒng)上用于感應(yīng)測(cè)井和側(cè)向測(cè)井的反演方法，就是傳統(tǒng)上用于感應(yīng)測(cè)井和側(cè)向測(cè)井的反演方法，就是 在代表特定模擬條件的點(diǎn)之間進(jìn)行插值，其模型是在代表特定模擬條件的點(diǎn)之間進(jìn)行插值，其模型是 “臺(tái)階剖面臺(tái)階剖面”三參數(shù)三參數(shù)（to to、 、d di i和和t t）模型。）模型。 n由于陣列感應(yīng)測(cè)井具有多種徑向探測(cè)深度，采用更由于陣列感應(yīng)測(cè)井具有多種徑向探測(cè)深度，采用更 接近實(shí)際情況的接近實(shí)際情況的四參數(shù)四參數(shù)（to to、 、r1r1、r2r2和和t t）模型，模型， 它將侵入過渡帶包括

34、在內(nèi)，計(jì)算它將侵入過渡帶包括在內(nèi)，計(jì)算to to、 、t t和侵入半和侵入半 徑徑。 高分辨率陣列感應(yīng)一維反演成果圖高分辨率陣列感應(yīng)一維反演成果圖 陣列感應(yīng)電阻率 （m） 0.22000 高分辨率陣列感應(yīng)二維反演成果圖高分辨率陣列感應(yīng)二維反演成果圖 Rt （m） 0.22000 Rxo （m） 0.22000 深 度 (m) 第七節(jié)第七節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求 （以（以HDIL為例）為例） 1 1、HDILHDIL測(cè)井儀器在井眼內(nèi)有居中和偏心兩種測(cè)量方式，測(cè)井儀器在井眼內(nèi)有居中和偏心兩種測(cè)量方式， 不論哪種方式，都要求儀器線圈系部分基本與井壁保持不論

35、哪種方式，都要求儀器線圈系部分基本與井壁保持 平行，且線圈系不能貼著井壁。平行，且線圈系不能貼著井壁。 2 2、HDILHDIL測(cè)井時(shí)要求泥漿電阻率大于測(cè)井時(shí)要求泥漿電阻率大于0.020.02歐姆米，一般歐姆米，一般 來說，泥漿電阻率越小，電磁波在泥漿中的衰減越大，來說，泥漿電阻率越小，電磁波在泥漿中的衰減越大， 測(cè)量的信噪比越小，資料置信度越差。同時(shí)為保證數(shù)值測(cè)量的信噪比越小，資料置信度越差。同時(shí)為保證數(shù)值 的準(zhǔn)確，還需滿足以下條件：的準(zhǔn)確，還需滿足以下條件： 小于小于152.4mm152.4mm井眼，井眼，Rt/RmRt/Rm70007000； 小于小于203.3mm203.3mm井眼，井

36、眼，Rt/RmRt/Rm20002000； 小于小于304.8mm304.8mm井眼，井眼，Rt/RmRt/Rm10001000； 第七節(jié)第七節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求陣列感應(yīng)測(cè)井的測(cè)井環(huán)境和工藝要求 （以（以HDIL為例）為例） 3 3、因、因HDILHDIL采用軟件數(shù)字聚焦處理，為高分辨的需要，采用軟件數(shù)字聚焦處理，為高分辨的需要， 考慮的井眼影響因素較多，所以測(cè)量時(shí)儀器應(yīng)避免來回考慮的井眼影響因素較多，所以測(cè)量時(shí)儀器應(yīng)避免來回 擺動(dòng)；另一方面也要求井眼尺寸不應(yīng)有劇烈的變化。擺動(dòng)；另一方面也要求井眼尺寸不應(yīng)有劇烈的變化。 4 4、由于、由于1 1、3 3的要求，在線圈系應(yīng)增加絕緣

37、扶正器。同的要求，在線圈系應(yīng)增加絕緣扶正器。同 時(shí)由于常規(guī)測(cè)井井徑分辨率較低，再加上常規(guī)測(cè)井后幾時(shí)由于常規(guī)測(cè)井井徑分辨率較低，再加上常規(guī)測(cè)井后幾 次通井使井眼形狀發(fā)生了變化，因此次通井使井眼形狀發(fā)生了變化，因此HDILHDIL測(cè)井時(shí)應(yīng)并測(cè)測(cè)井時(shí)應(yīng)并測(cè) 較高精度的井徑。較高精度的井徑。 第八節(jié)第八節(jié) 陣列感應(yīng)測(cè)井原始資料的質(zhì)量控制陣列感應(yīng)測(cè)井原始資料的質(zhì)量控制 （以（以HDIL為例）為例） 1、主刻度、測(cè)前校驗(yàn)、測(cè)后校驗(yàn)符合規(guī)范；、主刻度、測(cè)前校驗(yàn)、測(cè)后校驗(yàn)符合規(guī)范； 2、各線圈的各頻率數(shù)據(jù)不應(yīng)有明顯的跳動(dòng)，由短源距、各線圈的各頻率數(shù)據(jù)不應(yīng)有明顯的跳動(dòng)，由短源距 到長(zhǎng)源距（線圈到長(zhǎng)源距（線圈0、線圈、線圈1），應(yīng)有較好的過渡，不），應(yīng)有較好的過渡，不 應(yīng)出現(xiàn)劇烈變化；應(yīng)出現(xiàn)劇烈變化； 3、重復(fù)曲線與主曲線特征一致，重復(fù)測(cè)量值相對(duì)誤差、重復(fù)曲線與主曲線特征一致，重復(fù)測(cè)量值相對(duì)誤差 應(yīng)小于應(yīng)小于2%，10in電阻率曲線有異常跳動(dòng)時(shí)應(yīng)改變測(cè)速電阻率曲線有異常跳動(dòng)時(shí)應(yīng)改變測(cè)速 重復(fù)測(cè)量；重復(fù)測(cè)量； 4、在井眼規(guī)則的均質(zhì)非滲透性地層，、在井眼規(guī)則的均質(zhì)非滲透性地層，HDIL的的6條電阻條電阻 率曲線應(yīng)基本重合；在滲透性地層，率曲線應(yīng)基本重合；在滲透性地層，6條不同探測(cè)深度條不同探測(cè)深度 的曲線