基本介紹
- 中文名：儀器回響
- 外文名：instrumental response
- 分類：科技
補充說明,儀器回響影響因素數值模擬,回響原理,計算模型,井眼對電磁波儀器回響的影響,各向異性,侵入條件下雙側向測井儀器回響,侵入模型,侵入條件下雙側向測井回響的有限元計算,結果分析,
補充說明
“英漢天文學名詞資料庫”（簡稱“天文名詞庫”）是由中國天文學會天文學名詞審定委員會（簡稱“名詞委”）編纂和維護的天文學專業名詞資料庫。該資料庫的所有權歸中國天文學會所有。
儀器回響影響因素數值模擬
介紹了隨鑽電磁波電阻率測井儀器的回響原理及計算模型。通過數值模擬不同地層模型儀器回響，分析了隨鑽電阻率測井中儀器精度、井眼、井斜與層厚、各向異性、介電常數以及泥漿侵入等因素對電阻率的影響。對於數據處理和解釋中地層模型不夠準確、套用軟體都無法同時處理各種影響因素、同時考慮到各種環境因素進行資料的反演幾乎不可能、對地層反演結果的不確定性等問題提出建議。為正確利用隨鑽電磁波測井資料提供理論依據。
回響原理
隨鑽電磁波測井利用交流電的互感原理測量地層導電性，儀器發射線圈被通以一定頻率和幅度的正弦交流電，在周圍介質中形成交變電磁場。線圈系周圍介質可看成無數個截面積為drdz、半徑為r的圓環組成。這些圓環為閉合線圈，在發射線圈交流電磁場的作用下產生感應電流和感應電動勢。電磁波電阻率測量短節並不是直接測量接收線圈的電動勢得到地層的電阻率，而是通過2個接收線圈得到的電動勢的幅度比和相位差轉換得到地層的電阻率。普通的雙感應測井只受地層介質感應的二次電場的影響，隨鑽電磁波電阻率測井既受一次場的影響，也受二次場的影響。
計算模型
隨鑽電磁波電阻率儀器的回響計算主要基於以下幾種模型。徑向模型，主要計算儀器尺寸以及井眼環境對儀 器回響的影響。層狀模型，主要考察層厚以及井斜，甚至電阻率各向異性對儀器回響的影響規律，該模型忽略儀 器的徑向尺寸。二維軸對稱的計算模型，主要計算考察井眼、泥漿侵入等因素的影響。如果要同時考慮井眼、層厚、泥漿侵入以及各向異性等因素的影響則需要建立全三維模型 。其中一維模型根據源所在位置不同，接收線圈的電磁場可以表達為入射波、反射波以及透射波的迭加。
二維層狀模型中 NMM是比較成熟快速的算法，其一個方向採用解析解，另一個方向採用數值解；三維地層模型的數值模擬沒有解析的方法，只能採用數字方法，將地層模型進行三維剖分，主要模擬方法有有限元法、有限差分法以及體積分方程法等。三維程式計算速度緩慢，尚無法用於實時測井資料處理解釋中。
井眼對電磁波儀器回響的影響
井眼對電磁波儀器回響的影響主要在井眼比較大和地層與泥漿電阻率對比度比較大的情況，在某些情況下，井眼垮塌造成的回響異常也應得到重視。此外在大斜度井/水平井環境下儀器在井眼中偏心是比較常見的，在泥 漿和地層電阻率對比度比較大的情況下，可能會造成比較大的影響。隨鑽電磁波儀器與常規感應測井儀器類似，適應於淡水泥漿或油基泥漿。在鹽水鑽井液中，鑽井液的高礦化度容易使2MHz頻率下儀器測量值達到飽和狀 態。而井眼不規則和儀器偏心對隨鑽測量儀器中的低頻測量值影響較小。在考慮井眼的影響時除了考慮井眼的大小還要考慮到儀器的直徑，在井眼一定的情況下，儀器直徑越大，泥漿對儀器回響的影響越小。模擬一種泥漿電導率情況下的井眼校正模板，可以看出同樣的井眼條件對幅度電阻率和相位電阻率的影響是不同的。
各向異性
通過模擬電阻率各向異性地層回響和相對井斜角的關係可知，當地層與井軸的相對夾角大於40°時，儀器響 應受地層各向異性的影響明顯增大，而且線圈距越大，受各向異性影響越大；相位電阻率受各向異性的影響要大於幅度電阻率。要得到地層的水平電阻率，一般要知道地層與井軸的相對夾角，從數學角度講，要想同時得到地層的各向異性與相對井斜角，只需通過2條測井曲線聯合反演得到水平電阻率和各向異性反應係數，進而得到相對井斜角和地層的水平電阻率。因此，聯合2條幅度電阻率、相位電阻率曲線或者不同頻率的2條電阻率曲線都可以聯合確定水平電阻率和各向異性反應因子。
侵入條件下雙側向測井儀器回響
槳濾液使入孔隙性和滲透性地層時，其侵入過程是一個與時間有關的動態過程。利用多相滲流理論計算了侵入條件下地層流體參數和電性參數的分布特性，建立了求解雙側向測井僅器回響的有限元計並模型。結果表明，在侵入條件下，僅器的視電阻率與地層參數、流體性質和測井時間有關。其中，測井時間對儀器回響的影響表現於隨著泥漿不斷使入地層，深側向和淺側向測井回響呈現不同的變化規律，二者之差隨時間呈正、負交替的變化。利用這一變化有助於建立侵入校正模型以求準地層真電阻率，正確評價儲集層段流體的移動情況 。
侵入模型
在模擬計算中，假設油、水兩相不混溶，地層岩石和流體均可壓縮，計入毛細管壓力的影響，忽略重力、利用兩相滲流理論，建立泥漿濾液驅替地層可動烴的侵入模型，它包括以下幾部分：(1 ) 油水兩相流體流動方程，根據此方程求出儲集層壓力分布和流體飽和度分布；(2 ) 不同礦化度水的對流方程，該方程反映了由於泥漿濾液和地層水礦化度不同而產生的物理混合，求解此方程可以得到地層水礦化度分布；( 3 ) 地層水電阻率的計算，地層水的電阻率與地層水礦化度和溫度有關，根據算出的地層水礦化度和已知的儲集層溫度，可求出地層水的電阻率；( 4) 地層電阻率的計算，根據地層水飽和度和地層水電阻率的徑向剖面分布，由Archie公式求出地層電阻率。
侵入條件下雙側向測井回響的有限元計算
泥漿濾液侵 入地層使得流體參數和電性參數並非象階躍模型所描述的那樣呈階梯狀突變，而是隨徑向呈複雜 的變化。在某一時刻，這一複雜的變化可以用地層物性參數的徑向分布來描述。對電阻率測井產生影響的是地 層電阻率的分布，考慮的地層物理模型具有軸對稱性，地層電阻率只沿徑向變化，雙側向測井儀器的電極系關於主電極上下對稱。因此，可以只在半空間區域內求解。
將原狀地層沿徑向劃分成幾個格線，第i 個格線的電阻率為pi( i=1，2，… …，n)，Pm 表示井眼中的泥漿電阻率，葉相應的雙側向測井電極系和地層介質在半空間上的分布。
結果分析
地層電阻率的徑向剖面分布，並非呈階梯狀突變，而是沿徑向呈複雜的變化。當使用淡水泥漿注入時，泥漿 濾液的礦化度一般要遠低於地層水的礦化度，而在井眼附近的泥漿濾液具有較高的水飽和度，以及較低的礦化度，使得井眼附近出現了高電阻率尖峰。另外，由於侵入前沿低礦化度的泥漿濾液和高礦化度的地層水發生物理混合，使得在泥漿濾液的侵入前沿出現了低電阻率區域，隨著侵入時間的推移，侵入不 斷向地層深處推進，低電阻率前沿也隨之滲移，還可看出，在侵入初期，泥漿濾液侵入速度較快，隨著時間的推移，侵入速度變慢，這是由於附著於井壁上的泥餅的滲透率隨侵入時間的增加而下降，導致泥漿濾液的侵 入速度變得緩慢。
