方位電阻率成像測井是指測井儀與一個雙側向陣列組合，使用12個方位電極，在保持深淺側向度數的前提下，測井儀提供12個深探測定向的電阻率測量值的成像測井方法。
基本介紹
- 中文名：方位電阻率成像測井
- 外文名：ARI logging
- 基礎：在雙側向測井
- 學科：測井
- 原理：12個電極裝在禁止電極中部
- 套用：探測深度、劃分薄互層、識別裂縫
原理,輔助測量,方位電阻率測井的套用,
原理
方位電阻率測井是在雙側向測井的基礎上發展起來的，方位電阻率測井共有12 個電極，裝在雙側向測井的禁止電極A2的中部，每個電極向外的張開角為30°，12 個電極覆蓋了井周360°方位範圍的地層，電極為長方形，其電流分布如圖所示。
方位電極的詳細排列如下圖所示，在每個電極的中心有監督電極，方位電極排列的上下裝有環狀監督電極M3、M4(兩個電極短路相接)，每個方位電極供以電流IAz，通過自動控制迴路調節電流IAz，使得監督電極的電位與環狀監督電極M3(M4)的電位相等，這時由方位電極流出的電流受到禁止電極A2 及其他相同極性電極禁止作用，同時也受到相鄰的方位電極的禁止作用，從而使電流IAz 沿電極張開角的方向流人地層。
測量每個方位電極的電流IAz 和M3(M4)電極相對鎧裝電纜外皮的電位UM，用下式即可計算出12 個方位的電阻率：
式中
IAz——每個方位電極的供電電流;
UM——環狀監督電極M3(RA4)相對於鎧裝電纜外皮的電位;
k——電極系係數，對現場在套用的電極系，k 值為0.0142m。
利用上式，對每個深度處可計算出12 個電阻率值，該電阻率相當於每個電極供電電流所穿過路徑上介質的電阻率，穿過的路徑包括在電極30°張開角所控制的範圍。因此當井周介質不均勻或有裂縫存在時，得出的12 個電阻率就會有變化，據此可以找出井周地層的非均質變化，這對地質和採油工程具有重要的指導意義，也是一種近似的三維測井方法。
如果將12 個方位電極供電電流求和，就可提供一種高解析度的側向測井(LLHR)。這時12 個方位電極可等效為高度相同的圓柱狀電極，測得的電阻率相當於井周圍介質電阻率的平均值。在井徑6~8in 時，LLHR 的縱向解析度為8in(20.3cm)，顯著高於深、淺側向測井。此時的電極係數k 是在井徑為8in，地層電阻率Rt 與鑽井液電阻率Rm 比值為30 時求出的。與雙側向測井相比，LLHR 受井眼影響較大，為此製作了井眼校正圖(右圖)，用此圖即可對相關井眼影響進行校正。
輔助測量
由於方位電阻率測井受儀器偏心和井壁不規則影響較大，套用上受到一定限制，為此在進行方位電阻率測井的同時，還進行輔助測量。其電極結構如圖所示，方位電極仍為供電電極，禁止電極A2 為迴路電極。由方位電極流出的電流經井眼流入A2 電極，測量方位電極的監督電極與其上下的環狀電極M3(M4)之間的電位差。為了避免干擾方位電阻率的測量，故採用工作頻率為64kHz 的供電電流。每個方位電極供以相同的電流強IC，測量每個方位電極的監督電極與環狀電極之間的電位差i dU ，用下式計算出12 個電阻率：
式中
Ic一一每個方位電極上的供電電流;
C一一電極系係數，在均勻流體中，用實驗方法確定C，使得Rci 等於流體的電阻率。
輔助測量時，迴路電極~與方位電極相距很近，在一般條件，地層電阻率總是大於鑽井液電阻率，電流基本上沿井流動，幾乎不會進入地層，因此每個電極的測量值主要反映電極附近鑽井液體積的大小，即測量結果對井眼形狀、井徑大小及儀器偏心反應靈敏。輔助測量的主要目的有二，一是對儀器偏心，井眼狀況對方位電阻率的影響進行校正，另一目的是測量電間隙，如果已知鑽井液電阻率，就可以估算井眼大小和形狀。
方位電阻率測井的套用
1)探測深度
用測井曲線實例說明方位測向LLHR 的探測深度和縱向分層能力，右圖是在鑽井液低侵井段的測井曲線，對於鑽井液低侵的地層，LLD、LLS 和MSFL 三條曲線有明顯的幅度差(RLLD>RLLS>RMSFL)。方位側向LLHR 曲線基本上與LLD 曲張接近，說明其探測深度與LLD 近似。同時，LLHR 曲線的形狀與MSFL 曲線基本相同，相應的尖峰都可以對比。這說明LLHR 的分層能力接近於微球形聚焦測井。
2)劃分薄互層
右圖上是薄互層井段測出的LLD、LLS 和高解析度方位側向(LLHR)曲線。在圖的右側是12 條方位電阻率曲線，在x-y 井段，LLD 和LLS 無法顯示薄互層，但LLHR 曲線清楚地劃分出厚度小於1ft 的薄互層，同時12 條方位電阻率曲線也有清楚顯示，而且這些曲線基本重合在一起，說明井周圍介質是均勻的，在4030~4042ft 井段，方位電阻率曲線散開，表明周圍地層性質不均勻。在ARI 成像圖中顯示地層傾斜。這一實例充分說明，方位電阻率成像測井不僅能劃分出小於1h 的薄互層，避免了由LLD 和LLS 漏劃的薄儲集層，同時又能得出地層的結構特性，給出地層傾角等。
3)識別裂縫
右圖下是模擬的水平裂縫的LLHR 曲線。該裂縫與井軸垂直。裂縫中充滿導電液體，相對裂縫部位LLHR 讀數顯著降低，可以根據電導率面積估算裂縫寬度。
右圖是裂縫地層的測井實例，左邊是固定電阻率刻度的ARI 成像，右邊是動態歸一化的ARI 成像。其對比度得到加強，A、B、C、D 是低傾角的裂縫，成像圖中有清楚的顯示。另外在x-y 井段，成像圖中清楚地顯示出垂直裂縫，同時LLS 讀數明顯低於LLD 的讀數，這也表明有垂直裂縫存在。如果把ARI 成像與FMI 成像同時測量，就能更詳細地研究井壁附近及較深部的裂縫分布。
除此之外，方位電阻率成像測井在水平井段研究井周圍不均勻性等，也能提供重要的信息。
