[发明专利]感应测井趋肤效应的校正方法

说明书

本发明涉及感应测井趋肤效应的校正方法，采用同相信号测量值，对感应测井趋肤效应引起的视电导率值和电导率几何因子的变化进行校正，其中对所述趋肤效应进行数学建模并进行多项式近似，构建出所述趋肤效应的数学表达式，并进一步近似和计算，确定出最终的经过趋肤效应校正后的电导率值以及电导率几何因子。由此，极大地改进了现有的感应测井过程中因趋肤效应所导致的误差，同时提高了几何因子的精度。

技术领域

本发明属于感应测井领域，涉及一种在采用电磁感应测井仪器进行测量的过程中对测量信号产生影响的趋肤效应的校正方法。

背景技术

测井是利用井下仪器采用不同方法对井下地层进行各种各样的测量。如附图1所示，在测井作业过程中，首先将井下仪器下放到井眼中；其次，地面系统通过电缆和遥测系统给井下仪器提供测井作业所需的电源并给井下仪器发送命令；然后，井下仪器在上提或下放的过程中采集各种地层数据，这些数据通过电缆遥传系统被传输到地面，地面系统对这些数据进行记录、显示、分析和处理。目前所采用的井下测量方法主要有电阻率、声波和放射性等，各种测量方法都可以获得井下地层中的响应的各种物理特性，而这些特性与地层中油、气、水含量有某种对应关系。因此，测井在石油、天然气等行业的勘探、开发中非常有用。自20世纪20年代发明电测井以来，电阻率测井一直是一种重要的井眼地层测量方法。尤其在60年以来，电测井发展迅速。在现代组合测井中，它已经成为必不可少的方法。一般而言，电测井方法包括两种：一种是通过井下仪器的发射电极直接向井眼周围的地层发射直流电，在地层中形成电场，通过研究地层中电场的变化，求出地层电阻率。而针对井内没有导电介质，如用油基钻井液、空气钻井等，则不能使用直流电法测井；另一种是根据电磁感应原理的感应测井方法，其测量地层的电导率。从物理学原理可知，电导率与相应的电阻率成倒数关系。具体地，感应测井方法是指一个发射线圈发射某一频率的交流电，在周围地层中形成交变电磁场，在交变电磁场的作用下，导电地层产生感应电流，感应电流是以井轴为中心的同心圆状的闭合电流环（涡流）。而涡流本身又会形成二次交变电磁场，在二次交变电磁场的作用下，对一个接收线圈产生感应电动势。而在接收线圈中的感应电动势（电压）与地层电导率有直接关系。

假定地层的电导率很小，感应测井仪器的接收线圈所产生的电压则与视电导率成线性关系。这一假设通常称为“道尔极限”。而在地层的电导率不是很小的情况下，这两者则不成线性关系。那么，在线性和非线性情况下，仪器响应所产生的差别就叫做“趋肤效应”。趋肤效应包含两个重要的方面：第一，趋肤效应使得地层的视电导率值比其真值小；第二，趋肤效应也使得响应函数或几何因子与在“道尔极限”情况下所得到的有所不同。趋肤效应主要是由地层中相邻电路的不同涡流相互作用造成的。以前的研究揭示出，趋肤效应的大小与线圈系之间存在一个复杂的函数关系，与仪器工作频率、线圈系有效长度和地层的电导率值均有关。

多年来，已经发明了许多校正趋肤效应的方法。传统的感应测井仅仅测量单一频率产生的电压的同相部分，这种仅凭经验或经验方程得到的视电导率值往往偏高，从原理上讲，这种方法只是校正趋肤效应的权宜之计。这是因为它只解决问题的第一方面。类似的方法可参见文献“第41届世界职业测井分析家年会论文集，2000年6月4-7日，论文D，一种感应测井趋肤效应校正方法”。

编号为3147429的美国专利（发明人为Moran）提出了一种趋肤效应的校正方法。该方法是将同相分量和异相（虚部）分量结合起来，这种方法解决了趋肤效应两个方面的问题。但是，测量虚部信号通常造成信号较弱（当地层为导电层时）、探头误差不稳定、受温度影响严重以及受钻井液中的磁性物质影响等。虚部信号分量测量的这些缺点削弱了趋肤效应的校正效果。另外，编号为4471436的美国专利（发明人为Schaefer等）和编号为5698982的美国专利（发明人为Mitchell）也描述了与编号为3147429的美国专利中所提到的方法相同的方法。