[实用新型]极板内部发射回流的电成像测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油测井技术领域，特别涉及一种在油基泥浆环境下对井壁实现高分辨、高准确性测量的装置。

背景技术

电成像测井在20世纪80年代首先由斯伦贝谢公司应用在欧洲的北海油田。电成像测井资料不是把数据处理成测井曲线，而是把数据直接变成反映地质现象的可视化图像，能更直观地反映地质特征，应用更加简便。电成像测井具有很高的纵向分辨率，可以连续揭示井筒表面岩石结构的详细特征，并具有方向性，具备能够精确分析地层倾角、方位和地层间接触关系的能力。

随着地质研究深入发展，对测井技术要求日益提高，除了采用定量方式获得地球物理响应，地质人员还需要观测井壁影像图，以便直观、细致研究测井地质剖面。在二十世纪八十年代发展起来的“地层微电阻率扫描(FMS)”和“全井眼地层微电阻率成像测井(FMI)”，在测井应用中取得了极大成功。这种成像仪器采用多个极板，每个极板上镶嵌多个钮扣电极，在保持一定电位平衡条件下，对电极各个钮扣电极的发射电流进行平衡补偿和标准化处理，可以获得井壁电阻率图像。

成像测井是指在井下采用传感器阵列扫描测量或旋转扫描测量，沿井眼纵向、周向或径向大量采集地层信息，传输到井上以后通过图像处理技术得到井壁的电性特征成像图，通过对图像信息的研究就可以详细、深入地了解地下地质现象和特征。

近年来，由于技术的进步，在水基泥浆中采集的成像数据的质量已经得到了显著地改善。然而，随着钻进工艺的改进以及勘探开发技术的发展，在某些井中需要采用油基泥浆，以便提高钻井效率和减小井壁的不稳定性。采用油基泥浆能使钻井速度更快，井壁更稳定、更规则，这样就显著地节约了钻井成本。然而采用油基泥浆，使得泥浆导电性能变差，常规成像仪器钮扣电极的电流难以从井眼进入地层，成像效果遇到挑战。

在油基泥浆环境下，对于常规成像仪器，即使一层油基泥浆薄膜也能完全隔断仪器与地层而妨碍测量，因而，油基泥浆电成像仪器采用了电容耦合原理，即利用了在油基井眼内的位移电流实现电极与地层之间电流的连续性。油基泥浆电成像仪器的工作方式在于获取各钮扣电极的电流信号，在电流从钮扣电极流出，经过泥浆、泥饼、侵入带、地层并最终回流到回流电极的情况下，钮扣电极发射电流的大小实际就反映了测量地层电阻的大小。

问世最早的是水基泥浆环境下的电成像测井仪，其大部分采用的是发射电极在仪器一端，回流电极在仪器另一端的结构形式，发射电极与回流电极间距可达到几米或十几米之多，发射电极多以阵列形式分布在极板上。之后推出的油基泥浆电成像测井仪，基本上沿用了水基泥浆电成像仪器的仪器结构，只是在电路工作原理上以及局部结构上进行了改进，其发射电极与回流电极仍是分布在仪器两端，间隔距离较大。电流的回流距离过长会导致电流流过的地层过多，围岩对当前测量点影响较大，很难得到测量点的真实电性特征。

井眼测量环境由水基泥浆转换到油基泥浆后，仪器的测量原理发生了变化，但是仪器的总体结构并未发生太大变化，由于回流距离过大仍然会导致当前测量点受回流距离内地层(围岩)影响过大，从而影响当前点测量的真实性。测量信号受回流距离内众多层地层影响，会降低仪器对地层特征的敏感度，尤其对于薄层、裂缝等本身测量信号弱的地层特征影响更大，降低了仪器的宏观分辨率。在这种情况下要进行电成像测量定量分析，尤其是通过电成像测量得到地层电阻率图像就十分困难，在测量后处理中需要对数据进行围岩校正以尽量消除围岩对目的层产生的影响，而在电流回路中包含地层数量不确定的情况下进行有效的围岩校正又是十分困难的。

图1是示出现有技术中电成像仪器的外观及电流回流情况，该仪器极板结构具有一组按两排平行分布的发射电极，电流由极板上的发射电极流经地层后回流到分布在仪器远端的回流电极上，回流距离可达几米到十几米不等。该种仪器可用于勘察油基泥浆环境下的井壁电性特征。如上所述，该现有结构具有一些缺陷。首先，发射电极分两排排列，两排电极在测量方向上存在深度差，也即上下两排电极在仪器纵向上的回流距离存在差异，各电极之间会由于该深度差产生测量差异，对测量真实信息及测量的均衡性均不利。其次，发射电流的回流距离过长，会使发射电流穿过过多的地层，而除当前测量地层以外的地层均会对当前测量点造成影响，使无法获得当前地层的真实电性特征。若要获得更为真实的地层电性信息就需要在后续过程中进行数据校正，而这种校正往往又非常难于实现或者达到好的效果的，增加了后续数据处理的难度和工作量。

发明内容