[发明专利]一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量方法

说明书

本发明公开了一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量方法，属于随钻测井技术领域。首先将钻铤天线阵列及近钻头天线系中的发射线圈设置为二维线圈，并对其施加激励信号，对被测地质空间进行多角度定向激励扫描。被测地质空间中导磁物质感应产生的磁场、导电物质感应产生的涡流均与激励磁场发生电磁感应，然后利用钻铤天线阵列及近钻头天线系中的接收线圈对电磁感应后的磁场信号进行采集，并将磁场信号转换成电压信号。最后将电压信号转成数字信号，解算出电压信号的幅度衰减和相位差进行处理，解算出被测空间的电阻率分布，进而推算出被测地质空间内三维地质的结构分布。本发明提高了成像的分辨率，增强了被测空间内测量信息的完整性。

技术领域

本发明属于随钻测井技术领域，具体是一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量方法，用于钻井过程中对井下地质空间的三维精确成像。

背景技术

在油气资源的勘探与开发过程中，为获取精确的地层地质信息，需测量电阻率、自然伽马、中子孔隙度、光电吸收指数以及声波等多种工程参数，而电阻率是区分油、气、水三种介质的重要电学参数，为评价油气藏含水(油)饱和度提供了主要依据，因此测量电阻率在后续的地质决策、钻井优化和储层评价等方面具有重要意义。

随着油气资源的不断开发，大斜度井和水平井等常规油气藏已开采殆尽，困难和边缘油气藏，油层更薄、规模更小、裂缝油藏和物性差的油藏逐渐成为油气勘探开发的新方向，由于这些油藏的地质状况复杂，传统的随钻电阻率测量方法只能提供二维定性分布，导致地层地质信息获取不完全，油气钻遇率低等不足，无法满足复杂油气资源勘探开发的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明融合了聚焦磁场扫描和开域层析成像两项关键技术，将传统测量方法得出的二维定性分布提升为真正的三维成像，提高了被测地质空间的分辨率，丰富了被测地质空间的信息量，为后续地质决策、钻井优化和储层评价等提供重要的理论依据。

具体步骤如下：

步骤一、将钻铤天线阵列及近钻头天线系中的发射线圈均设置为二维线圈，对二维发射线圈施加两路相位关系满足0|Φ2-Φ1|≤90°的激励信号，结合钻铤自身的旋转产生三维聚焦磁场，对被测地质空间进行多角度定向激励扫描。

Φ1、Φ2分别表示两路激励信号的相位。

步骤二、在三维聚焦磁场激励下，被测地质空间中导磁物质感应产生的磁场、导电物质感应产生的涡流均与激励磁场发生电磁感应；

步骤三、利用钻铤天线阵列及近钻头天线系中的接收线圈对电磁感应后的磁场信号进行采集，并将磁场信号转换成电压信号。

电磁感应是指线圈中磁通量的变化(磁场信号)产生感应电动势(电压信号)。

步骤四、利用AD转换电路将电压信号转成数字信号，利用数值计算法解算出电压信号的幅度衰减和相位差；

幅度衰减EAtt公式如下：

其中，V₁和V₂分别是两个接收线圈测得的感应电动势；A₁和A₂分别是两个感应电动势的幅度；和分别是两个感应电动势的相位；

相位差计算公式如下：

步骤五、基于开域层析成像法对电压信号的幅度衰减和相位差进行处理，解算出被测空间的电阻率分布，进而推算出被测地质空间内三维地质的结构分布。

具体过程如下：

步骤501、在被测区域内构建虚拟边界，在虚拟边界上假设零边界约束，对被测区域依次进行有限元剖分和离散化处理；

步骤502、根据被测区域内不同的激励角度和位置，得到不同的灵敏度矩阵和相应的实际测量值；