一種基于地層電阻抗的測井方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及石油或地質(zhì)勘測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于地層電阻抗的測井方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電阻率測井已有80多年的發(fā)展歷史，是目前技術(shù)最成熟、規(guī)模最大、應(yīng)用范圍最 廣的石油地球物理測井方法。Archie公式的誕生，將儲層電阻率與含油性建立起聯(lián)系，使 電阻率測井受到地質(zhì)家們重視，推動了石油測井技術(shù)的發(fā)展。然而，Archie公式是在巖性 比較均勻、不含泥質(zhì)、孔隙比較發(fā)育的條件下得出的，其用于陸相沉積的泥質(zhì)砂巖儲層效果 不好。幾十年來，測井分析家在泥質(zhì)砂巖儲層使用Archie公式時，嘗試過多種方法，迄今為 止，還沒有一種方法具有普適性，大量的研究工作仍在進行中。問題的難度在于，運些解釋 方法或模型大多是建立在區(qū)域地質(zhì)基礎(chǔ)上的，都是經(jīng)驗性的，不具有普遍意義；再有，一些 模型的參數(shù)很難確定，例如Waxman-Smith模型和"雙水"模型中的陽離子交換量、離子遷移 率、近水、遠(yuǎn)水、比表面等。近年來發(fā)展起來的復(fù)電阻率測井方法，試圖利用巖石的復(fù)電阻率 來解決問題，但是目前還沒有建立起基于復(fù)電阻率的解釋模型；采集方面，還無法采集到地 層的復(fù)電阻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于地層電阻抗的 測井方法及系統(tǒng)。
[0004] 電阻抗測井就是，通過測量地層電阻抗，從中提取地層的實部電阻率信息，W此電 阻率作為該地層等效純砂巖地層的電阻率，進而直接利用Archie公式進行地層含油性解 釋。本發(fā)明給出一套W巖石電阻抗特性為基礎(chǔ)的測井評價方法，彌補Archie公式在作泥質(zhì) 砂巖地層評價時的局限性，形成一種新的測井方法用于石油勘探和開發(fā)。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種基于地層電阻抗的測井方法，包括如下步驟：
[0007] 通過電橋法測量目標(biāo)地層電阻抗，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收模塊，進行數(shù)據(jù)存 儲及實時顯示；
[0008] 從所述電阻抗中提取目標(biāo)地層的電阻率信息，將所述電阻率視為該地層等效純砂 巖地層電阻率，根據(jù)等效純砂巖地層電阻率，利用Archie公式確定泥質(zhì)砂巖地層含油飽和 度，其中，等效純砂巖地層電阻率為：與泥質(zhì)砂巖地層的地質(zhì)特性相同時的純砂巖地層電阻 率。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出通過測量地層的電阻抗、用其實部等效為純砂 巖電阻率，進而直接用Archie公式確定泥質(zhì)砂巖地層含油飽和度的方法，能彌補現(xiàn)有的用 經(jīng)驗方法修正Archie公式的局限性；用電橋法測量地層的電阻抗，相比于線圈法具有測量 直接、精度高，抗干擾能力強，儀器簡單，制造、維修和使用的技術(shù)難度小等優(yōu)點。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進。
[0011] 進一步，通過電橋法測量目標(biāo)地層電阻抗的具體實現(xiàn)為：將測量電極采集的目標(biāo) 地層電阻抗作為自平衡電橋的未知橋臂連接到測量回路中，利用自平衡電橋的自平衡調(diào)節(jié) 功能使自平衡電橋的檢流計G中無電流通過，自平衡電橋達(dá)到平衡狀態(tài)，從而獲得未知橋 臂的測量數(shù)據(jù)。
[0012] 進一步，所述未知橋臂的測量數(shù)據(jù)包括目標(biāo)地層電阻抗信息，表達(dá)成如下復(fù)數(shù)形 式：
[001 引Z=R+巧
[0014] 其中，Z是巖石的阻抗，R是巖石阻抗的實部電阻巧分量），是由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的； X是巖石阻抗的虛部狂分量），是由位移電流或極化產(chǎn)生的，X分量也稱電抗，包括容抗和 感抗，在實際地層中，感抗部分可W忽略，X分量中只有容抗的貢獻(xiàn)。
[0015] 進一步，利用R分量乘W電極系數(shù)得到目標(biāo)地層的電阻率。
[0016] 進一步，通過電橋法測量目標(biāo)地層電阻抗還包括在測量電極采集到地層信號后， 對地層信號進行放大濾波處理，經(jīng)放大濾波處理后的地層信號傳遞至自平衡電橋。
[0017] 一種基于地層電阻抗的測井系統(tǒng)，包括供電電源、電橋測量模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、 地面接收模塊和含油飽和度計算模塊；
[0018] 所述供電電源與電橋測量模塊連接，用于對目標(biāo)地層及電橋測量模塊供電；所述 電橋測量模塊，用于通過電橋法測量目標(biāo)地層電阻抗；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將電橋測量 模塊獲取的測量數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收模塊；所述地面接收模塊，用于將接收的測量數(shù)據(jù)存 儲并實時顯示；所述含油飽和度計算模塊，用于從所述電阻抗中提取所述目標(biāo)地層的電阻 率信息，將所述電阻率作為該目標(biāo)地層等效純砂巖地層電阻率，根據(jù)等效純砂巖地層電阻 率，利用Archie公式確定泥質(zhì)砂巖地層含油飽和度，其中，等效純砂巖地層電阻率為：與 泥質(zhì)砂巖地層的地質(zhì)特性相同時的純砂巖地層電阻率。
[0019] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進。
[0020] 進一步，所述電橋測量模塊包括測量電極、自平衡電橋和單片機，所述測量電極包 括測量電極M和測量電極N，將測量電極M和測量電極N接于自平衡電橋上，使電極M和電 極N之間的地層作為自平衡電橋的未知橋臂，通過自平衡電橋的自平衡功能使自平衡電橋 的檢流計G中無電流通過，自平衡電橋達(dá)到平衡狀態(tài)；將未知橋臂的測量數(shù)據(jù)輸送給單片 機進行處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)降孛娼邮漳K。
[0021] 進一步，所述電橋測量模塊還包括兩個屏蔽電極A'和兩個屏蔽電極A'的回路電 極B'，兩個所述屏蔽電極A'位于測量電極M兩側(cè)，回路電極B'位于兩個所述屏蔽電極A' 的一側(cè)。
[0022] 采用上述進一步方案的有益效果是：所述屏蔽電極為電極M聚焦，使其電流更多、 更深入地流入地層，W增加探測深度和接收信號質(zhì)量。
[0023] 進一步，所述供電電源通過供電電極對目標(biāo)地層供電，所述供電電極與自平衡電 橋的兩個輸入端連接。
[0024]進一步，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用傳輸電纜，所述地面接收模塊還可根據(jù)需要打印 輸出所述測量數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所述一種基于地層電阻抗的測井系統(tǒng)框圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明所述電橋法測量電阻抗原理示意圖。
【具體實施方式】
[0027]W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0028] 本發(fā)明通過測量地層電阻抗提取地層的電阻率信息，W此電阻率作為該地層等效 純砂巖地層的電阻率，進而直接利用Archie公式進行地層含油性解釋。
[0029] 等效純砂巖地層電阻率的概念：與泥質(zhì)砂巖地層的孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、粒 度分布、比表面、連通性等地質(zhì)特性均相同時的純砂巖地層電阻率。在本發(fā)明中，就是將泥 質(zhì)砂巖的實部電阻率視為相同地質(zhì)特性條件下的純砂巖地層電阻率。
[0030] 在泥質(zhì)砂巖地層，導(dǎo)電因素不僅有傳導(dǎo)電流，還有位移電流。泥質(zhì)顆粒表面的負(fù)離 子吸附孔隙流體中的正離子形成雙電層，雙電層具有電容性質(zhì)，地層的宏觀電容是由無數(shù) 個微分電容構(gòu)成的，因此地層具有阻容性。
[0031] 在低頻段，巖石的電阻抗可W表達(dá)成如下復(fù)數(shù)形式：
[0032]Z=R+巧（1)
[0033] 式中：Z是巖石的阻抗，R是巖石阻抗的實部電阻巧分量），是由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的； X是巖石阻抗的虛部狂分量），是由位移電流或極化產(chǎn)生的。X分量也稱電抗，包括容抗和 感抗，在實際地層中，感抗部分可W忽略，X分量中只有容抗的貢獻(xiàn)。
[0034] (1)式中的R分量乘W電極系數(shù)，即可得到地層的電阻率，該電阻率值與相同電極 系、相同頻率下用常規(guī)方法測得的地層電阻率值是不一樣的。在海相沉積地層，砂巖比較均 勻純凈，X信號很小，由R分量提取的電阻率值與常規(guī)方法測得的地層電阻率值差別不大； 而在陸相沉積的泥質(zhì)砂巖地層，由于泥質(zhì)的存在，X信號不容忽略，用常規(guī)方法測得的地層 電阻率值與（1)式中R分量提取的電阻率值會有較大差別。
[0035] 泥質(zhì)砂巖地層的電導(dǎo)率，是由孔隙離子的傳導(dǎo)電流和泥質(zhì)的位移電流而形成的。 根據(jù)離子獨立運動定律，可W將運兩部分電流對巖石電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)通過測量巖石電阻抗的 辦法區(qū)分開來。其中電阻抗的實部相當(dāng)于該地層等效純砂巖地層的電阻率，可W直接利用 Archie公式進行地層含油性解釋。虛部是由于泥質(zhì)的存在而形成的，它隨著巖石中的泥質(zhì) 含量、泥質(zhì)分布狀態(tài)W及測量頻率等因素的變化而變化，它反映泥質(zhì)對于巖石導(dǎo)電性的影 響。
[0036] 測井儀器測量地層電阻率主要有兩種方式，一種是電極方式，W電極作為傳感器 進行地層電阻率測量，如各種電極測井、側(cè)向測井等，都是通過測量電極直接測量地層的電 阻率值；另一種是線圈方式，W線圈作為傳感器，如感應(yīng)測井，電磁波測井等。
[0037] 在已有的測井方法中，能夠提供地層X分量信息的測井方法只有線圈法，它可W 通過電磁波在地層中傳播時的相位和幅度變化來確定地層的X分量。但是線圈法儀器在使 用中存在如下一些問題：一是線圈法儀器抗干擾能力差，儀器復(fù)雜，制造、維修和使用的技 術(shù)難度都比較大；二是線圈法儀器在較高的頻率下才能得到較高的測量精度，由此而得到 的地層參數(shù)不能直接用于Archie公式，需要做頻散校正；S是線圈法儀器是通過接收信號 的相位和幅度變化來計算地層參數(shù)的，基本屬于間接測量。
[0038] 本發(fā)明采用電橋法測量地層的電阻抗參數(shù)，比線圈法直接，而且精度高。
[003引如圖1所示，一種基于地層電阻抗的測井系統(tǒng)，包括供電電源、電橋測量模塊、數(shù) 據(jù)傳輸模塊、地面接收模塊和含油飽和度計算模塊；
[0040] 所述供電電源與電橋測量模塊連接，用于