雙側(cè)向測井影響因素與應(yīng)對措施分析

錢志軍

中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 300459

雙側(cè)向測井儀可以幫助人員確定相關(guān)參數(shù)，如地層電阻率等，這項參數(shù)對于油氣層開發(fā)工作至關(guān)重要。根據(jù)研究結(jié)果，如果鉆桿沒有接通電源，淺側(cè)向探測深度較淺，淺側(cè)向響應(yīng)一般不會出現(xiàn)明顯變化，但是深側(cè)向儀器與鉆桿的電位存在差異，因此深側(cè)向響應(yīng)可能改變。鉆桿處于深側(cè)向回路電極位置時，結(jié)合各項數(shù)據(jù)可以確定相關(guān)參數(shù)，即帶鉆桿加長電極系數(shù)刻度，此時可以忽略測井響應(yīng)受到的影響。相關(guān)學(xué)者指出，雙側(cè)向測井電子線路中的參數(shù)變化會導(dǎo)致最終測量結(jié)果出現(xiàn)偏差，尤其是帶通濾波器中心頻率偏移，因此相關(guān)研究中詳細(xì)分析了各項參數(shù)，并將這些參數(shù)聯(lián)系起來用于計算測井曲線變化，包括中心頻率及其增益、品質(zhì)因素[1]。利用相關(guān)數(shù)據(jù)計算出最終測量結(jié)果的差異。本文主要研究了雙側(cè)向測井工程，結(jié)合實際工作流程探討了可能導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)變化的主要因素，在此基礎(chǔ)上提出了針對性的應(yīng)對策略。

1 工作原理

雙側(cè)向電極系設(shè)置了多個不同作用的電極。包括主電極、監(jiān)督和聚焦電極，第一種設(shè)置在中心位置，后兩種設(shè)置在上下位置，數(shù)量為1、4、4，表示為A0，M1、Nl、Al、 A2，除主電極外其它電極通常成對設(shè)置在各個位置，同時需要增加短路線。深側(cè)向設(shè)置了不同電極，即回流和測量參考電極，在圖1中表示為B、N，考慮到測量流程，兩者一般處于“無窮遠(yuǎn)處”。屏蔽電極（聚焦電極）A1與A2在測量過程中具有相同的電位，在回路中形成的屏流Il與主電流I0具有相同點(diǎn)，即極性保持一致。一般情況下，A2較長，因此主電流在一定區(qū)域被聚焦，在地層深處屏流對其產(chǎn)生的影響較小，所以該電流不斷發(fā)散，通過增加探測深度，能夠得到相對準(zhǔn)確的測量結(jié)果，與真電阻率差異較小。

圖1 雙側(cè)向原理

在淺探測過程中，電極A2、A2為回流電極，與A1極性存在差異，屏流對主電流的影響較小，主電流層發(fā)散的位置發(fā)生改變，集中在較淺的地層，因此最終得到的測量結(jié)果可能在侵入帶的作用下產(chǎn)生一定偏差。

2 影響雙側(cè)向測井的主要因素

2.1 測井回路

深側(cè)向和淺側(cè)向測量回路使用的導(dǎo)線型號存在差異，為7和10號纜芯。深側(cè)向包括供電和測量回路，兩者導(dǎo)線型號存在差異，前者為10號。如果這些導(dǎo)線出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致側(cè)向測井無法順利實施。這兩條線是影響側(cè)向測井的主要因素[2]。

10號芯出現(xiàn)故障的情況下，會直接影響深屏流通道，從而影響 ED、ID、ES、IS。7號芯出現(xiàn)故障的情況下，則會直接影響深電壓測量回路，從而影響ED、 ES，IS，ID值可能出現(xiàn)誤差。

7號、10號芯是否正常，可以結(jié)合CAL，ZERO，LOG的轉(zhuǎn)換判斷。如果前兩項正常，最后一項出現(xiàn)錯誤，此時上述導(dǎo)線出現(xiàn)故障，包括3514內(nèi)部芯線。針對這種情況下，需要采取有效措施使刻度繼電器正常工作。7號線還受到地面開關(guān)的影響，如果3514中位于7號芯的繼電器沒有合理設(shè)置，也會影響導(dǎo)線的正常工作。室內(nèi)回路線與patch盒相連，導(dǎo)致儀器回路連接情況無法確定，考慮到側(cè)向回路會影響測量結(jié)果，因此應(yīng)改變上述連接方式，即與纜鎧等相連，從而避免出現(xiàn)數(shù)值跳等異常情況。

2.2 測井SP

側(cè)向橡膠馬籠頭電極設(shè)置了SP環(huán)，即8號，需要合理設(shè)置其與馬籠頭的間距。同時應(yīng)避免其與電纜外皮的間距過小。通常不小于6m。在組合測井時，應(yīng)合理設(shè)置sp選擇開關(guān)，將其連接到相應(yīng)的位置，即bridle，在這種情況下，7與8芯相連。采用這種連接方式避免sp環(huán)無法正常工作，防止發(fā)生sp環(huán)無微側(cè)向故障等，通常有微側(cè)向不用設(shè)置該電極。地面擇sp來源為tool。（設(shè)置bridle時，8芯-5號環(huán)無法正常連接，從而影響微側(cè)向回路）

2.3 深驅(qū)動板

如圖2所示，運(yùn)放U1和功放U2在回路中起到特殊的作用，類似于壓電恒流源。雙側(cè)向連接到不同位置，由于各種儀器的絕緣性存在差異，因此電流源可能出現(xiàn)變化。為了防止出現(xiàn)這種情況，需要改變深驅(qū)動板連接方式。詳細(xì)情況如圖3，電路中形成了深電流源，從而保證深驅(qū)動板正常工作。

圖2 雙側(cè)向深驅(qū)動板

深參考板可調(diào)電位器2可以改變電路參數(shù)，即直流電平，通過改變該參數(shù)和反饋控制電壓V2DD，可以相應(yīng)的調(diào)整控制信號，將該信號與QD參考信號對比，利用相應(yīng)電路改變信號類型，從而獲取32Hz的方波，處理后的信號輸入帶通濾波器即可調(diào)整信號，最終形成相同頻率的正弦波，之后經(jīng)過相關(guān)設(shè)備進(jìn)一步處理，即T2變壓器。通過改變T2初級電壓和電阻比值，即可獲取所需的輸出電流。如果儀器不具有良好的絕緣性，可能受到各種信號的影響，之后進(jìn)入運(yùn)放U1-2、U1-3。由于該電路中設(shè)置了穩(wěn)壓二極管，因此能夠減弱上述信號的影響，防止電路中的器件故障或燒毀[3]。

2.4 帶通濾波器

深側(cè)向和淺側(cè)向工作頻率為32Hz、128Hz。帶通濾波器容易受到各項參數(shù)的影響，包括頻率和相位等，導(dǎo)致該器件出現(xiàn)中心頻率偏移，最終導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，無法為油氣層劃分等工作提供參考。如果中心頻率出現(xiàn)較大偏移，會形成嚴(yán)重的相位移，導(dǎo)致深、淺側(cè)向測量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響測井曲線的形狀和幅度，通過改變中心頻率，能夠減小深、淺電阻率曲線的偏差?？紤]到中心頻率和增益是兩項重要影響因素，在儀器維護(hù)工作中需要重點(diǎn)關(guān)注帶通濾波器這兩項參數(shù)是否處于正常范圍內(nèi)，確保儀器測量精度符合要求，保證儀器正常工作。因此人員在調(diào)校雙側(cè)向測井儀時應(yīng)重點(diǎn)檢查上述參數(shù)。

2.5 其他因素

3516中設(shè)置了側(cè)向換擋電源，其電壓與馬籠頭電壓存在一定聯(lián)系，后者增加時，前者也增加。如果井深溫度達(dá)到較高水平，會直接影響電源效率，導(dǎo)致無法靈活換擋，針對這一問題，應(yīng)增加馬籠頭電壓，從而提高換擋電源電壓。如果深側(cè)向屏流供電回路出現(xiàn)故障，會影響電壓電流值，電阻率比值低阻時這種變化不明顯，而高阻層時會產(chǎn)生較大差異，因此在測井時應(yīng)檢查上述參數(shù)是否正常；下井前，需要設(shè)置橡膠扶正器，一般集中在探頭位置。

3 雙側(cè)向測井“雙軌”現(xiàn)象的應(yīng)對

在均勻電層中電阻率不會明顯變化，通常為Rt，因此測井時需要避免電阻率出現(xiàn)明顯變化，在探測深度存在差異時，應(yīng)避免曲線變化，但是由于測量過程中容易受到不同因素影響，因此測量結(jié)果可能不準(zhǔn)確，導(dǎo)致曲線無法保持一致，甚至形成雙軌曲線，如果儀器無法正常工作、常數(shù)改變，都可能導(dǎo)致上述情況的出現(xiàn)。

3.1 儀器故障引起的“雙軌”

儀器無法正常工作時可能出現(xiàn)雙軌，針對這一情況需要檢查儀器中存在的問題。常見的儀器故障具體如下：

（1）儀器線性不良。在低阻和高阻非滲透性地層中，儀器容易出現(xiàn)這類問題，從而導(dǎo)致曲線變化。所以在測井前需要重點(diǎn)檢查儀器線路是否正常，包括元器件是否故障等，防止儀器在測量過程中出現(xiàn)震蕩等情況，從而解決儀器線性不良問題。

（2）電極絕緣不良。馬籠頭和雙側(cè)向電極系容易產(chǎn)生這類問題，從而形成雙軌曲線，前者外殼不具有良好的絕緣性時，可能影響井下電流。

（3）刻度不良。儀器刻度不良也會影響測量結(jié)果，形成雙軌曲線，針對這種情況，可以改變“CAL”、“ZERO”的時間，通過增加這兩項參數(shù)，能夠防止出現(xiàn)雙軌等現(xiàn)象，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 由儀器常數(shù)K 值變化引起的“雙軌”

電極系幾何尺寸、測量電壓、絕緣性等都可能導(dǎo)致常數(shù)改變，進(jìn)而導(dǎo)致雙軌情況的出現(xiàn)。

（1）在儀器生產(chǎn)前一般需要設(shè)置合適的幾何尺寸，因此在實際使用時這些參數(shù)不會明顯改變，不會對儀器常數(shù)產(chǎn)生較大影響。

（2）儀器中聚焦程度是一項重要影響因素，如果該參數(shù)不在正常范圍內(nèi)，容易出現(xiàn)欠焦等問題，從而影響流過儀器的電流，針對這一問題，可以通過改變儀器增益，使儀器聚焦程度處于正常范圍內(nèi)，從而減小儀器測量過程中產(chǎn)生的誤差，獲取更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果。除此之外，需要采取有效措施減少儀器工作溫度的變化，如果儀器工作溫度過高，可能影響測量結(jié)果。

（3）電極系絕緣性較弱的情況下，會影響儀器中的電流，導(dǎo)致地層電流呈現(xiàn)下降趨勢，導(dǎo)致儀器無法正常聚焦，影響最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此電極系絕緣性能是雙軌的一項影響因素。

（4）測量儀器長時間使用情況下，可能影響信號精度，從而影響測量線性，容易形成雙軌曲線，為了解決該問題，需要查看電極是否正常以及放大器是否正常工作，如果這些器件存在問題需要采取合適的處理措施。

3.3 其它原因引起的“雙軌”

（1）雙側(cè)向測井曲線可能在井眼擴(kuò)徑變化時改變，深、淺側(cè)向這項參數(shù)存在差異，具體為1.8m、0.76m。深淺視電阻率容易受到該參數(shù)的影響，增加該參數(shù)，深淺視電阻率會與正常情況下的測量值產(chǎn)生偏差，通常情況下，淺側(cè)向的變化更明顯。

（2）當(dāng)裂縫帶侵入傾角改變時，淺側(cè)向測量結(jié)果不會出現(xiàn)明顯變化，而深側(cè)向測量結(jié)果會產(chǎn)生明顯變化，因此深淺測井曲線會形成相交點(diǎn)，所以裂縫帶和傾斜角會影響最終測量結(jié)果。

（3）有差平衡殘留電位差是一項影響因素，會導(dǎo)致深測井視電阻出現(xiàn)明顯變化，而淺測井這項參數(shù)變化不明顯，如果井內(nèi)外煤質(zhì)電阻率對比度較高，上述參數(shù)的偏差較大，所以上述問題會影響深淺測響應(yīng)分裂，為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要將這項因素考慮在內(nèi)。

（4）在低阻和無圍巖測量時，深淺側(cè)響應(yīng)值存在差異，后者更高，與此同時，深測井響應(yīng)值產(chǎn)生的變化更明顯，主要體現(xiàn)在分裂程度上，相較于無圍巖，在高阻圍巖中上述參數(shù)的變化更加明顯，而淺測井響應(yīng)值變化幅度大于深測井，所以該因素可能導(dǎo)致雙軌現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 “雙軌”現(xiàn)象的校正和處理

儀器常數(shù)值是一項重要影響因素，常用的解決措施是重新測量，對曲線加以校正，如果最終形成的曲線仍然產(chǎn)生較大偏差，表明地層和環(huán)境可能對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，之后需要結(jié)合大量資料，并采取反演處理方式計算出各項參數(shù)，從而獲取較為準(zhǔn)確的地層電阻率。近年來，我國計算機(jī)技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，相關(guān)測量和計算方法開始引入到測井工作中，使得雙側(cè)向非均質(zhì)地層中的測量工作取得了重要進(jìn)展。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段，石油資源已經(jīng)成為我國重要的能源，在工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，而石油開采時需要用到各種儀器，尤其是雙側(cè)向測井儀器。該儀器相較于傳統(tǒng)儀器具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在測量精度更高，測量范圍有所拓寬，但是在實際使用該儀器時可能由于操作不當(dāng)影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而導(dǎo)致雙軌等情況的出現(xiàn)。所以在使用這類儀器時需要按照流程操作，重點(diǎn)關(guān)注各項因素的影響，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。