專利名稱：無趨附效應(yīng)電磁波測井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油勘探領(lǐng)域中測量井周地層不同深度處的電導(dǎo)率(電阻率)、介電常數(shù)的無趨附效應(yīng)電磁波測井方法。
石油勘探中現(xiàn)有的測量井周地層電導(dǎo)率的感應(yīng)測井方法，按所測量提取的信號方式來分類，主要有以下兩種即測量R信號和同時測量R信號和X信號的感應(yīng)測井方法。
前者將包含地層重要信息的X信號看成無用信號，采用硬件聚焦的方式壓制X信號，然后據(jù)R信號來確定地層的電導(dǎo)率。當(dāng)?shù)貙拥碾妼?dǎo)率較大時，受趨附效應(yīng)的嚴重影響，將使地層電導(dǎo)率的測量值低于地層的真電導(dǎo)率，導(dǎo)致儀器響應(yīng)具有很大誤差。
后者同時測量R信號和X信號，利用X信號中包含大量的趨附效應(yīng)信息的性質(zhì)，采用相量反褶積的方法對X信號的形狀和幅度進行變換，進而校正實部信號中由于趨附效應(yīng)的影響而產(chǎn)生的誤差。這樣，在一定程度上改進了測量精度，但缺陷是1.從R信號和X信號與地層電導(dǎo)率的近似關(guān)系出發(fā)，由于測量電導(dǎo)率與地層電導(dǎo)率成非線性關(guān)系必然導(dǎo)致地層電導(dǎo)率測量精度的下降；2.為彌補上述缺陷而采用的信號處理校正方法的合理性不能在物理機制上給出令人信服的解釋；3.信號處理過程既要兼顧趨附效應(yīng)的校正和保證縱向分辨率不減小又要有益于實時處理，必須采用折衷方案，導(dǎo)致處理過程繁瑣，帶有人為的因素，其效果的好壞在很大程度上依賴于后驗。
測量R信號方法的常規(guī)感應(yīng)測井方法對單發(fā)單收儀器所得地層視電導(dǎo)率為σR=Re(V)K=2L2ωμ{[(1+P)sinP-PcosP]+i[(1+P)cosP+PsinP]}e-p]]>L是發(fā)射線圈和接收線圈之間的距離；NT和NR分別為發(fā)射線圈和接收線圈的匝數(shù)；aT和aR分別為發(fā)射線圈和接收線圈的半徑；發(fā)射線圈的發(fā)射電流為I；角頻率為ω；地層電導(dǎo)率為б；磁導(dǎo)率為μ當(dāng)線圈縮成點狀時，發(fā)射線圈在接收線圈處的感應(yīng)電動勢V；K為儀器常數(shù)K=ω2μ2παTαR2NTNRI4L]]>P為傳播系數(shù)P＝L2(ωμб/2Re表示取實部。
由于上面的式子是在(ωб＜＜ε(б為電導(dǎo)率，ε為介電常數(shù))的假設(shè)條件下得到的。而且，視電導(dǎo)率只有當(dāng)。小于0.01S·m-1時才接近于真電導(dǎo)率，在б較大時，受趨附效應(yīng)的嚴重影響，將使地層電導(dǎo)率的測量值低于地層的真電導(dǎo)率，從而降低儀器測量精度。如果此條件不成立，則P值將改變，這時，бa將包含巖石電導(dǎo)率б與介電常數(shù)ε的信息。這樣導(dǎo)致所測視電導(dǎo)率與地層的真電導(dǎo)率相差更遠。
同時測量R信號和X信號的相量雙感應(yīng)測井方法所得地層視電導(dǎo)率為σP(j)=Σl=1Nh(j-l)σR(l)+A(σx)Σl-1Nba(j-l)σx(l)]]>其中σR=Re(V)K;σX=Im(v-V0)K]]>，Re、Im分別表示取實部、虛部，V0為直耦信號。式中，бP是校正后的測量值，h是線性反褶積濾波因子，бR(1)是R信號的第1個子樣，A是幅度擬合函數(shù)，ba是X信號擬合濾波因子，бx(1)是X信號的第1個子樣。這里h，ba，A的確定復(fù)雜且?guī)в腥藶橐蛩亍?br> 綜上所述，到目前為止，還沒有能消除趨附效應(yīng)影響的準確測量不同深度處地層電導(dǎo)率(電阻率)的方法。
本發(fā)明目的是提供一種不含趨附效應(yīng)影響的準確測量不同深度處地層電導(dǎo)率(電阻率)的無趨附效應(yīng)電磁波測井方法。
本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)無趨附效應(yīng)電磁波測井方法對于任何線圈系組合的感應(yīng)測井儀所取得的測井信號，用Lambert W函數(shù)求解其電磁場傳播系數(shù)，進而提取地層電導(dǎo)率。
本發(fā)明目的還可以通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)無趨附效應(yīng)電磁波測井方法線圈系包含MAXT個發(fā)射線圈，MAXR個接收線圈，分布的發(fā)射線圈發(fā)發(fā)出電磁信號，將接收線圈接收的電磁信號采用如下公式計算出地層視電導(dǎo)率бσmn=Im([W(VmnωmμLmn2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2,ϵmn=Re([W(VmnωmμLmn2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2]]>式中Lmn是第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈之間的距離；NTm和NRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的匝數(shù)；aTm和aRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的半徑；第m個發(fā)射線圈的發(fā)射電流為Im，角頻率為ωm，磁導(dǎo)率為μ；第m個發(fā)射線圈在第n個接收線圈處的感應(yīng)電動勢為Vmn；
W為Lambert W函數(shù)，Re和Im分別表示取實部和虛部。
本發(fā)明對地層真電導(dǎo)率的大小和發(fā)射電流、頻率可任意選定。
本發(fā)明電磁波測井方法對發(fā)射線圈和接收線圈的位置可以任意選定。
本發(fā)明主要特點是1.所得地層電導(dǎo)率信號不存在趨附效應(yīng)影響，測量結(jié)果準確，在發(fā)射頻率較高時，可同時獲得準確地層介電常數(shù)，可以把實現(xiàn)這種方法的電子線路裝入井下，直接輸出。
2.提取地層電導(dǎo)率(電阻率)時無需作趨附效應(yīng)校正。
3.在發(fā)射電流頻率較高時，可同時輸出地層介電常數(shù)曲線。
4.對發(fā)射線圈和接收線圈的位置可以不加限制。
5.沒有對地層真電導(dǎo)率的大小和發(fā)射電流頻率作任何限制，因而計算出的結(jié)果為地層電導(dǎo)率的準確值。
本發(fā)明


如下圖1為本發(fā)明發(fā)射線圈和接收線圈的位置示意圖；圖2為本發(fā)明效果對比圖。
以下結(jié)合

實施例本發(fā)明所得地層視電導(dǎo)率為σmn=Im([W(VmnωmμLmb2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2,ϵmn=Re([W(VmnωmμLmn2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2]]>式中W為Lambert W函數(shù)，Re和Im分別表示取實部和虛部，儀器包含MAXT個發(fā)射線圈，MAXR個接收線圈。發(fā)射線圈和接收線圈在儀器中的位置可以不加限制。Lmn是第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈之間的距離；NTm和NRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的匝數(shù)；aTm和aRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的半徑；第m個發(fā)射線圈的發(fā)射電流為Im，角頻率為ωm，由電磁感應(yīng)的原理可知，在均勻介質(zhì)空間中，若其電導(dǎo)率為б，磁導(dǎo)率為μ，當(dāng)線圈縮成點狀時，設(shè)第m個發(fā)射線圈在第n個接收線圈處的感應(yīng)電動勢為Vmn。
實施例1單發(fā)單收感應(yīng)儀器提取地層電導(dǎo)率的方法設(shè)發(fā)射電流頻率為200MHz，發(fā)射線圈和接收線圈的間距為L＝0.8m。下面是多層模型提取電導(dǎo)率的方法比較，其中L&T代表本發(fā)明所得電導(dǎo)率，MODEL表示模型電導(dǎo)率，R代表常規(guī)感應(yīng)測井方法所得電導(dǎo)率，RX代表相量感應(yīng)測井方法所得電導(dǎo)率。可以看出，本發(fā)明所提方法所得電導(dǎo)率最接近地層模型。
實施例2多發(fā)多收感應(yīng)儀器提取地層電導(dǎo)率的方法采用多發(fā)多收感應(yīng)線圈系組成，提取地層電導(dǎo)率的方法與實施例1類似，只是把多發(fā)多收線圈系分解為多個單發(fā)單收儀器，對所得信號進行組合，加權(quán)優(yōu)化，得到具有合理縱向分辨率和探測深度的合成曲線。對多層理論模型來說，結(jié)果與上圖相同。
實施例3單發(fā)多收感應(yīng)儀器提取地層復(fù)電導(dǎo)率的方法儀器由多個單發(fā)雙收線圈系組成，同樣引人Lambert W函數(shù)，與實施例2不同的是，這里利用雙收線圈的幅度比和相位差來獲得地層電導(dǎo)率和介電常數(shù)。再對所得信號進行組合，加權(quán)優(yōu)化，得到具有合理縱向分辨率和探測深度的合成曲線。
權(quán)利要求
1.一種無趨附效應(yīng)電磁波測井方法，其特征在于對于任何線圈系組合的感應(yīng)測井儀所取得的測井信號，用Lambert W函數(shù)求解其電磁場傳播系數(shù)，進而提取地層電導(dǎo)率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無趨附效應(yīng)電磁波測井方法，其特征在于線圈系包含MAXT個發(fā)射線圈，MAXR個接收線圈，分布的發(fā)射線圈發(fā)發(fā)出電磁信號，將接收線圈接收的電磁信號采用如下公式計算出地層視電導(dǎo)率бσmn=Im([W(VmnωmμLmn2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2,ϵmn=Re([W(VmnωmμLmn2i2Kmne)+1]2ωmμLmn2]]>式中Lmn是第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈之間的距離；NTm和NRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的匝數(shù)；aTm和aRn分別為第m個發(fā)射線圈和第n個接收線圈的半徑；第m個發(fā)射線圈的發(fā)射電流為Im，角頻率為ωm，磁導(dǎo)率為μ；第m個發(fā)射線圈在第n個接收線圈處的感應(yīng)電動勢為Vmn；W為Lambert W函數(shù)，Re和Im分別表示取實部和虛部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無趨附效應(yīng)電磁波測井方法，其特征在于地層真電導(dǎo)率的大小和發(fā)射電流、頻率可任意選定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無趨附效應(yīng)電磁波測井方法，其特征在于發(fā)射線圈和接收線圈的位置可以任意選定。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油勘探中測量井周不同深度的電導(dǎo)率(電阻率)、介電常的方法,特點是用Lambert W函數(shù)求解其電磁場傳播系數(shù),進而提取地層電導(dǎo)率。當(dāng)包含MAX
文檔編號G01V3/28GK1332380SQ0010977
公開日2002年1月23日 申請日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者陶果, 劉國強 申請人:石油大學(xué)(北京)