一种油基泥浆随钻电成像测井装置和方法,测井装置的主要部件电成像探头装置的中心位置为钮扣电极,向外依次为屏蔽电极和返回电极,采用数值模拟方法和物理实验模型的方法能够确定油基泥浆随钻电阻率成像测井的仪器常数,实现测量阻抗幅度和相位信息与地层电阻率和地层介电常数之间的转换;制定了地层电阻率的融合拼接策略,利用多频条件下的测量数据实现全范围地层电阻率的融合拼接计算;采用神经网络拟合的方式建立最小化目标函数,采用反演或优化算法实现地层电阻率、地层介电常数和极板间隙的计算;本技术利用神经网络算法拟合正演响应函数,进而利用反演或优化算法获得地层电阻率、间隙、地层介电常数,更好地服务于油气地层解释评价。
背景技术
石油勘探开发行业在国民经济与能源发展过程中占有重要地位。油气储层评价能够为石油勘探与开发提供有力的技术支撑,其中,测井技术及解释评价发挥着重要作用。测井也称为地球物理测井,包括裸眼井和随钻测井,属于应用地球物理领域,是利用电磁、声波、核磁、放射性、电化学等测量仪器在地下钻孔内测量地层电阻率、介电常数、密度、放射性等参数及其分布,广泛应用于油气勘探开发领域。
裸眼井电成像测井是一种电测井方法,也称为微电阻率扫描成像测井,是利用仪器极板上密集分布的阵列式钮扣电极组成微电阻率扫描阵列,结合配套的屏蔽电极、返回电极、调节和采集电路等部件,能够同时测量几十到上百条电阻率曲线,经过数据处理得到高清晰的井壁地层电阻率分布图像。随钻电成像测井是利用嵌入到钻铤的单个或多个钮扣电极,结合钻进时钻铤自身的旋转,测量不同方位的井壁地层,经过数据处理得到井壁地层电阻率分布图像,可以进行地层裂缝、孔洞识别,薄层分析,地质构造解释等。
钻井时,井筒内含有泥浆,起到润滑、传输、保持井内压力稳定等作用。经常使用的泥浆为低电阻率的水基泥浆,水基泥浆出现最早,应用广泛。还有一类泥浆是以油(柴油或矿物油)为连续相,水或亲油的固体(有机土、氧化沥青等)为分散相,并添加适量处理剂、石灰和加重材料所形成的分散体系。油基泥浆的主要优点是能抗高温,有很强的抑制性和抗盐、钙污染能力,润滑性好,并可有效减轻对油气层的损害,电阻率值很高。最初使用的随钻电成像测井仪器适用于低电阻率的水基泥浆。但是,在相当多的情况下,水基泥浆难以满足现场作业要求,如大斜井、水平井、页岩地层、深海储层等特殊环境。油基泥浆具有良好的润滑性,耐高温高压,保持井壁稳定,提高作业效率等优点,在这些特殊环境中得到广泛应用。但是油基泥浆是以油相为连续相,电阻率高,通常为水基泥浆电阻率的几百倍甚至上万倍,限制了原有的适用于水基泥浆的随钻电成像测井仪器的使用。
目前,为开展适用于油基泥浆的电成像测井技术,所采取的措施有开发导电型油基泥浆,四端点测量法,电容耦合法等。申请号为202010117447.2、202110912504.0、202310569238.5的专利申请,公布了一种适用于水基泥浆的随钻电成像测井仪器结构和成像方法。申请号为201910294886.8的专利申请,公布了一种基于凹陷电极结构的油基泥浆微电阻率扫描成像测井方法,采用一个频率,但是没有考虑地层电阻率与地层介电常数的耦合性,适用于电阻率相对较小的地层,只测量了地层电阻率,测量数据单一,不便于后续的地层解释分析,且增加了极板机械制造难度。《石油学报》2020年8期题目为《低电阻率地层基于凹陷电极对的油基泥浆电成像测井四参数计算方法》的文献,公布了基于凹陷电极对的油基泥浆微电阻率扫描成像测井四参数计算方法,采用一个频率,经过等效模型计算得到了泥浆电阻率、泥浆介电常数、泥饼厚度和地层电阻率等四个参数,丰富了测量数据,但是该方法也未考虑地层电阻率、地层介电常数之间的耦合,与申请号为201910294886.8的专利申请一样,只适用于低阻地层。申请号为202011019657.4的专利申请是在申请号为201910294886.8的基础上,进行了井壁裂缝、孔洞识别和判断,同样未考虑地层电阻率与地层介电常数的耦合性,只适用于低阻地层。申请号为201910124532.9的专利申请公布了基于油基泥浆环境微电阻率扫描成像的多频率校正方法,该方法也是将获取地层电阻率作为主要目的,未充分考虑地层电容耦合作用的影响。《中国石油大学学报(自然科学版)》2018年第3期题目为《油基钻井液环境下电成像测井响应分析及定量反演》的文献,分析了油基泥浆微电阻率扫描成像测井的响应特征,利用反演方法研究了地层电阻率和极板与井壁之间的泥饼厚度(间隔),需要反复查找正演数据库,直到满足目标函数,过程烦琐,不能满足测井现场解释的实时性要求,而且缺乏地层介电常数影响分析及反演处理方法。申请号为202211164950.9的专利申请,公布了一种油基泥浆电成像测井参数确定方法,该方法也主要围绕裸眼井电成像测井,未专门涉及油基泥浆随钻电成像测井仪器结构和数据处理方法。通过上述分析,现有方法存在开发成本高、适用地层条件有限、不能有效实现泥饼/泥浆信号与地层信号有效分离、受地层电容耦合作用影响、数据单一、数据处理过程繁杂等缺点,而且主要围绕裸眼井环境,还缺少油基泥浆随钻电成像测井方法及其装置。
实现思路