(完整)1515HDIL高分辨率感应仪器课件.ppt
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1、渤海钻探工程公司大港测井分公司渤海钻探工程公司大港测井分公司郭俊明郭俊明 目目 录录简介简介刻度刻度简介简介 由于直流电法测井(普通电阻率测井、侧向测井等)是由供电电极发射电流在井周围地层中形成直流电场,测量地层中的电位分布,得出地层电阻率,所以它要求井内钻井液导电,提供电流通道。有时,为了获取地层原始含油饱和度信息、减少油气层污染等目的,需要采用油基泥浆钻井或空气钻井。在这种条件下,井内没有导电介质,不能进行直流电法测井。而感应测井则可解决这一问题。简简 介介常规感应(常规感应(1503)测井面临的难题:)测井面临的难题:不能用来划分薄储层。受分辨率的影响,常规感应不能用来划分薄储层。受分辨
2、率的影响,常规感应薄储层的电阻率精度很差;薄储层的电阻率精度很差;得到的视电阻率曲线精度较低,致使分析的含油饱得到的视电阻率曲线精度较低,致使分析的含油饱和度误差较大;和度误差较大;对侵入较深的储层不能如实反映地层的真电阻率;对侵入较深的储层不能如实反映地层的真电阻率;电导率高时趋肤影响校正效果较差,且只适合测量电导率高时趋肤影响校正效果较差,且只适合测量电阻率小于电阻率小于200m的地层。的地层。受井眼的影响较大,且无较好的校正方法,特别是受井眼的影响较大,且无较好的校正方法,特别是在大斜度井中、井眼扩径井段。在大斜度井中、井眼扩径井段。简简 介介 15151515高分辨率感应高分辨率感应(
3、High Definition Induction(High Definition Induction Logging-HDIL)Logging-HDIL)是阿特拉斯是阿特拉斯(Baker Atlas)(Baker Atlas)生产的新一代感应生产的新一代感应测井仪器。测井仪器。高分辨率阵列感应(高分辨率阵列感应(HDILHDIL)的特点:的特点:可获得不同纵向分辨率和径向探测深度的电阻率曲线可获得不同纵向分辨率和径向探测深度的电阻率曲线可描述储层侵入带电阻率变化情况可描述储层侵入带电阻率变化情况可得到原状地层电阻率、侵入带地层电阻率、侵入半径可得到原状地层电阻率、侵入带地层电阻率、侵入半径复
4、杂井眼条件下提供高精度的地层电阻率复杂井眼条件下提供高精度的地层电阻率 简简 介介TR1R2R3R4R5R6R71515 High Definition Induction Log1515EA1515MAHDIL仪器性能指标仪器性能指标最大耐温:最大耐温:400400F F(204204C C)/1/1小时小时 350350F F(177177C C)/4/4小时小时最大耐压:最大耐压:2020,000PSI000PSI(137.9MPS137.9MPS)仪器外径:仪器外径:3.633.63英寸(英寸(92.2mm92.2mm)仪器长度:仪器长度:8.27m8.27m测速:测速:3030英尺英
5、尺/分分探测深度:探测深度:1010、2020、3030、6060、9090、120120英英寸寸垂直分辨率:垂直分辨率:1 1、2 2、4 4英尺英尺测量范围:测量范围:0.2-20000.2-2000欧姆米欧姆米测量精度:测量精度:1ms/m1ms/m通过在发射线圈中加一个幅度和频率恒定的交流电时,发射通过在发射线圈中加一个幅度和频率恒定的交流电时,发射线圈就能在井周围地层中感应出电动势,形成以井轴为中心线圈就能在井周围地层中感应出电动势,形成以井轴为中心的圆环状涡流,其强度与地层的电导率成正比。涡流又会产的圆环状涡流,其强度与地层的电导率成正比。涡流又会产生二次交变电磁场,在接收线圈中又
6、会产生感应电动势,该生二次交变电磁场,在接收线圈中又会产生感应电动势,该电动势的大小与涡流强度有关,即与地层的电导率有关。电动势的大小与涡流强度有关,即与地层的电导率有关。HDILHDIL测量原理测量原理HDIL测量技术测量技术1 1、电磁感应原理为理论基础电磁感应原理为理论基础2 2、线圈系由七组基本接收单元组、线圈系由七组基本接收单元组成成3 3、使用八种工作频率同时工作、使用八种工作频率同时工作4 4、采用软件进行数字聚焦、环境、采用软件进行数字聚焦、环境校校 正和分辨率匹配正和分辨率匹配5 5、获得、获得3 3种纵向分辨率(种纵向分辨率(1ft1ft、2ft2ft、4ft4ft)、)、
7、六种径向探测深度六种径向探测深度 (10in10in、20in20in、30in30in、60in60in、90in90in、120in120in)的电阻率曲线的电阻率曲线线圈系由七组基本接收单元(源线圈系由七组基本接收单元(源距为距为6 69494英寸)组成,共用一英寸)组成,共用一个发射线圈,使用八种频率(个发射线圈,使用八种频率(10KHz10KHz、30KHz30KHz、50KHz50KHz、70KHz70KHz、90KHz90KHz、110KHz110KHz、130KHz130KHz、150KHz150KHz)同时工作,测量同时工作,测量112112个个原始实分量和虚分量信号,通过原
8、始实分量和虚分量信号,通过多路遥测短节,把采集的大量数多路遥测短节,把采集的大量数据传输到地面,再经计算机进行据传输到地面,再经计算机进行预处、趋肤校正等,得出具有不预处、趋肤校正等,得出具有不同探测深度和不同纵向分辨率的同探测深度和不同纵向分辨率的电阻率曲线。电阻率曲线。HDILHDIL的简单原理的简单原理三线圈系结构没有硬件聚焦性能三线圈系结构没有硬件聚焦性能,其纵向响应曲线呈不对称形状,其纵向响应曲线呈不对称形状,因此高分辨率阵列感应测井采,因此高分辨率阵列感应测井采用用“软件聚焦软件聚焦”,即用数学方法,即用数学方法对原始测量数据进行处理,得出对原始测量数据进行处理,得出阵列感应合成曲
9、线,经过处理后阵列感应合成曲线,经过处理后得出的阵列感应测井曲线不同与得出的阵列感应测井曲线不同与任何一组线圈系的响应函数值,任何一组线圈系的响应函数值,实际上,它相当于阵列感应测井实际上,它相当于阵列感应测井各组线圈系响应函数的加权和(各组线圈系响应函数的加权和(相应工作频率下所有线圈系的相应工作频率下所有线圈系的R R和和X X信号合成)。信号合成)。HDIL与双感应测井的一些特性对比与双感应测井的一些特性对比仪器性能 高分辨率阵列感应(1515)常规感应(1503)聚焦方式 软件聚焦 硬件聚焦 工作频率 八种频率 一种频率 测量曲线 六种探测深度、四组纵向分辨率曲线 深、中两种探测深度曲
10、线 探测深度 10in、20in、30in、60in、90in、120in 中感应:0.81 米 深感应:1.63 米 纵向分辨率 1ft、2ft、4ft 和实际分辨率 中感应:0.81 米 深感应:1.63 米 测量范围 0.2-2000m 0.2-200m HDIL的优越性的优越性先进的软件数字处理技术先进的软件数字处理技术多种纵向分辨率多种纵向分辨率多种径向探测深度多种径向探测深度消除井斜对测井资料的影响消除井斜对测井资料的影响围岩校正围岩校正先进的软件数字数字处理技术先进的软件数字数字处理技术新的趋肤影响校正技术新的趋肤影响校正技术井眼环境校正技术井眼环境校正技术软件聚焦软件聚焦优化合
11、成处理技术优化合成处理技术分辨率匹配技术分辨率匹配技术径向电阻率反演技术径向电阻率反演技术多种纵向分辨率多种纵向分辨率 常规感应测井响应是径向常规感应测井响应是径向聚焦和纵向聚焦的一种折中结聚焦和纵向聚焦的一种折中结果,提高纵向分辨率就增大了果,提高纵向分辨率就增大了对井眼附近地层的影响,即扩对井眼附近地层的影响,即扩大了井眼影响。而大了井眼影响。而HDILHDIL测井曲测井曲线是通过对阵列测量信息进行线是通过对阵列测量信息进行井眼环境影响校正,然后进行井眼环境影响校正,然后进行优化合成,可以形成多种纵向优化合成,可以形成多种纵向分辨率电阻率曲线曲线。分辨率电阻率曲线曲线。4ft分辨率2ft分
12、辨率1ft分辨率多种径向探测深度多种径向探测深度 常规感应采用硬件聚焦,其常规感应采用硬件聚焦,其探探测深度测深度随地层的电导率的变化而变随地层的电导率的变化而变化,在高电导率地层,探测深度降化,在高电导率地层,探测深度降低。而低。而HDIL采用先进的数字处理采用先进的数字处理技术,可以同时获得六种不同径向技术,可以同时获得六种不同径向探测深度的电阻率曲线,而且在很探测深度的电阻率曲线,而且在很宽的地层电导率范围内,其探测深宽的地层电导率范围内,其探测深度基本不变。度基本不变。1515HDIL仪器是由电子线路和线圈系组成仪器是由电子线路和线圈系组成线圈系包括:发射电路、接收电路、七组接收线圈、
13、一个线圈系包括:发射电路、接收电路、七组接收线圈、一个发射线圈发射线圈电子线路包括:共两块数字信号处理电子线路包括:共两块数字信号处理DSP、C30基本数字基本数字控制、接口板控制、接口板 1515HDIL简图图1 高分辨感应测井基本原理图发射电路发射电路 发射部分是仪器的核心部分,该部分产生仪器正常工作时所需的各种时序信号。仪器工作时设置的有关参数可以通过命令传送到该部分进行改变。发射部分与仪器其它部分之间的通讯,通过一对平衡的双扭线串行进行。发射控制器的主要功能是:(1)产生驱动发射器所需的逻辑(2)产生发送到采集系统的同步逻辑(3)产生控制仪器不同工作方式的开关逻辑(Log、Cal、ze
14、ro)(4)测量线圈系中两点处的温度(5)选择一种参考信号。参考信号是发射到地层中的合成波的特征信号,电子线路中有一些点处都监视这个信号。可以通过发射控制器发送命令,以便在两个监视点间进行切换,选定一种参考信号。这个命令主要用于测试目的用的。(6)存储与线圈系有关的刻度数据。这个特征使得能够交互使用不同的电子线路和不同的电子线圈系,而对测量结果没有影响。接收电路接收电路接收电路接收电路 仪器的前置放大部分,位于线圈系的上部,包含了所有的前置放大通道。三个前置放大器板用一个三角形骨架固定,每个前置放大器板含有三个前置放大器通道,仅有一块板处理三个通道,而其它两块板各处理两个通道。线圈系线圈系 七
15、组基本接收线圈(源距为七组基本接收线圈(源距为6 69494英寸)组成英寸)组成,共用一个发射线圈,使用八种频率(,共用一个发射线圈,使用八种频率(10KHz10KHz、30KHz30KHz、50KHz50KHz、70KHz70KHz、90KHz90KHz、110KHz110KHz、130KHz130KHz、150KHz150KHz)同时工作;)同时工作;电子线路电子线路共两块数字信号处理共两块数字信号处理DSP、C30基本数字基本数字控制、接口板控制、接口板 数字信号处理数字信号处理DSP 发射线圈产生一个重复的发射线圈产生一个重复的发射信号,在接收线圈中发射信号,在接收线圈中,接收到的信号
16、通常埋没,接收到的信号通常埋没在噪声中,将其接收到的在噪声中,将其接收到的信号叠加起来,即信号叠加起来,即“stack”1+2+3+stack”1+2+3+等。等。假设噪声是随机的,则真假设噪声是随机的,则真实的信号将被实的信号将被“净化净化”。这很清楚,我们叠加的越这很清楚,我们叠加的越多,则信号显得越好多,则信号显得越好 C30基本数字控制基本数字控制 1)与地面进行通讯(命令译码,发送)与地面进行通讯(命令译码,发送和接收数据)和接收数据)2)采集波形,进行进一步的处理(压)采集波形,进行进一步的处理(压缩处理)缩处理)3)与仪器的发射部分进行通讯。)与仪器的发射部分进行通讯。接口板接口
17、板 1)寻址采集模块所需的控制线2)C30基本数字控制器与发射器之间通讯所需的串行平衡驱动器和接收器3)监视保温瓶内部温度的温度传感器测井时,如果发现adstd.1值降落到2000以下,这可能不是问题,除非工程师在hdil.wave窗口上发现有过多的噪声,如果发现噪声可降低测速来增加堆栈数。Rxtemp and txtemp(接收线圈温度和发射线圈温度):代表井眼温度,两者温度差在10deg.c之内(否则线圈系温度梯度可能太大)。故障检修故障检修幅度稳定。在幅度上的快速变化指示adstk 计数有问题,如果怀疑请检查adstk.1时间稳定。没有突然的向左或向右漂移。基线上没有过多的噪声,基线接近
18、于零(20mV)。如果基线没有了或者移动了可能是由于电子偏置或堆栈有问题。注意由于波形采样的不连续,脉冲可能出现有一个flat-top,但不是饱和。当脉冲超过2.048伏时就会出现饱和,在不同的仪器串中出现饱和的主要原因是导电性物体覆盖在接收线圈上,如stand-off或centralizer.参考信号是一个方波,它的倾斜端头超过2微秒并且逐渐衰减。故障检修故障检修 方波:方波:(连续):仪器未均衡,磁性材料 单脉冲单脉冲:脉冲下的区域与地层的电导率是相称的。宽脉冲宽脉冲:非常导电的材料,短间隔读取仪器的线圈外壳 双脉冲双脉冲:电子偶合,如果太大则指示有屏蔽物或者线圈有问题故障检修故障检修检查
19、玻璃钢外壳损害和渗漏2、去除丝扣保护帽。3、去除两个O型圈(item 3)并且丢弃4、检查组成的卡圈是否损害。5、检查O型圈槽6、清洁、润滑丝扣和O型圈槽。7、安装新的O型圈故障检修故障检修给1515EA/MA供电180VAC,观察电流大约260mA。用PC测试系统(或ECLIPS)开始通讯。在地面系统上,设置堆栈数为41725。当仪器开关设为ZEROCALLOG时,观察每个阵列正确的波形外观,参考图3.3.1、图3.3.2、图3.3.2。在ECLIPS系统上,用鼠标在hdil.wave图上确定参考信号的上升沿和下降沿时间大约为2微秒。温度曲线rxtemp和txtemp读数应该和周围的温度大约
20、相同,每个曲线温度应该和周围温度差在5之内。故障检修故障检修数字化失败,例如一个永久或间歇性坏道(大概读数为-2.048伏)。移动波形:在波形上偶然第一个采样坏了,波形上其余的将被移动一个采样到正确的过多的噪声(20mv at A/D),随机或者一个认可的标记,例如,一个正弦波通过在一个或更多通道的数据移动。指示接外壳或接地问题的振铃在导电的环境下与希望的脉冲不一致的任何情况,参考前面讲过的有磁性或金属物体和外壳接地故障。如果脉冲在任何时间改变极性,然后这个建议有一个冲蚀或者相似的问题并且电导同时也变为负的如果一条曲线的基线显示跳跃,这可能那个通道有问题,在测井时就会引起问题。如果所有曲线的基
21、线,包括ref,同时在跳跃,这可能在堆栈计数上出现错误,这不影响电导率由于它在划分时已取消。有时一个通道可能出现flat-top,但这通常由于波形的有限的采样速率所致。如果A/D电压超过2.048伏就会出现flat-top。在参考信号上的斜端宽为23微秒,在每个极性上参考信号有一个渐进的倾斜面。它应该是对称的。关闭测试,二极管被发现关掉2070微秒。故障检修故障检修The hdil.wave 窗口把曲线标尺以便它们的幅度与进入到A/D中的电压成比例。事实上,用隐含的数值(例如,对于所有波形用100标尺),在基线之间被标尺为1伏,当问题被怀疑在仪器的数字化部分时这种表示是最好的,例如,如果A/D
22、或存储器没有提供数据,在那个通道上波形将显示-2.048伏,故障检修故障检修注注 意意 事事 项项线圈系内有两个温度探头分别是线圈系内有两个温度探头分别是RXTEMP和和 TXTEMP,温度差不温度差不能超过能超过10度(测井时候)。度(测井时候)。(有时候由于下放速度太快会造成温有时候由于下放速度太快会造成温度梯度度梯度),确保确保RXTEMP和和 TXTEMP,温度差在刻度时不能超过温度差在刻度时不能超过5度度主刻度至少每主刻度至少每90天做一次。天做一次。刻度区域刻度区域10M内不允许有大型金属物质,小金属物质要在内不允许有大型金属物质,小金属物质要在5M以以外,木质刻度架下面不能有水泥
23、地。天气基本不影响刻度,但是外,木质刻度架下面不能有水泥地。天气基本不影响刻度,但是高压电线,电台,闪电会产生干扰。高压电线,电台,闪电会产生干扰。预热至少预热至少15分钟。分钟。本仪器的电子线路与线圈系连接时通过本仪器的电子线路与线圈系连接时通过45信连接头实现的,信连接头实现的,所所以,具有以,具有32芯的扶正器不能接在此位置。每次连接要注意仪器是芯的扶正器不能接在此位置。每次连接要注意仪器是否连接正确,否则,将会损坏仪器。否连接正确,否则,将会损坏仪器。预热10-15分钟,线圈系内发射温度和接收温度在5度之内 测井10度内插头不要插,放到开路位置,环放到下面的电子线路上,插头朝下,量位置
24、从铍铜下面开始 如图AM刻度完后也就正常了,和以前值比较测前校验后,变绿,说参数重新变化,测井用的侧前参数,基于这个原因,可以换线路。接收温度探头是隐含的,如果坏了 可以改为发射测井时候必须加扶正器,永远不要不加!扶正器尽量靠在玻璃钢两头的线路外客上。泥浆井径校正 剧中 非剧中Borehole-corrected conductivity curvesBorehole-corrected conductivity curves:(mbhc0-mbhc6mbhc0-mbhc6).检查井眼校正好坏 区分在数据和处理好坏UnfocusedUnfocused,.safety curves.:(mur0
25、 mur0-mur6mur6)井眼校正后的,因为每个道都是分别处理的,所以坏一个还可以用,一般水平井和高倾角的井不加聚焦。圈系上底部金属部分和顶部金属部分都应被支撑,不要用线圈系的玻璃钢部分举起仪器未受支撑的金属部分的重量。这会引起玻璃钢部分不适当的弯曲和受力。HDIL测井资料的应用测井资料的应用复杂井眼条件下提供高精度的地层电阻率复杂井眼条件下提供高精度的地层电阻率 定性识别油、水层定性识别油、水层-淡水泥浆侵入储层油气层的识淡水泥浆侵入储层油气层的识别别定性识别油、水层定性识别油、水层-咸水泥浆侵入储层油气层的识咸水泥浆侵入储层油气层的识别别定性描述储层渗透性好坏定性描述储层渗透性好坏 确
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