EWR-PHASE4 電阻率特點及其應用

張傳峰

江蘇油田鉆井處，江蘇揚州 225261

0 引言

FEWD是哈利伯頓公司生產的一種無線隨鉆地質評價儀器，它能在鉆井的同時實時測量并上傳地層的地質參數（伽馬、電阻率、孔隙度等），技術人員可根據測得的各項參數對地層做出評價，根據需要及時調整井身軌跡，保持井眼始終沿儲層有利的位置鉆進，從而實現地質導向的目的。EWR（Electromagnetic Wave Resistivity）是FEWD系統測量地層電阻率的儀器之一，通過分析電磁波電阻率曲線的特點，可以在導向鉆進中根據實際情況采取措施， 及時調整控制井眼軌跡，以提高油層穿透率，更有利于水平井施工。

1 EWR 的結構及測量原理

1.1 結構

EWR采用了四發雙收的結構（圖1），四個發射線圈和兩個接收線圈分別垂直安置在無磁鉆鋌表面的環形溝槽內， 外部采用特殊材料封固。極淺、淺、中深度的測量采用2MHz的發射頻率，而深電阻率的測量采用較低的1MHz發射頻率以實現較深的探測深度。

圖1 電磁波電阻率傳感器EWR示意圖

1.2 測量原理

EWR主要采用三種計算方法實現電阻率的測量：相位移測量、幅度比測量及組合電阻率測量法。

2 EWR 的特點及探測深度的影響因素

2.1 EWR 的特點

1）與常規的電纜測井相比，由于隨鉆電阻率儀器在鉆井的同時測井，地層打開時間短，受鉆井液的侵入影響較小，其測量結果更能反映地層的真實狀態，為準確區分地層界面，實時高效的進行地層評價提供了更為可靠的依據；

2）EWR采用四發雙收線圈系，可以得到深、中、淺、極淺四條不同探測深度的曲線，能更有效的排除圍巖電阻率對儀器的干擾，更及時的反映地層的變化。

2.2 影響EWR探測深度的因素分析

1）發射線圈與接收線圈的間距

隨著發射線圈與接收線圈之間的間距變大EWR的探測深度將增加， 但太長的間距將導致對地層的垂直分辨率下降。

2）發射極傳輸頻率的影響

電磁波電阻率的探測深度與采用的信號傳輸頻率有關。通常而言，采用的發射頻率越低，電磁波在地層中的衰減就越小，探測深度就越深。較低的信號頻率受介電效應的影響也較小，但是遇到高電阻率地層時精度會變差。

3）測量方法的影響

采用幅度比測量法的探測深度大于采用相位移法的，但相位移法在高阻地層中的精度較高，而幅度比法只有在地層電阻率低于300hm.m時精確度較高。

4）地層電阻率的影響

對探測深度影響最大的還是地層的真實電阻率。 由于電磁波在低電阻率的地層中比在高電阻率的地層中衰減更厲害，導致傳輸距離大大縮短。因此，在發射極-接收極距離一定的情況下，電磁波在較高電阻率地層中的傳播距離遠大于低電阻率地層。

圖2 EWR的不同探測深度

3 EWR電阻率特殊響應曲線在水平井施工時的應用分析

3.1 利用“極化角現象”預告地層邊界

當隨鉆電阻率儀器以一定夾角穿越相鄰具有不同電阻率的地層邊界時，測得的電阻率值在短時間內增到極大然后急劇減小，在曲線圖上產生類似犄角的圖形，這種現象即為極化角現象 。極化角現象的產生主要受相鄰地層之間的電阻率差值、儀器發射極與接收極的間距以及井眼軌跡與地層之間相對夾角的大小等因素的影響。鄰近地層之間電阻率相差越大，相對夾角越大產生的極化角就越明顯。通常儲層與其他地層的電阻率差值都較大，因此，極化角現象可以作為判斷鉆頭即將鉆入或鉆出儲層的一個重要標志。

圖3 是s14p4井的EWR實時電阻率曲線圖，從圖中可以明顯看出在2 141m出電阻率曲線開始上升，地層電阻率從4Ω.m上升到最高6.5Ω.m，然后又下降到2 146m的3.5Ω.m左右，接著又迅速升高到近20Ω.m，說明此時鉆頭位置進入油層。由于極化角現象非常明顯，我們可將其作為入層時的重要標志。實際應用中，即將達到目的層時，如果曲線上出現這種現象就應該引起現場人員重視。根據實際情況及時分析采取相應措施。

圖3 s14p4進油層時的極化角現象

3.2 利用不同探測深度的曲線分離程度，來判斷井眼軌跡是否處于最佳位置

EWR有深、中、淺、極淺四條不同探測深度的電阻率曲線，當地層電阻率變化不大時，這幾條曲線測得的電阻率值雖有所差異但應基本重合。而當地層處于交界面時，由于不同的探測深度測得的電阻率有較大差別，反應在曲線圖上就是不同探測深度的曲線出現分離。在s14p4中，我們采用了深電阻率和淺電阻率兩道實時上傳曲線，它們的探測深度分別是：深電阻率：≈1.2m 淺電阻率：≈0.76m。

分析曲線可知，當井眼位置處于油層中較理想位置時，深淺電阻率值18Ω.m～19Ω.m曲線基本重合，自然伽馬值也較低50API左右。在井深2 244m時兩條曲線開始漸漸分離，伽馬值開始上升至泥巖的值，淺電阻率值開始逐漸降低，而深電阻率依然較高甚至有繼續升高的趨勢。說明距儀器較近范圍內地層電阻值較低，而距儀器較遠范圍內地層電阻值較大，出現此現象的原因是由于儀器已經靠近油層與泥巖的界面。由于自然伽馬和淺電阻率的探測深度淺，因此它已測到了儀器逐漸靠近泥巖。而深電阻率的探測深度較深，此時它測得值仍就是油層中的電阻率值，造成了兩條曲線出現分離現象。在2 250m后深電阻率曲線也開始下降，2 262m時由于出了油層，兩條曲線測的都是泥巖的電阻率，因此兩條曲線又重新重合。 在現場使用時，應密切注意曲線的變化情況，當曲線出現較大的分離情況時，應結合自然伽馬曲線認真分析，提前采取措施。避免到出層后再做調整，以提高油層穿透率。

圖4 出層時深淺電阻率曲線出現明顯分離

4 結論

1）EWR 的探測深度與儀器的發射天線和接收天線的間距、信號傳輸頻率、電阻率的計算方法、地層的真實電阻率等有關，其中地層電阻率是主要的影響因素；2）利用 EWR 的實時電阻率曲線將井身軌跡盡量控制在儲層的最優位置，提高油層穿透率；3）利用EWR的多探測深度曲線能更及時的反映地層的變化情況，結合自然伽馬曲線，能提前發現儲層的變化，有利于水平井的地質導向鉆進。

[1]哈里伯頓EWR原理手冊.

[2]FEWD 地質導向鉆井技術及其應用[J].鉆采工藝，2006，29(3)：102-104.