中國(guó)南海地區(qū)電纜工具與隨鉆工具在泥巖電阻率測(cè)量中的差異現(xiàn)象及原因探討

肖東，王顯南

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司勘探部，廣東 深圳 518067)

張偉

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，北京 101149)

邊環(huán)玲

(貝克休斯公司，廣東 深圳 518068)

中國(guó)南海地區(qū)電纜工具與隨鉆工具在泥巖電阻率測(cè)量中的差異現(xiàn)象及原因探討

肖東，王顯南

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司勘探部，廣東 深圳 518067)

張偉

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，北京 101149)

邊環(huán)玲

(貝克休斯公司，廣東 深圳 518068)

[摘要]在中國(guó)南海地區(qū)普遍存在泥巖中隨鉆電阻率低于電纜電阻率的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，介電影響和工具原理的差異是導(dǎo)致兩類工具對(duì)泥巖電阻率測(cè)量差異的原因。首先，研究區(qū)深、淺層黏土礦物類型和地層水礦化度的差異導(dǎo)致該區(qū)深、淺層泥巖介電特征的差異，同時(shí)，隨鉆電阻率工具的介電校正只針對(duì)砂巖校正，未考慮泥巖及區(qū)域介電特征的差異，泥巖的介電影響校正不足，是造成隨鉆工具和電纜工具電阻率測(cè)量差異的主要因素；其次，電纜工具和隨鉆工具測(cè)量原理上的差異也是導(dǎo)致該現(xiàn)象的另一個(gè)因素。即便是同為隨鉆電阻率工具，不同服務(wù)公司工具采用的收發(fā)系統(tǒng)、頻率不同，也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的差異。

[關(guān)鍵詞]隨鉆工具；電纜工具；泥巖電阻率；介電影響

1差異現(xiàn)象

在中國(guó)南海地區(qū)，電阻率測(cè)量中存在泥巖隨鉆電阻率低于電纜電阻率的普遍現(xiàn)象。該地區(qū)使用的隨鉆工具包括貝克休斯、斯倫貝謝和哈利伯頓3家公司的隨鉆工具，電纜工具包括感應(yīng)和側(cè)向2類工具。泥巖電阻率的差異現(xiàn)象在上述工具中普遍存在。由圖1可見(jiàn)，砂巖段(自然伽馬相對(duì)低值段)，3家公司的隨鉆電阻率與電纜電阻率基本重合；泥巖段(自然伽馬相對(duì)高值段)，普遍存在隨鉆電阻率低于電纜電阻率的現(xiàn)象。

為排除測(cè)井質(zhì)量因素的影響，分別考察了貝克休斯、斯倫貝謝公司隨鉆工具在A、B油田20多口井的測(cè)量情況。圖2(a)、(b)為兩家公司隨鉆工具在泥巖標(biāo)志層的測(cè)量值統(tǒng)計(jì)直方圖，可以看出，兩家公司的隨鉆工具在泥巖標(biāo)志層處測(cè)量的峰值和范圍基本一致，表現(xiàn)出了工具測(cè)量的穩(wěn)定性和一致性，說(shuō)明隨鉆工具測(cè)量質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題。圖2(c)、(d)分別為A、B油田相應(yīng)泥巖標(biāo)志層處的電纜電阻率統(tǒng)計(jì)圖，可以看出，在A、B兩個(gè)油田的泥巖標(biāo)志層中，電纜電阻率都表現(xiàn)出了相對(duì)一致的峰值和測(cè)量范圍，反映了電纜工具測(cè)量的穩(wěn)定性和一致性，測(cè)井質(zhì)量合格。

對(duì)比隨鉆工具與電纜工具在相同泥巖標(biāo)志層處的測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A油田泥巖標(biāo)志層的ρhfp,lwd,B分布范圍為2.2～3.3Ω·m(圖2(a))，ρt,w分布范圍為2～4Ω·m(圖2(c))，ρhfp,lwd,B低于ρt,w；同樣，B油田泥巖標(biāo)志層的ρp,lwd,S分布范圍為2～3Ω·m(圖2(b))，ρt,w分布范圍為2～4.5Ω·m(圖2(d))，ρp,lwd,S也低于ρt,w。

通常認(rèn)為泥巖處的電阻率相對(duì)穩(wěn)定，且泥巖電阻率是測(cè)井解釋的一個(gè)重要參數(shù)。因此，分析研究泥巖隨鉆電阻率低于電纜電阻率的原因勢(shì)在必行。

圖1　3種隨鉆工具與電纜工具測(cè)量的泥巖電阻率對(duì)比圖

圖2　隨鉆工具與電纜工具測(cè)量在多井泥巖標(biāo)志層電阻率響應(yīng)對(duì)比直方圖

2介電對(duì)隨鉆電阻率測(cè)量的影響

介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)與最終介質(zhì)電場(chǎng)的比值即為介電常數(shù)。介電現(xiàn)象對(duì)電纜電阻率測(cè)量幾乎沒(méi)有影響，但對(duì)隨鉆電磁波測(cè)井有影響。介電對(duì)電磁波測(cè)井的影響通常是介電常數(shù)的函數(shù)，會(huì)導(dǎo)致衰減電阻率和相位電阻率的分離，是電磁波測(cè)井中比較常見(jiàn)的現(xiàn)象之一[1，2]。為了在一定程度上減小和消除介電對(duì)電磁波測(cè)井的影響，隨鉆工具上配置有介電校正的模塊。介電校正是在巖石物理分析的基礎(chǔ)上，研究不同孔隙度下介電常數(shù)與電磁波測(cè)量的關(guān)系，進(jìn)而建立理論模型。該介電校正模型存在2個(gè)問(wèn)題：①介電校正模塊主要針對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分析；②介電校正的理論模型是建立在特定地區(qū)的巖石物理分析結(jié)果之上，當(dāng)?shù)貙拥慕殡娞匦耘c該特定地區(qū)不一致時(shí)，介電校正存在校正不夠或校正過(guò)量的問(wèn)題。不同地區(qū)地層、同一地區(qū)的深、淺層地層的介電特性客觀上都存在差異，因此隨鉆工具針對(duì)介電影響的校正不能做到區(qū)域化。

中國(guó)南海地區(qū)泥巖的隨鉆電阻率與電纜電阻率在淺層ZJ、ZH地層的差異小，在深層EP、WC地層的差異大。如圖3(a)所示，在2475m左右的ZH地層中，ρhfp,lwd,B與ρt,w相近，ρhfp,lwd,B略低于ρt,w；在3650m左右的WC組地層中，ρhfp,lwd,B明顯低于ρt,w，呈現(xiàn)雙規(guī)特征。對(duì)比淺層與深層的泥巖特征發(fā)現(xiàn)，淺層泥巖φn,w在40%左右、ρw在2.35g/cm3左右，深層泥巖φn,w約為27%、ρw約為2.55g/cm3，說(shuō)明深、淺層泥巖的含水特征和性質(zhì)存在較大差別。上述差別在地層水分析和巖石X衍射分析資料中得到了證實(shí)：①區(qū)域地層水礦化度，淺層為38000mg/L，深層為23000mg/L；②區(qū)域黏土類型，淺層伊-蒙混層占17.6%、伊利石占34.8%、高嶺石占32.2%、綠泥石占15.4%，深層伊-蒙混層占1.3%、伊利石占92.6%、高嶺石占3.2%、綠泥石占2.9%。眾所周知，地層的介電特性與孔隙度、孔隙尺寸、孔隙中的流體性質(zhì)、巖石顆粒大小、排列、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物、地層水和黏土類型有關(guān)，而泥巖的介電特性主要取決于地層水性質(zhì)和黏土類型。研究區(qū)的深、淺層泥巖地層水與黏土礦物類型存在差異，導(dǎo)致深、淺層泥巖介電特征的差別。

如圖3(b)所示，淺層1500m左右的隨鉆電磁波測(cè)井的4條電阻率曲線基本重合；深層2650m左右的隨鉆電磁波測(cè)井ρlfa,lwd,B大于ρsshfp,lwd,B、ρlfp,lwd,B，曲線出現(xiàn)分離現(xiàn)象，表現(xiàn)出明顯的介電影響特征。上述分析表明，研究區(qū)泥巖在深、淺層的介電特征不同，且泥巖介電特性對(duì)隨鉆電磁波測(cè)井存在影響。

由于隨鉆電磁波測(cè)量工具無(wú)法針對(duì)特定地區(qū)、不同層系地層的特定介電特征展開(kāi)校正，從而導(dǎo)致中國(guó)南海地區(qū)泥巖隨鉆電阻率低于電纜電阻率的現(xiàn)象。

3工具原理的差異

隨鉆電阻率測(cè)量采用不同頻率(通常選用幾百kHz、幾MHz)的電磁波，利用相位差和幅度比進(jìn)行電阻率的測(cè)量。電纜電阻率測(cè)量分為側(cè)向測(cè)井和感應(yīng)測(cè)井兩類：側(cè)向測(cè)井利用直流電強(qiáng)制聚焦進(jìn)行電阻率測(cè)量，感應(yīng)測(cè)井依據(jù)電磁感應(yīng)機(jī)理利用交流電的互感原理測(cè)量地層的導(dǎo)電性，頻率在幾kHz到150kHz，只選用實(shí)部信號(hào)[3]。因兩類工具測(cè)量原理的差別，工具獲取的地層信息不盡相同，必然會(huì)在測(cè)井曲線上表現(xiàn)出差異。即便是同類型的工具，如隨鉆電阻率工具，不同公司的工具采用的頻率、源距等內(nèi)部設(shè)計(jì)不同，工具所探測(cè)的地層范圍和物理信息也有所差別，因此，測(cè)井?dāng)?shù)值有所差別是必然存在的。

4結(jié)語(yǔ)

在中國(guó)南海地區(qū)泥巖隨鉆電阻率低于電纜電阻率的現(xiàn)象是普遍存在的。介電現(xiàn)象對(duì)隨鉆電磁波測(cè)井的影響和不同工具測(cè)量原理差異是該現(xiàn)象存在主要原因。介電影響在隨鉆電磁波測(cè)井上的特征提供了地層信息，地質(zhì)工作者既需要客觀面對(duì)不同工具測(cè)量的差異，更要合理利用該差異所提供的地質(zhì)信息。

圖3　鉆工具測(cè)量的電阻率與電纜工具測(cè)量的電阻率差異

[1]Seleznev N，Habashy T，Boyd A. Formation properties derived from a multi-frequency dielectric measurement[A]. SPWLA 47th Annual Logging Symposium[C]. Veracruz，2006-06-04～07.

[2]Anderson B，Barber T，Luling M，et al.Observations of large dielectric effects on LWD propagation-resistivity logs[A]. SPWLA 48th Annual Logging Symposium[C].Austin，2007-06-03～06.

[3]張庚驥.電法測(cè)井[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996：24～178.

[編輯]龔丹

[收稿日期]2016-04-12

[作者簡(jiǎn)介]肖東(1967-)，男，工程師，主要從事地球物理勘探方面的研究工作，xiaodong@cnooc.com.cn。

[中圖分類號(hào)]P631.84

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)20-0036-04

[引著格式]肖東，王顯南，張偉，等.中國(guó)南海地區(qū)電纜工具與隨鉆工具在泥巖電阻率測(cè)量中的差異現(xiàn)象及原因探討[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(20):36～39.