井間電磁成像測井系統分析與研究策略

謝忠義

摘要：本研究以電磁場理論作為基礎，并且就井間電磁感應幅度與相位的正反演模型與算法作為基礎，來對井間電磁成像測井系統的優缺點進行了分析研究，借助于本研究能夠有效提升電磁波的發射效能，并進一步提升信噪比，從而為儀器的顏值奠定足夠的理論基礎。

關鍵詞：井間電磁成像測井；電磁波檢測；磁偶極子

運用井間電磁成像測井能夠有效實現從單井測井朝著井間油藏探測的跨越與轉變，其探測的深度也要遠遠大于傳統的單井電法測井。借助于井間電磁成像測井技術，能夠進一步提升其分辨率，并是對油藏探測技術的一種有效補充。本文就井間電磁測量過程中的影響因素以及現階段兩種井間電磁成像測井系統的優缺點進行了扥系研究，并提出了能夠提升井間電磁法身效能以及提高其信噪比的理論基礎。

一、井間電磁成像測井的測量原理

該系統通常是由發射天線、接收天線以及地面測井控制系統三部分構成的。在具體測量的過程中，將發射天線以及接收天線分別置于兩口井中，并且在地面測井控制系統的作用下，來讓發射天線發射已經設定過頻率的電磁波，并且讓接收天線對其電磁波進行接收，從而獲得來自發射天線的電磁感應信號，其具體的測量原理如圖1所示：

通過電磁場理論，其接收到的電磁信號在經過不同地質遺跡介質的過程中，該電磁波的幅度以及相位也會出現一定程度的變化。借助于對這些變化之后的幅度與相位來進行測量，就能夠對測量地層的電阻率分布信息進行計算，并可以在此基礎上，借助于成像技術來獲得該井間電阻率的二維以及三維分布圖像。

二、對現有的井間電磁成像測井系統進行分析

本研究主要對XBH-2000井間電磁成像測井系統的使用性能進行了分析，該系統是由美國的EMI公司所研制的，其采用了模塊化的設計，并且能夠對井距300m的裸眼井以及井距150m的單層鋼套井進行測量，并且是一種針對井距較大而專門設計的低頻發攻略井間電磁成像測井系統。

XBH-2000系統是由地面控制系統、發射天線以及接收天線三部分構成的，在該系統中，地面控制系統主要有著進行發射天線與接收天線同步協調以及進行數據的采集與檢測等功能，而發射天線采用的是效率更高的磁偶極子線圈作為電磁波的發射源，其發射磁偶極矩為1000～4000A/m2，實際功率約為300W。接收天線則采用了三分量測量線圈，其接受的靈敏度約為10-4nT，功耗約為30W。

但在實際應用過程中，發現該系統存在著以下幾點缺點：①在地面的測井系統與井下發射、技術系統之間采用的多是串行通訊方式，因此在實際應用的過程中經常會出現一些通訊故障，對于大容量的數據也難以進行有效傳輸。②該系統中的同步信號到達井下之后，其遭受的干擾比較大，并且有著比較嚴重的失真現象，因此難以確保測量數據的準確性。③該系統中的發射與接收地面控制都需要借助于RS232的串行方式來進行，其速率比較低，而且具有著很高的誤碼率，因此難以確保測量數據的準確傳輸。

三、進行井間電磁成像測井系統的研制

（一）研究難點。在進行井間電磁成像測井系統的研制過程中，存在著以下三個方面的技術難題：①大功率的高效發射天線u測井電纜承載能力之間的矛盾。在進行電磁探測的過程中，其常用的發射技術多是采用超大功率發射天線來提升其發射系統自身的發射頻率，在具體工作的過程中，該發射頻率甚至能夠達到幾百千瓦。但是一些常規的測井電纜其所能負荷的最大功率只有600W左右，這也就需要進行發射天線功率的合理確定。②經過了低電阻率地層與鋼套管的電磁感應信號都會受到嚴重的衰竭，其電磁感應信號在經過了鋼套管之后也會基本被衰減掉。③高效電阻率反演成像算法與井間電磁成像測井分辨率之間的矛盾，該方面的矛盾主要需要運用地面處理軟件的算法優化來進行進一步優化與改進，本文就該方面的內容暫不做研究。

（二）進行高性能、大功率發射天線的研究。為了充分解決大功率高效發射與測井電纜承載能力有限之間的矛盾時，就需要研發出具備有高性能以及高品質的發射天線。為了提升發射性能，也就需要使用多匝數與粗導線來采用螺旋柱狀線圈的方式來進行線圈纏繞，但是匝數越多，其天線的尺寸也就越大，其發射電流也就越小，為了解決這一問題，本文采取了一種高壓供電低壓儲能的發射技術，其具體發射原理如圖2所示：

在具體發射過程中，還需要針對不同發射頻率來進行諧振發射電路的控制，并起到提升發射天線效率的目的。此外還可以采用多個等同發射線圈的方式，來用相同的頻率進行電磁波的發射，這樣也能夠達到進一步提升發射效能的效果。

結束語：經過實踐應用，發現本次研究中所提出的井間電磁測井系統優化程序擁有著良好的優化效果，并能夠進一步提升井間檢測的效率以及精準程度，因此具備有重要的研究意義。

參考文獻

[1]周凱波； 莫德欠等.井間電磁成像測井儀收發同步技術研究[J].測井技術.2014（10）

[2]臧德福.井間電磁成像測井系統分析與研究[J].測井技術.2013（04）