[发明专利]微电阻率三维扫描测井仪及测井方法

说明书

本发明属于矿场地球物理测井技术领域，具体涉及微电阻率扫描测井仪及方法。微电阻率三维扫描测井仪，由多个纽扣电极系板和一个轴电极系体组成；在纽扣电极系板上设置许多相互绝缘的纽扣电极，纽扣电极沿井周方向排布，可排成一排或多排；多个同类型的纽扣电极系板贴向井壁，纽扣电极系板布置在同一轴向深度位置上，或多个轴向深度位置上，在轴电极系体上设置多个不同位置的返回电极，返回电极之间设置绝缘电极；采用分频方式，使不同频率的测量电流，经纽扣电极系板上的纽扣电极回到不同的返回电极。本发明的仪器测量井壁附近电阻率沿井轴方向、贴井壁周方向和半径方向的变化，测量结果为三维数据体，经虚拟现实等图像技术处理形成多维图像。

技术领域

本发明属于矿场地球物理测井技术领域，涉及微电阻率测井技术，具体涉及微电阻率扫描测井仪器及方法。

背景技术

矿场地球物理测井被称为地下的“眼睛”，它应用各种物理方法测量井下地层的岩性、物性、渗透性和含油气性等。随着科学技术的发展，测井技术经历了模拟测井、数字测井和成像测井时代，现在正处于多维测井技术发展时期，出现了三维感应测井、三维侧向测井和三维核磁共振测井等。

微电阻率测井仪采用贴井壁方式测量井壁附近区域的地层电阻率，高分辨地测量到井壁附近区域电阻率变化，随着仪器沿井轴（深度）方向移动，其测量结果为一维测井曲线。在微电阻率测井基础上，通过扩展测量电极的结构，将大量纽扣电极沿井周方向排布，发展了微电阻率扫描成像测井仪，随着仪器沿井轴（深度）方向移动，测量井壁附近区域电阻率沿井轴（深度）方向和井周方向的变化，测量结果为二维数据，经成像处理形成二维图像，图像外观类似于岩心剖面。

微电阻率扫描成像测井仪是典型的贴井壁成像类仪器，它利用多个极板，如4极板或6极板或8极板，每极板上设置多排纽扣状小电极。极板向地层发射接收电流，由于每个纽扣电极接触的岩石局部的电阻率不同，引起各纽扣电极流经的电流不等，各自反映其接触井壁处的电阻率。记录每个纽扣电极的电流强度和对应的测量电位差，通过转换，形成微电阻率曲线，众多的纽扣电极对应众多的微电阻率曲线。这些微电阻率曲线，经成像处理，显示成图像。

微电阻率扫描成像测井仪通过贴井壁极板上沿井周方向大量排列的纽扣电极使微电阻率测井从一维变成了二维。然而，随着技术的发展，大斜度井和水平井的大量使用，以及储层复杂度的增加，探测井眼周边地层的三维变化的需求变得非常迫切。

此外，微电阻率扫描成像测井仪器极板和回路电极间的似稳电场形成于井壁附近。它的分布形态直接关系到纽扣电极微电阻率测量的径向探测深度和分辨率；径向探测深度和分辨率成此消彼长关系。因地层微电阻率扫描成像结果对极板贴井壁好坏很敏感，为使极板紧贴井壁，一般会加大极板推靠压力；但极板推靠压力太大，会增加仪器移动的阻力，致使仪器不能连续光滑地移动，而出现“卡停—跳跃—卡停--跳跃”地运动，从而严重影响成像质量。既要极板紧贴井壁，又要仪器运动连续光滑，这对矛盾是传统微电阻率扫描成像测井仪器使用时的一个痛点。径向探测浅，则成像分辨率高，但要求极板贴井壁良好，否则极板与井壁间的小凸凹间隙会在成像上产生假变化；径向探测深，成像结果对极板与井壁间的小凸凹间隙的敏感度降低，但成像分辨率也同时降低。而我们却希望既探测深度大，又分辨率高。这对矛盾是微电阻率扫描成像测井仪器设计时的一个痛点。实际测井中，地层变化大，井壁条件随地层岩性、地层构造和钻井施工工艺变化而变化，一种能适应多变井壁环境的微电阻率扫描成像仪器十分重要。

发明内容

本发明提供一种微电阻率三维扫描测井仪，它测量井壁附近电阻率沿井轴（深度）方向、井周方向和半径方向的变化，测量结果为三维数据体，经虚拟现实等图像技术处理形成三维图像，也可经任一方向切片抽取得到许多层析二维成像，其中按半径方向切片抽取得到的二维成像与传统的微电阻率扫描测井仪测得的图像具同一属性。