感应测井趋肤效应的校正方法技术

本发明专利技术涉及感应测井趋肤效应的校正方法，采用同相信号测量值，对感应测井趋肤效应引起的视电导率值和电导率几何因子的变化进行校正，其中对所述趋肤效应进行数学建模并进行多项式近似，构建出所述趋肤效应的数学表达式，并进一步近似和计算，确定出最终的经过趋肤效应校正后的电导率值以及电导率几何因子。由此，极大地改进了现有的感应测井过程中因趋肤效应所导致的误差，同时提高了几何因子的精度。

【技术实现步骤摘要】
感应测井趋肤效应的校正方法
本专利技术属于感应测井领域，涉及一种在采用电磁感应测井仪器进行测量的过程中对测量信号产生影响的趋肤效应的校正方法。
技术介绍
测井是利用井下仪器采用不同方法对井下地层进行各种各样的测量。如附图1所示，在测井作业过程中，首先将井下仪器下放到井眼中；其次，地面系统通过电缆和遥测系统给井下仪器提供测井作业所需的电源并给井下仪器发送命令；然后，井下仪器在上提或下放的过程中采集各种地层数据，这些数据通过电缆遥传系统被传输到地面，地面系统对这些数据进行记录、显示、分析和处理。目前所采用的井下测量方法主要有电阻率、声波和放射性等，各种测量方法都可以获得井下地层中的响应的各种物理特性，而这些特性与地层中油、气、水含量有某种对应关系。因此，测井在石油、天然气等行业的勘探、开发中非常有用。自20世纪20年代专利技术电测井以来，电阻率测井一直是一种重要的井眼地层测量方法。尤其在60年以来，电测井发展迅速。在现代组合测井中，它已经成为必不可少的方法。一般而言，电测井方法包括两种：一种是通过井下仪器的发射电极直接向井眼周围的地层发射直流电，在地层中形成电场，通过研究地层中电场的变化，求出地层电阻率。而针对井内没有导电介质，如用油基钻井液、空气钻井等，则不能使用直流电法测井；另一种是根据电磁感应原理的感应测井方法，其测量地层的电导率。从物理学原理可知，电导率与相应的电阻率成倒数关系。具体地，感应测井方法是指一个发射线圈发射某一频率的交流电，在周围地层中形成交变电磁场，在交变电磁场的作用下，导电地层产生感应电流，感应电流是以井轴为中心的同心圆状的闭合电流环（涡流）。而涡流本身又会形成二次交变电磁场，在二次交变电磁场的作用下，对一个接收线圈产生感应电动势。而在接收线圈中的感应电动势（电压）与地层电导率有直接关系。假定地层的电导率很小，感应测井仪器的接收线圈所产生的电压则与视电导率成线性关系。这一假设通常称为“道尔极限”。而在地层的电导率不是很小的情况下，这两者则不成线性关系。那么，在线性和非线性情况下，仪器响应所产生的差别就叫做“趋肤效应”。趋肤效应包含两个重要的方面：第一，趋肤效应使得地层的视电导率值比其真值小；第二，趋肤效应也使得响应函数或几何因子与在“道尔极限”情况下所得到的有所不同。趋肤效应主要是由地层中相邻电路的不同涡流相互作用造成的。以前的研究揭示出，趋肤效应的大小与线圈系之间存在一个复杂的函数关系，与仪器工作频率、线圈系有效长度和地层的电导率值均有关。多年来，已经专利技术了许多校正趋肤效应的方法。传统的感应测井仅仅测量单一频率产生的电压的同相部分，这种仅凭经验或经验方程得到的视电导率值往往偏高，从原理上讲，这种方法只是校正趋肤效应的权宜之计。这是因为它只解决问题的第一方面。类似的方法可参见文献“第41届世界职业测井分析家年会论文集，2000年6月4-7日，论文D，一种感应测井趋肤效应校正方法”。编号为3147429的美国专利（专利技术人为Moran）提出了一种趋肤效应的校正方法。该方法是将同相分量和异相（虚部）分量结合起来，这种方法解决了趋肤效应两个方面的问题。但是，测量虚部信号通常造成信号较弱（当地层为导电层时）、探头误差不稳定、受温度影响严重以及受钻井液中的磁性物质影响等。虚部信号分量测量的这些缺点削弱了趋肤效应的校正效果。另外，编号为4471436的美国专利（专利技术人为Schaefer等）和编号为5698982的美国专利（专利技术人为Mitchell）也描述了与编号为3147429的美国专利中所提到的方法相同的方法。为了避免使用虚部信号分量方法，又有一些方法被提出。典型的如编号为5146167的美国专利（专利技术人为Strickland等）和编号为5666057的美国专利（专利技术人为Beard等）。编号为5146167的美国专利描述了一种趋肤效应的校正方法，该方法仅仅采用了同相信号部分，通过同相信号分量的立方根滤波，校正纵向几何因子的畸变，进而恢复电导率的真性。但是，该方法没有校正径向几何因子。编号为5666057的美国专利给出了频率和同相测量之间的最佳拟合曲线，然后又给出第一个导出量和第二个导出量与频率的最佳拟合曲线，将这两个导出量与频率等于零时的频率和同相测量曲线外插，这样，经过趋肤效应校正过的电导率就是频率等于零时的数值。但是，为了在实际中使用编号为5666057的美国专利所述的专利技术，需要经过一系列的同相分量测量，以便得到一个简单实用的频谱，这样就大大地增加了感应测井仪器的成本。
技术实现思路
本专利技术是基于上述现有技术中所存在的问题而提出的，其目的在于提供一种极大地改进了现有的感应测量方法中因趋肤效应所造成的误差，同时提高几何因子的精度的感应测井趋肤效应的校正方法。本专利技术提供一种感应测井趋肤效应的校正方法，对感应测井过程中由地层中相邻回路的不同涡流相互作用而产生的趋肤效应进行校正，其特征在于，采用同相信号测量值，对感应测井趋肤效应所引起的视电导率值和电导率几何因子的变化进行校正，其中对所述趋肤效应进行数学建模并进行多项式近似，构建出所述趋肤效应的数学表达式，并进一步进行近似和计算，确定出最终的经过趋肤效应校正后的电导率值以及电导率几何因子。优选地，在本专利技术的感应测井趋肤效应的校正方法中，对视电导率值的校正包括如下步骤：输入σa1，σa2，…和σaN后进行滤波处理，得到视电导率测量值为,,…,and；并行计算四个趋肤效应校正后的电导率Csec0，Csec1，Csec2和Csec3；其中......（11a）......（11b）......（11c）......（11d）上式（11a）～（11d）中，σa1，σa2，…和σaN为多频电导率测量值，N是频率的个数；s1，s2，…和sN是各个工作频率的平方根，i表示第i个频率；ωi表示第i个频率的电磁感应测量值的统一置信度，A0、A1、A3和A4是常数，根据上述计算出的电导率Csec0，Csec1，Csec2和Csec3，通过下式（12）计算出最终的经过趋肤效应校正的电导率值，......（12）其中，E0，E1，E2和E3是选择系数。优选地，在本专利技术的感应测井趋肤效应的校正方法中，对电导率几何因子的变化的校正包括如下步骤：根据下式（18）～（19c）并行计算四个趋肤效应校正后的电导率几何因子gsec0，gsec1，gsec2和gsec3，其中......（19c）......(19b)......(19a)......(18)上述式（18）～（19c）中，ga和gsec分别表示原始几何因子和趋肤效应校正后的几何因子，N是频率的个数；s1，s2，…和sN是各个工作频率的平方根，i表示第i个频率；ωi表示第i个频率的电磁感应测量值的统一置信度；根据上述计算出的电导率几何因子gsec0，gsec1，gsec2和gsec3，通过下式（20）计算出最终的经过趋肤效应校正的电导率几何因子：......（20）其中，E0，E1，E2和E3为选择系数。优选地，在本专利技术的感应测井趋肤效应的校正方法中，E0，E1，E2和E3分别为事先确定的选择系数，其值在0和1之间，取1为全选，取0为全不选。优选地，在本专利技术的感应测井趋肤效应的校正方法中，频率分别为16kHz，24kHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应测井趋肤效应的校正方法，对感应测井过程中由地层中相邻回路的不同涡流相互作用而产生的趋肤效应进行校正，其特征在于，采用同相信号测量值，对感应测井趋肤效应所引起的视电导率值和电导率几何因子的变化进行校正，其中对所述趋肤效应进行数学建模并进行多项式近似，构建出所述趋肤效应的数学表达式，并进一步进行近似和计算，从而确定出最终的经过趋肤效应校正后的电导率值以及电导率几何因子。

【技术特征摘要】
1.一种感应测井趋肤效应的校正方法，对感应测井过程中由地层中相邻回路的不同涡流相互作用而产生的趋肤效应进行校正，其特征在于，采用同相信号测量值，对感应测井趋肤效应所引起的视电导率值和电导率几何因子的变化进行校正，其中对所述趋肤效应进行数学建模并进行多项式近似，构建出所述趋肤效应的数学表达式，并进一步进行近似和计算，从而确定出最终的经过趋肤效应校正后的电导率值以及电导率几何因子。2.如权利要求1所述的感应测井趋肤效应的校正方法，其特征在于，对所述视电导率值的校正包括如下步骤：输入σa1，σa2，…和σaN后进行滤波处理，得到视电导率测量值,,…,and；并行计算四个趋肤效应校正后的电导率Csec0，Csec1，Csec2和Csec3；其中......（11a）......（11b）......（11c）......（11d）上式（11a）～（11d）中，σa1，σa2，…和σaN为多频电导率测量值，N是频率的个数；s1，s2，…和sN是各个工作频率的平方根，i表示第i个频率；ωi表示第i个频率的电磁感应测量值的统一置信度，A0、A1、A3和A4是常数，根据上述计算出的电导率Csec0，Csec1，Csec2和Csec3，通过下式（12）计算出最终的经过趋肤效应校正的电导率值：......（12）其中，E0，E1，E2和E3是选择系数。3.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖加奇，
申请(专利权)人：中国石油集团长城钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11