EWR-PHASE4 电阻率特点及其应用

张传峰

江苏油田钻井处，江苏扬州 225261

0 引言

FEWD是哈利伯顿公司生产的一种无线随钻地质评价仪器，它能在钻井的同时实时测量并上传地层的地质参数（伽马、电阻率、孔隙度等），技术人员可根据测得的各项参数对地层做出评价，根据需要及时调整井身轨迹，保持井眼始终沿储层有利的位置钻进，从而实现地质导向的目的。EWR（Electromagnetic Wave Resistivity）是FEWD系统测量地层电阻率的仪器之一，通过分析电磁波电阻率曲线的特点，可以在导向钻进中根据实际情况采取措施， 及时调整控制井眼轨迹，以提高油层穿透率，更有利于水平井施工。

1 EWR 的结构及测量原理

1.1 结构

EWR采用了四发双收的结构（图1），四个发射线圈和两个接收线圈分别垂直安置在无磁钻铤表面的环形沟槽内， 外部采用特殊材料封固。极浅、浅、中深度的测量采用2MHz的发射频率，而深电阻率的测量采用较低的1MHz发射频率以实现较深的探测深度。

图1 电磁波电阻率传感器EWR示意图

1.2 测量原理

EWR主要采用三种计算方法实现电阻率的测量：相位移测量、幅度比测量及组合电阻率测量法。

2 EWR 的特点及探测深度的影响因素

2.1 EWR 的特点

1）与常规的电缆测井相比，由于随钻电阻率仪器在钻井的同时测井，地层打开时间短，受钻井液的侵入影响较小，其测量结果更能反映地层的真实状态，为准确区分地层界面，实时高效的进行地层评价提供了更为可靠的依据；

2）EWR采用四发双收线圈系，可以得到深、中、浅、极浅四条不同探测深度的曲线，能更有效的排除围岩电阻率对仪器的干扰，更及时的反映地层的变化。

2.2 影响EWR探测深度的因素分析

1）发射线圈与接收线圈的间距

随着发射线圈与接收线圈之间的间距变大EWR的探测深度将增加， 但太长的间距将导致对地层的垂直分辨率下降。

2）发射极传输频率的影响

电磁波电阻率的探测深度与采用的信号传输频率有关。通常而言，采用的发射频率越低，电磁波在地层中的衰减就越小，探测深度就越深。较低的信号频率受介电效应的影响也较小，但是遇到高电阻率地层时精度会变差。

3）测量方法的影响

采用幅度比测量法的探测深度大于采用相位移法的，但相位移法在高阻地层中的精度较高，而幅度比法只有在地层电阻率低于300hm.m时精确度较高。

4）地层电阻率的影响

对探测深度影响最大的还是地层的真实电阻率。 由于电磁波在低电阻率的地层中比在高电阻率的地层中衰减更厉害，导致传输距离大大缩短。因此，在发射极-接收极距离一定的情况下，电磁波在较高电阻率地层中的传播距离远大于低电阻率地层。

图2 EWR的不同探测深度

3 EWR电阻率特殊响应曲线在水平井施工时的应用分析

3.1 利用“极化角现象”预告地层边界

当随钻电阻率仪器以一定夹角穿越相邻具有不同电阻率的地层边界时，测得的电阻率值在短时间内增到极大然后急剧减小，在曲线图上产生类似犄角的图形，这种现象即为极化角现象 。极化角现象的产生主要受相邻地层之间的电阻率差值、仪器发射极与接收极的间距以及井眼轨迹与地层之间相对夹角的大小等因素的影响。邻近地层之间电阻率相差越大，相对夹角越大产生的极化角就越明显。通常储层与其他地层的电阻率差值都较大，因此，极化角现象可以作为判断钻头即将钻入或钻出储层的一个重要标志。

图3 是s14p4井的EWR实时电阻率曲线图，从图中可以明显看出在2 141m出电阻率曲线开始上升，地层电阻率从4Ω.m上升到最高6.5Ω.m，然后又下降到2 146m的3.5Ω.m左右，接着又迅速升高到近20Ω.m，说明此时钻头位置进入油层。由于极化角现象非常明显，我们可将其作为入层时的重要标志。实际应用中，即将达到目的层时，如果曲线上出现这种现象就应该引起现场人员重视。根据实际情况及时分析采取相应措施。

图3 s14p4进油层时的极化角现象

3.2 利用不同探测深度的曲线分离程度，来判断井眼轨迹是否处于最佳位置

EWR有深、中、浅、极浅四条不同探测深度的电阻率曲线，当地层电阻率变化不大时，这几条曲线测得的电阻率值虽有所差异但应基本重合。而当地层处于交界面时，由于不同的探测深度测得的电阻率有较大差别，反应在曲线图上就是不同探测深度的曲线出现分离。在s14p4中，我们采用了深电阻率和浅电阻率两道实时上传曲线，它们的探测深度分别是：深电阻率：≈1.2m 浅电阻率：≈0.76m。

分析曲线可知，当井眼位置处于油层中较理想位置时，深浅电阻率值18Ω.m～19Ω.m曲线基本重合，自然伽马值也较低50API左右。在井深2 244m时两条曲线开始渐渐分离，伽马值开始上升至泥岩的值，浅电阻率值开始逐渐降低，而深电阻率依然较高甚至有继续升高的趋势。说明距仪器较近范围内地层电阻值较低，而距仪器较远范围内地层电阻值较大，出现此现象的原因是由于仪器已经靠近油层与泥岩的界面。由于自然伽马和浅电阻率的探测深度浅，因此它已测到了仪器逐渐靠近泥岩。而深电阻率的探测深度较深，此时它测得值仍就是油层中的电阻率值，造成了两条曲线出现分离现象。在2 250m后深电阻率曲线也开始下降，2 262m时由于出了油层，两条曲线测的都是泥岩的电阻率，因此两条曲线又重新重合。 在现场使用时，应密切注意曲线的变化情况，当曲线出现较大的分离情况时，应结合自然伽马曲线认真分析，提前采取措施。避免到出层后再做调整，以提高油层穿透率。

图4 出层时深浅电阻率曲线出现明显分离

4 结论

1）EWR 的探测深度与仪器的发射天线和接收天线的间距、信号传输频率、电阻率的计算方法、地层的真实电阻率等有关，其中地层电阻率是主要的影响因素；2）利用 EWR 的实时电阻率曲线将井身轨迹尽量控制在储层的最优位置，提高油层穿透率；3）利用EWR的多探测深度曲线能更及时的反映地层的变化情况，结合自然伽马曲线，能提前发现储层的变化，有利于水平井的地质导向钻进。

[1]哈里伯顿EWR原理手册.

[2]FEWD 地质导向钻井技术及其应用[J].钻采工艺，2006，29(3)：102-104.