双侧向电阻率测井曲线负差异的仪器实验研究

李 明, 于增辉, 唐联级，李健飞

(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 河北 三河 065201)

0 引 言

双侧向测井主要反映原状地层电阻率和侵入带电阻率，通过分析深、浅侧向电阻率曲线的关系，可以快速直观地判断出油、气、水层。现场采集得到的深、浅侧向电阻率曲线既可呈现正差异(RD>RS)，也可出现负差异(RD

1 负差异出现的原因

双侧向仪器测量正常的情况下，电阻率负差异的出现受以下3点影响。

1)绝缘棒影响：如果利用加长绝缘棒(24 ft，1 ft=304.8 mm)替代加长马笼头(85 ft)，导致深侧向的回流变近，而刻度工程值不变，会使深侧向的测量值偏低。在3种不同地层(电阻率为0.5、1、10 Ω·m)模型中，仿真模拟得到的结果表明，在10 Ω·m地层中，使用绝缘棒对深侧向测量结果的影响最大(小于1%)[3]。

2)围岩影响：在对围岩影响带来部分井段反向的可能性分析时，发现在4种不同地层模型中，只有1种地层模型(8 in(1 in=25.4 mm))井眼，泥浆电阻率0.1 Ω·m，无侵入地层，层厚4 m，目的层电阻率为5 Ω·m，上下围岩为1 Ω·m)深浅侧向电阻率表现出明显负差异，其它模型中电阻率未出现负差异或出现了很小的负差异现象。

3)各向异性影响：薄互层相互作用，使地层垂直方向的相对高阻地层和相对低阻地层串联，表现为相对高阻；水平方向就是相对高阻地层和相对低阻地层的并联，表现为相对低阻。这种地层的各向异性会造成“微球高于浅侧向、浅侧向高于深侧向”的整体反向问题。在4种不同地层(水平电阻率与垂直电阻率比为1∶1、1∶2、1∶5、1∶10)模型中，深浅侧向电阻率均出现不同程度的反向，在1:10地层中反向较明显，RD/RS达到了0.89。因此，根据理论仿真模拟，地层各向异性原因导致三电阻率曲线反向也是有可能的[4]。

2 电阻率负差异案例

在某地区某开发井，井眼8.5 in，最大井温121 ℃；地层电阻率约10 Ω·m；泥浆矿化度约10 kppm(1 ppm=0.001‰)。某国内测井公司双侧向仪器所测主曲线深浅侧向电阻率出现大井段的负差异(即RDLLS)，两次测量对比曲线如图1所示。

图1 测井对比

从图中可以看出，国内某公司双侧向仪器所测主曲线深电阻率RD明显比LLD偏低，RD/RS达到了0.5左右，出现了严重的负差异现象。从以上分析的3种负差异现象的原因及此井的地层结构来看，负差异的出现并非受到了绝缘棒、地层围岩及地层各向异性的影响；再对比国外某公司双侧向资料，可推断国内某公司双侧向仪器所测深电阻率异常,无法反应出地层的真实响应。

3 现场验证

针对双侧向电阻率负差异的问题，对所用井下仪器及地面面板进行电气检查，均未发现问题。于是进行了3次模拟实验，测试仪器在低阻地层的响应情况。

1)在某实验井模拟绝缘棒绝缘极差：去掉两根加长绝缘棒，其它仪器正常连接，双侧向所测深电阻率与正常连接绝缘棒测量相比，深侧向电阻率略低，浅侧向电阻率基本不变，深浅侧向电阻率出现轻微负差异。如图2所示。

图2 某井实验对比

实验表明：绝缘棒绝缘变差会使深侧向电阻率的测量值变低，出现轻微深浅侧向电阻率负差异。

2)在某实验井模拟绝缘棒绝缘极差和断开侧向远回路：去掉两根加长绝缘棒，并断开侧向远回路，其它仪器正常连接，所测曲线与实验(1)中基本一致，即断开和连通侧向远回路，对所测曲线无明显影响。

实验表明：侧向远回路断开对仪器测量值无明显影响。但理论上断开侧向远回路，会影响深侧向电压的采集，从而影响深浅侧向电阻率的测井值，这一现象还需进一步实验证实。

3)在某实验井实验：8.5 in井眼，井底温度133 ℃；地层电阻率约为10 Ω·m；泥浆矿化度约为10.8 kppm；仪器正常连接下井。测井过程中，在35个不同深度段，尝试调低、调高电缆头供电电压(CHV)，对测量结果进行分析。部分井段测量结果如图3所示。

图3 电缆头电压对测量值影响

由于35个深度段测试结果均具有共性，下面就图3中6个深度段CHV对ED/ES和RD/RS的影响及与地层岩性之间的关系进行统计分析，结果见表1。

表1 电缆头电压对测量值影响

实验表明：

1)在此井中，仪器供电只要大于182 V，深浅侧向电阻率就表现正常，当仪器供电小于177 V，就会引起深浅侧向电压和电流变化，从而导致深浅侧向电阻率的变化，最终出现负差异现象。

2)在较浅的地层中，仪器供电电压对深浅电压和电流的影响很小甚至没有；在较深的地层中，温度和泥浆矿化度的共同作用下，仪器供电对双侧向深浅电压和电流的影响较为明显。

3)在此井中得到的数据，未发现由于地层岩性不同出现负差异的现象。

4 结论和建议

双侧向测井仪可适用于0.015～3 Ω·m 的高矿化度泥浆中，但仪器在近乎极限的条件下测量，会受到仪器自身、井眼环境、地层环境等诸多因素影响，导致仪器测量的不确定性，从而出现电阻率测井曲线负差异现象[5]。因此，在实际工作中如遇到类似大段负差异问题时，可尝试采取以下措施：

1)增压电缆头电压，观察测量值是否变化，以排除仪器供电不足，导致深浅侧向电阻率测量值的负差异。

2)更换两支绝缘棒，以排除由于绝缘棒故障引起测量回路改变，导致深浅侧向电阻率测量值的负差异。

3)更换双侧向仪器，以排除由于仪器自身器件老化或故障，导致深浅侧向电阻率测量值的负差异。

4)使用双侧向的增强模式进行测量，可以在大井眼、高矿化度泥浆的情况下，减少井眼的影响。