雙側向測井影響因素與應對措施分析

錢志軍

中海油田服務股份有限公司 天津 300459

雙側向測井儀可以幫助人員確定相關參數，如地層電阻率等，這項參數對于油氣層開發工作至關重要。根據研究結果，如果鉆桿沒有接通電源，淺側向探測深度較淺，淺側向響應一般不會出現明顯變化，但是深側向儀器與鉆桿的電位存在差異，因此深側向響應可能改變。鉆桿處于深側向回路電極位置時，結合各項數據可以確定相關參數，即帶鉆桿加長電極系數刻度，此時可以忽略測井響應受到的影響。相關學者指出，雙側向測井電子線路中的參數變化會導致最終測量結果出現偏差，尤其是帶通濾波器中心頻率偏移，因此相關研究中詳細分析了各項參數，并將這些參數聯系起來用于計算測井曲線變化，包括中心頻率及其增益、品質因素[1]。利用相關數據計算出最終測量結果的差異。本文主要研究了雙側向測井工程，結合實際工作流程探討了可能導致測量結果出現變化的主要因素，在此基礎上提出了針對性的應對策略。

1 工作原理

雙側向電極系設置了多個不同作用的電極。包括主電極、監督和聚焦電極，第一種設置在中心位置，后兩種設置在上下位置，數量為1、4、4，表示為A0，M1、Nl、Al、 A2，除主電極外其它電極通常成對設置在各個位置，同時需要增加短路線。深側向設置了不同電極，即回流和測量參考電極，在圖1中表示為B、N，考慮到測量流程，兩者一般處于“無窮遠處”。屏蔽電極（聚焦電極）A1與A2在測量過程中具有相同的電位，在回路中形成的屏流Il與主電流I0具有相同點，即極性保持一致。一般情況下，A2較長，因此主電流在一定區域被聚焦，在地層深處屏流對其產生的影響較小，所以該電流不斷發散，通過增加探測深度，能夠得到相對準確的測量結果，與真電阻率差異較小。

圖1 雙側向原理

在淺探測過程中，電極A2、A2為回流電極，與A1極性存在差異，屏流對主電流的影響較小，主電流層發散的位置發生改變，集中在較淺的地層，因此最終得到的測量結果可能在侵入帶的作用下產生一定偏差。

2 影響雙側向測井的主要因素

2.1 測井回路

深側向和淺側向測量回路使用的導線型號存在差異，為7和10號纜芯。深側向包括供電和測量回路，兩者導線型號存在差異，前者為10號。如果這些導線出現故障，可能導致側向測井無法順利實施。這兩條線是影響側向測井的主要因素[2]。

10號芯出現故障的情況下，會直接影響深屏流通道，從而影響 ED、ID、ES、IS。7號芯出現故障的情況下，則會直接影響深電壓測量回路，從而影響ED、 ES，IS，ID值可能出現誤差。

7號、10號芯是否正常，可以結合CAL，ZERO，LOG的轉換判斷。如果前兩項正常，最后一項出現錯誤，此時上述導線出現故障，包括3514內部芯線。針對這種情況下，需要采取有效措施使刻度繼電器正常工作。7號線還受到地面開關的影響，如果3514中位于7號芯的繼電器沒有合理設置，也會影響導線的正常工作。室內回路線與patch盒相連，導致儀器回路連接情況無法確定，考慮到側向回路會影響測量結果，因此應改變上述連接方式，即與纜鎧等相連，從而避免出現數值跳等異常情況。

2.2 測井SP

側向橡膠馬籠頭電極設置了SP環，即8號，需要合理設置其與馬籠頭的間距。同時應避免其與電纜外皮的間距過小。通常不小于6m。在組合測井時，應合理設置sp選擇開關，將其連接到相應的位置，即bridle，在這種情況下，7與8芯相連。采用這種連接方式避免sp環無法正常工作，防止發生sp環無微側向故障等，通常有微側向不用設置該電極。地面擇sp來源為tool。（設置bridle時，8芯-5號環無法正常連接，從而影響微側向回路）

2.3 深驅動板

如圖2所示，運放U1和功放U2在回路中起到特殊的作用，類似于壓電恒流源。雙側向連接到不同位置，由于各種儀器的絕緣性存在差異，因此電流源可能出現變化。為了防止出現這種情況，需要改變深驅動板連接方式。詳細情況如圖3，電路中形成了深電流源，從而保證深驅動板正常工作。

圖2 雙側向深驅動板

深參考板可調電位器2可以改變電路參數，即直流電平，通過改變該參數和反饋控制電壓V2DD，可以相應的調整控制信號，將該信號與QD參考信號對比，利用相應電路改變信號類型，從而獲取32Hz的方波，處理后的信號輸入帶通濾波器即可調整信號，最終形成相同頻率的正弦波，之后經過相關設備進一步處理，即T2變壓器。通過改變T2初級電壓和電阻比值，即可獲取所需的輸出電流。如果儀器不具有良好的絕緣性，可能受到各種信號的影響，之后進入運放U1-2、U1-3。由于該電路中設置了穩壓二極管，因此能夠減弱上述信號的影響，防止電路中的器件故障或燒毀[3]。

2.4 帶通濾波器

深側向和淺側向工作頻率為32Hz、128Hz。帶通濾波器容易受到各項參數的影響，包括頻率和相位等，導致該器件出現中心頻率偏移，最終導致測量結果出現誤差，無法為油氣層劃分等工作提供參考。如果中心頻率出現較大偏移，會形成嚴重的相位移，導致深、淺側向測量結果不準確，影響測井曲線的形狀和幅度，通過改變中心頻率，能夠減小深、淺電阻率曲線的偏差?？紤]到中心頻率和增益是兩項重要影響因素，在儀器維護工作中需要重點關注帶通濾波器這兩項參數是否處于正常范圍內，確保儀器測量精度符合要求，保證儀器正常工作。因此人員在調校雙側向測井儀時應重點檢查上述參數。

2.5 其他因素

3516中設置了側向換擋電源，其電壓與馬籠頭電壓存在一定聯系，后者增加時，前者也增加。如果井深溫度達到較高水平，會直接影響電源效率，導致無法靈活換擋，針對這一問題，應增加馬籠頭電壓，從而提高換擋電源電壓。如果深側向屏流供電回路出現故障，會影響電壓電流值，電阻率比值低阻時這種變化不明顯，而高阻層時會產生較大差異，因此在測井時應檢查上述參數是否正常；下井前，需要設置橡膠扶正器，一般集中在探頭位置。

3 雙側向測井“雙軌”現象的應對

在均勻電層中電阻率不會明顯變化，通常為Rt，因此測井時需要避免電阻率出現明顯變化，在探測深度存在差異時，應避免曲線變化，但是由于測量過程中容易受到不同因素影響，因此測量結果可能不準確，導致曲線無法保持一致，甚至形成雙軌曲線，如果儀器無法正常工作、常數改變，都可能導致上述情況的出現。

3.1 儀器故障引起的“雙軌”

儀器無法正常工作時可能出現雙軌，針對這一情況需要檢查儀器中存在的問題。常見的儀器故障具體如下：

（1）儀器線性不良。在低阻和高阻非滲透性地層中，儀器容易出現這類問題，從而導致曲線變化。所以在測井前需要重點檢查儀器線路是否正常，包括元器件是否故障等，防止儀器在測量過程中出現震蕩等情況，從而解決儀器線性不良問題。

（2）電極絕緣不良。馬籠頭和雙側向電極系容易產生這類問題，從而形成雙軌曲線，前者外殼不具有良好的絕緣性時，可能影響井下電流。

（3）刻度不良。儀器刻度不良也會影響測量結果，形成雙軌曲線，針對這種情況，可以改變“CAL”、“ZERO”的時間，通過增加這兩項參數，能夠防止出現雙軌等現象，保證測量結果的準確性。

3.2 由儀器常數K 值變化引起的“雙軌”

電極系幾何尺寸、測量電壓、絕緣性等都可能導致常數改變，進而導致雙軌情況的出現。

（1）在儀器生產前一般需要設置合適的幾何尺寸，因此在實際使用時這些參數不會明顯改變，不會對儀器常數產生較大影響。

（2）儀器中聚焦程度是一項重要影響因素，如果該參數不在正常范圍內，容易出現欠焦等問題，從而影響流過儀器的電流，針對這一問題，可以通過改變儀器增益，使儀器聚焦程度處于正常范圍內，從而減小儀器測量過程中產生的誤差，獲取更加準確的測量結果。除此之外，需要采取有效措施減少儀器工作溫度的變化，如果儀器工作溫度過高，可能影響測量結果。

（3）電極系絕緣性較弱的情況下，會影響儀器中的電流，導致地層電流呈現下降趨勢，導致儀器無法正常聚焦，影響最終測量結果的準確性，因此電極系絕緣性能是雙軌的一項影響因素。

（4）測量儀器長時間使用情況下，可能影響信號精度，從而影響測量線性，容易形成雙軌曲線，為了解決該問題，需要查看電極是否正常以及放大器是否正常工作，如果這些器件存在問題需要采取合適的處理措施。

3.3 其它原因引起的“雙軌”

（1）雙側向測井曲線可能在井眼擴徑變化時改變，深、淺側向這項參數存在差異，具體為1.8m、0.76m。深淺視電阻率容易受到該參數的影響，增加該參數，深淺視電阻率會與正常情況下的測量值產生偏差，通常情況下，淺側向的變化更明顯。

（2）當裂縫帶侵入傾角改變時，淺側向測量結果不會出現明顯變化，而深側向測量結果會產生明顯變化，因此深淺測井曲線會形成相交點，所以裂縫帶和傾斜角會影響最終測量結果。

（3）有差平衡殘留電位差是一項影響因素，會導致深測井視電阻出現明顯變化，而淺測井這項參數變化不明顯，如果井內外煤質電阻率對比度較高，上述參數的偏差較大，所以上述問題會影響深淺測響應分裂，為了保證測量結果的準確性，需要將這項因素考慮在內。

（4）在低阻和無圍巖測量時，深淺側響應值存在差異，后者更高，與此同時，深測井響應值產生的變化更明顯，主要體現在分裂程度上，相較于無圍巖，在高阻圍巖中上述參數的變化更加明顯，而淺測井響應值變化幅度大于深測井，所以該因素可能導致雙軌現象的出現。

3.4 “雙軌”現象的校正和處理

儀器常數值是一項重要影響因素，常用的解決措施是重新測量，對曲線加以校正，如果最終形成的曲線仍然產生較大偏差，表明地層和環境可能對測量結果產生影響，之后需要結合大量資料，并采取反演處理方式計算出各項參數，從而獲取較為準確的地層電阻率。近年來，我國計算機技術發展速度不斷加快，相關測量和計算方法開始引入到測井工作中，使得雙側向非均質地層中的測量工作取得了重要進展。

4 結束語

現階段，石油資源已經成為我國重要的能源，在工業等領域發揮著重要作用，而石油開采時需要用到各種儀器，尤其是雙側向測井儀器。該儀器相較于傳統儀器具有諸多應用優勢，主要體現在測量精度更高，測量范圍有所拓寬，但是在實際使用該儀器時可能由于操作不當影響測量結果的準確性，進而導致雙軌等情況的出現。所以在使用這類儀器時需要按照流程操作，重點關注各項因素的影響，保證測量結果的準確性。