■ 姜黎明

测井园地

侧向测井与方位阵列测井仪

■ 姜黎明

在油气资源领域，测井被誉为地质家的“眼镜”，帮助地质家回答油气勘探开发中的6个基本问题，即：地下是否有油气？有多少油气？是否可开采？能开采多久？开采效率如何？下一口井应该布在哪里？测井的应用贯穿油气勘探开发的全过程，成为石油工程技术服务的主干技术之一。针对岩石的电、声、放射性、光等物理特性，发展了一项又一项测井技术，主要包括自然电位、自然伽马、感应、侧向、声波、密度、中子等常规测井技术系列。随着勘探开发的逐步深入，面对页岩、致密砂岩、碳酸盐岩等复杂储层，阵列感应、阵列侧向、微电阻成像、超声成像、多极子阵列声波、核磁共振等成像测井技术系列成为主导。国外代表性公司有斯伦贝谢的MAXIS-500成像测井系统、贝克休斯的ECLIPS-5700成像测井系统、哈里伯顿的EXCELL-2000成像测井系统。国内有中国石油测井的EILOG快速成像测井系统。

什么是侧向测井

在上述诸多测井方法中，电法测井是确定地质参数的重要手段之一。电法测井主要有感应、侧向两大类，本文重点介绍一下侧向测井的发展历程。在高矿化度泥浆和高阻地层的井中，由普通电极系供电电极流出的电流，几乎全部在井内、低阻围岩中流动，很少流入目的层。为了减小泥浆的分流作用和低阻围岩的影响，提出了侧向测井。

侧向测井又叫聚焦式电法测井。它的电极系中除了主电极之外，上下各有一个屏蔽电极，从主电极和屏蔽电极流出同极性电流。由于电流极性相同，它们之间有相互排斥作用，主电极流出的电流被“挤压”成近似垂直于井壁的盘状流入地层。这就大大降低了井筒和低阻围岩对视电阻率测量的影响。侧向测井有起初的三侧向、七侧向发展为目前的双侧向、阵列侧向、方位阵列侧向。

方位阵列测井仪器研制成功

从20世纪90年代开始，感应测井仪器有了重大进展，推出了阵列感应测井仪器，这促进了侧向测井仪器的进步和更新。国内外投入了大量的人力物力进行研发。1998年，斯伦贝谢推出了高分辨率阵列侧向测井仪器（HRLA），并设计出试验仪器用于现场测井，加快了阵列侧向的实用进程。随后，中国石油集团测井有限公司成功研制出了阵列侧向测井仪器（HAL）。阵列侧向测井仪通过改变屏蔽电极个数和返回电极位置的方式，采用软硬结合聚焦处理等先进技术，实现统一的纵向高分辨率（0.3m）、5种径向探测深度的地层电阻率测量。仪器提供5条地层电阻率曲线、径向侵入二维剖面电阻率成像图，可清晰描述地层径向侵入特征，分析薄层和薄互层油气特性，判断油水层性质，准确识别油水界面。由于阵列侧向不具备方向指示功能，因此在裂缝性等非均质储层中应用受到限制。在井周不同方位地层非均质性探测方面，目前的倾角测井仪、微电阻率成像测井仪等虽分层能力好，但探测深度极浅，无法测量较深处的地层的变化情况。

90年代中期，国外推出了两种方位侧向测井仪，斯伦贝谢的ARI和俄罗斯的АЭСБ-73，它们在详细探测井周围地层电阻率的变化和划分薄层，特别是在认识薄层、不均匀地层方面有了突破，同时也可用于裂缝评价和倾角计算。它们的主要缺点是方位电极不接触井壁，方位电阻率测量的方位分辨率不高，径向探测深度较浅，并且受井眼影响（如井眼大小、井眼不规则性和井眼泥浆）和仪器偏心影响大。为了解决传统方位电阻率测井受井眼影响严重问题，提出了国际首创的贴井壁方位电阻率测量技术，一次下井可获取0.1m纵向分辨率的36条电阻率曲线，能真实反映复杂地层井周6个方位6个深度的地层信息，通过二维和三维反演可以实现地层的三维精细成像，能够在多维剖面上描述地层的非均质性和各向异性。

图1 方位阵列侧向测井仪

方位阵列侧向共有6种探测深度的工作模式，所有探测模式采用聚焦方式来实现，一次下井可获取36条电阻率曲线。AL1～AL6探测模式均采用三侧向工作方式，获得不同探测深度的方法采取了改变屏流返回电极位置、屏流电极长度或使用监控电极及调节其位置来实现。6种不同探测深度的测量具有相同的纵向分辨率，且分辨率较高。该仪器耐温耐压155℃/100 MPa，具备0.25m、0.35m、0.39m、0.45m、0.6 m、1.40m六种探测深度。机械上主要由电源短节、电极推靠器、上电极组、下电极组、连续测斜短节、方位极板、旋转短节等组成，井下电路主要包括极板电路、数据采集控制处理电路、信号产生电路、测量放大电路、聚焦控制电路、井径测量电路、辅助测量电路等。

现场试验

方位阵列侧向测井仪（ALT）分别在后村4#标准井、庆阳席4井进行了测井试验，对仪器的重复性、一致性进行了分析。图2给出了仪器在席4井的测量结果，从测量结果看，仪器各极板、各模式的一致性基本达标。

中国石油集团测井有限公司研制的ALT (Azimuth Laterolog Logging Tool)，已在长庆油田进行多口井的现场测井试验，并取得合格资料。该成像仪器的推出，标志着我国拥有自主知识产权的方位侧向成像测井技术已跨入国际先进行列，提升国产高端测井装备在国际市场的核心竞争力，将在复杂油气藏勘探开发中发挥重要作用。

图2 席4井ALT1#仪器重复测量效果图（极板、模式）一致性对比