地层倾角测井原理及应用3-测量原理2

西南石油大学资源与环境学院司马立强（三）地层产状－5个基本名词地层倾角测井的基本原理第一节地层倾角仪测量原理•地层面走向•地层面倾向•地层面倾角•视倾向•视倾角地层倾角测井的测量信息•地层产状•地层倾角测井的基本原理•斯仑贝谢公司地层倾角测井仪的改进•哈里伯顿公司六臂地层倾角测井仪的改进第一节地层倾角仪测量原理三、斯仑贝谢公司地层倾角测井仪的改进HDT、SHDT高分辨率地层倾角测井仪（HDT）的2点改进HDT在测井信息设计方面与阿特拉斯公司的四臂倾角测井仪基本相同，但在设计上有两点重要改进。在Ⅰ号极板上镶嵌两个纵向排列的电极，两电极相距4.5cm，上方电极称“校速电极”。如图所示。通过Ⅰ号极板，可测出两条曲线。一条用于校速，一条测量地层信息。改进一：增加“校速电极”HDTⅠ号极板示意图HDTⅠ号极板示意图改进一：增加“校速电极”仪器与电缆速度一致时：所测两条曲线上同一异常值之间的距离固定（等于4.5cm）；仪器遇阻或遇卡时：所测两条曲线上同一异常值之间的距离不等于4.5cm。这时，可以用校速电极测得的微电阻率曲线对高程差进行速度校正。为了有效解决井斜对地层倾角测井的影响，HDT设计了两种类型的测斜系统：低角度测斜系统：井斜角测量范围－4°～35.5°。高角度测斜系统：井斜角测量范围－4°～72°。改进二：测斜部分改进（低角度）地层倾角测井仪测量原理图（高角度）倾角仪高角度倾角仪把仪器方位角系统置于定位摆系统中，环形电位器的起点与井斜方向一致，则磁针北极带动滑动臂测量的是井斜方位角（AZ)，而不是Ⅰ号极板方位角曲线。方位角系统相对方位角井斜角系统改进二：测斜部分改进HDT地层倾角测井曲线图相对方位井径井斜角微电阻率四臂地层倾角（阿特拉斯）测井曲线图相对方位角井斜角Ⅰ号极板方位角双井径曲线微电阻率曲线小结高分辨率地层倾角测井仪（HDT）一次下井可以测10条曲线：即5条微电阻率（电导率）曲线、两条井径曲线、三条角度曲线。地层学地层倾角测井仪（SHDT）的几点改进地层学地层倾角测井仪（SHDT）在HDT的基础上又做了不少改进。主要改进如下：1、极板改进2、速度校正3、井斜部分4、自动调节电流5、简化了井下仪器臂的结构SHDT的四个极板上都有两个水平距离为3cm的并列电极（如图所示），因为这两个电极靠的很近，所以，它们记录的电阻率（电导率）曲线非常相似，进行相关对比时，所得结果精度非常高。极板对比并列对比与极板间曲线对比1、极板改进•因为并列（电极）位移很小，基本上能用最大精度测量并列位移。除了增加采样率（比HDT）高一倍之外，还改善了速度校正，能补偿井下仪器瞬间速度对对地面电缆速度的变化。2、速度校正•井下仪器增加了三维加速度计：三维加速度计的连续读数能进行速度校正。因为，对加速度积分就可以计算下井仪器的瞬间速度，再积分可以求得在任意时间间隔中井下仪器的履行长度。•SHDT仪器Ⅰ、Ⅱ号极板上安装有附加的“校速电极”，可按常规方式进行剩余的速度校正。SHDT地层倾角测井仪结构图三维加速度计根据加速度计的数据计算速度变化速度校正2、速度校正SHDT用一个三维加速度计和三个磁力计进行测量并计算4个角度（即Ⅰ号极板方位角、Ⅰ号极板相对方位角、井斜角、井斜方位角）。与常规装置相比，减少了井下的可动部分（比如重锤、罗盘），提高了测量精度。3、井斜部分SHDT地层倾角测井仪结构图三维加速度计三个磁力计SHDT可以随地层电阻率变化自动调节测量电流。这样就可以保证地层倾角曲线在高、低电阻率地层中都有最佳的活度（电流值），不需人工监视和调节电流强度。4、自动调节电流SHDT的臂张开和合拢时，电极沿圆弧运动。这种结构避免了连接问题和由于井径缩小而遇卡的问题。5、简化了井下仪器臂的结构SHDT地层倾角测井曲线图双井径井斜8条微电阻率曲线小结地层学地层倾角测井仪SHDT能记录以下信息：•10条电阻率曲线；•3条加速度曲线；•3条磁力曲线；•2条井径曲线；•Ⅰ号极板方位角；•Ⅰ号极板相对方位角；•井斜角；•井斜方位角；•探测器的偏斜角曲线——SHDT的探测器部分与井下仪器上部之间采用活动接头，致使探测器的轴与井轴不一致，其夹角称为探测器轴对井轴的偏斜角；•电缆张力；•自动调节的测量电流和电压信号等。四、哈里伯顿公司六臂地层倾角测井仪（SED）的几点改进六臂倾角仪结构图哈里伯顿公司六臂地层倾角测井仪（SED）在研究倾斜地层和沉积岩的层理特征方面具有较突出的优点。SED在设计上主要有以下2点改进：1、仪器具有6个臂2、六臂地层倾角测井仪允许每一个臂各自独立地伸缩四、哈里伯顿公司六臂地层倾角测井仪（SED）的几点改进六臂倾角仪结构图六臂地层倾角测井仪的特点1、仪器具有6个臂由于计算地层平面的倾角只需三个点，用该仪器所测资料计算地层倾角的冗余度系数明显增大，提高了寻求地层真倾角的统计几率（为四臂倾角测井仪的5倍）。2、六臂地层倾角仪每一个臂可各自独立地伸缩极板能与井壁良好接触，曲线相关对比的质量提高。（即使井眼严重不规则、仪器不居中的情况下，六臂倾角测井仪各极板仍能保持与井壁良好接触）不规则井眼地层倾角测井仪极板分布六臂地层倾角测井仪的特点3、为了在垂直方向上获得最佳的极板（与井壁）接触状态，六臂倾角仪的极板设计的很短（大约4英寸左右），这就大大改善了仪器在及不规则的井眼条件下的接触特性。六臂地层倾角测井仪的特点不规则井眼地层倾角测井仪极板分布4、对所有极板型仪器来说，仪器不规则运动是一个严重问题。六臂倾角仪由于在设计上使仪器各臂在活动时彼此独立，这就使得这种问题的影响变得很小。六臂地层倾角测井仪的特点5、六臂倾角仪能测量动态范围很大的电阻率（当地层电阻率动态范围很大时，老式地层倾角仪需操作员通过调节输出电压的变化范围才能测出理想曲线）。六臂地层倾角测井仪的特点六臂地层倾角（SED）测井曲线图CAL6条微电阻率曲线GR井斜DEV相对方位RB六臂倾角测井原始曲线图与处理成果图小结与要求1、HDT地层倾角测井仪的改进:增加“校速电极”，测斜改进2、SHDT地层倾角测井仪的改进：极板改进，速度校正，测斜改进，自动调节电流，简化了井下仪器臂的结构3、SED六臂地层倾角测井仪的改进：仪器具有6个臂，每一个臂各自独立地伸缩，极板设计的很短，动态范围很大。1、HDT、SHDT、SED在设计上主要有那些特点？2、HDT、SHDT、SED可测量那些信息？第二节确定地层层面倾角和倾向的基本原理要求：了解有那些方法确定地层倾角和倾向