第五章_成像测井(井壁电成像)

第五章成像测井（FMI、EMI、STAR-Ⅱ）刘之的西安科技大学资源勘查系各服务公司仪器简介成像测井仪器是在地层倾角测井仪基础上发展起来的。•1985年，斯仑贝谢第一代井眼微电阻率扫描仪FMS(FormationMicroScanner)投入现场应用。先后有两个版本，第一版本为两臂FMS，每臂由27个圆形电极组成；第二版本为四臂FMS，每臂由16个电极组成。•1992年，斯仑贝谢公司在FMS基础上，在极板构成等多方面进行了较大的改进，推出了第二代四臂八极板(四个主极板，四个辅极板)井眼微电阻率扫描成象仪FMI(FullboreMicroscannerImager)。•1994年，哈里伯顿公司推出了六臂井眼微电阻率扫描成象仪EMI(ElectricalMicroscannerImager)•1995年，阿特拉斯公司推出微电阻率扫描成象测井仪STAR-II。我国研制出了ERA-2000成像测井仪。第一节成像测井系统公司斯仑贝谢阿特拉斯哈里伯顿系统MAXIS-500ECLIPS-5700EXCELL-2000井下仪器全井眼微电阻扫描成像仪(FMI)阵列感应成像仪(AIT)方位电阻率成像仪(ARI)超声成像仪(USI)偶极子横波成像仪(DSI)阵列地震成像仪(ASI)组合地震成像仪(CSI)声电组合成像测井(STARTIMAGER)多极阵列声波(MAC)数字井周成像(CBIL)核磁共振成像(MRFL.C)微电阻成像(EMI)声波扫描成像(CACI)成像测井系统及仪器测井新技术设备一览表系统名称MAXIS-500ECLIPS-5700EXCELL-2000地面装备三台以太网连接的MicroVaxIII+cpi3000阵列处理器计算机测井系统。三台以太网连接的HP730工作站计算机测井系统。二台IBMRS6000工作站计算机测井系统。实时多任务；实时多任务；实时多任务；智能接口；智能接口；智能接口；全冗余系统；全CPU冗余系统；全冗余系统；电缆遥测500kb/s230kb/s217.6kb/s传输速率可选传输速率可选传输速率可选兼容CTS井下配套仪器地层微电阻率成像，FMI高分辨率微电阻率成像，STAR井周微电阻率成像，EMI超声波成像，USI井周声波成像，CBIL超声波扫描成像，CAST偶极声波成像，DSI多极子阵列声波，XMAC-II偶极声波成像，WAVESONIC阵列感应测井仪，AIT高分辨率阵列感应，HDIL高分辨率阵列感应，HRAI核磁共振测井仪，CMR核磁共振成像仪，MRIL核磁共振测井仪，MRIL_P模块式地层动态测试仪，MDT双向量感应，DPIL选择式地层测试器，SFT方位电阻率成像仪,ARI高分辨率六臂倾角，HDIP六臂倾角,SEDT工作站GeoFrameeXpressDPPFMI的测量原理EMI的测量原理STAR-II电阻率成像仪测量原理电阻率成像测井的技术指标测量原理第二节微电阻率扫描成像测井微电阻率成像测井的测量原理目前，微电阻率成像共有三种测井系列，它们分别是斯仑贝谢的FMI、哈里伯顿的EMI、阿特拉斯的STAR-Ⅱ。其测量原理相同，只是电极个数有差异，对井眼的覆盖率有所不同。FMI的发展80年代初－地层倾角测井80年代中－地层微电阻率扫描测井FMS90年代初－FMI(Shlumberger)-StarImager西方阿特拉斯-EMI哈里伯顿FMI仪器外形4臂、8极板192个电极仪器分辨率为5mm。定量计算裂缝的产状、长度、密度、孔隙度和裂缝宽度定量分析孔洞的面孔率和孔洞直径提供地层倾角、倾向等参数成象原理地层中不同的岩石（泥岩、砂岩、石灰岩）、流体，其电阻率是不一样的，通过测量井壁各点的电阻率值，然后把电阻率值的相对高低用灰度（黑白图）或色度（彩色图）来表示，那么，井壁就可表示成一张黑白图象或彩色图象。高阻低阻FMI成象原理示意图泥岩(低电阻)硬石膏(高电阻)砂岩(中等电阻)石灰岩(高电阻)溶洞(低电阻)在8.5英寸的井眼中，井眼覆盖率约为80%。EMI仪器结构EMI有六个极板，每个极板上有25个钮扣电极，共150个电极。每个电极阵列包括两排电极，上排12个，下排13个，两排相距0.3英寸，相错0.1英寸。每个电极都是有直径0.16英寸的金属钮扣和0.24英寸的绝缘环组成，每个电极的绝缘环有益于信号聚焦，电扣达到0.2英寸的分辨率。EMI仪工作在水基泥浆井中，可用于6.25-21英寸的井眼中，对8英寸井眼，图像覆盖率约为60%。微电阻率成像测井的测量原理STAR-II为声波、电阻率成像组合测量的仪器。电阻率成像仪有六个相互独立的测量臂，可测六条井径。六个极板每个极板上有24个钮扣式电极，共有144个测量电极。电极分上下两排排列，横向间距为0.1英寸,垂向间距为0.3英寸，电极直径为0.16英寸。在8.5英寸的井眼中，井眼覆盖率约为60%。微电阻率成像测井的测量原理STAR-II微电阻率成像仪结构微电阻率成像测井的技术指标规格及技术指标EMIFMISTAR-Ⅱ连接长度(in)288.95316368.4重量(in)496465600关腿直径(in)555.5最小井眼(in)6.256.256.5最大井眼(in)21.021.016.0最大压力(psi)200002000020000仪器大小和性能最大温度(F)350350350井别裸眼井裸眼井裸眼井泥浆类型水基水基水基测井速度(ft/h)180018001200井眼状况仪器是否居中居中居中居中传感器类型微电阻率电极微电阻率电极微电阻率电极钮式电极数150(25/极板)192(24/极板)144(24/极板)垂直分辨率(in)0.20.20.2硬件特征井眼覆盖率(8.5in)60%80%60%测量原理相同，电极个数不同，对井眼覆盖率有所差异。经过相同的处理步骤，EMI、STAR—II反映地质信息的能力与FMI基本相同，唯一不同的是FMI的覆盖率较高。无论是STAR—II或是EMI反映地层地质信息的能力与FMI基本相同，诸如层面、裂缝及颗粒大小和结构等地质信息都能清晰的反映出来。井壁成像测井处理技术各家公司测量结果FMI-EMI对比图FMI、EMI透镜体清晰地反映出来FMI-EMI对比图FMI与STAR-II对比图FMI、STAR-II：裂缝形态、产状发育程度反映是相同的内容•各服务公司仪器简介•测量原理•资料处理技术•地质及工程应用资料处理技术•深度及速度校正•数据归一化•发射电压校正•死电极校正•数据刻度•图像加强•假象识别：测井采集假象、井壁假象、处理假象、衍生假象井壁成像测井资料处理技术电成像声成像深度及速度校正数据归一化发射电压校正死电极校正数据刻度图像加强拾取层理、裂缝、裂缝参数计算（FMI）FMI、EMI、STAR—II数据加载CAST、CBIL数据加载深度及速度校正数据规一化深度及速度校正深度及速度校正是井眼微电阻率成像资料处理的重要组成部分，目的是使每一个电极的测量值都具有准确的深度值。由于FMI测井资料的采样间隔仅为0.1英寸，其分辨率为0.2英寸。因此，必须确保测量深度的准确无误。对于某一确定时间，FMI的两排电极在不同深度上；对于同一地层界面，两排电极通过它的时间是不同的。如果仪器以一恒定的速度上提，每一行电极进行简单的常数深度移动就可以校准所有的数据。事实上，电缆上提的过程中一般不可能是匀速的，由于电缆的伸、缩、晃动、仪器与井壁的碰撞，仪器或多或少的存在加速度。在这种情况下，在图像上出现不规则的锯齿状。井壁成像测井处理技术（a）由于不同排的纽扣电极在极板上的垂直位置不同，使电极响应存在深度差，数据处理时应进行深度对齐。速度校正就是要恢复采样数据对应的真深度，消除仪器非匀速运动引起的曲线畸变。深度及速度校正井壁成像测井处理技术数据归一化•FM1192个电极:在测量过程中，各个极板与井壁的接触程度不可能是完全相同，每个电极对同一地层的测井响应存在差异，导致图像上各电极之间无相同的背景色。•数据归一化的方法：数据标准化、数据正规化、极大值规格化、均值规格化、标准规一化、中心化等。•斯仑贝谢采用限制统计的数据标准化方法进行FMI的规一化处理，处理过程中采用了窗口技术。消除电极测量过程中某些因素引起的异常高阻和低阻对统计结果的影响，以确保统计结果真正地反映地层特性。井壁成像测井处理技术发射电压校正•为了确保仪器采样工作在线性范围内，仪器在不断地调整电极电压。当记录电流过大时，将调低发射电压；相反，当仪器电流过小时，将调高发射电压。因此，不进行电压校正FMI的记录数据不能准确地反映所测地层的电阻率。•为了确保FMI测量数据与地层电阻率之间的正比关系，需对发射电压的变化进行校正。校正方法比较简单，将每个电极的测量电流I除以发射电压V即可得到每个电极的视电阻率。井壁成像测井处理技术死电极校正•很多原因可引起电极不能正常工作，使电极出现短路或断路现象，其测量结果在图像上引起垂直的黑色或白色条带。处理死电极一般采用内插的方法。井壁成像测井处理技术数据刻度•FMI可以准确地反映所测剖面微电阻率的变化程度，但不能准确地反映所测剖面微电阻率数值。裂缝的定量评价需要准确的微电阻率曲线。浅侧向：反映的是所测的环形剖面电阻率的平均值，是低频信号，FMI电极所测的是微电阻率的变化值，它是一种高频信号。两种信号相加即可得到能反映环形剖面局部电阻率数值的微电阻率曲线。井壁成像测井处理技术图像加强井壁成像测井处理技术图像加强的目的是用有限的色标来更加精细地表现图像，提高图像的对比度，加强视觉效果。一般采用窗口直方图规一化的图像加强方法。要把微电阻率测量数值转换成图像，首先要对微电阻率测量值进行分级，每一级对应于一定的色标。若采用电阻率值线性分级的方法，有限的色标可能大多用于低阻或高阻的异常尖峰数据点，而多数数据则仅用少量的色标显示，使大多数数据在图像上处于同一色标，使得整个图像对比度较差。窗口直方图加强技术，使得每一数据分级内测量点数相同，这样就充分利用了有限的色标，使得图像的对比度大大地加强。图像加强技术按窗长的大小可分为：静态加强和动态加强两种方式。静态加强：窗长为整个处理井段。在整个处理井段或目的层段作一次频率统计，按色标占相等频数的原则进行色标标定。这样，既能保持井段内电导率的整体变化特征，也能在一定程度上反映电导率的微细变化。此方法适合用于地层电导率的宏观变化，易于进行地层对比。动态加强：当测量地层电导率值变化范围很大时，为了使小的电导率反差能在图像中清楚地显示出来，要采用动态加强，即在一小段深度内，根据用户的要求，对滑动窗口（通常小于3英尺）做一次静态色标标定。更详细地突出了电导率的局部变化特征。图像加强井壁成像测井处理技术根据电流大小分布（直方图），赋予不同的颜色（42种颜色）。WhiteOrangeYellowBlack地层电阻率图像加强•图像显示(正弦图像）ESWN....NESWN090180270360图像加强内容•各服务公司仪器简介•测量原理•资料处理技术•地质及工程应用层次1图像直接解释层次2常规测井约束解释层次3岩心约束解释层次4图像综合解释解释层次区域地质背景地质概念模式常规测井解释岩心观察描述岩屑录井资料构造研究沉积学研究储层研究取心井段图像标定岩性—图像关系模式建立未取心井段图像外推解释地层精细划分岩性解释孔洞发育带假象图像剔除典型地质现象初步解释约束条件解释目标井壁成像资料评价方法评价方法成像测井地质解释的研究思路无论是井壁扫描成像还是井周阵列成像都是某种物理量(如电阻率、波阻抗）沿井壁或井周的二维分布图象，因此都是间接地反映地层的非均质性。正基于此，所有的成像测井都必须在地层时代、岩性序列、基本储层特征确定的前提下，以岩心取样为第一参照标准，首先针对岩心和成像测井图兼有良好反映的典型层段,进行岩心刻度解释，建立地区性的解释图版和半定量和定量的解释参数；然后在Geoforame平台的成像测井工作FLIP/FRACVIEW上和自行研制的成像测井交互解释系统上，进行各种基础地质现象的解释和评价。微电阻率成像测井资料的地质应