地層微電阻率掃描成像測井(FMS)基本原理

地層微電阻率掃描成像測井是一種重要的井壁成像方法,它利用多極板上的多排鈕扣狀的小電極向井壁地層發射電流,由於電極接觸的岩石成分、結構及所含流體的不同,由此引起電流的變化,電流的變化反映井壁各處的岩石電阻率的變化,據此可顯示電阻率的井壁成像。自80年代斯倫貝謝公司的地層微電阻率掃描測井(FMS)投入工業套用以來,得到了迅速的發展,如今已是井壁成像的重要測井方法
我們知道,微電阻率測井貼井壁測量,探測深度淺而垂向解析度高,因而對井壁附近地層的電性不均勻極為敏感。因此,人們利用微側向測井研究沖洗帶和裂縫,利用四條微電導率測井曲線確定地層傾角,識別裂縫,研究沉積相等。但是,這些微電阻率測井無法確定裂縫的產狀,無法區分裂縫、小溶洞和溶孔,這些問題都可由微電阻率掃描測井解決。
1、電極排列及測量原理
地層微電阻率掃描成像測井採用了側向測井的禁止原理,在原地層傾角測井儀的極板上裝有鈕扣狀的小電極,測量每個鈕扣電極發射的電流強度,從而反映井壁地層電阻率的變化。通常把電流電平轉換成灰度顯示,不同級別的灰度表示不同的電流電平,這樣就可用灰度圖來顯示井壁底電阻率的變化。
第一代FMS是在地層傾角測井儀兩個相鄰極板上裝上鈕扣狀電極,每個極板上裝有4排27各電極,共有54個電極,每排電極相互錯開,以提高井壁覆蓋率。對8.5in的井眼,井壁覆蓋率為20%。
為提高井壁覆蓋率,第二代儀器在4個極板上都裝有兩排鈕扣電極,每排8個共16個電極,4個極板共64電極,對8.5in井眼,井壁覆蓋率達40%,這種儀器在電極上作了很大的改進,把原來的4排電極改為2排電極,能更準確地作深度偏移。
2、全井眼地層微電阻率掃描成像測井(FMI)
斯倫貝謝公司在前述儀器基礎上,又研製了FMI。該儀器除4個極板外,在每個極板的左下側又裝有翼板,翼板可圍繞極板軸轉動,以便更好地與井壁接觸。每個極板和翼板上裝有兩排電極,每排12個電極,8個極板上共有192個電極,對8.5in井眼,井壁覆蓋率可達80%,能更全面精確地顯示井壁地層的變化。
該儀器可根據用戶要求進行三種模式的測井:
1. 全井眼模式測井。用192個鈕扣電極進行測量,進行井壁成像。
2. 4極板模式測井。此時用4個極板上的96個電勢進行測量,翼板上的電極不工作,對於地質情況較熟悉的區域,採用這種方式測井可提高測速,降低採集數據量和測井成本,但對井壁覆蓋率降低一半。
3. 地層傾角測井。當用戶不需要井壁成像,而需要地層傾角時,可用這種模式測井。這是只用4個極板上的8個電極測量,得出高解析度地層傾角儀同樣的結果,測速可進一步。
在套用FMI資料時,通常在一個地區,選有代表性的參數井進行取芯,並作FMI測井,通過與岩芯柱的詳細對比,研究有關地質特徵在井壁圖像中的顯示,就能充分利用這些特徵解決地質問題。

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