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【摘要】SHDT是地层学高分辨率倾角测井仪器，用于测量井眼的井斜、方位、井径，并通过测量的地层电阻率计算出地层的方位、斜度，进而确定油气藏的储量、产能等，是油田油藏描述不可或缺的最重要的测井仪器之一。
【关键词】SHDT仪器原理 SHDT仪器应用 测量原理
近年来，随着测井公司外部市场的不断扩大，SHDT仪器用于外部服务的机会越来越多，为外部油田解决了许多的地质问题，得到外部市场的广泛认可。但同时，在某些特殊地区也出现了一些问题，这些问题集中出现在测量地层为灰岩或其他高电阻率地层的地层倾角测井服务项目上，主要表现是测量的快道信号没有变化，快道信号无相关性，解释的地层倾角缺失或者可靠性差。由于这些问题的出现，导致甲方用户对SHDT仪器的性能产生怀疑，怀疑是仪器老化或者仪器出现故障导致上述问题的产生，也有人认为是地面仪器的原因。总之，一些用户对SHDT项目产生了怀疑。
实际上，这些怀疑是对SHDT测井仪器的一种误解。SHDT仪器的基本测量原理决定了该种仪器的适用范围，在地层电阻率与钻井液电阻率比值高于1000或者地层电阻率高于约100欧姆米的情况下，快道电阻率信号基本上没有变化或者变化很小，快道信号之间相关性较差，地层倾角解释缺失或可靠性差。现在从仪器的测量原理给予解释。
1 仪器简介
SHDT包括以下几个部分：
（1） 井斜仪，它测量井斜和方位以及相对方位；
（2） 每条井径臂都带有小极板，它们将测出10条微电阻率曲线；
（3） 两对互相独立的井径臂，可测的最大井径为22英寸。
对仪器测量值进行计算，可得到地层倾斜的信息，即水平面和地层层面最大斜度线之间的夹角，以及这个线的水平投影相对于磁北方向的方位角。
井斜角DEV： 井轴方向与垂直方向之间的夹角。
方位角AZIM： 井筒的最高母线与磁北方向间夹角。
相对方位角RB：是1号极板与仪器外壳的最高母线之间的夹角。
在三维坐标中，有三个测量值就能精确地确定这个平面相对于井眼的位置。如果已知井眼的空间中的方向（非铅垂井眼），就可以确定地层层面与水平面所称的倾角以及它相对于磁北方向的方位。
1.1 地层倾角一次下井测量同时记录以下曲线
10条电阻率曲线1条倾角曲线1条方位角曲线1条相对方位角曲线
2条井径曲线
1.2 SHDT是由三部分组成，从上到下依次为：
—— SHDC 电子线路 cartridge
—— SHDI 井斜芯子 inclinometer
—— SHDS 探 头 sonde
SHDC是TCS相匹配的仪器，通过DTB与TCC进行通讯。一般情况下，SHDC单独测井，如果与其它仪器连接使用，该仪器要放在仪器串最下端。
1.2.1 SHDC的主要功能
（1）为线路、探头、芯子供电；
（2）将采集的模拟信号按序排列；
（3）将模拟信号数字化、格式化，然后送到TCC
性能指标：
SHDC接收从地面送下来的电源。
（1）AC Main 250±25VAC
（2）EMEX 最高达到180VDC
（3）AC AUX 最高达到250VAC
1.2.2 SHDI根据三个加速度计和三个磁力计所提供的六个参数
AX、AY、AZ、FX、FY、FZ，通过公式就可以计算出DEV、AZIM、RB。
测量误差：
Dev： ±0.2°（0°—90° ）
Az： ±4° （0°—360°）
RB： ±4° （0°—360°）
采集10条电阻率曲线和2条井径曲线。
2 仪器测量原理
SHDT仪器在测井时，仪器向地层发射EMEX电流信号，EMEX电流从仪器探头外壳和纽扣电极发出，流向仪器的电子线路外壳。假设，从探头外壳流出经钻井液流向电子线路外壳的电流为IB，从纽扣电极流出经地层流向电子线路外壳的电流为IA，两个电流路径属于并联关系。IEMEX=IA+IB， IEMEX为总的发射电流。设地层的电导率为CA，钻井液的电导率为CB，有这样的关系，IA/IB=CA/CB，因此，IA=IB*CA/ CB。一般情况下，近乎全部电流从探头外壳流向了线路外壳，从纽扣电极流出的电流只是极少的部分，所以IB>>IA，这样，IEMEX≈IB，IA=IEMEX*CA/CB。从式中可以看出，如果仪器的最小电流分辨率IA确定了，IEMEX在饱和盐水情况下，有最大固定值，一般来说，在此情况下，IA只相当于IEMEX的千分之一。此时，假设钻井液的电导率CB为10西门子/米，则CA有其最小值为0.01西门子/米，既测量的最大电阻率为100欧姆米。当然如果钻井液的电导率越低，可以测量的地层电导率可以更低，也就是说仪器适用的地层电阻率可以更高，但一般适用的地层电导率不超过300欧姆米。
尽管电缆在绞车滚筒上的速度不变，但是，像SHDT这样一些极板型仪器也总是不能均匀的向上滑行。重复测井表明，由于极板部分的跳跃或拉伸，会引起测量层段的“缩短”或“拉长”。因为在计算时，以一个不变的纵向比例为前提，电极速度的不稳定就会直接影响地层倾角的计算。
利用在1号和2号极板上的纵向距离为5cm的两个电极进行校正。沿着同一路径，测出两条曲线，如果速度是不变的，则两条曲线上同一异常之间的距离应是5cm。如果不是5cm，说明仪器加速了或减速了，这是必须作校正。
3 仪器实际应用
仪器的原理决定仪器的适用范围，SHDT仪器最初是在中原油田使用，中原油田的地层电阻率一般比较低，尽管钻井液的电阻率非常低，但是还是可以得到比较理想的结果。在鄂北地区或者普光地区，SHDT测井效果较，主要原因是大段的地层为灰岩或其他高阻地层，同时，钻井液的电阻率也非常低，使整个测量井段的地层快道信号高饱和，在做曲线之间相关对比，计算高程差的时候，由于曲线之间没有相关性，软件无法计算出准确的高程差，导致地层倾角解释漏失或不可靠。
4 说明
总之，在灰岩地区，尽量采用电成像仪器（EMI）进行地层倾角测井，最好采用扩展范围电成像测井仪（XRMI）进行倾角测井。实践证明有时即使普通电成像仪器（EMI）在普光地区灰岩地层同样不能获得好的倾角测量效果。在普通较低电阻率地层完全可以使用SHDT获得很好的倾角测量效果。
【关键词】SHDT仪器原理 SHDT仪器应用 测量原理
近年来，随着测井公司外部市场的不断扩大，SHDT仪器用于外部服务的机会越来越多，为外部油田解决了许多的地质问题，得到外部市场的广泛认可。但同时，在某些特殊地区也出现了一些问题，这些问题集中出现在测量地层为灰岩或其他高电阻率地层的地层倾角测井服务项目上，主要表现是测量的快道信号没有变化，快道信号无相关性，解释的地层倾角缺失或者可靠性差。由于这些问题的出现，导致甲方用户对SHDT仪器的性能产生怀疑，怀疑是仪器老化或者仪器出现故障导致上述问题的产生，也有人认为是地面仪器的原因。总之，一些用户对SHDT项目产生了怀疑。
实际上，这些怀疑是对SHDT测井仪器的一种误解。SHDT仪器的基本测量原理决定了该种仪器的适用范围，在地层电阻率与钻井液电阻率比值高于1000或者地层电阻率高于约100欧姆米的情况下，快道电阻率信号基本上没有变化或者变化很小，快道信号之间相关性较差，地层倾角解释缺失或可靠性差。现在从仪器的测量原理给予解释。
1 仪器简介
SHDT包括以下几个部分：
（1） 井斜仪，它测量井斜和方位以及相对方位；
（2） 每条井径臂都带有小极板，它们将测出10条微电阻率曲线；
（3） 两对互相独立的井径臂，可测的最大井径为22英寸。
对仪器测量值进行计算，可得到地层倾斜的信息，即水平面和地层层面最大斜度线之间的夹角，以及这个线的水平投影相对于磁北方向的方位角。
井斜角DEV： 井轴方向与垂直方向之间的夹角。
方位角AZIM： 井筒的最高母线与磁北方向间夹角。
相对方位角RB：是1号极板与仪器外壳的最高母线之间的夹角。
在三维坐标中，有三个测量值就能精确地确定这个平面相对于井眼的位置。如果已知井眼的空间中的方向（非铅垂井眼），就可以确定地层层面与水平面所称的倾角以及它相对于磁北方向的方位。
1.1 地层倾角一次下井测量同时记录以下曲线
10条电阻率曲线1条倾角曲线1条方位角曲线1条相对方位角曲线
2条井径曲线
1.2 SHDT是由三部分组成，从上到下依次为：
—— SHDC 电子线路 cartridge
—— SHDI 井斜芯子 inclinometer
—— SHDS 探 头 sonde
SHDC是TCS相匹配的仪器，通过DTB与TCC进行通讯。一般情况下，SHDC单独测井，如果与其它仪器连接使用，该仪器要放在仪器串最下端。
1.2.1 SHDC的主要功能
（1）为线路、探头、芯子供电；
（2）将采集的模拟信号按序排列；
（3）将模拟信号数字化、格式化，然后送到TCC
性能指标：
SHDC接收从地面送下来的电源。
（1）AC Main 250±25VAC
（2）EMEX 最高达到180VDC
（3）AC AUX 最高达到250VAC
1.2.2 SHDI根据三个加速度计和三个磁力计所提供的六个参数
AX、AY、AZ、FX、FY、FZ，通过公式就可以计算出DEV、AZIM、RB。
测量误差：
Dev： ±0.2°（0°—90° ）
Az： ±4° （0°—360°）
RB： ±4° （0°—360°）
采集10条电阻率曲线和2条井径曲线。
2 仪器测量原理
SHDT仪器在测井时，仪器向地层发射EMEX电流信号，EMEX电流从仪器探头外壳和纽扣电极发出，流向仪器的电子线路外壳。假设，从探头外壳流出经钻井液流向电子线路外壳的电流为IB，从纽扣电极流出经地层流向电子线路外壳的电流为IA，两个电流路径属于并联关系。IEMEX=IA+IB， IEMEX为总的发射电流。设地层的电导率为CA，钻井液的电导率为CB，有这样的关系，IA/IB=CA/CB，因此，IA=IB*CA/ CB。一般情况下，近乎全部电流从探头外壳流向了线路外壳，从纽扣电极流出的电流只是极少的部分，所以IB>>IA，这样，IEMEX≈IB，IA=IEMEX*CA/CB。从式中可以看出，如果仪器的最小电流分辨率IA确定了，IEMEX在饱和盐水情况下，有最大固定值，一般来说，在此情况下，IA只相当于IEMEX的千分之一。此时，假设钻井液的电导率CB为10西门子/米，则CA有其最小值为0.01西门子/米，既测量的最大电阻率为100欧姆米。当然如果钻井液的电导率越低，可以测量的地层电导率可以更低，也就是说仪器适用的地层电阻率可以更高，但一般适用的地层电导率不超过300欧姆米。
尽管电缆在绞车滚筒上的速度不变，但是，像SHDT这样一些极板型仪器也总是不能均匀的向上滑行。重复测井表明，由于极板部分的跳跃或拉伸，会引起测量层段的“缩短”或“拉长”。因为在计算时，以一个不变的纵向比例为前提，电极速度的不稳定就会直接影响地层倾角的计算。
利用在1号和2号极板上的纵向距离为5cm的两个电极进行校正。沿着同一路径，测出两条曲线，如果速度是不变的，则两条曲线上同一异常之间的距离应是5cm。如果不是5cm，说明仪器加速了或减速了，这是必须作校正。
3 仪器实际应用
仪器的原理决定仪器的适用范围，SHDT仪器最初是在中原油田使用，中原油田的地层电阻率一般比较低，尽管钻井液的电阻率非常低，但是还是可以得到比较理想的结果。在鄂北地区或者普光地区，SHDT测井效果较，主要原因是大段的地层为灰岩或其他高阻地层，同时，钻井液的电阻率也非常低，使整个测量井段的地层快道信号高饱和，在做曲线之间相关对比，计算高程差的时候，由于曲线之间没有相关性，软件无法计算出准确的高程差，导致地层倾角解释漏失或不可靠。
4 说明
总之，在灰岩地区，尽量采用电成像仪器（EMI）进行地层倾角测井，最好采用扩展范围电成像测井仪（XRMI）进行倾角测井。实践证明有时即使普通电成像仪器（EMI）在普光地区灰岩地层同样不能获得好的倾角测量效果。在普通较低电阻率地层完全可以使用SHDT获得很好的倾角测量效果。