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摘要：介绍了一种紧凑型传播电阻率的结构和工作原理，以两口井为例，介绍了该仪器在水平井随钻测量中的应用情况。所测得的实时电阻率曲线可以实现地层的准确判定，较好地控制井眼轨迹沿油层最佳位置钻进，避免各种工程事故的发生。
关键词：随钻测量；电阻率；地质导向；水平井
引言
地质导向钻井技术是近年来发展较快的一种钻井技术，它是利用带地质参数的无线随钻测量仪器在钻进过程中实时测量地层地质参数，并根据测得参数随时调整井眼轨迹，确保井眼在油层的最佳位置钻进，从而起到地质导向作用。与传统的电磁波电阻率相比，采用紧凑型探头组合设计会使随钻电阻率测井的仪器更短、费用更低。CPR的探测深度与仪器的发射线圈和接收线圈的距离、测量方法、发射频率、地层真实电阻率等许多因素有关，通过分析影响电磁波电阻率探测深度的因素，可以在随钻测量中根据实际情况及时采取措施，控制井眼轨迹，准确地预测目的层，更好地指导钻井施工。
1.CPR的结构及原理
1.1结构
一个简单的电阻率测量由单一信号发射线圈和两个接收线圈组成。通过发射天线产生一个磁场(波形)，而且生成的波形被两个临近的接收天线接收。当两个测量和接收到的信号一起使用，通过电阻率计算分析出曾穿过的地层，其工作频率在400KHZ到5M之间，波形的速率传播表面介质的改变随电阻率而改变。在真空中，速率和光速一样。在传输介质里(例如水槽)，速度会随着传导率的增加而减少，(电阻率的减小，速度也减小)，由于速度的变小，第一次接收到和第二次接收到之间的时间会延长。
1.2原理
采用的测量原理是相位差测量法、多频测量法或衰减测量法。
1.2.1相位差测量法
当电磁波的频率一定时，电磁波在地层中的传播速度可以表示为单位时间内传送的波长，换句话说就是相位移。在随钻电磁波电阻率的测量仪器中人们通常用相位移描述传播速度。当发射的电磁波信号在地层中传播时，它的两个接收线圈之间接收的电磁波信号就会有相位移产生，不同的地层就会有不同的相位移。
1.2.2多频测量法
通常，频率越低(例如，400KHz对10MHz)穿透地层越深。然而，较短的发射器一接收器间距，探测深度差异最小。这样为了在不同的地质构造的油层中取得最佳的地质数据采集效果，就可以相应的选用不同的频率段，通过使用三个不同探测深度的电阻率值，可对深电阻率读值进行侵入校正确定真电阻率Rt。同样，也可以对浅电阻率读值进行侵入校正确定更为准确的冲洗带电阻率R
1.2.3衰减测量法
电磁波在导电地层中传播时，它的幅度以指数规律衰减，衰减的速度与地层的导电性成正比。由于两个接收线圈与发射线圈的距离不同，所以从两个接收线圈中检测到的信号幅度不同，这样电磁波信号在不同地层中传播时，两个接收线圈检测到的信号的衰减比例就会不同。在高导电地层即电阻率低的地层，信号衰减大，远接收线圈接收的信号幅度比近接收线圈接收的信号幅度衰减得多，反之则相反。
最初的三探头测井仪(一个发射器。两个接收器)并不提供井眼补偿或消除接收器电子线路误差。通过以相同的发射器一接收器间距在接收器的另一边再加一个发射探头，实现了井眼补偿和消除接收器电子线路误差。
1.3同经典电缆测井的比较
1.3.1电缆测井针对不同的影响因素，在掌握各种电测方法的线性范围、探测半径、聚焦强弱，各种影响的前提下。针对不同的地层采用不同的测井系列：在低电阻率地层采用双感应一8侧向、微球；在高电阻率地层采用双侧向；在薄层用微电极、3侧向等；油基泥浆采用感应等多种系列。它的优点是在于测量曲线数据的全面性和专业性，不足之处是在于对干扰因素导致的真假电阻律的感应不敏感。由于侵入的影响，存在冲洗带、侵入带和原状地层的电阻率上的差异，电阻率测井应反映不同深度的电阻率数值上的变化；另外岩层的电阻率高低、岩层厚度影响地层真电阻率；泥浆、井眼等影响地层真电阻率。因此影响因素多。
1.3.2通过测量每一组发射极和接收极之间的相位差和电磁波幅度衰减，探测不同深度范围(极浅、浅、中深、深)的电阻率曲线和组合电阻率曲线。较好的解决上述影响因素的问题，得到尽可能的地层真实电阻率。
2.现场应用情况
该紧凑型电阻率测量仪器的现场应用在目的层标定，油水层分离，以及油藏边际问题的处理上都取得了不小的进步，数据处理曲线与测井曲线吻合良好。在一定程度上弥补了国内目前这一领域的技术空白。
2.1高43—平60井
高43—平60井是济阳坳陷东营凹陷青城北缓坡构造带的一口生产水平井，钻探目的为开发沙三段稠油，首次采用了紧凑型传播补偿电阻率的地质导向仪器。该井造斜点井深646m，A点井深1167.83m，完钻井深1325.29m。在实钻过程中，根据实时测量曲线准确判断标志层及标志层下部的油层，明确的界定了油层深度。在钻进至1148m时发现油气显示变化情况，通过测量仪器实施监测曲线，判断储层顶界上移，调整设计垂深上提0.9m，并要求轨迹沿上靶钻进。顺利进入油层后，根据实时地质导向跟踪曲线与地质捞砂和油气显示情况对比，及时控制钻压并调整钻进轨迹，顺利完成了水平段的施工。
2.2金10—平1井
金10—平1井是一口开发水平井，该地区由于断层分布不明晰，钻进施工难度较大。如何在保证进尺的情况下安全钻进，成为了施工研究的首要环节。由此对地质导向测量数据的及时性与准确性较之其他类型的仪器提出了更加严格的要求。该井在按设计要求钻至垂深546.22m时，从电阻率和伽玛实时测井曲线上未发现油气显示。控制井斜角继续钻进至垂深548.65m时，地层的电阻率出现明显的变化，从1.2欧姆米变为4.5欧姆米，由此判断已经进入油层，及时调整井斜角为88后水平钻进。金10—平1井完钻井深1263.43m，水平段长325.23m，原油产量达到同地区直井产量的3.6倍，获得了良好的开采效果。以下是实钻测量曲线图示。
3.总结
在现场操作的过程中我们得出：通过测量每一组发射极和接收极之间的相位差和电磁波幅度衰减，探测不同深度范围(极浅、浅、中深、深)的电阻率曲线和组合电阻率曲线。较好的解决了各种干扰环节的问题，得到尽可能的地层真实电阻率。同时通过深浅电阻的对比，对油气储层进行了定量分析，较好的解释了大角度和水平井中电阻率的各异向性影响，这在电缆测井中是比较困难的。最后，通过同地域相似地质情况井位数据处理的对比，也说明了该种电阻率仪器在地质导向方面的优越性。
参考文献：
[1]S.M.Haugland，“New discovery with important implications for LWD propagation resistivity processing and interpretation，”in Proc.SPWLA42nd Annu.Logging Symp.，Jun.17—20，2001，pp.1—14.
[2]R.F.Rodney and M.s.Bittar。“A combined phase and amplitude technique for contronlling the investiga-tion depth of propagating electromagnetic wave.”presented at the SPE Annu.Technical Conf.Exhibition.Paper26493.
关键词：随钻测量；电阻率；地质导向；水平井
引言
地质导向钻井技术是近年来发展较快的一种钻井技术，它是利用带地质参数的无线随钻测量仪器在钻进过程中实时测量地层地质参数，并根据测得参数随时调整井眼轨迹，确保井眼在油层的最佳位置钻进，从而起到地质导向作用。与传统的电磁波电阻率相比，采用紧凑型探头组合设计会使随钻电阻率测井的仪器更短、费用更低。CPR的探测深度与仪器的发射线圈和接收线圈的距离、测量方法、发射频率、地层真实电阻率等许多因素有关，通过分析影响电磁波电阻率探测深度的因素，可以在随钻测量中根据实际情况及时采取措施，控制井眼轨迹，准确地预测目的层，更好地指导钻井施工。
1.CPR的结构及原理
1.1结构
一个简单的电阻率测量由单一信号发射线圈和两个接收线圈组成。通过发射天线产生一个磁场(波形)，而且生成的波形被两个临近的接收天线接收。当两个测量和接收到的信号一起使用，通过电阻率计算分析出曾穿过的地层，其工作频率在400KHZ到5M之间，波形的速率传播表面介质的改变随电阻率而改变。在真空中，速率和光速一样。在传输介质里(例如水槽)，速度会随着传导率的增加而减少，(电阻率的减小，速度也减小)，由于速度的变小，第一次接收到和第二次接收到之间的时间会延长。
1.2原理
采用的测量原理是相位差测量法、多频测量法或衰减测量法。
1.2.1相位差测量法
当电磁波的频率一定时，电磁波在地层中的传播速度可以表示为单位时间内传送的波长，换句话说就是相位移。在随钻电磁波电阻率的测量仪器中人们通常用相位移描述传播速度。当发射的电磁波信号在地层中传播时，它的两个接收线圈之间接收的电磁波信号就会有相位移产生，不同的地层就会有不同的相位移。
1.2.2多频测量法
通常，频率越低(例如，400KHz对10MHz)穿透地层越深。然而，较短的发射器一接收器间距，探测深度差异最小。这样为了在不同的地质构造的油层中取得最佳的地质数据采集效果，就可以相应的选用不同的频率段，通过使用三个不同探测深度的电阻率值，可对深电阻率读值进行侵入校正确定真电阻率Rt。同样，也可以对浅电阻率读值进行侵入校正确定更为准确的冲洗带电阻率R
1.2.3衰减测量法
电磁波在导电地层中传播时，它的幅度以指数规律衰减，衰减的速度与地层的导电性成正比。由于两个接收线圈与发射线圈的距离不同，所以从两个接收线圈中检测到的信号幅度不同，这样电磁波信号在不同地层中传播时，两个接收线圈检测到的信号的衰减比例就会不同。在高导电地层即电阻率低的地层，信号衰减大，远接收线圈接收的信号幅度比近接收线圈接收的信号幅度衰减得多，反之则相反。
最初的三探头测井仪(一个发射器。两个接收器)并不提供井眼补偿或消除接收器电子线路误差。通过以相同的发射器一接收器间距在接收器的另一边再加一个发射探头，实现了井眼补偿和消除接收器电子线路误差。
1.3同经典电缆测井的比较
1.3.1电缆测井针对不同的影响因素，在掌握各种电测方法的线性范围、探测半径、聚焦强弱，各种影响的前提下。针对不同的地层采用不同的测井系列：在低电阻率地层采用双感应一8侧向、微球；在高电阻率地层采用双侧向；在薄层用微电极、3侧向等；油基泥浆采用感应等多种系列。它的优点是在于测量曲线数据的全面性和专业性，不足之处是在于对干扰因素导致的真假电阻律的感应不敏感。由于侵入的影响，存在冲洗带、侵入带和原状地层的电阻率上的差异，电阻率测井应反映不同深度的电阻率数值上的变化；另外岩层的电阻率高低、岩层厚度影响地层真电阻率；泥浆、井眼等影响地层真电阻率。因此影响因素多。
1.3.2通过测量每一组发射极和接收极之间的相位差和电磁波幅度衰减，探测不同深度范围(极浅、浅、中深、深)的电阻率曲线和组合电阻率曲线。较好的解决上述影响因素的问题，得到尽可能的地层真实电阻率。
2.现场应用情况
该紧凑型电阻率测量仪器的现场应用在目的层标定，油水层分离，以及油藏边际问题的处理上都取得了不小的进步，数据处理曲线与测井曲线吻合良好。在一定程度上弥补了国内目前这一领域的技术空白。
2.1高43—平60井
高43—平60井是济阳坳陷东营凹陷青城北缓坡构造带的一口生产水平井，钻探目的为开发沙三段稠油，首次采用了紧凑型传播补偿电阻率的地质导向仪器。该井造斜点井深646m，A点井深1167.83m，完钻井深1325.29m。在实钻过程中，根据实时测量曲线准确判断标志层及标志层下部的油层，明确的界定了油层深度。在钻进至1148m时发现油气显示变化情况，通过测量仪器实施监测曲线，判断储层顶界上移，调整设计垂深上提0.9m，并要求轨迹沿上靶钻进。顺利进入油层后，根据实时地质导向跟踪曲线与地质捞砂和油气显示情况对比，及时控制钻压并调整钻进轨迹，顺利完成了水平段的施工。
2.2金10—平1井
金10—平1井是一口开发水平井，该地区由于断层分布不明晰，钻进施工难度较大。如何在保证进尺的情况下安全钻进，成为了施工研究的首要环节。由此对地质导向测量数据的及时性与准确性较之其他类型的仪器提出了更加严格的要求。该井在按设计要求钻至垂深546.22m时，从电阻率和伽玛实时测井曲线上未发现油气显示。控制井斜角继续钻进至垂深548.65m时，地层的电阻率出现明显的变化，从1.2欧姆米变为4.5欧姆米，由此判断已经进入油层，及时调整井斜角为88后水平钻进。金10—平1井完钻井深1263.43m，水平段长325.23m，原油产量达到同地区直井产量的3.6倍，获得了良好的开采效果。以下是实钻测量曲线图示。
3.总结
在现场操作的过程中我们得出：通过测量每一组发射极和接收极之间的相位差和电磁波幅度衰减，探测不同深度范围(极浅、浅、中深、深)的电阻率曲线和组合电阻率曲线。较好的解决了各种干扰环节的问题，得到尽可能的地层真实电阻率。同时通过深浅电阻的对比，对油气储层进行了定量分析，较好的解释了大角度和水平井中电阻率的各异向性影响，这在电缆测井中是比较困难的。最后，通过同地域相似地质情况井位数据处理的对比，也说明了该种电阻率仪器在地质导向方面的优越性。
参考文献：
[1]S.M.Haugland，“New discovery with important implications for LWD propagation resistivity processing and interpretation，”in Proc.SPWLA42nd Annu.Logging Symp.，Jun.17—20，2001，pp.1—14.
[2]R.F.Rodney and M.s.Bittar。“A combined phase and amplitude technique for contronlling the investiga-tion depth of propagating electromagnetic wave.”presented at the SPE Annu.Technical Conf.Exhibition.Paper26493.