地层微电阻率扫描成像测井(FMS)基本原理
地层微电阻率扫描成像测井是一种重要的井壁成像方法,它利用多极板上的多排纽扣状的小电极向井壁地层发射电流,由于电极接触的岩石成分、结构及所含流体的不同,由此引起电流的变化,电流的变化反映井壁各处的岩石电阻率的变化,据此可显示电阻率的井壁成像。自80年代斯伦贝谢公司的地层微电阻率扫描测井(FMS)投入工业应用以来,得到了迅速的发展,如今已是井壁成像的重要测井方法
我们知道,微电阻率测井贴井壁测量,探测深度浅而垂向分辨率高,因而对井壁附近地层的电性不均匀极为敏感。因此,人们利用微侧向测井研究冲洗带和裂缝,利用四条微电导率测井曲线确定地层倾角,识别裂缝,研究沉积相等。但是,这些微电阻率测井无法确定裂缝的产状,无法区分裂缝、小溶洞和溶孔,这些问题都可由微电阻率扫描测井解决。
1、电极排列及测量原理
地层微电阻率扫描成像测井采用了侧向测井的屏蔽原理,在原地层倾角测井仪的极板上装有纽扣状的小电极,测量每个纽扣电极发射的电流强度,从而反映井壁地层电阻率的变化。通常把电流电平转换成灰度显示,不同级别的灰度表示不同的电流电平,这样就可用灰度图来显示井壁底电阻率的变化。
第一代FMS是在地层倾角测井仪两个相邻极板上装上纽扣状电极,每个极板上装有4排27各电极,共有54个电极,每排电极相互错开,以提高井壁覆盖率。对8.5in的井眼,井壁覆盖率为20%。
为提高井壁覆盖率,第二代仪器在4个极板上都装有两排纽扣电极,每排8个共16个电极,4个极板共64电极,对8.5in井眼,井壁覆盖率达40%,这种仪器在电极上作了很大的改进,把原来的4排电极改为2排电极,能更准确地作深度偏移。
2、全井眼地层微电阻率扫描成像测井(FMI)
斯伦贝谢公司在前述仪器基础上,又研制了FMI。该仪器除4个极板外,在每个极板的左下侧又装有翼板,翼板可围绕极板轴转动,以便更好地与井壁接触。每个极板和翼板上装有两排电极,每排12个电极,8个极板上共有192个电极,对8.5in井眼,井壁覆盖率可达80%,能更全面精确地显示井壁地层的变化。
该仪器可根据用户要求进行三种模式的测井:
1. 全井眼模式测井。用192个纽扣电极进行测量,进行井壁成像。
2. 4极板模式测井。此时用4个极板上的96个电势进行测量,翼板上的电极不工作,对于地质情况较熟悉的区域,采用这种方式测井可提高测速,降低采集数据量和测井成本,但对井壁覆盖率降低一半。
3. 地层倾角测井。当用户不需要井壁成像,而需要地层倾角时,可用这种模式测井。这是只用4个极板上的8个电极测量,得出高分辨率地层倾角仪同样的结果,测速可进一步。
在应用FMI资料时,通常在一个地区,选有代表性的参数井进行取芯,并作FMI测井,通过与岩芯柱的详细对比,研究有关地质特征在井壁图像中的显示,就能充分利用这些特征解决地质问题。