方位侧向测井
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发布时间：2023-05-17 17:11
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时间：2023-09-15 06:53
方位侧向测井（ARI）的原名称为方位电阻率成像测井。它是侧向测井系列的重要发展，实现了真正的三维测井。它为研究井周围地层的不均匀性提供了重要的方法，进一步扩展了测井的应用范围。
方位侧向测井是在双侧向测井的基础上发展起来的，共有12个电极，装在双侧向测井的屏蔽电极A2的中部，每个电极向外的张开角为30°，12个电极覆盖了井周360°方位范围的地层，电极为长方形，其电流线分布类似图1-17。
方位侧向测井主电极的排列及电流线分布如图1-18所示。在每个电极的中心有监督电极，方位电极排列的上下装有环状监督电极M3、M4（两个电极短路相接），每个方位电极供以电流IAi，通过自动控制回路调节电流IAi，使得监督电极的电位与环状监督电极M3（M4）的电位相等。这时由方位电极流出的电流受到屏蔽电极A2及其他相同极性电极屏蔽作用，同时也受到相邻的方位电极的屏蔽作用，从而使电流IAi沿电极张开角的方向流入地层。测量每个方位电极的电流IAi和M3（M4）电极相对于铠装电缆外皮的电位UM，用下式即可计算出12个方位的电阻率：
图1-18 方位侧向测井主电极排列及电流线分布
地球物理测井
为了求得电阻率RAi，必须知道式（1-17）中的电极系系数K。K值可在模型井中或水池中校验求出，也可从数值模拟理论计算中得到，其计算公式如下：
地球物理测井
式中：IAi为每个方位电极的供电电流；UM为环状监督电极M3（M4）相对于铠装电缆外皮的电位；K为电极系系数。
利用上式，对每个深度处可计算出12个电阻率值。该电阻率相当于每个电极供电电流所穿过路径上介质的电阻率，穿过的路径包括在电极张开角30°所控制的范围。因此，当井周介质不均匀或有裂缝存在时，则得出的12个电阻率就会有变化，据此可以找出井周地层的非均质变化，这对勘探和开发具有重要的意义，也是一种真正的三维测井方法。
如果将12个方位电极供电电流求和，就可以提供一种高分辨率的侧向测井（LLHR）。这时12个方位侧向的电极可等效为高度相同的圆柱状电极，测得的电阻率相当于井周围介质电阻率的平均值。在6～8 in（15.2～20.3cm）井径时，LLHR的纵向分辨率为8 in（20.3 cm），明显高于深、浅侧向。此时的电极系常数K是在井径为8 in、地层电阻率Rt与钻井液电阻率Rm比值为30时求出的。与双侧向测井相比，LLHR受井眼影响较大，为此制作了井眼校正图版，对相关井眼影响进行校正。
LLHR的探测深度显著大于浅侧向，比深侧向稍低。方位侧向具有良好的纵向分辨能力。LLHR电极系由低电阻地层进到高电阻地层时，所测曲线变化急剧，低电阻围岩影响降低，分层能力显著高于LLD和LLS。另外，还研究了在高阻围岩和低阻围岩时，LLHR、LLD及LLS在地层中点处读数与地层厚度的关系曲线，以说明围岩对测井曲线读数的影响。对于低阻围岩得到了相同的结果，但对LLD和LLS，当地层厚度为30～33 in时，电阻率的读数最低（高阻围岩）和最大（低阻围岩）。LLHR无此现象。这说明LLHR受围岩影响明显降低，是划分薄地层的有效方法。
由于方位侧向受仪器偏心和井壁不规则影响较大，应用上受到一定*。在进行方位侧向测井的同时，还要进行辅助测量。其电极结构如图1-18所示。方位电极仍为供电电极。屏蔽电极A2为回路电极，由方位电极流出的电流经井眼流入A2电极，测量方位电极的监督电极与其上下的环状电极M3、M4之间的电位差。为了避免干扰方位侧向的测量，采用工作频率为64 kHz的供电电流。每个方位电极供以相同的电流Ic，测量每个方位侧向监督电极与环状电极之间的电位差ΔUi，可用下式计算出12个电阻率：
地球物理测井
式中：Ic为每个方位电极的供电电流；K为电极系系数，在均匀流体中，用实验方法确定K，使得Rci等于流体的电阻率RLi。
辅助测量时，回路电极A2与方位侧向电极相距很近。在一般条件下，地层电阻率总是大于钻井液电阻率，电流基本上沿井流动，几乎不会进入地层。因此，每个电极的测量值主要反映电极附近钻井液体积的大小，即测量结果对井眼形状、井径大小及仪器偏心反应灵敏。辅助测量的主要目的有二：一是对仪器偏心、井眼状况对方位侧向的影响进行校正；二是测量电间隙，如果已知钻井液电阻率，就可以估算井眼大小和形状。
1）探测深度。方位侧向LLHR曲线基本上与LLD曲线接近，说明其探测深度与LLD近似。同时LLHR曲线的形状与MSFL曲线基本相同，相应的尖峰都可以对比，这说明LLHR的分层能力接近于微球形聚集测井。
2）划分薄交互层。LLHR曲线清楚地划分出厚度小于1 ft（30.5cm）的薄交互层，同时12条方位电阻率曲线也有清楚显示，而且这些曲线基本重合在一起。方位侧向测井能划分出小于1 ft（30.5cm）的薄互层，避免了由LLD和LLS漏划的薄储层，同时又能得出地层的结构特征，给出地层倾角等。
图1-19 裂缝地层测井实例
3）鉴别裂缝。方位侧向实现三维测井，能很好的鉴别地层裂缝。水平裂缝中充满导电液体，相对水平裂缝部位LLHR读数显著降低，可以根据电导率面积计算裂缝宽度。
垂直裂缝处的LLS读数明显低于LLD的读数，这也表明有垂直裂缝存在。如果把ARI成像与FMI成像同时测量，就能更详细地研究井壁附近及较深部的裂缝分布。如图1-19是裂缝性地层测井实例。
方位侧向测井在水平井及研究井周围不均匀性等方面，也能提供重要的信息。
