探测地层的方法、计算地层含油气饱和度的方法及复合电极和探测器技术

本发明专利技术实施例公开了一种探测地层的方法、计算地层含油气饱和度的方法及复合电极和探测器。所述探测地层的方法包括:向目标地层发射测量信号；测量所述发射的测量信号经所述目标地层反射得到的反射信号的矢量电位和矢量电流；根据所述反射信号的矢量电位和矢量电流得到目标地层的第一复电阻率；设定一含水饱和度SW初始值，利用公式得到第二复电阻率；当第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定当前的SW值为目标地层的含水饱和度值；当第一复电阻率与第二复电阻率之差大于预定值时，以预定步长调整SW值，直至第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定此时的SW值为目标地层的含水饱和度值；根据确定的目标地层的含水饱和度值得到目标地层的含油气饱和度值。通过本发明专利技术实施例，能够使得结果更为准确。

【技术实现步骤摘要】
探测地层的方法、计算地层含油气饱和度的方法及复合电极和探测器
本专利技术涉及地层勘探
，特别涉及一种探测地层的方法、计算地层含油气饱和度的方法及复合电极和探测器。
技术介绍
在地层勘探中，为了确定所勘探的地层是否具有油气开采价值，一般要基于该地层的含油气饱和度这一参数来确定。为了获得这一参数，需要通过一系列的测量、计算得到反映原状地层的其它参数。通过得到的这些其它参数来评估地层的含油气饱和度，进而决定是否开采、开采规划以及采用的具体开采方式等。现有技术采用单一标量参数，进而评估地层的含油气饱和度。该单一标量参数例如是实部电阻率或电导率，或者是实部介电常数。由于该电阻率或电导率参数受地层水含盐矿化度影响大，不易获得电阻率或电导率参数的准确值，因此利用该电阻率或电导率参数确定接近真实情况的含油气饱和度存在困难。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种探测地层的方法、计算地层含油气饱和度的方法及复合电极和探测器，以获得较为准确的含油气饱和度。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的方案如下：一种探测地层的方法，包括：S1:向目标地层发射测量信号；S2:测量所述发射的测量信号经所述目标地层反射得到的反射信号的矢量电位和矢量电流；S3：根据所述反射信号的矢量电位和矢量电流得到目标地层的第一复电阻率；S4：设定一含水饱和度SW初始值，利用下式得到第二复电阻率：上式中，ρ*2(ω)为第二复电阻率，ω为电场的角频率，j为虚数单位；τ为弛豫时间常数；η为极化率；c为频率相关系数；RW是地层水电阻率；φ是地层孔隙度；a、b为系数；m、n为预定指数；S5：当第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定当前的SW值为目标地层的含水饱和度值；当第一复电阻率与第二复电阻率之差大于预定值时，以预定步长调整SW值，直至第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定此时的SW值为目标地层的含水饱和度值；S6：根据确定的目标地层的含水饱和度值得到目标地层的含油气饱和度值。所述测量信号可以包括单一频率和/或多频率的信号；所述单一频率的信号可以包括低频和/或高频信号；所述多频率信号可以包括多频率的低频信号，或者多频率的高频信号，或者兼有低频信号和高频信号的多频率信号。可以采用感应测井或电磁波测井方式接收所述反射信号。所述预定步长可以为固定值，也可以为一系列的不同值。一种计算地层含油气饱和度的方法，包括：S1：获得反射信号的矢量电位和矢量电流，得到目标地层的第一复电阻率；S2:设定含水饱和度SW初始值，利用下式得到第二复电阻率：上式中，ρ*2(ω)为第二复电阻率，ω为电场的角频率，j为虚数单位；τ为弛豫时间常数；η为极化率；c为频率相关系数；RW是地层水电阻率；φ是地层孔隙度；a、b为系数；m、n为预定指数；S3：当第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定当前的SW值为目标地层的含水饱和度值；当第一复电阻率与第二复电阻率之差大于预定值时，以预定步长调整SW值，直至第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定此时的SW值为目标地层的含水饱和度值；S4：根据确定的目标地层的含水饱和度值得到目标地层的含油气饱和度值。一种应用于上述方法的复合电极，该复合电极包括电极和线圈的复合结构。复合电极的电极部分外侧的柱面为非闭合结构，中心为贯穿电极所在柱体的轴心的轴；该轴为柱形，该柱形轴横截面的直径小于柱面所在柱形的横截面的直径；所述电极外侧非闭合柱面的每个独立面通过连杆与所述轴相连。所述电极和线圈交错设置。一种探测器，包括如上所述的的复合电极。通过上述本专利技术方法实施例，在获得含油气饱和度过程中引入了多个参数，并且采用综合评价方式。相对于单个参数反映的信息的评价方式，通过多个参数反映的信息来评价，能够抵销个别参数不准确对结果带来的影响，因此能够使得结果更为准确。通过上述本专利技术复合电极和探测器的实施例，可以测量不同频率下的信号，还可以同时测量低频率和高频率的信号，能够覆盖更宽的频率范围要求。附图说明图1是本专利技术探测地层的方法实施例的流程图；图2是本专利技术电极极化校正后实部电阻率随频率和含水饱和度的变化关系；图3是本专利技术电极极化校正后虚部电阻率随频率和含水饱和度的变化关系；图4是本专利技术电极极化校正后电导率随频率和含水饱和度的变化关系；图5是本专利技术电极极化校正后介电常数随频率和含水饱和度的变化关系；图6是本专利技术计算地层含油气饱和度的方法实施例的流程图；图7是现有技术电极的结构图；图8是本专利技术复合电极实施例的结构示意图；图9是本专利技术复合电极一个实施例的结构图；图10是本专利技术复合电极一个实施例的结构图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。在地质工程学中，地层的含水饱和度与含油气饱和度呈对应关系。含水饱和度与含油气饱和度以百分比形式表示时，两者的对应关系如下：含油气饱和度＝1-含水饱和度实践当中往往是先得到含水饱和度，之后再根据上式得出含油气饱和度。下面以SW表示含水饱和度，则含油气饱和度为1-SW。利用测量装置测量目标地层的含油气饱和度的过程中,首先采用测量装置,通过该测量装置的电极向目标地层发射某一频率或某几个频率的测量信号。所发射的信号穿过所述目标地层，受所穿过的地层的影响，信号发生幅度和相位等的变化。当这些信号再次反射到所述测量装置时，这些信号对应的电压矢量参数和电流矢量参数被所述测量装置测量到。根据测量到的所述信号对应的电压矢量参数和电流矢量参数，进一步得到所述目标地层的复电阻率或复电导率。进而，根据所述复电阻率(或复电导率)与介电常数及频散特性等参数的对应关系，得出所述目标地层的油气状况。其中，复电阻率和复电导率分别如下式(1)、(2)表示：复电导率：σ*(ω)＝[σ′(ω)+ωε″]+j[σ″(ω)+ωε′](1)复电阻率：复介电常数的如下式(3)表示：复介电常数：实际测量过程中，可以采用岩石多频电物理模型，该模型可以用公式(4)表示为如下：上面的式(1)-(4)中，用星号*标识复数；上标′和″分别代表实部和虚部；ρ*(ω)为目标地层的复电阻率；ω为电场的角频率；ε为介电常数；τ为弛豫时间常数；j为虚数单位；η为极化率，其值在0与1之间；c为频率相关系数，其值也在0与1之间。ρ0为零频率时的复电阻率幅度，可以用公式(5)表示如下：式(5)中，RW是地层水电阻率，φ是地层孔隙度。式(4)和(5)中，η1，η2，c1，c2，τ1，τ2，a，b，m，n，φ，Rw这些参数在本专利技术实施例中的求解在后续介绍。Sw是最重要的待求量。其中，τ1、τ2分别为第一弛豫时间常数、第二弛豫时间常数；η1、η2分别为第一极化率和第一极化率；c1、c2分别为第一频率相关系数和第二频率相关系数。τ1、τ2、η1、η2、c1、c2为与含水饱和度有关的参数。将式(5)代入式(4)，得到下面的式(6)：式(6)右端除了φ、Rw和角频率ω已知外，其余的均为待求量；而左端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测地层的方法，其特征在于，包括：S1:向目标地层发射测量信号；S2:测量所述发射的测量信号经所述目标地层反射得到的反射信号的矢量电位和矢量电流；S3：根据所述反射信号的矢量电位和矢量电流得到目标地层的第一复电阻率；S4：设定一含水饱和度SW初始值，利用下式得到第二复电阻率：ρ*2(ω)=abRWφmSWn[1-η1(1-11+(jωτ1)c1)]×[1-η2(1-11+(jωτ2)c2)]上式中，ρ*2(ω)为第二复电阻率，ω为电场的角频率，j为虚数单位；τ1、τ2分别为第一弛豫时间常数、第二弛豫时间常数；η1、η2分别为第一极化率和第一极化率；c1、c2分别为第一频率相关系数和第二频率相关系数；RW是地层水电阻率；φ是地层孔隙度；a、b为系数；m、n为预定指数；S5：当第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定当前的SW值为目标地层的含水饱和度值；当第一复电阻率与第二复电阻率之差大于预定值时，以预定步长调整SW值，直至第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定此时的SW值为目标地层的含水饱和度值；S6：根据确定的目标地层的含水饱和度值得到目标地层的含油气饱和度值。...

【技术特征摘要】
1.一种探测地层的方法，其特征在于，包括：S1:向目标地层发射测量信号，其中，利用复合电极形成的探测器发射测量信号，该复合电极包括测量频率为10Hz～500kHz的电极和测量频率为500kHz～10MHz的线圈的复合结构；S2:测量所述发射的测量信号经所述目标地层反射得到的反射信号的矢量电位和矢量电流；S3：根据所述反射信号的矢量电位和矢量电流得到目标地层的第一复电阻率；S4：设定一含水饱和度SW初始值，利用下式得到第二复电阻率：上式中，ρ*2(ω)为第二复电阻率，ω为电场的角频率，j为虚数单位；τ1、τ2分别为第一弛豫时间常数、第二弛豫时间常数；η1、η2分别为第一极化率和第二极化率；c1、c2分别为第一频率相关系数和第二频率相关系数；RW是地层水电阻率；φ是地层孔隙度；a、b为系数；m、n为预定指数；S5：当第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定当前的SW值为目标地层的含水饱和度值；当第一复电阻率与第二复电阻率之差大于预定值时，以预定步长调整SW值，直至第一复电阻率与第二复电阻率之差小于或等于预定值时，确定此时的SW值为目标地层的含水饱和度值；S6：根据确定的目标地层的含水饱和度值得到目标地层的含油气饱和度值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测量信号包括单一频率和/或多频率的信号；所述单一频率的信号包括低频或高频信号；所述多频率信号包括多频率的低频信号，或者多频率的高频信号，或者兼有低频信号和高频信号的多频率信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用感应测井或电磁波测井方式接收所述反射信号。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定步长为固定值，或为一系列的不同值。5.一种计算地层含油气饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯式镇，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：