[发明专利]一种多极极化率组合测井仪及其测井方法

说明书

本发明公开了一种多极极化率组合测井仪及其测井方法，包括双向遥传短节、恒流源短节、测量短节、多极极化率电极系和流体电阻率电极系，极化率测量电极均采用不易极化的可逆电极。本发明设计了非平衡动态滤波电路和宽动态范围高精度小信号测量电路及其测井方法，可同时测量不同探测深度的地层极化率全波信息、极化率衰减常数、地层电阻率及自然电位和井中流体电阻率等信息，可将有限供电时间的极化率推算出无限供电时间的稳态场的极化率值，利用稳态场的极化率和自然电位联立求解地层水电阻率和阳离子交换量，利用极化率衰减常数求解地层渗透率，可为复杂低阻油层评价和水淹层评价提供有效的依据，也可用于金属勘测和煤层煤质级别划分。

技术领域

本发明属于石油、地质勘探勘测技术领域，涉及一种高温高压井中多电极测量系统，具体是一种多极极化率组合测井仪及其测井方法，特别是可以在裸眼井中同时测量不同探测深度的地层极化率全波信息、地层电阻率及自然电位和井中流体电阻率的组合测井仪及数据处理方法。

背景技术

当可渗透性的地层中所含水的矿化度与井中泥浆滤液的矿化度不相等时，便会产生离子扩散现象。在扩散的同时，如果地层中含有粘土，粘土颗粒的阴离子吸附性使溶液中的离子分布不均衡，由此形成扩散-吸附电动势，此电动势反过来又阻止迁移率大的离子作进一步的积累，即阻止电动势继续增大，从而达到一种动态平衡状态。这时在井中测得的电位即为自然电位，它与地层阳离子交换量、地层水电阻率和泥浆滤液电阻率有关。

各种岩矿石，按其对电流的传导性质可分为电子导体和离子导体两大类：自然界中大多数金属硫化物(如黄铜矿、黄铁矿等)、某些氧化物(如赤铁矿、磁铁矿等)以及自然元素和高炭化的煤等都属于电子导体；大多数砂泥岩油、水层，其造岩矿物(如长石、石英、云母等)的电阻率都很高，近于绝缘体，所以通常不含金属矿物的岩石是靠其孔隙中的溶液和粘土矿物传导电流的，属离子导体。粘土矿物的影响表现在两个方面：粘土的几何形态可能会影响电流的传导特性；粘土矿物通过离子交换作用具有传导电流的能力。

激发极化现象是离子导电矿物的一种特征，主要表现为偶电层形变和局部浓度变化。其中局部浓度变化起主要作用。偶电层形变和浓差极化电位的大小主要取决于：(1)岩石孔隙中的溶液的电导率Cw；(2)粘土的阳离子交换量Qv；(3)外加电场的大小。

从电路上来看，在一恒定的外电场作用下，砂泥岩地层产生偶电层形变和局部浓度变化，形成极化场，当供电时间T→∞时，总场电位达到稳态值(即饱和渐近值)Up。外电场断去后，由于离子的扩散作用，离子浓度梯度将逐渐消失，即极化电位(二次电位)随时间逐渐衰减，恢复到原来的状态——也即自然电位状态。

由于极化率和自然电位均与地层阳离子交换量和地层水电阻率有关，而地层阳离子交换量和地层水电阻率又是评价储层含油饱和度的重要参数，因而十分重要。因此，不同深度的地层极化率全波信息、地层电阻率及自然电位和井中流体电阻率的准确测量，是市场急需的。

实际测井中，现场要求测井时间要尽量的短，因而激发极化测井供电时间不可能足够长使极化场达到稳态场，常常得到的是有限供电时间的地层极化率值，但油田解释工程师更希望得到稳态场的极化率值，因而将有限供电时间的极化率推算出无限供电时间的稳态场的极化率值是亟待解决的难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是为地层极化率、自然电位和流体电阻率的测量提供一种多极极化率组合测井仪及其测井方法；本发明可在裸眼井中同时测量不同探测深度的地层极化率全波信息、地层电阻率及自然电位和井中流体电阻率，可将有限供电时间的极化率推算出无限供电时间的稳态场的极化率值。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多极极化率组合测井仪，包括从上至下依次连接的双向遥传短节、恒流源短节、测量短节、多极极化率电极系和流体电阻率电极系，多极极化率电极系和流体电阻率电极系之间设置有液压平衡阀，流体电阻率电极系的末端连接有堵头；