在直流电阻率测井中,为了使供电电极发射的电流能从仪器进入地层中,测井仪器与地层之间必须是导电性介质。
为了平衡地下地层压力并给钻头降温,在钻井过程中,会注入钻井液。钻井液通常有水基钻井液和油基钻井液两种。当采用水基钻井液钻井时,由于钻井液具有良好的导电性,可以满足直流电阻率测井的条件;而当采用油基钻井液钻井时,由于井眼中没有导电介质,无法传导电流,这时直流电阻率测井便不能使用了。这就类似于传统的有线充电技术,要充电必须有导电的导线将待充电器件与电源相连;如果导线中间折断了或者根本没有导线,充电就无法进行。
那么,没有导线连接是不是就不能充电呢?回答当然是否定的。这就需要用到另一种基于电磁感应的无线充电技术。电法测井与之类似,当采用油基钻井液钻井,井眼无导电介质时,可采用另一种电测井方法来测量地层的电阻率,这就是感应测井。
亨利·道尔(H.G.Doll)从第二次世界大战中的探雷针中得到启示,利用法拉第电磁感应原理,于1946年发明了感应测井。
感应测井仪器主要包括发射线圈和接收线圈,这两组线圈之间保持一定的距离。当发射线圈中通以交流电时,发射线圈周围会形成交变电磁场,并在井周围的地层中产生感应电流,称为涡流,涡流的强度与地层电导率成正比。根据电磁感应原理,地层中的涡流同时会在接收线圈中产生感应电动势,此感应电动势自然也与地层电导率有关。因此,可以根据测得的感应电动势分析得到地层的电导率。
生产中实际使用的感应测井仪器并非一个线圈发射、一个线圈接收的简单结构。常规双感应测井通常采用多个线圈发射、多组线圈接收的复合线圈系结构,即通过“硬件聚焦”(硬件聚焦是利用仪器的硬件(由多个发射线圈和多组接收线圈构成的复合线圈系)实现聚焦功能。若要得到不同探测特性的测井响应,需要设计不同的复合线圈系)改善仪器探测特性,使得仪器具有不同深度探测能力。
感应测井仪器有很多种,其中阵列感应测井在实际中应用最为广泛,它通常具有一个发射线圈、多组接收线圈,并利用“软件聚焦”(软件聚焦是指通过信号处理消除各种环境影响,提取地层评价所需的有用测井信息,合成具有不同分辨率和探测深度的多条曲线)方法得到多条不同分辨率、不同探测深度的电阻率曲线。
利用阵列感应测井资料可以准确地划分地层、分析径向电阻率变化和评价地层含油气性等。多分量感应测井则具有多个方向的发射、接收线圈,可采集多个方向的电磁场分量,可用于地层界面识别等。目前,多分量感应测井正处在初步应用和逐渐完善过程中。