中文摘要：

为精细描述和评价井周介质三维岩石物理特征，进行三维电阻率阵列成像测井方法基础理论和应用方法研究。将阵列侧向测井仪径向成像同井周方位成像思想结合，进行三维电阻率阵列成像测井仪器设计。采用基于微机多核处理器与GPU细粒度相结合的并行三维数值仿真方法，进行三维电阻率阵列成像测井探测特性分析，优化调整电极系电极分布及排列方式。研究井周介质纵向-径向-周向非均匀对三维电阻率阵列成像测井响应的影响，分析其测井响应对介质非均匀分布敏感性。采用等比例缩小模型，进行三维电阻率阵列成像测井模拟实验仪研制，在水槽模型基础上，利用模拟地层和水槽溶液的不同组合方式，构建不同的井下模拟环境，进行井旁有异常体存在时非均匀介质的三维电阻率阵列成像测井模拟测量。将实验室物理测量同数值仿真相结合，系统研究非均匀介质三维电阻率阵列成像测井响应特征，为非均匀油气藏的测井评价提供帮助。

结论摘要：

探测和评价井周三维介质的电学特征，是电测井发展方向之一。因此，从纵向不同深度、径向不同位置以及井周不同方位的三维探测入手，开展三维阵列电阻率成像测井方法基础研究很有必要。在三维电阻率阵列成像测井方法上，将阵列径向探测与井周方位测量结合，优化设计阵列成像测井电极分布，实现仪器长度缩短和高分辨、较远深度探测；并通过增加方位测量电极部署，完成井周介质电阻率的三维探测。研究表明，根据6组电极的不同模式组合，三维阵列电阻率成像测井可提供6条高分辨率阵列侧向曲线，以及5个探测深度的共60条方位电阻率曲线；该方法保持了原有阵列侧向仪器探测深度，但仪器长度为8.6m，其纵向上分辨率可以达到0.2m。三维电阻率阵列成像测井的响应差异能够反映井周介质的非均匀变化，成像效果直观。在阵列电成像测井正反演处理上，针对复杂介质测井环境，构建非均匀地质数学模型，以三维有限元为基础，开展了三维阵列电阻率成像测井数值仿真，分析了仪器的横向、纵向和周向探测特性；以泥浆侵入过程的阵列测井响应特征为基础，建立了基于阵列电成像测井的储层油水识别方法，该方法将储层泥浆侵入动态仿真和“5参数”反演有效结合，可以较好重构泥浆侵入剖面，获取原状地层电阻率信息。在缝洞异常体侧向测井响应特征上，建立缝、洞数学地质模型，研究测井响应与裂缝角度、张开度、电阻率对比度的相关性，表明测井视电导率与裂缝张开度为线性关系，三维阵列测井对井旁裂缝响应敏感距离可达1.1mm；低角度缝深浅侧向呈现负差异，而高角度缝呈现正差异，洞穴存在不改变深浅侧向视电阻率差异特征与裂缝的关系；阵列侧向测井响应与洞穴的体积、位置、电阻率对比度、填充程度等相关，洞穴在一定尺度和范围内影响测井响应，随着洞穴尺度的增大，测井视电阻率降低，且深浅侧向视电阻率比值降低，但测井响应对离开井壁洞穴的敏感范围不大于洞穴半径尺度。在三维电阻率测井物理模拟实验上，依据等比例缩小模型场的不变性，研制了具有三个探测深度、六个方位角度的测井实验仪，以水槽实验为基础，构建实验室测井模拟环境，开展了非均匀介质的方位阵列测井物理模拟实验。研究显示，三维电阻率测井响应对过井/井旁构造有一定的响应敏感性，将方位测量与横向探测结合，可以较好指示缝、洞异常体存在及特征；物理模拟实验和数值仿真结合，有助于研究三维电阻率测井的探测特性和对井周非均匀介质的表征方法。