侧向测井在盐水泥浆和高阻地层条件下发挥重要作用.双侧向测井(Suau et al.，1972)提供深、浅电阻率测量，探测深度达到1.5 m以上，但纵向分辨率较低，为0.6~0.8 m(Chen et al.，1998).随着油田勘探开发的不断深入，对薄层、薄互层和复杂地层的识别与评价至关重要(Forsyth et al.，1993).为提高纵向分辨率，朱军等(2007)、胡海涛等(2014)、童茂松和宋建华(2014)对传统双侧向进行了改进，纵向分辨率提高到0.2~0.4 m.为实现井 周不同方位电阻率测量，ARI(Azimuthal Resistivity Imager)(Davies et al.，1994)在双侧向A2屏蔽电极上安装方位电极阵列，保持双侧向测井基础上，提供井周方位探测，纵向分辨率为0.2 m，并有文献报道ARI的现场应用(Al-Waheed and Audah，1994).但由于不 贴井壁，ARI严重受到仪器偏心和较大尺寸井眼影响(黄继贞等，2000)，测量得到的视电阻率与地层真电阻率相差很大(杨韡，2002). HALS(High Resolution Azimuthal Laterolog Sonde)(Smits et al.，1995)将方位电极阵列放置在电极系中心位置，采用软件聚焦方式代替硬件聚焦，缩短电极系长度，提高了纵向分辨率，但也降低了径向探测深度，而且方位电极没有实现方位聚焦效果，未见大规模应用(黄继贞等，2000).在ARI和HALS基础上，黄继贞等(2001)提出了一种方位侧向测井仪，采用了贴井壁的测量方式，提高了方位探测能力，径向探测深度较小，主要用于井周不同方位非均质地层电阻率测量.

为得到更加丰富的泥浆侵入信息和消除Groningen效应(Woodhouse，1978)影响，HRLA(High-Resolution Laterolog Array tool)(Smits et al.，1998)，HDLL(High-Definition Lateral Log)(Itskovich et al.，1998)，Multi Laterolog(Zhou et al.，2008；Li et al.，2013)，HAL6505(High Resolution Array Laterolog Logging Tool)(贺飞等，2013)采用阵列化设计，增加电极数量，电流返回电极系自身，实现了多种不同径向深度探测模式，有效消除了Groningen效应，纵向分辨率提高到0.3 m，多篇文献报道了阵列侧向的应用情况(Hakvoort et al.，1998；Griffiths et al.，1999；Brambilla et al.，2013). 为了同时实现多种探测深度和方位测量，3D-LS(Yin et al.，2014)将方位电极阵列和屏蔽电极阵列结合，采用不贴井壁测量方式，提供径向阵列探测和方位探测，其纵向分辨率较低，测量方位地层真电阻率能力较差.

另外，多名学者利用有限元数值模拟方法(李大潜等，1980；Nam et al.，2009；潘克家等，2013)对现有的双侧向、方位侧向和阵列侧向测井仪器进行了数值模拟研究，分析了多种地层环境对侧向测井响应的影响(Faivre，1993；史謌，2004；朱军和冯琳伟，2007；邓少贵等，2006，2010a，2010b，2012； 邓少贵和李智强，2009; Nam et al.，2010；谭茂金等，2012).

因此，集多种径向探测深度、较高纵向分辨率和良好的方位探测特性于一体的侧向测井仪器有待研究发展.针对这一现状，本文提出了一种贴井壁式阵列方位侧向测井电极系AALS(Array Azimuthal Laterolog Sonde).利用有限元数值模拟方法分析了电极系的探测特性，尤其是方位探测在井周电阻率测量，水平井泥浆侵入和倾斜地层中的应用，为侧向测井仪器发展提供支持.

阵列方位侧向测井电极系结构如图 1所示.图 1a为电极系整体结构示意图，电极系中心位置为主 电极A0，表面均匀分布着12个方位电极A0_i(i=1，…，12)， 为加强方位聚焦效果，在每个方位电极内镶嵌方位监督电极M_azi(i=1，…，12).每个方位电极对应圆心角度为20°，绝缘部分对应角度为10°.在主电极A0两侧对称分布着6对屏蔽电极A1、A1′、A2、A2′、A3、A3′、A4、A4′、A5、A5′、A6和A6′.为了增加聚焦效果，在主电极A0两侧增加对称分布的4对监督电极，从M1、M1′到M4、M4′.为了减少井眼影响，提高方位的探测能力，将方位电极、方位监督电极及监督电极M1、M1′和M2、M2′安装在12 个极板上，利用推靠臂贴井壁测量.图 1b为单个极板电极分布图，极板中间位置为方位监督电极，向外为方位电极，监督电极M1、M1′和M2、M2′对称分布在两端.

图 1

Fig. 1

图 1 阵列方位侧向测井电极系结构 (a)电极阵列；(b)极板结构. Fig. 1 Structure of array azimuthal laterolog device (a) Electrode array; (b) Pad structure.

具体的工作原理如下：

模式Ⅰ：主电极A0发射主电流I₀(实际为12个方位电极发射电流，下同)，屏蔽电极A1、A1′发射与主电流同相位屏蔽电流，电流回流到屏蔽电极A2、A2′-A6、A6′，聚焦条件：V_M1(M1′)=V_M2(M2′)，电流返回电极A2、A2′-A6、A6′等电位，探测深度最浅.

模式Ⅱ：主电极A0发射主电流I₀，屏蔽电极A1、A1′、A2、A2′发射与I₀同相位屏蔽电流，电流回流到屏蔽电极A3、A3′-A6、A6′，聚焦条件：V_M1(M1′)=V_M2(M2′)，V_M3(M3′)=V_M4(M4′)，电流返回电极A3、A3′-A6、A6′等电位.电流屏蔽作用较模式Ⅰ加强，探测深度增加.

模式Ⅲ：主电极A0发射主电流I₀，屏蔽电极A1、A1′-A3、A3′发射与I₀同相位屏蔽电流，电流回 流到屏蔽电极A4、A4′-A6、A6′，聚焦条件： V_M1(M1′)=V_M2(M2′)，V_M3(M3′)=V_M4(M4′)，V_A2(A2′)=V_A3(A3′)，电流返 回电极A4、A4′-A6、A6′等电位.探测深度进一步加深.模式Ⅳ：主电极A0发射主电流I₀，屏蔽电极A1、A1′-A4、A4′发射与I₀同相位屏蔽电流，电流回 流到A5、A5′、A6、A6′，聚焦条件： V_M1(M1′)=V_M2(M2′)，V_M3(M3′)=V_M4(M4′)，V_A2(A2′)=V_A3(A3′)=V_A4(A4′)，电流返回电极A5、A5′、A6、A6′等电位.

模式Ⅴ：主电极A0发射主电流I₀，屏蔽电极A1、A1′-A5、A5′发射与I₀同相位屏蔽电流，电流回 流到A6、A6′，聚焦条件： V_M1(M1′)=V_M2(M2′)，V_M3(M3′)=V_M4(M4′)，V_A2(A2′)=V_A3(A3′)=V_A4(A4′)=V_A5(A5′).探测深度最大.

方位探测模式：在实现上述五个工作模式过程中，同时实现方位探测模式.主电极A0上12个方位电极各自独立发射电流I_i(i=1，…，12)，通过调节电流I_i大小，在满足各模式聚焦条件同时还满足方位监督电极等电位，且与监督电极M1、M1′电位相同.各方位电流在轴向上受到屏蔽电流的聚焦作用，在周向上受到相邻方位电流的聚焦作用，实现方位探测.

采用三维有限元数值模拟方法计算阵列方位侧向测井响应.建立图 2所示的地层模型，地层划分为井眼、侵入带、原状地层和围岩四部分，在柱坐标系(r，φ，z)中电位U(r，φ，z)满足如下偏微分方程的边值问题：

在地层远端满足第一类边界条件：

在对称边界和绝缘边界满足第二类边界条件：

在地层交界面处满足连续边界条件：

在主电极、屏蔽电极表面满足等位面边界条件(李大潜等，1980)：

在监督电极表面满足等位面边界条件：

图 2

Fig. 2

图 2 AALS数值模拟采用的地层模型 Fig. 2 Stratum model for AALS numerical simulation

选定R_m=0.1 Ωm，R_t变化范围从0.01~10⁵ Ωm，井眼直径d从5~14 in(1 in=25.4 mm)，图 3a、图 3b分别给出了贴井壁条件下模式Ⅰ和模式Ⅴ的井眼影响图版，R_a1、R_a5分别是模式Ⅰ、模式Ⅴ的视电阻率.整体上，井眼校正系数随着R_t增大先增大后减小，R_t在1~10 Ωm范围内，井眼校正系数达到最大值；随着井眼直径增大，井眼校正系数也增大.在整个R_t和d 范围内，井眼校正系数控制在0.70~1.15，说明未经井眼校正处理的视电阻率范围在0.87R_t到1.43R_t.

图 3

Fig. 3

图 3 井眼影响图版(1 in=25.4 mm) (a) 贴井壁，模式Ⅰ； (b) 贴井壁，模式Ⅴ； (c) 不贴井壁，模式Ⅰ； (d) 不贴井壁，模式Ⅴ； (e) 浅侧向； (f) 深侧向. Fig. 3 Borehole effect chart (a) Sidewall way, model Ⅰ; (b) Sidewall way, model Ⅴ; (c) Non-sidewall way, model Ⅰ; (d) Non-sidewall way, model Ⅴ; (e) LLS； (f) LLD.

保持电极系尺寸不变，图 3c、图 3d分别给出了不贴井壁条件下模式Ⅰ和模式Ⅴ的井眼影响图版，与双侧向测井中浅侧向(视电阻率为R_LLS)和深侧向(视电阻率为R_LLD)类似，如图 3e、图 3f.对比图 3a—3d可知，采用贴井壁方式，主电流直接进入地层，视电阻率受井眼影响较小，而且当井眼尺寸较大时，浅探测模型Ⅰ中井眼影响曲线右端没有上升趋势.

利用径向积分几何因子J表征径向探测深度，将J为0.5时对应的侵入半径r_i作为测井仪器的探测深度(张庚骥，1996).模拟低侵地层，选择R_m=0.1 Ωm，R_xo=1 Ωm，R_t=10 Ωm，计算五种探测模式的径向积分几何因子，结果如图 4a所示.由图中看出，五种模式的探测深度依次增加，以J=0.5计算，最大探测深度为1.23 m.最大探测深度小于双侧向中深侧向的探测深度，这是因为径向探测深度与纵向分辨率相互制约，径向探测深度、纵向分辨率和电极系长度需要综合考量(Chen et al.，1998).

图 4

Fig. 4

图 4 径向积分几何因子曲线 (d=8 in，Rm=0.1 Ωm,Rxo=1 Ωm) (a) 五种模式(Rt=10 Ωm)； (b) 模式Ⅴ(Rt/Rxo=2，5，10，20，50). Fig. 4 Curves of radial integration geometrical factors(d=8 in, Rm=0.1 Ωm, Rxo=1 Ωm) (a) Model I to model Ⅴ with Rt=10 Ωm; (b) Model Ⅴ with Rt/Rxo=2，5, 10，20，50.

探测深度还受R_t/R_xo比值的影响，以模式Ⅴ为例，选择R_m=0.1 Ωm，R_xo=1 Ωm，图 4b是R_t/R_xo分别为2、5、10、20、50时对应的径向积分几何因子曲线.从图中看出，R_t/R_xo=2时对应的探测深度达到1.40 m，R_t/R_xo=5时，探测深度减小为1.21 m.

纵向分辨率主要指电极系对地层的分层能力.选定d=8 in，R_m=0.1 Ωm，围岩电阻率R_s=1 Ωm，为了与不贴井壁测量方式对比分析，选择目的层电阻率R_t与R_s的比值分别为2、5、10、20、50、100、200、500、1000、2000、5000、10000等12个值.图 5给出了贴井壁测量方式模式Ⅰ(图 5a)和模式Ⅴ(图 5b)的分辨率曲线，从图中可以看出，目的层厚度H逐渐增大，围岩影响系数急剧减小，当围岩厚度为0.3 m时，R_t/R_a1和R_t/R_a5的值(＜1.3)约等于1，探测到目的层真电阻率.当围岩厚度大于0.3 m时，曲线近似为水平线，因此纵向分辨率为0.3 m.

图 5

Fig. 5

图 5 纵向分辨率曲线(d=8 in，Rm=0.1 Ωm，Rs=0.1 Ωm) (a) 贴井壁，模式Ⅰ； (b) 贴井壁，模式Ⅴ； (c) 不贴井壁，模式Ⅰ； (d)不贴井壁，模式Ⅴ. Fig. 5 Vertical resolution curves (d=8 in, Rm=0.1 Ωm, Rs=0.1 Ωm) (a) Sidewall way, model Ⅰ; (b) Sidewall way, model Ⅴ; (c) Non-sidewall way, model Ⅰ; (d) Non-sidewall way, model Ⅴ.

另外，从图中还可以看出，R_t/R_s从2变化到10000，模式Ⅰ和模式Ⅴ的分辨率没有变化，皆为 0.3 m，说明采用贴井壁测量方式，纵向分层能力基 本不受围岩电阻率大小的影响，为了对比分析，做出采用不贴井壁测量方式对应的分辨率曲线，如图 5c、图 5d所示.从图中可以看出，随着R_t/R_s增大，围岩影响系数对应的最低点向目的层厚度增大方向偏移，与双侧向测井围岩影响系数变化趋势一致(朱军等，2007).当R_t/R_s=10000时，目的层厚度为 1.0 m对应的 R_t/R_a 约为1，此时分辨率约为0.8 m. 经过对比可以得出，采用贴井壁方式，测量电流受泥浆和围岩分流作用很小，在分层能力上较不贴井壁测量有独特的优势.

选择d=8 in，R_m=0.1 Ωm，R_s=1 Ωm，地层厚度H依次为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.3、0.3、0.3、0.2、0.2 m，无泥浆侵入，第1到第5个地层R_t=10 Ωm，第6到第8个地层R_t依次为10、25、50 Ωm，第9、10地层R_t分别为5、10 Ωm.图 6为AALS在不同层厚地层中的响应曲线.从图 6中可以看出，AALS在地层厚度为0.1 m时也有明显响应，响应值约为0.2R_t；当地层厚度为0.3 m，即能探测到地层真电阻率.对后5个地层(模拟连续薄层)也保持良好的探测特性.

图 6

Fig. 6

图 6 不同地层厚度下的AALS测井响应(无泥浆侵入) Fig. 6 Log responses of AALS for different stratum thickness (without mud invasion)

方位分辨率考察方位电极的周向分辨能力，以角度表示.每个方位电极圆心角为20°，考察其中一个方位电极对方位地层的分辨能力，如图 7所示.选择R_m=0.1 Ωm，地层电阻率R_t为1 Ωm时，方位高阻层，方位电极对应地层电阻率R_taz与R_t的比值分别为2、5、10、20、50；地层电阻率R_t为10 Ωm时，方位低阻层，R_taz/R_t分别为0.1、0.05、0.01(R_taz=R_m)、0.005、0.001，结果如图 8所示.

图 7

Fig. 7

图 7 方位分辨率模型 Fig. 7 Azimuthal resolution model for AALS

图 8

Fig. 8

图 8 方位分辨率曲线(d=8 in，Rm=0.1 Ωm) (a) Rt=1 Ωm； (b) Rt=10 Ωm. Fig. 8 Azimuthal resolution curves (d=8 in, Rm=0.1 Ωm)

从图 8a中可以看出，φ从4°逐渐增加，模拟得到的方位电阻率R_aaz缓慢增大，小于R_t，当φ从18°增大到20°时，R_aaz发生急剧变化，以R_taz/R_t=10为例，此时R_aaz=9.5 Ωm 约等于R_taz，当φ继续增大时，R_aaz曲线增幅很小，趋于平缓.其原因是，随着φ从4°到40°，方位电极电压一直缓慢增加，而该方位电极电流在φ从18°变化到20°时，即方位电极边界正对方位地层边界时，方位电流大幅下降，然后一直缓慢下降.从图 8b可以得出，对于方位低阻地层，当R_taz< R_m时，φ从18°增大到20°，R_aaz才能发生较明显变化.模拟发现，随着φ增加，该方位电流值一直缓慢增加，电压值在φ=20°出现与R_aaz相似的波动.从图 8中还可以得出，方位地层电阻率异常程度越高，与井周其他方位电阻率相差越大，电阻率曲线变化越明显，越容易识别方位地层.

普通双侧向和阵列侧向电极系无方位电极，测量值是地层周向电阻率的加权平均响应(杨韡，2002).利用贴井壁方位电极实现井周电阻率测量，选择R_m=0.1 Ωm，各方位电极对应方位地层电阻率R_taz大小不同，模拟各方位电极的电阻率响应，结果如图 9所示.图 9a模拟井周电阻率连续变化，图 9b模拟井周电阻率在某一方位发生较小幅度变化，图 9c模拟井周电阻率发生急剧减小，图 9d模拟井周电阻率发生急剧增大.从图 9中看出，测量得到方位电阻率R_aaz曲线与R_taz曲线变化趋势吻合，即使井周电阻率发生急剧变化(图 9c、图 9d)，R_aaz与R_taz也 非常接近.图 9c中，5号方位电极对应R_taz=10 Ωm，R_aaz= 9.7 Ωm，误差为3%，8号方位电阻率对应 R_taz=5 Ωm，R_aaz=5.3 Ωm，误差为6%.因此，采用贴井壁方位电极可以很好地测量井周方位电阻率，而且对于井周电阻率急剧变化情况也有很好的测量效果，与现有文献结论一致(黄继贞等，2001；杨韡，2002).

图 9

Fig. 9

图 9 井周电阻率曲线(d=8 in，Rm=0.1 Ωm) (a) 连续变化； (b) 小幅度降低； (c) 急剧降低； (d)急剧增大. Fig. 9 Resistivity curves for different azimuths surrounding the borehole (d=8 in, Rm=0.1 Ωm) (a) Continuous change from 1 Ωm to 12 Ωm; (b) Slow decrease from about 100 Ωm to 50 Ωm; (c) Sharp drop from about 800 Ωm to around 10 Ωm; (d) Sharp increase from about 10 Ωm to above 100 Ωm.

水平井泥浆侵入形态与垂直井泥浆侵入形态不 同，成“泪滴”型或“椭圆型”(周灿灿和王昌学，2006)，如图 10a所示，随着侵入时间增加，井周泥浆侵入深度不均，因此水平井和垂直井的泥浆侵入电阻率响应不同.建立如图 10b所示的水平井泥浆侵入模型，井眼与侵入带剖面为不同心的圆状，对应中心点分别为O、O′，初始距离OO′=0.025 m，随着侵入半径r_i增加，点O′向下偏移，与井眼中心的距离增大.3、4号方位电极正对最浅侵入一侧，9、10号方位 电极正对最深侵入一侧.选择d=8 in，R_m=0.1 Ωm，低侵地层：R_xo=1 Ωm，R_t=10 Ωm；高侵地层：R_xo=10 Ωm，R_t=1 Ωm，图 11为模式Ⅰ、模式Ⅴ的响应曲线.

图 10

Fig. 10

图 10 水平井泥浆侵入 (a) 水平井中不同时间的泥浆侵入形态； (b) 水平井泥浆侵入模拟剖面图. Fig. 10 Schematic of mud invasion in horizontal well (a) Configuration of mud invasion in horizontal well； (b)Simulation profile for mud invasion in horizontal well.

图 11

Fig. 11

图 11 AALS方位电阻率随侵入半径变化曲线(d=8 in，Rm=0.1 Ωm) 低侵地层(Rxo=1 Ωm, Rt=10 Ωm): (a)模式Ⅰ; (b) 模式Ⅴ. 高侵地层(Rxo=10 Ωm, Rt=1 Ωm): (c) 模式Ⅰ; (d)模式Ⅴ. Fig. 11 Azimuthal resistivity changes vs. invasion radius for AALS(d=8 in, Rm=0.1 Ωm) Low invasion (Rxo=1 Ωm, Rt=10 Ωm): (a)Model Ⅰ; (b)Model Ⅴ. High invasion (Rxo=10 Ωm, Rt=1 Ωm): (c)Model Ⅰ; (d)Model Ⅴ.

从图 11a、图 11b中可以看出，在低侵地层中，r_i=0.05 m时，非对称侵入刚开始，测量电阻率值接近R_t，模式Ⅰ中3、4号电极测量电阻率值最大，9、10号电极测量电阻率值最小，最大值和最小值相差3.3 Ωm，模式Ⅴ中也出现类似效果，最大值和最小值相差2.5 Ωm.按照从3、4号电极到9、10号电极的顺序，其他方位电极测量电阻率值由大到小变化.随着侵入深度增加，测量电阻率值逐渐减小并接近R_xo，电阻率最大值和最小值之差逐渐减小.当r_i=1 m时，模式Ⅰ中最大值与最小值之差为0.3 Ωm，模式Ⅴ中最大值与最小值之差为0.7 Ωm.

从图 11c、图 11d中可以看出，在高侵地层中，r_i=0.05 m时，测量电阻率值接近R_xo，模式Ⅰ、模式Ⅴ中最大值与最小值分别相差0.5，0.8 Ωm，随着侵入深度增大，最大值与最小值之差变化不大，这与低侵地层中的响应不同，随着r_i增加，测量电阻率值逐渐增大并接近R_xo.

另外，图 11中R_a1、R_a5分别为模式Ⅰ、模式Ⅴ中不考虑方位测量得到电阻率曲线.R_a1、R_a5曲线位于12条方位电阻率曲线中间位置，反映出地层周向电阻率的平均大小，不能确定侵入最大和最小方向，提供的信息缺乏方位性.因此方位测量有利于侧向测 井在水平井中应用(Davies et al.，1994；Smits et al.，1995).

当电极系穿过倾斜地层时，利用方位电极阵列可以反映地层倾角和倾斜方向，以下以模式Ⅰ为例.在图 2中，电极系轴向方向与倾斜地层法向方向的 夹角为地层倾角θ(邓少贵等，2010b)，选择 井眼直径d=8 in，R_m=0.1 Ωm，无侵倾斜地层电阻率R_t=10 Ωm，围岩电阻率R_s=1 Ωm，倾斜地层厚度为1 m.

图 12是地层倾角分别为0°、10°、45°、80°、90°时，利用12个方位电极合成的电阻率曲线(无方位性)，横坐标为电极系中心与倾斜地层中心的垂直距离.从图中可以看出，随着地层倾角增大，计算出的电阻率曲线中值减小，与双侧向和阵列侧向测井在倾斜地层中响应一致(Wang and Shen，2001; 邓少贵等，2010a).以半幅点计算，倾角为0°时，视地层厚度即为地层真实厚度1 m，倾角增大到80°，视地层厚度为4.5 m，与地层真实厚度1 m相差很大，即地层倾角越大，响应越不灵敏.

图 12

Fig. 12

图 12 倾斜地层12个方位电极合成电阻率响应(d=8 in，Rm=0.1 Ωm，H=1 m) Fig. 12 Synthetic resistivity responses using twelve azimuthal electrodes in dipping strata (d=8 in, Rm=0.1 Ωm, H=1 m)

虽然利用12个方位电极合成的电阻率曲线能够反映地层倾角，与双侧向、阵列侧向测井在倾斜地层中响应一致，但是由于不具有方位性，不能反映出地层倾斜方向(倾斜地层法线绕井轴旋转).

利用方位电极的方位性，根据方位电极提供的方位电阻率曲线变化规律可以判断地层倾斜方向.以倾角80°为例，模拟条件同上.图 13中曲线(标号为A)是模拟得出的12条方位电阻率曲线.从图中可以看出，7号方位电极电阻率首先发生变化，表示倾斜地层首先与7号方位电极接触.随后在7号电极两侧的方位电极6号、5号、4号和8号、9号、10号按先后顺序发生变化，而且与7号电极越远，变化幅度逐渐减小.随着倾斜地层移动，12条方位电阻率曲线形态与合成电阻率曲线(图 12)一致.在曲线另一侧，当电极系中心逐渐远离倾斜地层时，1号方位电极最后达到最高值，说明倾斜地层最后从1号方位电极位置与方位电极分离.据此可以判断地层的倾斜方向.同理，可以判断倾斜方位低阻层(R_t=1 Ωm，R_s=10 Ωm，其他条件同上)，如图 13中曲线(标号为B).

图 13

Fig. 13

图 13 80°倾斜地层中12个方位电极的电阻率响应 Fig. 13 Resistivity responses of twelve azimuthal electrodes in 80° dipping strata

选定1号、4号、7号、10号方位电极分别对应正东、正北、正西、正南方向，根据电极方位性及方位曲线形态确定地层倾斜方向，地层倾斜角分别为10°、45°、80°，倾斜方向分别为北偏东60°、南偏东30°和正西方向，利用最先、最后幅度发生变化的方位电阻率确定地层倾斜方向，结果如图 14所示.从图 14还可以看出，当倾角为10°时，曲线凸起值小于 中点值；当倾角为45°时，两者接近；当倾角为80°时，曲线凸起值大于中点，据此可以反映出地层倾角大小，结合倾角响应曲线(图 12)，可以判断倾斜地层厚度.

图 14

Fig. 14

图 14 倾斜地层中AALS方位响应 (a) θ=10°； (b) θ=45°； (c) θ=80°. Fig. 14 Azimuthal responses of AALS in dipping strata

本文提出了一种贴井壁式阵列方位侧向测井电极系，介绍了电极系结构和工作原理，利用三维有限元数值模拟方法研究了电极系的探测特性，得到以下结论：

(1)与常规不贴井壁测量对比，贴井壁测量可以减小井眼影响.井眼直径从5~14 in，AALS的井眼影响系数控制在0.7~1.15范围内.

(2)AALS实现了5种探测深度，在低侵地层中最大探测深度为1.23 m.另外，侵入带电阻率与目的层电阻率的比值影响探测深度的大小，侵入带电阻率越小，探测深度越小.

(3)AALS在无侵中可以识别0.1 m薄层，当层厚为0.3 m时，即可准确测量地层电阻率.对比不贴井壁测量方式，采用贴井壁测量方式使得测量电流直接进入地层，大幅度降低泥浆和围岩对纵向分层能力的影响.目的层电阻率与围岩电阻率比值从2变化到10000，纵向分辨率基本不变.

(4)AALS利用12个方位电极，方位分辨率为20°.采用贴井壁的测量方式，可以准确测量出井周不同方位的电阻率，而且对井周电阻率异常变化的低阻和高阻地层也可以准确响应.

(5)利用方位电阻率曲线可以判断水平井泥浆非对称侵入.12个方位电阻率中，最大值与最小值之差，随着侵入半径增加，在低侵地层中逐渐减小，在高侵地层中基本保持不变.

(6)在倾斜地层中，利用12条方位电阻率曲线先后变化形态可以判断地层倾角大小和倾斜方向.倾斜地层“迈过”方位电极前后，对应方位电阻率曲线形态发生突变，倾角越大，突变越剧烈.