水平井技术越来越受到石油业界的关注,已成为最重要的油田开发技术之一,代表了新世纪石油技术的发展方向。水平井技术在给油气田开发带来巨大效益的同时也给测井等工程技术带来了新的课题。在水平井条件下,地层界面与井眼轨迹接近平行,感应测井仪器响应随地层电导率的变化规律与垂直井相比具有较大差别。直井中基于几何因子的信号处理方法不再适用,必须通过建立三维正演数值模拟方法进行研究。本文选择高分辨率阵列感应测井仪(HDIL),利用COMSOL多物理场有限元软件进行正演计算,建立水平井信息库。计算在不同地层参数和几何参数时水平井响应特性,并对钻遇断层时水平井响应特性进行分析。最后设计了基于信息库的反演方法,并将该方法应用于实际生产中,取得良好的效果,为水平井中阵列感应测井解释提供理论依据。研究内容主要为以下五部分。第一部分主要论述了建立数值计算模型过程和阵列感应测井仪器结构。首先分析了实际水平井的地层结构特征,基于COMSOL软件建立了三层地层模型结构阵列感应测井水平井模型,并详细阐述了建模中网格剖分的流程及处理方法,将计算得到数值解与解析解比较后确定模型的适用性。最后对高分辨率阵列感应测井仪器HDIL的线圈系结构及主要技术指标做了说明。第二部分研究了水平井中阵列感应测井快速正演和响应信息库建立的方法及过程。首先通过分析大庆油田的地层信息确立了响应信息库的主要参数及其计算范围,然后设计六参数插值方法快速计算响应。最后分析了不同类型井眼轨迹中不同子阵列及不同频率时的响应曲线变化规律,为反演方法的设计提供依据。第三部分对钻遇断层水平井中阵列感应测井响应特性进行研究分析。首先研究钻遇断层水平井模型及网格剖分,然后详细分析了断块地层中断层位置、断层面倾斜角、断距以及地层电导率对比度等因素变化时的测井响应变化规律,提出了利用曲线响应特征预测断层位置和估算断层倾斜角度的方法。第四部分研究了基于信息库的水平井阵列感应测井反演方法及应用。首先分析了常规阵列感应测井反演方法的数学模型和迭代方法,确立基于响应信息库的反演方法,然后对测井响应进行井眼轨迹和地层电导率反演结果分析。最后,以肇平6水平井为例,分析了基于信息库的正反演方法应用效果。第五部分开发了水平井阵列感应测井正反演应用软件。基于MATLAB/GUI平台,编程设计了水平井快速正反演软件,可以实现给定三层地质模型和井眼轨迹,快速绘制沿所设井眼轨迹的测井响应;给定三层模型工作频率、仪器相对倾角、目的层厚度、目的层电阻率、上围岩电阻率和下围岩电阻率中的任意5个参数,实现计算测井响应随剩余1个参数变化的响应特性,可用于制作三层模型响应图版;给定测井响应和模型参数,可实现地层参数和几何参数的快速反演。软件界面友好,可以满足工程需求。