測井學(xué)基礎(chǔ)知識

1、測井學(xué)基礎(chǔ)知識第一章 普通電阻率測井普通電阻率測井是地球物理測井中最基本最常用的測井方法，它根據(jù)巖石導(dǎo)電性的差 別，測量地層的電阻率，在井內(nèi)研究鉆井地質(zhì)剖面。巖石電阻率與巖性、儲油物性、和含油性有著密切的關(guān)系。普通電阻率測井主要任務(wù) 是根據(jù)測量的巖層電阻率， 來判斷巖性， 劃分油氣水曾研究儲集層的含油性滲透性， 和孔隙 度。 普通電阻率測井包括梯度電極系、電位電極系微電極測井。本章先簡要討論巖石電阻 率的影響因素，然后介紹電阻率測井的基本原理，曲線特點及應(yīng)用。RLSR：電阻率僅與材料性質(zhì)有關(guān)第一節(jié) 巖石電阻率與巖性儲油物性和含油物性的關(guān)系各種巖石具有不同的導(dǎo)電能力，巖石的導(dǎo)電能力可用電阻率來表

2、示。由物理學(xué)可知，對均勻材料的導(dǎo)體其電阻率為：r其中 L ：導(dǎo)體長度， S：導(dǎo)體的橫截面積，由上式可以看出，導(dǎo)體的電阻不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，而且和導(dǎo)體的長度、橫截面積 有關(guān)。從研究倒替性質(zhì)的角度來說， 測量電阻這個物理量顯然是不確切的， 因此電阻率測井方法測 量的是地層的電阻率，而不是電阻。下面分別討論一下影響巖石電阻率的各種因素：一 巖石電阻率與巖石的關(guān)系按導(dǎo)電機理的不同， 巖石可分成兩大類， 離子導(dǎo)電的巖石很電子導(dǎo)電的巖石， 前者主要 靠連同孔隙中所含的溶液的正負(fù)離子導(dǎo)電；后者靠組成巖石顆粒本身的自由電子導(dǎo)電。對于離子導(dǎo)電的巖石，其電阻率的大小主要取決于巖石孔隙中所含溶液的性質(zhì)，溶液 的濃

3、度和含量等（如砂巖、頁巖等） ，雖然其造巖礦物的自由電子也可以傳導(dǎo)電流，但相對 于離子導(dǎo)電來說是次要的，因此沉積巖主要靠離子導(dǎo)電，其電阻率比較底。對于電子導(dǎo)電的巖石，其電阻率主要由所含導(dǎo)電礦物的性質(zhì)和含量來決定。大部分火 成巖（如玄武巖、花崗巖等）非常致密堅硬不含地層水， 主要靠造巖礦物中少量的自由電子 導(dǎo)電，所以電阻率都很高。如果火成巖含有較多的金屬礦物，由于金屬礦物自由電子很多， 這種火成巖電阻率就比較底。二 巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系 沉積巖電阻率主要由孔隙溶液（即地層水）的電阻率決定，所以研究沉積巖的電阻率必 須首先研究影響地層水電阻率的因素。地層水的電阻率，取決于其溶解巖的化學(xué)成分

4、，溶液含鹽濃度和地層水的溫度，電阻率 與含鹽濃度，及地層水的溫度成正比，溶解鹽的電離度越大，離子價越高，遷移率越大，地 層水電阻率越小。也就是說巖石電阻率與地層水礦化度溫度之間存在正比關(guān)系。三 含水巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系沉積巖的導(dǎo)電能力主要取決于單位體積巖石中，孔隙體積（孔隙度）和地層水電阻率， 孔隙度越大，地層水的電阻率越低，巖石電阻率就越低實驗證明，對于沉積巖F R0 a FRwm其中： F 巖石的地層因素或相對電阻，對于給定的巖樣，它是一個常數(shù)這一比值 與巖石的孔隙度和膠結(jié)情況，孔隙度形狀有關(guān)。R0 孔隙中充滿地層水時的巖石電阻率。Rw 地層水電阻率a 比例系數(shù)，不同巖石有不同的數(shù)值m

5、 膠結(jié)指數(shù)，隨巖石膠結(jié)程度而變化 巖石連同孔隙度上式就是測井中廣泛引用的阿爾奇公式四 含油巖石電阻率與油氣飽和度的關(guān)系 含油巖石電阻率比含水巖石的電阻率大，巖石含油越多（即含油飽和度越高）巖石的 電阻率也越高， 這時巖石電阻率除了與巖石的孔隙度， 膠結(jié)情況及孔隙形狀有關(guān)外， 還與油 水在孔隙中的分布狀況及含油飽和度和含水飽和度有關(guān)。第二節(jié) 普通電阻率測井 普通電阻率測井是把一個普通的電極系（由三個電極組成）放入井內(nèi)，測量 井內(nèi)巖石電阻率變化的曲線。在測量地層電阻率時，要受井徑、泥漿電阻率、上 下圍巖及電極距等因素的影響， 測得的參數(shù)不等于地層的真電阻率， 而是被稱為 地層的視電阻率。因此普通電

6、阻率測井又稱為視電阻率測井。油藏在地下的電阻率是一個既不能直接觀察又不能直接測量的物理量，只有當(dāng)電流通 過它的時候才能間接的測出來。 因此，在測量電阻率的時，必須向巖層通入一定的電流，然 后研究巖石電阻率不同對電場分布的影響，從而進(jìn)一步找出電位與電阻率之間的關(guān)系。一 電阻率的測量原理由物理學(xué)已知，點電源電流場中任一點的電位U RII 電流強度（已知）r 該點到點電源的距離（已知） 因此只需要知道電位 U，就可以求得電阻率 R 的數(shù)值。 上圖是普通電阻率測井的測量原理線路，將由供電電極和測量電極組成的電極系A(chǔ) 、M、M或 M 、A、B 放入井內(nèi)而把另一個電極 N 或 B 放在地面泥漿池中，作為接

7、收回路電極，電 極系通過電纜與地面上的電源和記錄儀想連接。當(dāng)電極系由井內(nèi)向井口移動時供電電極 A 、M 供給電流 I。測量 M、N電極間的電位差U MN通過地面記錄儀可將電位差轉(zhuǎn)換為地層地層視電阻率 Ra 通過推導(dǎo)可得到（對圖 a）4 AM BM RaABU MNU MNK IIK 電極系系數(shù)，它的大小與電極系中三個電極之間的距離有關(guān)。對于圖 b，上式中 K 4 AM ANMN二 電極系的分類 在電極系的三個電極中，有兩個在同一線路 C 供電線路或測量線路中，叫成對電極或 同名電極， 另外一個和地面電極在同一線路（測量線路或供電線路）中，叫不成對電極或單 電極。根據(jù)電極間的相對位置的不同可以分

8、為梯度電極系和電位電極系。1電位電極系的三個電極之間有三個距離：AM ， AN ， MN 或 AM ， BM ， AB這三個距離當(dāng)中，如果成對電極之間的距離（MN 或 AB ）最小，即 AM MN 或MA. AB j 叫梯度電極系，梯度電極系有分為頂部梯度電極系和底部梯度電極系兩種： 頂部梯度：成對電極在不成對電極之上的梯度電極系。底部梯度： 成對電極在不成對電極之下當(dāng)成對電極間的距離無限?。ㄔ跇O限情況的0）時的梯度電極系叫理想梯度電極系。2 電極系的三個電極之間如果成對電極之間的距離（ MN 或 AB ）較大， 即 AM MN 或MA. AB 就叫電位電極系。當(dāng)成對電極系中的一個電極放到無限

9、遠(yuǎn)處時， 即 MN 或 AB 這種電位電極系稱為 理想電位電極系。3電極系的記錄點電極系探測范圍及表示方法 采用記錄點這一概念是為了便于更好的劃分地層，確定地層的頂?shù)捉缑?。對于梯度電極系， 記錄點選擇在成對電極的中點， 測量的視電阻率曲線的極大值和極小值正 好對準(zhǔn)地層界面。 電極距為不成對電極到記錄點的距離， 對于電位電極系， 記錄點選擇在兩 個相近電極 A 、M的中點， 記錄的視電阻率曲線正好與響應(yīng)地層的中心對稱， 電極距為單電極到最近一個成對 電極之間的距離。記錄點一般用“ O ”表示，電極距電極距用“ L”表示，如上圖。 電極系的電極距表示電極系的長度， L 不同探測的范圍不同。 探測范

10、圍通常以探測半徑 r 表示，把電極系的探測范圍理解為一個假想的球體。梯度電極系的不成對電極電極和電位 電極系的 A 電極位于球心，通常認(rèn)為假想球體對測量結(jié)果的影響占整個測量結(jié)果的50% ，則假想球體即為探測范圍根據(jù)這一規(guī)定， 對均勻介質(zhì)計算的結(jié)果是， 梯度電極系的探測范圍 是 1.4 倍電極距，而電位電極系的 r=2L ，由此可知， L 越大探測范圍越大。電極系的表示方法：通常按照電極在井中的次序，由上到下寫出代表電極的字母，字 母間寫出相應(yīng)電極間的距離， （以米為單位）表示電極系的類如：A0.4M0.1N 表示電極距為 0.45m 的底部梯度電極系， 電極 A 、M 之間的距離為 0.4m，

11、 M 、N 之間的距離為 0.1m三 視電阻率曲線的特征及影響因素 假定只有一個高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，并且沒有井的影響， 采用理想電極系進(jìn)行測量。（一） 梯度電極系視電阻率曲線特征 1曲線與地層中點不對稱，對著高阻層，底部梯度電極系曲線在地層底界面出現(xiàn) 極大值， 頂界面出現(xiàn)極小值， 頂部梯度電極曲線在高阻層頂界面出現(xiàn)極大值， 底界面出現(xiàn)極 小值，這是確定地層界面的重要特征，來確定高阻層的頂?shù)捉缑妗?地層厚度很大時， 再地層中點附近， 有一段視電阻率曲線和深度軸平行的直線， 其值等于地層的真電阻率曲線（用來確定地層的真電阻率）3 對于 hL 的中厚度巖層，其視電阻率曲線與厚度曲線形

12、狀相似，單隨著厚度 的減小，地層中部視電阻率曲線的平直段變小直到消失。不同厚度的高阻層電阻率取值原則：（1）高阻厚層：取中部曲線段的平直段作為地層的真電阻率。（2）高阻薄層：取曲線唯一的一個尖峰（極大值）（3）高阻中厚層：取面積平均值（具體取值見書）（二）電位電極系視電阻率曲線特征1 當(dāng)上下圍巖電阻率相等時，電位電極系的視電阻率曲線關(guān)于地層中心對稱2 當(dāng)?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時， 對應(yīng)高電阻率地層中心， 視電阻率曲線顯示極大值地層厚 度越大，極大值越接近于地層真電阻率。3 當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮陔姌O距時，對應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值。4 對厚層取曲線的極大值作為電位電極系的視電阻率數(shù)值， 圍巖上下界面對

13、應(yīng)界面處平 直段的中點即 bc ， b c的中點。（三）視電阻率曲線影響因素（略講）1 采用不同電阻率的泥漿鉆井時， 會對滲透性地層產(chǎn)生泥漿高侵和泥漿低侵現(xiàn)象， 視電 阻率會受到影響。2 另外，井位、電極距、上下圍巖性質(zhì)都會對視電阻率產(chǎn)生影響。 因此，在用視電阻率曲線來確定地層真電阻率時，必須經(jīng)過多次校正。四、 微電極測井微電極測井是在普通電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種測井方法， 它采用 特制的微電極測量井壁附近地層的電阻率。普通電阻率測井能從剖面上劃分出高阻層，但它不能區(qū)分這個高阻層是致密層還是滲 透層，另外，含油氣地層經(jīng)常會遇到砂泥巖薄的交互層，由于普通電極系的的電極距較長， 盡管能增加

14、探測深度，但難以劃分薄層（這是一對矛盾） 。因此，為解決上述實際問題，在 普通電極系的基礎(chǔ)上，采用了電極距很小的微電極測井。（一）微電極測井的原理微電極電極距比普通電極系的電極距小的多， 為了減小井的影響， 電極系采用的特殊的 結(jié)構(gòu)，測井時使電極緊貼在井壁上，這就大大減小了泥漿對結(jié)果的影響。我國微電極測井普遍采用微梯度和微電位兩種電極系，為微梯度的電極距為 0.0375m 微電位的電極距為 0,05m 由于電極距很小，實驗證明微梯度電極系的探測范圍只有 5cm 微 電位為 8cm 左右。在滲透性地層處，由于泥漿濾液侵入地層中，在井的周圍形成泥漿濾液侵入帶，井壁 上形成了泥餅， 侵入帶內(nèi)的泥漿濾

15、液是不不均勻的。 靠近井壁附近， 孔隙內(nèi)幾乎都是泥漿濾 液，這部分叫泥漿沖洗帶， 它的電阻率大于 5 倍的泥餅電阻率， 而泥餅電阻率約為泥漿電阻 率的 13 倍，在非滲透的致密層和泥巖層段，沒有泥餅和侵入帶。滲透層和非滲透層的這 種區(qū)別，是區(qū)分它們的重要依據(jù)。由于微梯度和微電位電極系探測半徑不同則泥餅?zāi)酀{薄膜（極板與井壁之間夾的泥漿） 和沖洗帶之間的電阻率不同， 探測半徑較大的微電位電極系主要受沖洗帶電阻率的影響， 顯 示較高的數(shù)值。 微梯度受泥漿影響較大， 顯示較底的數(shù)值。因此在滲透性地層處， 這個差異 可以判斷滲透性地層，顯示出的幅度差稱為正幅度差， （反之，顯示出的幅度差稱為負(fù)幅度 差）

16、利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別研究地層，必須使微電極系和井壁的接觸 條件保持不變，所以要求微梯度和微電位同時測量。（二）微電極測井曲線的應(yīng)用選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應(yīng)的電極距目的是要它們在滲透性地層上方出現(xiàn)明顯的幅度差，因此， 不但要求兩者同時測量， 而且要將兩條視電阻率曲線畫在一起，采 用重疊法進(jìn)行解釋，根據(jù)現(xiàn)場實踐微電極測井主要有以下兩種應(yīng)用：1確定巖層界面，劃分薄層和薄的交互層 通常依據(jù)微電極測井曲線的半幅點曲線分離點確定地層界面，一般可劃分 20cm 厚 的薄層，薄的交互層也有較清楚的顯示。2判斷巖性和確定滲透性地層 在滲透性地層處，微電極測井曲線出現(xiàn)正幅度差，非分滲

17、透性地層處沒有幅度差， 或出現(xiàn)正負(fù)不定的幅度差， 根據(jù)微電極測井視電阻率值的大小和幅度差的大小， 可以判斷巖 性和確定地層的滲透性。3確定沖洗帶電阻率 Rxo 和泥餅厚度 hmc 微電極測井探測深度淺， 因此可用來確定沖洗帶電阻率 Rxo和 hmc，但需要使用符合 一定條件的圖版第二節(jié) 自然電位測井 人們在測井時，工程上出現(xiàn)一次偶然失誤，供電電極沒供電，但仍測出了電位隨井深 的變化曲線。由于這個電位是自然電位產(chǎn)生的，所以稱為自然電位，用SP 表示。一、井內(nèi)自然電位產(chǎn)生的原因 井內(nèi)自然電位產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的，對于油井來說，主要有以下兩個原因：1、地層水礦化度與泥漿礦化度不用2、地層壓力不同于泥漿

18、柱壓力。 實踐證明：油井的自然電位主要由擴散作用產(chǎn)生的，只有在泥漿柱和地層間的壓力差 很大的情況下，過濾作用才成為較重要的因素。（一）擴散電位如右圖，在一個玻璃容器用滲透性的半透膜將之隔開，兩邊 NaCl 溶液的濃度不同。左 邊為 Cw，右邊為 Cm，且 CwCm。離子在滲透壓力作用下，高濃度溶液的離子要穿過半透膜 移向較低濃度的溶液，這種現(xiàn)象稱為擴散。對Nacl 溶液來說， Cl-的遷移率大于 Na +的遷移率，經(jīng)過一段時間的聚集后， Cw 中有正離子， Cm 中有負(fù)離子。此時在良種不同濃度NaCl溶液的接觸面上產(chǎn)生自然電場，能測到電位差。當(dāng)離子繼續(xù)擴散時，由于Cm 的排斥， Cw的吸引，

19、Na+和 Cl -的遷移速度趨于相等， 最終達(dá)到擴散的動態(tài)平衡， 此時兩側(cè)的電動勢保持 為一定值，此時的電動勢稱為擴散電動勢或擴散電位。C擴散電動勢 Ed Kdlg CwKd：為擴散電位系數(shù)。Cm當(dāng)溶液濃度不很大時，溶液濃度與電阻率成反比，所以RmEd K d lgRw砂巖段由于其滲透性較好，一般產(chǎn)生擴散電位。（二）、擴散吸附電動勢（ Eda） 實驗裝置同 1，只是將半透膜換成泥巖隔膜。同樣，在兩種不同濃度溶液的接觸面產(chǎn)生 離子擴散，擴散方向仍是由 Cw 向 Cm 一方。但由于泥巖隔膜具有陽離子交換作用，試空隙 內(nèi)溶液中的陽離子居多，擴散結(jié)果是在濃度小的Cm 方富集了大量的正電荷帶正電，濃度大

20、的一方帶負(fù)電。這樣就在泥巖隔膜處形成擴散吸附電位，記為Eda，其表達(dá)式為CEda Kda lg C wKda 為擴散吸附電位系數(shù)。da da C m（三）、過濾電位 在壓力差的作用下，當(dāng)溶液通過毛細(xì)管時，管的兩端產(chǎn)生過濾電位。只有當(dāng)壓力差很 大時，產(chǎn)生的過濾電位才是不可忽略的， 但一般鉆井時要求泥漿柱壓力只能稍大雨地層壓力， 因此一般井內(nèi)過濾電位的作用可忽略不計。在砂泥巖剖面的井中的自然電場主要由擴散電位和擴散吸附電位組成。二、自然電位測井曲線特征及應(yīng)用（一）、曲線特征 曲線特征為：1、當(dāng)?shù)貙幽酀{是均勻的，上下圍巖巖性相同，自然電位曲線關(guān)于目的地層中心對稱。2、在地層頂部界面處，自然電位變化最

21、大，當(dāng)?shù)貙虞^厚（h4d，d: 井徑）時，可用曲線半幅點確定地層界面，隨著厚度的變小，對應(yīng)界面的曲線幅度值離開半幅點向曲線峰值移動。3、地層中點取該曲線幅度的最大值，隨地層的變薄極大值隨之減小且曲線變?yōu)槠骄彙?、滲透性砂巖的自然電位對泥巖基線而言，可向左或向右偏移，它主要取決于地層水和泥 漿溶液的相對礦化度。由于泥巖（或頁巖層）巖性穩(wěn)定，在自然電位測井曲線上顯示為一條電位不變的直線， 將它稱為自然電位的泥巖基線； 在滲透性砂巖段， 自然電位曲線偏離泥巖基線， 在足夠厚的 砂巖層中， 曲線達(dá)到固定的偏轉(zhuǎn)幅度， 定為砂巖線。 自然電位曲線的異常幅度就是地層中點 的自然電位與基線的差值。靜自然電位：對

22、于純水層的砂巖的總電動勢。（二）、自然電位曲線影響因素及應(yīng)用1、滲透層自然電位異常幅度的計算 對于砂巖層段來說，自然電流回路的總自然電位Es（三者之和）經(jīng)推導(dǎo)為：EsK lgCwCmfK K d K da 自然電位系數(shù)， Cw 砂巖的地層水礦化度，Cmf 泥漿濾液的礦化度。如右圖，我們實際測量的是自然電流流過井內(nèi)泥漿電阻上的電位降U sp?；芈冯娏鳎篣 sp I rmEsrtEsrm2、曲線影響因素1 ）、Usp E s ， Es取決于巖性和 Rmf /Rw（即 Cw Cmf ），所以巖性和 Cw Cmf 直接影 響U sp的異常幅度。2 ）、地層厚度， rt ， rm， U sp當(dāng)?shù)貙雍穸纫?/p>

23、定，井徑減小， rm， U sp3 ）、地層電阻率 Rt（或 Rm ），使 rt（或 rm ）， Usp4 ）、泥漿侵入的影響：泥漿侵入，相當(dāng)于井徑擴大，rm ，所以 Usp。3、自然電位曲線的應(yīng)用1 ）、判斷巖性，確定滲透性地層自然電位主要是離子在巖石中的擴散吸附作用產(chǎn)生的，而巖石的擴散吸附作用與巖石 的成分、 組織結(jié)構(gòu)、 膠結(jié)物成分及含量有密切的關(guān)系， 所以可根據(jù)自然曲線的變化判斷巖性 和分析巖性的變化。砂巖隨著巖性由粗變細(xì) Vsp 逐漸變成了泥巖另外，自然電位曲線異常幅度的大小，可以反映地層滲透性的好壞，通常砂巖的滲透 性與泥質(zhì)含量有關(guān)，泥質(zhì)含量越少其滲透性越好，自然電位曲線異常幅度值越

24、大。2）計算地層水電阻率。3）估計地層的泥質(zhì)含量。4）判斷水淹層位第三節(jié) 側(cè)向測井為了評價含油性，必須較準(zhǔn)確的求出地層的電阻率，再地層厚度較大，地層 電阻率和泥漿電阻率相差不太懸殊的情況下， 可以采用普通電極系測井來求地層 電阻率， 但在地層較薄電阻率很高， 或者在鹽水泥漿的情況下， 由于泥漿電阻率 很低，使得電極流出的電流大部分都在井內(nèi)和圍巖中流過， 進(jìn)入測量層的電流很 少。因此測量的視電阻率曲線變化平緩，不能用來劃分地層，判斷巖性。另外， 在沙泥巖交互層地區(qū)， 高阻臨層對普通電極系的屏蔽影響很大， 使其難以求出地 層真電阻率。為解決上述的問題，就出現(xiàn)了帶有聚焦電極的側(cè)向測井，它能使主電流成

25、一定厚度的 平板狀電流束， 垂直進(jìn)入地層， 使井的分流作用和圍巖的影響大大減少。 側(cè)向測井開始為三 側(cè)向測井，后來研制了七側(cè)向，現(xiàn)今已發(fā)展了雙側(cè)向測井，雙側(cè)向測井-微球形聚焦測井已成為鹽水泥漿和高電阻率地層剖面的必測項目。一、 三電極側(cè)向測井 不同電阻率測井法的區(qū)別，主要反映在它們的電極系上，所以研究側(cè)向測井 的原理， 主要討論這種電極系的工作原理。 三側(cè)向現(xiàn)已被雙側(cè)向所取代， 但作為 側(cè)向測井最早的一種，其聚焦的基本原理還是值得一講。（一）、 基本原理 三側(cè)向測井電極系是一個長的金屬圓柱體，它被絕緣物分隔成三部分，如右圖。中間 的 A0 為主電極，兩側(cè)兩端的 A1 、 A2 通 以相同極性的

26、電流，通過自動調(diào)節(jié)裝置，使A1 、A2的電位始終保持和 A0 的電位相等，主電極 A0 的電流 左屏蔽電極電流的作用下，呈水平層狀射入地層。這樣大大減小了井和圍巖的影響，使之側(cè)向具有較高的分層能力。三側(cè)向測井測量的是 A0 電極表面的電位 U，其視電阻率 Ra 為Ra KU/I 0K: 電極系系數(shù) ,與地層的尺寸 ,可用理論計算方法獲得也可用實驗方法求出.U/I 0稱為接地電阻 ,用 r0 表示,它表示水平層狀的主電極電流 ,從電極表面到無限遠(yuǎn)之間介 質(zhì)的電阻 ,它與電流通過的空間所有介質(zhì)的電阻率都有關(guān)系,但實際上它主要取決于電極附近介質(zhì)的電阻率。（二）、三側(cè)向視電阻率的影響因素 Ra的影響因

27、素包括兩方面，電極系參數(shù)和地層參數(shù)。前者影響電極系K ，后者影響電極系的電位，下面僅討論地層參數(shù)的影響。1、層厚和圍巖的影響當(dāng)層厚大于 4l0（l0 為主電極長度）時，圍巖對測量的Ra 基本上沒有影響，然而對厚度小于或接近于 l0 的地層， Ra 受圍巖影響比較明顯，層厚較薄時，電流層受低阻圍巖影響 而分散，使 Ra 值降低，地層越薄，圍巖電阻率越小， Ra值降低越多。2、侵入帶的影響 侵入帶的影響與電極系的聚焦能力。侵入深度和侵入帶電阻率有關(guān)，侵入越深或電極 系的聚焦能力越差，侵入帶的影響則相對增加。同樣侵入深度相同條件下，它對Ra 的影響也相對增加。在侵入深度相同條件下，增加侵入比減阻侵入

28、對Ra 影響更大些。3、三側(cè)向測井曲線的解釋三側(cè)向測井實質(zhì)上是視電阻率測井的一種， 它能解決的問題與普通電阻率測 井法相同。但是它受井眼、層厚、圍巖的影響較小，分層能力較強，是劃分不同 電阻率地層的有效方法， 特別是劃分高阻薄層， 比普通電極系視電阻率曲線要清 楚的多。1、 深淺三側(cè)向曲線重疊法判斷油水層。由于三側(cè)向的視電阻率曲線受泥漿侵入帶的影響， 而油層和水層侵入的性質(zhì) 一般情況下是不同的。 油層多為減阻侵入， 而水層多為增阻侵入。 一些油田曾采 用兩種不同探測深度 （深淺） 的三側(cè)向視電阻率曲線， 進(jìn)行重疊比較的方法判斷 油水層。深淺三側(cè)向的電極系結(jié)構(gòu)如下圖： 它們的主要區(qū)別是，深側(cè)向屏

29、蔽電極較長，淺側(cè)向屏蔽電極較短，深側(cè)向 B 電極距屏 蔽電極較遠(yuǎn)，淺側(cè)向回路電極 B 電極在屏蔽電極附近，這樣對主電極的聚焦能力不同，電 流線的分布不同。淺側(cè)向流向地層的電流分散，探測深度較大。 （畫圖說明）在油層 （泥漿低侵 ）處,一般深三側(cè)向的視電阻率 Ra值大于淺三側(cè)向的視電阻率 Ra的值 , 曲線出現(xiàn)正異常 ,在水層 （泥漿高侵 ）處 ,一般深三側(cè)向的視電阻率 Ra 值小于淺三側(cè)向的視電阻 率 Ra 值，曲線出現(xiàn)負(fù)異常 .2、 確定地層電阻率利用三側(cè)向的視電阻率確定地層電阻率時和普通電極系一樣， 仍然遇到三個未知數(shù) Rt （地層真電阻率） ，Ri（侵入帶電阻率）和 D（侵入半徑） 。結(jié)

30、合微側(cè)向測井求設(shè) Ri，再利 用深淺三側(cè)向的侵入校正圖版就可求出Rt 和 D。3、劃分地質(zhì)剖面（分層） 三側(cè)向測井受井、層厚、臨層的影響較小，縱向分層能力較強，通常在 Ra 曲線開始 急劇上升的位置為地層界面。三、雙側(cè)向測井雙側(cè)向測井是在三側(cè)向和七側(cè)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 所以先大致講一下七 側(cè)向測井的工作原理（一） 七電極側(cè)向測井（簡稱七側(cè)向）基本原理七側(cè)向原理上與三側(cè)向基本相同，只是電極系結(jié)構(gòu)略有差異七側(cè)向的電極系有七個環(huán)狀金屬電極組成。一個主電極A 0，兩對監(jiān)督電極 M1和 M2，N1 和 N2 以一對屏蔽電極 A1 和 A2，每對電極對稱地分布在 A0 兩側(cè)，并短路相接。測量時 A 0

31、電極供以恒定電流 I0，屏蔽電極 A1和 A 2流出相同極性的屏蔽電流 IS，通過 自動調(diào)節(jié)，使監(jiān)督電極 M1和N1（M2和 N2）之間的電位差為零，因此無論從 A0或A1、A2 來的電流都不能穿過 M 1、N1（M 2 與 N 2）之間的介質(zhì)。迫使電流沿徑向流入地層。主電極 的 I0電流呈圓盤狀沿徑向流入地層，圓盤厚度約為O1O2（O1，O2 分別 M1N1和 M2N2的中點）七側(cè)向 Ra=KU m/I0 UmM 1（或 N 1）電極相對遠(yuǎn)處 N 電極的電位。 I0：A0 電極的電 流， K ：電極系系數(shù)。上述的七側(cè)向是深七側(cè)向測井，其探測深度較大，為研究井壁附近侵入帶的電阻率， 提出了淺七

32、側(cè)向測井。 除了深七側(cè)向的七個電極外， 又在屏蔽電極 A1和 A 2的外側(cè)， 加上回 路電極 B1和 B2，B1，B2電極的極性與 A0，A1，A2 相反，因此，由 A0，A1、A2流出的電流 穿入地層后不遠(yuǎn)，即流向 B1，B2 電極。從而減小了探測深度，主要反映侵入帶電阻率的變 化。（二）雙側(cè)向測井雙側(cè)向測井的原理與七側(cè)向測井類似， 采用兩個柱狀電極和七個環(huán)狀電極， 主電極 A 0 通以恒定的測量電流 I0，M1 和 M2（N1 和 N2）為測量電極，測量過程中，通過自動調(diào)節(jié)電 路保持監(jiān)督電極 M1和 N1（M2 和 N2）間的電位差為零，柱狀屏蔽電極 A1上的電位與環(huán)狀 屏蔽 A1 上的電

33、位的比值為一常數(shù) .即 UA/UA=（或）。進(jìn)行深側(cè)向測井時屏蔽電極 A 1、 A 1合并為上屏蔽電極， A2和 A 2合并為下屏蔽電極，并發(fā)射極性與A 0電極相同的屏蔽電流 IS。淺側(cè)向測井時， A1，和 A 2為屏蔽電極，極性與 A0 電極相同， A 1，A 2為回路 電極，極性與 A0相反，由 A0和屏蔽 A 1,A 2流出的電流進(jìn)入地層后很快返回到A 1,A 2電極 ,減少了探測深度。（三）微側(cè)向測井和鄰近側(cè)向測井微側(cè)向測井雖然提高了縱向分辨率， 但由于受泥餅影響較大， 難以求準(zhǔn)沖洗帶電阻率， 為此提出了微側(cè)向測井和鄰近側(cè)向測井。1、 微側(cè)向測井 微側(cè)向利用七側(cè)向的測量原理，不同的是電

34、極系小，并裝在絕緣極板上，如 圖是其電極系結(jié)構(gòu)。電極系由主電極 A0，監(jiān)督電極 M1、M2 屏蔽電極 A1 構(gòu)成， M1，M2和 A1電極呈環(huán)狀，電極間的距離為 A00.016M10.012M20.012A1。利用推 靠器將極板壓向井壁，使電極與井壁直接接觸。測量時A0 電解流出主電流 I0，A1，電極供以屏蔽電流 I1，I1 和 I0 極性相同，通過自動控制，調(diào)節(jié) I1，使監(jiān)督電 極 M1和 M 2的電位相等，從而迫使 I0呈束狀沿徑向流入地層。在井壁附近的地層中， 電流束的直徑近于環(huán)形電極 M1 和 M2 的平均直徑（約 為 4.4cm），距井壁較遠(yuǎn)處，電流束散開，其探測范圍約為 7.5c

35、m。對于滲透性地層，往往形成泥餅，由于泥餅的電阻率通常地層電阻率，因此 用微電極測井時， A 電極的供電電流被泥餅分流，進(jìn)入地層的電流較少，泥餅影 響加劇。對于微側(cè)向測井來說， 由于屏蔽電流的作用， 使得主電流全部流入地層， 從而減小了泥餅的影響，能更好地求侵入帶電阻率。測量時，可用下式表示視電阻率：Ra=KUm/I0應(yīng)用時，利用制作的微側(cè)向測井與微電極的綜合圖版，利用圖版可求得沖洗 帶電阻率。2、鄰近側(cè)向測井 微側(cè)向測井雖然在一定程度上克服了微電極測井受泥漿影響較大的缺陷， 但 其探測深度仍然較淺，為此提出了鄰近側(cè)向測井。 鄰近側(cè)向測井由三個電極構(gòu)成， 電極裝在絕緣極板上，借推靠器壓向井壁。

36、主電極為 A0，A 為屏蔽電極， M 為 參考電位電極。測量時，調(diào)節(jié) A 電極屏蔽電流 Is，使得 M 電極的電位 UM 等于 儀器內(nèi)已知的參考信號 U 參。在測量過程中保持 UM U 參常數(shù)，通過調(diào)節(jié) A0 電極的電流 I0，使得 UA0UM，如果兩者不等，再調(diào)節(jié) I0使它們相等， A0 電極 與M 電極間的電位梯度為零，迫使 I0沿徑向射入地層。實踐結(jié)果表明，由于鄰近側(cè)向測井的探測范圍明顯大于微側(cè)向，泥餅影響小 得多。當(dāng)泥餅厚度 hmc0.75in（1.9cm） 時，泥餅影響可忽略不計， 但當(dāng) hmc0.75in 時，需用鄰近側(cè)向測井校正圖版進(jìn)行校正，以求得侵入帶電阻率Rxo。通常當(dāng)侵入帶

37、直徑大于 40in（1.02m） 時，原狀地層幾乎沒有影響，鄰近側(cè)向 得出的就是侵入帶電阻率 Rx0，但當(dāng)侵入帶直徑小于 40in 時，原狀地層電阻率 Rt 影響增大，侵入愈淺，影響愈大。為了減小原狀地層的影響，提出了球形聚焦測 井，其探測深度介于微側(cè)向和鄰近側(cè)向之間，主要反映侵入帶電阻率的變化。四、球形聚焦和微球形聚焦測井（一）、球形聚焦測井球形聚焦測井由九個電極組成， A0 為主電極，在 A0 上下對稱排列著 M0和 M0，A和 A 1，M 1和 M 1，M 2和 M2四對電極（如圖），每對電極短路相接。 A1、 A1電極與 A 0電極極性相反，稱為輔助電極。由 A0 供給的電流一部分流到

38、 A1、 A1，成為輔助電流，用 Ia 表示；另一部分電流進(jìn)入地層，流經(jīng)一段距離后回到 較遠(yuǎn)的回路電極 B，這部分電流成為測量電流，用 I0 表示。測量時，通過儀器自 動控制，調(diào)節(jié) Ia和 I0的大小，使 M0 （M0 ）電極的電位與電極 M1、M2（M1，M2 ） 中點電位差等于一固定的參考值，保持 M0 到 M 1、M 2中點之間的電位差不變， 此時，通過 M0 到 M1、M2 中點的等位面近似于球形，這就是球形聚焦測井名稱 的由來。同時，通過調(diào)節(jié)，要保持 M1、M2（M1，M2）電極間的電位差近似為零。由 于 A1、A1與 A 0相距較近，輔助電流 Ia主要沿井眼流動，迫使主電流 I0

39、流入地 層，由于 M1、M2（M1，M2 ）間的電位差為零，在 M1、M2（M1，M2 ）電極以內(nèi)， I0 不會流入井眼，因此 I0 的變化就反映了地層電阻率變化。通過選擇回路電極B及電極 M 1、M 2（M 1， M 2 ）到 A 0電極間的距離，可改變球形聚焦的探測范圍。球形聚焦測井通常與深感應(yīng)測井及微電阻率進(jìn)行組合測量， 通過深感應(yīng)球 形聚焦 Rxo測井組合圖版，可求出 Rxo、Rt和 D（侵入帶直徑 ）。（二）、微球形聚焦測井 微球形聚焦測井原理與球形聚焦測井完全相同，只是電極系形狀不同。主電 極呈矩形，其它電極是矩形環(huán)狀，電極間的距離變小，并裝在絕緣極板上，借助 于推靠器，使電極與靜

40、止直接接觸，輔助電流 I a 主要經(jīng)泥餅流入 A1，這就減小 了泥餅的影響， 迫使主電流 I0流入地層中， 對滲透性地層，即流到侵入帶中，由 于電極距小，探測深度淺， 不受原狀地層電阻率影響， 主要是探測侵入帶電阻率Rxo。微球形聚焦測井一般與雙側(cè)向組合成一種綜合下井儀器。 一次下井能提供以 下曲線：(1) 深側(cè)向測井電阻率 (RLLd)曲線(2) 淺側(cè)向測井電阻率 (RLLs)曲線(3) 微球形聚焦測井電阻率 (RMSFL)曲線、井徑曲線(4) 自然電位曲線(5) 泥餅厚度 實際應(yīng)用前，先制作雙側(cè)向測井的井眼校正和圍巖校正圖版，以及雙側(cè)向 微球形聚焦組合圖版。然后對 RLLd和 RLLs 進(jìn)

41、行井眼和圍巖校正，利用微球給出的 侵入帶電阻率 Rxo 和組合圖版得出地層電阻率 Rt。再利用相應(yīng)的飽和度公式即可 得出地層含油飽和度。用 Rxo 可求出侵入帶的殘余油飽和度，從而可得出可動油 飽和度。第四節(jié) 感應(yīng)測井 前面所討論的各種電阻率測井方法，都需要井內(nèi)有導(dǎo)電的液體，使供電電極 的電流通過它進(jìn)入地層，在井周圍地層中形成直流電場，然后測量電場的分布， 得出地層的電阻率。 這些方法只能用于導(dǎo)電性能較好的泥漿中， 但有時為了獲得 地層原始含油飽和度資料， 在個別的井中， 需用油基泥漿鉆井， 有時還采用空氣 鉆井，在這樣的條件下，井內(nèi)沒有導(dǎo)電介質(zhì)，不能使用直流電法測井。為了解決 這一問題，根據(jù)

42、電磁感應(yīng)原理，提出了感應(yīng)測井。一、 感應(yīng)測井(一)、基本原理感應(yīng)測井原理如右圖所示。圖中上面為發(fā)射線圈 (T) 下面為接收線圈 (R) 。當(dāng) 交變電流 I 通過發(fā)射線圈 T時，在 T周圍地層中形成交變電磁場 1 ,設(shè)想把地層 分成許多以井軸為中心的截面積為一個單位， 且圓環(huán)面與井軸垂直的圓環(huán)， 每個 圓環(huán)相當(dāng)于一導(dǎo)電環(huán)，稱之為單元環(huán)。在交變電磁場 1 作用下，這些單元環(huán)就 會產(chǎn)生感應(yīng)電流 I 1， I 1 是以井軸為中心的圓環(huán)的閉合電流環(huán)(渦流) ，渦流在地 層中流動，又會形成二次交變電磁場 2， 2穿過接收線圈 R，并在 R 中產(chǎn)生感 應(yīng)電動勢，從而被記錄儀記錄。在 R 中除了由 2 產(chǎn)生的

43、感應(yīng)電動勢外，還有發(fā)射線圈直接產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢，前者反映地層的導(dǎo)電性，稱為有用信號，用 ER 表示，后者與地層導(dǎo)電性無 關(guān)，稱為無用信號，用 Eo 表示。當(dāng)發(fā)射電流強度固定不變時，接收線圈中的有用信號ER 與均勻介質(zhì)的電導(dǎo)率 之間的關(guān)系：ER KK 儀器常數(shù)或線圈系數(shù)，當(dāng)儀器結(jié)構(gòu)一定，且電流強度保持不變時，K 為常數(shù)。 測量地層的電導(dǎo)率。對于非均勻介質(zhì)，如果二次交變磁場 2 在 R 中產(chǎn)生的有用信號與電導(dǎo)率為a 的均勻介質(zhì)產(chǎn)生的有用信號相同，就把 a 稱為非均勻介質(zhì)的視電導(dǎo)率。ERK感應(yīng)測井記錄的是一條隨深度變化的視電導(dǎo)率a 曲線，也可同時記錄出視 電阻率 Ra 變化曲線。（二）、感應(yīng)測井的

44、幾何因子理論 感應(yīng)測井記錄的有用信號， 是由于地層內(nèi)感應(yīng)電磁場的變化在接收線圈中產(chǎn) 生的感應(yīng)電動勢。（要確定接收線圈感應(yīng)電動勢的大小，必須首先求出發(fā)射線圈 的交變磁場在地層中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。 ） 當(dāng)發(fā)射線圈通以交變電流時，它向地層發(fā)射交變電磁場，在每個單元環(huán)中產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢， 單元環(huán)的電流也是交變電流， 在它周圍又產(chǎn)生交變電磁場， 接收 線圈在這交變磁場的作用下可產(chǎn)生有用信號，每個單元環(huán)產(chǎn)生總信號的一部分， 根據(jù)理論計算，每個單元環(huán)在接收線圈中產(chǎn)生的信號 e 為：e KgK：儀器常數(shù)； ：單元環(huán)地層電導(dǎo)率； g：單元環(huán)幾何因子上式說明幾何因子的物理意義是：在均勻無限厚的地層中，單元環(huán)在接收

45、線 圈中產(chǎn)生的信號占全部地層在接收線圈產(chǎn)生總信號的百分?jǐn)?shù)。假定整個空間是均勻介質(zhì)，其電導(dǎo)率為 ，則接收線圈的總的感應(yīng)電動勢ER為：ER e1 e2Kg1 Kg2K (g1 g2 )e1,e2,為無數(shù)多個位置和半徑不同的單元環(huán)的貢獻(xiàn)。 因全部空間對測量結(jié)果 的貢獻(xiàn)是 100%，所以g1 g 21實際的地層是有限厚的，并且有侵入帶存在。井內(nèi)泥漿、上下圍巖、侵入帶即地層電阻率都不相同，這時感應(yīng)測井的有用信號可用下式表示：ER K ( AGABGBCGCDGD )式中 GA,GB,GC,GD 分別為井眼、侵入帶、地層、圍巖的幾何因子A, B, C, D 分別為井眼、侵入帶、地層、圍巖的電導(dǎo)率。 因此在

46、非均勻介質(zhì)中測量的視電導(dǎo)率為：a ER AGA BGB CGC DGDK 空間各部分介質(zhì)對測量的總信號貢獻(xiàn)的大小， 由各部分介質(zhì)的電導(dǎo)率與其幾 何因子所決定。在接收線圈中，除有用信號 ER外，還有由發(fā)射線圈產(chǎn)生的無用信號 Eo ，在 測井過程中，應(yīng)該把 Eo 消除掉，通常采用補償線圈的方法，使 Eo 降到最小，另 外利用有用信號和無用信號相位之間差 900，采用相敏檢波電路可把無用信號消 除。（三）、感應(yīng)測井線圈系的特性 感應(yīng)測井的縱向幾何因子反映它的縱向分層能力， 而徑向幾何因子反映它的 探測深度。感應(yīng)測井的線圈系分為雙線圈系和多線圈系。1、雙線圈系存在的問題 A、經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，雙線圈系的縱向

47、特性和徑向特性都不夠理想。對縱向特性，在均勻介質(zhì)中，有 50%的信號來自線圈范圍以外的介質(zhì)，這說明在研究薄層時， 上下圍巖的影響比較大，同時地層界面在曲線上的反映不明顯，對于徑向特性， 靠線圈洗介質(zhì)（ r 1.7m 時，曲線上在界面附近出現(xiàn)一對耳朵，這是由于過聚 焦作用產(chǎn)生的，當(dāng) h3m時，曲線中部皆向外凸呈弧狀， h=2m的地層，曲線中部 呈凹形。如果有井存在，“耳朵”變得不明顯，當(dāng) h2m時，可用視電導(dǎo)率曲線的 半幅點劃分地層界面。b、當(dāng) h2m的地層，地層中部的曲線呈傾斜狀， 地層中點對于傾斜段的中點， 對于 hv1的條件下，當(dāng) 大到某一角度時 , 為直角，此時折射波將沿著界面在介質(zhì) 2

48、 中傳播，這樣 的折射波在聲波測井中叫滑行波，或稱為首波或頭波，此時的入射角叫臨界角，以 i 表示 , 其值為 sini=v 1/v2聲波從介質(zhì) 1 向介質(zhì) 2 傳播，只要 v1v2 ，且 大于或等于臨界角 ,就會產(chǎn)生滑行波 .聲 速就是測量滑行波穿越地層 1m 所用的時間 ,即時差。單位是 us/m。聲速測井的下井儀器包括三部分。聲系（由發(fā)射探頭和接收探頭組成） ，電子線路及隔 聲體，其中聲系是主體。一、聲系及時差的記錄。聲系的發(fā)射探頭和接收探頭， 即換能器， 是由壓電陶瓷晶體制成， 利用這種晶體具有的 壓電效應(yīng)的物理性質(zhì)，以其反效應(yīng)發(fā)生聲波，以其正效應(yīng)接收聲波。1、單發(fā)單收聲系及單發(fā)雙收聲系對于單發(fā)單收聲系，如圖，由 T 和 R1 組成發(fā)射和接收探頭，源距為 L ，假設(shè)井內(nèi)流體 中縱波速度為 v1,井外地層的縱波速度為 vc，則第一臨界角的正弦為 v1/vc，聲波到達(dá)接及探 頭 R1的路徑為 TABR 1，所用時間為：T1=2TA/v 1+AB/v c.（1）=2