測井學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、測井學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(chǔ)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(chǔ)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(diǎn)及應(yīng)用。第一節(jié) 巖石電阻率與巖性儲(chǔ)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示。由物理學(xué)可知，對均勻材料的導(dǎo)體其電阻率為

2、：其中L ：導(dǎo)體長度，S：導(dǎo)體的橫截面積，R：電阻率僅與材料性質(zhì)有關(guān)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(gè)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(jī)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)，溶液的濃度和含量等（如砂巖、頁巖等），雖然其造巖

3、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(jiān)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，溶液含鹽濃度和地層水的溫度，電阻率與含鹽濃度，及地

4、層水的溫度成正比，溶解鹽的電離度越大，離子價(jià)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(shí)驗(yàn)證明，對于沉積巖其中： F 巖石的地層因素或相對電阻，對于給定的巖樣，它是一個(gè)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(shí)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 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

5、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(shí)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(gè)普通的電極系（由三個(gè)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(shí)，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(gè)既不能直接觀察又不能直接測量的物理量，只有當(dāng)電

6、流通過它的時(shí)候才能間接的測出來。因此，在測量電阻率的時(shí)，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(diǎn)電源電流場中任一點(diǎn)的電位I 電流強(qiáng)度（已知） r 該點(diǎn)到點(diǎn)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(gè)電極N或B放在地面泥漿池中，作為接收回路電極，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(dòng)時(shí)供電電極A、M供給電流I。測量M、N電極間的電位差通過

7、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）K 電極系系數(shù)，它的大小與電極系中三個(gè)電極之間的距離有關(guān)。對于圖b，上式中 二 電極系的分類在電極系的三個(gè)電極中，有兩個(gè)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(gè)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為梯度電極系和電位電極系。1電位電極系的三個(gè)電極之間有三個(gè)距離：，或，這三個(gè)距離當(dāng)中，如果成對電極之間的距離（或）最小，即或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

8、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小（在極限情況的0）時(shí)的梯度電極系叫理想梯度電極系。2 電極系的三個(gè)電極之間如果成對電極之間的距離（或）較大，即或就叫電位電極系。當(dāng)成對電極系中的一個(gè)電極放到無限遠(yuǎn)處時(shí)，即或這種電位電極系稱為理想電位電極系。3電極系的記錄點(diǎn)電極系探測范圍及表示方法 采用記錄點(diǎn)這一概念是為了便于更好的劃分地層，確定地層的頂?shù)捉缑妗τ谔荻入姌O系，記錄點(diǎn)選擇在成對電極的中點(diǎn)，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(diǎn)的距離，對于電位電極系，記錄點(diǎn)選擇在兩個(gè)相近電極A、M的中點(diǎn)，記錄的視電阻率曲線正好與響應(yīng)地層的中心對稱，電

9、極距為單電極到最近一個(gè)成對電極之間的距離。 記錄點(diǎn)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(gè)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(gè)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(jì)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

10、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，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(gè)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(diǎn)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?2地層厚度很大時(shí)，再地層中點(diǎn)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

11、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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，對應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值

12、。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，圍巖上下界面對應(yīng)界面處平直段的中點(diǎn)即，的中點(diǎn)。（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(shí)，會(huì)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(huì)受到影響。2另外，井位、電極距、上下圍巖性質(zhì)都會(huì)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(shí)，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(gè)高阻層是致密層還是滲透層，另外，含油氣地層經(jīng)常會(huì)遇到砂泥巖薄的交互層，由于普通

13、電極系的的電極距較長，盡管能增加探測深度，但難以劃分薄層（這是一對矛盾）。因此，為解決上述實(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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

14、漿濾液是不不均勻的?？拷诟浇紫秲?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(gè)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）利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別

15、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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)曲線分離點(diǎn)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)

16、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(shí)，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(gè)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(gè)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柱壓力。實(shí)踐證明：油井的自然電位主要由擴(kuò)散作用產(chǎn)生的，只有在泥漿柱和地層間的

17、壓力差很大的情況下，過濾作用才成為較重要的因素。（一）擴(kuò)散電位如右圖，在一個(gè)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(kuò)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(shí)間的聚集后，Cw中有正離子，Cm中有負(fù)離子。此時(shí)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(kuò)散時(shí)，由于Cm的排斥，Cw的吸引，Na+和Cl-的遷移速度趨于相等，最終達(dá)到擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)兩側(cè)的電動(dòng)勢保持為一定值，此時(shí)的電動(dòng)勢稱為擴(kuò)散電動(dòng)勢或

18、擴(kuò)散電位。擴(kuò)散電動(dòng)勢 Kd：為擴(kuò)散電位系數(shù)。當(dāng)溶液濃度不很大時(shí)，溶液濃度與電阻率成反比，所以砂巖段由于其滲透性較好，一般產(chǎn)生擴(kuò)散電位。（二）、擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢（Eda）實(shí)驗(yàn)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(kuò)散，擴(kuò)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(kuò)散結(jié)果是在濃度小的Cm方富集了大量的正電荷帶正電，濃度大的一方帶負(fù)電。這樣就在泥巖隔膜處形成擴(kuò)散吸附電位，記為Eda，其表達(dá)式為 Kda為擴(kuò)散吸附電位系數(shù)。（三）、過濾電位在壓力差的作用下，當(dāng)溶液通過毛細(xì)管時(shí)，管的兩端產(chǎn)生過濾電位。只有當(dāng)壓力差很大時(shí)，產(chǎn)

19、生的過濾電位才是不可忽略的，但一般鉆井時(shí)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(jì)。在砂泥巖剖面的井中的自然電場主要由擴(kuò)散電位和擴(kuò)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，自然電位變化最大，當(dāng)?shù)貙虞^厚（h4d，d:井徑）時(shí)，可用曲線半幅點(diǎn)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(diǎn)向曲線峰值移動(dòng)。3、地層中點(diǎn)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

20、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(diǎn)的自然電位與基線的差值。靜自然電位：對于純水層的砂巖的總電動(dòng)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(jì)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：自然電位系數(shù)，砂巖的地層水礦化度， 泥漿濾液的礦化度。如右圖，我們實(shí)際測量的是自然電流流過井內(nèi)泥漿電阻上的電位降。

21、回路電流：2、曲線影響因素 1）、，取決于巖性和（即），所以巖性和直接影響的異常幅度。 2）、地層厚度， 當(dāng)?shù)貙雍穸纫欢?，井徑減小， 3）、地層電阻率（或），使（或）， 4）、泥漿侵入的影響：泥漿侵入，相當(dāng)于井徑擴(kuò)大，所以。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(kuò)散吸附作用產(chǎn)生的，而巖石的擴(kuò)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) 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

22、好，自然電位曲線異常幅度值越大。2）計(jì)算地層水電阻率。3）估計(jì)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(jià)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

23、成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(xiàng)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(gè)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通以相同極性的電流，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，使A1、A2的

24、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 RaKU/I0 K:電極系系數(shù),與地層的尺寸,可用理論計(jì)算方法獲得也可用實(shí)驗(yàn)方法求出. U/I0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(shí)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

25、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(shí)，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(shí)，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(shí)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

26、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(qiáng)，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

27、。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(shí)和普通電極系一樣，仍然遇到三個(gè)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)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(qiáng)，通常在Ra曲線開始急劇上升的位置為地層界面。三

28、、 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(gè)環(huán)狀金屬電極組成。一個(gè)主電極A0，兩對監(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(shí)A0電極供以恒定電流I0，屏蔽電極A1和A2流出相同極性的屏蔽電流IS，通過自動(dòng)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M1、N1（M2與N2）之間的介質(zhì)。迫使電流沿徑向流入地層。主

29、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(diǎn)）七側(cè)向Ra=KUm/I0 UmM1（或N1）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，提出了淺七側(cè)向測井。除了深七側(cè)向的七個(gè)電極外，又在屏蔽電極A1和A2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

30、兩個(gè)柱狀電極和七個(gè)環(huán)狀電極，主電極A0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(dòng)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上的電位的比值為一常數(shù).即UA/UA=(或 )。進(jìn)行深側(cè)向測井時(shí)屏蔽電極A1、A1合并為上屏蔽電極，A2和A2合并為下屏蔽電極，并發(fā)射極性與A0電極相同的屏蔽電流IS。淺側(cè)向測井時(shí)，A1，和A2為屏蔽電極，極性與A0電極相同，A1，A2為回路電極，極性與A0相反，由A0和屏蔽A1,A2流出的電流進(jìn)入地層后很快返回到A1,A2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)

31、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(shí)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(dòng)控制，調(diào)節(jié)I1，使監(jiān)督電極M1和M2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

32、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7.5cm。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(shí)，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(shí)，可用下式表示視電阻率：Ra=KUm/I0應(yīng)用時(shí)，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

33、側(cè)向測井。鄰近側(cè)向測井由三個(gè)電極構(gòu)成，電極裝在絕緣極板上，借推靠器壓向井壁。主電極為A0，A為屏蔽電極，M為參考電位電極。測量時(shí)，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(hào)U參。在測量過程中保持UMU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(shí)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(shí)，泥餅影響可忽略不計(jì)，但當(dāng)hmc0.75in時(shí)，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

34、當(dāng)侵入帶直徑大于40in(1.02m)時(shí)，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(shí)，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(gè)電極組成，A0為主電極，在A0上下對稱排列著M0和M0，A和A1，M1和M1，M2和M2四對電極（如圖），每對電極短路相接。A1、A1電極與A0電極極性相反，稱為輔助電極。由A0供給的電流一部分流到A1、A1，成為輔助電流，用Ia表示；另一部分電

35、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(shí)，通過儀器自動(dòng)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(diǎn)電位差等于一固定的參考值，保持M0到M1、M2中點(diǎn)之間的電位差不變，此時(shí)，通過M0到M1、M2中點(diǎn)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(shí)，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A0相距較近，輔助電流Ia主要沿井眼流動(dòng)，迫使主電流I0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(huì)流入井眼，

36、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M1、M2(M1，M2 )到A0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，使電極與靜止直接接觸，輔助電流Ia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

37、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(shí)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)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(dòng)油飽和度。第四節(jié) 感應(yīng)測井前面所討論

38、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(shí)為了獲得地層原始含油飽和度資料，在個(gè)別的井中，需用油基泥漿鉆井，有時(shí)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)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(shí)，在T周圍地層中形成交變電磁場,設(shè)想把地層分成許多以井軸為中心的截面積為一個(gè)單位，且圓環(huán)面與

39、井軸垂直的圓環(huán)，每個(gè)圓環(huán)相當(dāng)于一導(dǎo)電環(huán)，稱之為單元環(huán)。在交變電磁場作用下，這些單元環(huán)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流I1，I1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(dòng)，又會(huì)形成二次交變電磁場，穿過接收線圈R，并在R中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而被記錄儀記錄。在R中除了由產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢外，還有發(fā)射線圈直接產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，前者反映地層的導(dǎo)電性，稱為有用信號(hào)，用ER表示，后者與地層導(dǎo)電性無關(guān)，稱為無用信號(hào)，用Eo表示。當(dāng)發(fā)射電流強(qiáng)度固定不變時(shí)，接收線圈中的有用信號(hào)ER與均勻介質(zhì)的電導(dǎo)率之間的關(guān)系： K 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(qiáng)度保持不變時(shí)，K為常數(shù)。 測量地層的電導(dǎo)率。對于非均勻介

40、質(zhì)，如果二次交變磁場在R中產(chǎn)生的有用信號(hào)與電導(dǎo)率為的均勻介質(zhì)產(chǎn)生的有用信號(hào)相同，就把稱為非均勻介質(zhì)的視電導(dǎo)率。感應(yīng)測井記錄的是一條隨深度變化的視電導(dǎo)率曲線，也可同時(shí)記錄出視電阻率Ra變化曲線。（二）、感應(yīng)測井的幾何因子理論感應(yīng)測井記錄的有用信號(hào)，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(dòng)勢。（要確定接收線圈感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)勢。）當(dāng)發(fā)射線圈通以交變電流時(shí)，它向地層發(fā)射交變電磁場，在每個(gè)單元環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)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(hào)，每個(gè)單元環(huán)產(chǎn)生總信號(hào)的一部分

41、，根據(jù)理論計(jì)算，每個(gè)單元環(huán)在接收線圈中產(chǎn)生的信號(hào)e為：K：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)在接收線圈中產(chǎn)生的信號(hào)占全部地層在接收線圈產(chǎn)生總信號(hào)的百分?jǐn)?shù)。假定整個(gè)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(dòng)勢ER為：為無數(shù)多個(gè)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%，所以即。實(shí)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(shí)感應(yīng)測井的有用信號(hào)可用下式表示：式中分別為井眼、侵入帶、地層、圍巖的幾何因子。分別為井眼、侵入帶、地層、圍巖的電導(dǎo)率。因此在

42、非均勻介質(zhì)中測量的視電導(dǎo)率為：空間各部分介質(zhì)對測量的總信號(hào)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(hào)外，還有由發(fā)射線圈產(chǎn)生的無用信號(hào)，在測井過程中，應(yīng)該把消除掉，通常采用補(bǔ)償線圈的方法，使降到最小，另外利用有用信號(hào)和無用信號(hào)相位之間差900，采用相敏檢波電路可把無用信號(hào)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(hào)來自線圈范圍以外的介質(zhì)，這說

43、明在研究薄層時(shí)，上下圍巖的影響比較大，同時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，可用視電導(dǎo)率曲線的半幅點(diǎn)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(diǎn)對于傾斜段的中點(diǎn)，對于hv1的條件下，當(dāng)大到某一角度時(shí),為直角，此時(shí)折射波將沿著界面在介質(zhì)2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(shí)的入射角叫臨界角，以i表示,其值為sini=v1/v2聲波從介質(zhì)1向

44、介質(zhì)2傳播，只要v1v2 ，且大于或等于臨界角,就會(huì)產(chǎn)生滑行波.聲速就是測量滑行波穿越地層1m所用的時(shí)間,即時(shí)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(shí)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T

45、ABR1，所用時(shí)間為： T1=2TA/v1+AB/vc.(1) =2a/v1cosi+(L2atgi)/vc所以要做反演計(jì)算求vc。必須已知v1和井徑a。但實(shí)際測井中，這兩個(gè)參數(shù)是未知的或比較難確定的。所以單發(fā)單收聲系不利于進(jìn)行聲速測量，一般采用單發(fā)雙收。如圖，聲系由T, R1, R2,兩個(gè)接收探頭組成。R1,R2間的距離為Ld(間距)同樣，聲波由T到R2的傳播時(shí)間為 T2=2TA/v1+AC/vc.(2)由（1）,(2) 得 T=T2T1=BC/vc=Ld/vc所以地層中縱波的時(shí)差為： tc=1/vc=T/Ld其中Ld是以知的，T是實(shí)際記錄的遠(yuǎn)近接收探頭所接收到的滑行波的到達(dá)時(shí)間差。兩接收探

46、頭間的間距Ld的選擇應(yīng)考慮以下問題。如果Ld的過大，則所求得的縱波時(shí)差是長度為一個(gè)間距厚度的地層聲速平均效應(yīng)的貢獻(xiàn)，因此不利于薄層分析，而且Ld過大，第二個(gè)接收探頭由于地層的衰減而記錄的滑行縱波幅度很小，不易辨認(rèn)，易產(chǎn)生記錄誤差。另一方面，Ld選擇過小，則被測量的聲波時(shí)差的絕對值變小。在地面儀器的精度一定的情況下，則相對誤差增大。因此從提高測量精度的角度來看，Ld選擇大一些為好。如果地層的縱波速度比較低時(shí)，可以選擇較小的Ld，這樣可以提高薄層的分層能力。 單發(fā)雙收存在的缺陷：(1) 在井眼比較規(guī)則的時(shí)候能夠測量記錄井壁上隨深度變化的時(shí)差，而且測量結(jié)果不受井內(nèi)泥漿的影響，但如果井眼不規(guī)則，測量結(jié)

47、果會(huì)受井內(nèi)泥漿聲速的影響，且誤差較大。(2) 單發(fā)雙收聲系存在深度誤差。我們規(guī)定單發(fā)雙收聲系的記錄點(diǎn)為兩接收探頭的中點(diǎn)。它記錄的結(jié)果應(yīng)該是在該記錄點(diǎn)附近厚度為Ld的巖層的聲速平均值，但實(shí)際情況并不是這樣。聲波在兩個(gè)接收探頭之間傳播的距離并不和它們所對應(yīng)的地層完全重合。這一深度誤差在地層速度較高，井徑較小時(shí)并不大，可忽略，但當(dāng)?shù)貙觱c與v1相差不大，且井徑增大時(shí)，如在疏松的泥巖段，井壁坍塌，發(fā)生井徑擴(kuò)大，且第一臨界角比較大，這一誤差可打0.5m，因此，深度誤差必須考慮。（陣列聲波測井儀器源距和間距可有多種選擇）。一、 雙發(fā)雙收聲系為了消除深度誤差及井徑不規(guī)則所引起的誤差。人們一般利用雙發(fā)雙收聲系。其電極系結(jié)構(gòu)如圖所示。它由兩個(gè)發(fā)射探頭R1，R2組成，R1，R2中間，T1和T2交替發(fā)射聲波脈沖，由R1，R2各記錄一次，然后將兩次記錄的時(shí)差求平均值，作為當(dāng)前R1，R2對應(yīng)的地層的聲波時(shí)差。下面來分析雙發(fā)雙收聲系是怎樣減小或消除深度誤差和井眼不規(guī)則的影響的。1、雙發(fā)雙收聲系的記錄點(diǎn)o位于R1，R2的中點(diǎn)。當(dāng)T1工作時(shí)，反映的是B1C1