第四章感應課件

1、2022-6-26感應測井1第四章第四章 感應測井感應測井 電阻率測井儀要求井內(nèi)介質(zhì)必須具有一定的導電能力，在 油基泥漿井和空氣鉆進井內(nèi)無法測量，而以電磁感應原理為基礎(chǔ)的感應測井則可以實現(xiàn)電阻率的測量。 2022-6-26感應測井2一、 電磁感應原理 當一個導體回路中的電流變化時，在附近的另一個導體回路中將出現(xiàn)感應電流；或把一個磁鐵在一個閉合導體回路附近移動時，回路中也將出現(xiàn)感應電流，即穿過一個回路的磁通發(fā)生變化時，在這個回路中將出現(xiàn)感應電動勢，并在回路中產(chǎn)生電流，感應電動勢等于磁通變化率的負值。這一現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 感應測井原理感應測井原理2022-6-26感應測井3其中：

2、感應電動勢（伏特）； 磁通量（韋伯）； t時間（秒）. dtd2022-6-26感應測井4 二 、 感應測井儀的結(jié)構(gòu) 感應測井儀的井下部分如圖4-1所示，它主要有線圈系和必須的電子線路組成。其中線圈系由發(fā)射線圈T和接收線圈R按一定方式組合而成的。各類線圈分別用匝數(shù)N和截面積S來描述。發(fā)射線圈和接收線圈間的距離稱為線圈距L。 2022-6-26感應測井5圖4-1雙線圈系感應測井原理2022-6-26感應測井6 三、感應測井原理 單元環(huán)：將儀器周圍介質(zhì)設(shè)想成，是由以井軸為中心，半徑為r和深度為z的各不相同的許許多多個地層圓環(huán)組成的，這些圓環(huán)叫單元環(huán)。此時，可以把地層看作為有無數(shù)個半徑不同但同軸的線

3、圈組成的。 1、一次磁場 測井時，發(fā)射線圈T（ 、 ）通有交流電，發(fā)射頻率為20kHz。此時，在接收線圈（ 、 ）中產(chǎn)生的RsRnTnTs2022-6-26感應測井7感應電動勢與周圍介質(zhì)的電阻率無關(guān)，稱為無用信號；在周圍介質(zhì)的線圈系中也產(chǎn)生感應電動勢和感生電流。在單元環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢及感生電流為：IlrsnideTTT3222022-6-26感應測井8drdzIlrsnidITTT34其中：介質(zhì)的電導率，（西門子/米），電阻率的倒數(shù)；介質(zhì)的磁導率；交變電流的角頻率；r單元環(huán)的半徑；I發(fā)射電流強度。 2022-6-26感應測井9 2、二次磁場 單元環(huán)內(nèi)感生電流是渦流，也是交變電流，在周圍空間

4、產(chǎn)生二次磁場，二次磁場在接收線圈R中產(chǎn)生的感應電動勢為： drdzllrLLIssnndeRTRTRTR3332224RlTl、分別為單元環(huán)到接收線圈和發(fā)射線圈的距離； 2022-6-26感應測井10記 LIssnnKRTRT422儀3332RTllrLg， 其中： 叫儀器常數(shù)；g叫單元環(huán)幾何因子，僅與單元環(huán)和線圈系的相對位置有關(guān)。則所有單元環(huán)在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢為： 儀K 0drdzgKER儀2022-6-26感應測井11 3、地層視電導率 a地層視電導率等于 與儀器常數(shù)之比。 RE 0drdzgKERa儀對于如圖4-2分區(qū)均勻的介質(zhì)，視電導率 可以寫為： assttiimmaGGG

5、G2022-6-26感應測井12其中：Gm、Gi、Gt、Gs分別為井、侵入帶、原狀地層、圍巖的幾何因子。 分別為井內(nèi)介質(zhì)、侵入帶、原狀地層、圍巖的電導率。mits 、2022-6-26感應測井13圖4-2 分區(qū)均勻介質(zhì)地質(zhì)模型2022-6-26感應測井14 線圈系的探測特性主要包括線圈系的橫向探測特性和縱向探測特性。 一、幾何因子的特性 3332RTllrLg 線圈系的幾何因子反映了線圈系的探測特性，它滿足歸一化條件，即 : 01gdrdz第二節(jié) 感應線圈系的探測特性2022-6-26感應測井15二、雙線圈系的探測特性 1、橫向幾何因子 1)、橫向微分幾何因子 線圈系的橫向微分幾何因子定義為：

6、其物理意義是半徑為r一個單位厚度的無限長圓筒狀介質(zhì)的電導率 對 的相對貢獻。它可以說明線圈系dzzrgGr),(a2022-6-26感應測井16的橫向探測特性，即井、侵入帶、原狀地層的電導率對 的相對貢獻。2)、橫向積分幾何因子 橫向積分幾何因子定義為：a20)(drrdrrGG橫積2022-6-26感應測井17 其物理意義為直徑為d的無限長圓柱狀介質(zhì)電導率對雙線圈系測量結(jié)果的相對貢獻。 、 與r的關(guān)系曲線分別叫橫向微分及積分幾何因子曲線，如圖4-3、4-4所示。 Gr橫積G2022-6-26感應測井18圖4-3 橫向微分幾何因子特性曲線 圖4-4 橫向積分幾何因子特性曲線 2022-6-26

7、感應測井19 2、縱向幾何因子 為了研究地層厚度、圍巖對視電導率的影響，須研究線圈系的縱向探測特性。 1)、縱向微分幾何因子 線圈系的縱向微分幾何因子定義為： 0),(drzrgGz 2022-6-26感應測井20其物理意義是z值一定，1個單位厚度的無限延伸的薄板狀介質(zhì)，對 的相對貢獻。它可以說明線圈系的縱向探測特性，即地層厚度、圍巖對 的相對貢獻。 2)、縱向積分幾何因子縱向積分幾何因子定義為：aa22)(hhzdzzGG縱積2022-6-26感應測井21其物理意義為厚度為h、中心與線圈系中心重合的無限延伸的板狀介質(zhì)對雙線圈系測量結(jié)果的相對貢獻。 和 與z的關(guān)系曲線分別叫縱向微分及積分幾何因

8、子曲線，如圖4-5、4-6所示。 Gz縱積G2022-6-26感應測井22 圖4-5 縱向微分幾何因子特性曲線 2022-6-26感應測井23圖4-6 縱向積分幾何因子特性曲線2022-6-26感應測井24 3、雙線圈系的探測的局限性 1)、井眼、侵入帶影響大 從橫向積分幾何因子曲線可以看出，r=0.5米的圓柱狀介質(zhì)對視電導率的相對貢獻為22.5%，r=2.5米的圓柱狀介質(zhì)對視電導率的相對貢獻為77%，r2.5米以外的介質(zhì)對視電導率的相對貢獻為23%，由此可以得出：井的影響大，探測深度淺。 2022-6-26感應測井25 2)、地層厚度、圍巖影響大 從縱向積分幾何因子曲線可以看出，h=1米時，

9、目的層和圍巖對視電導率的相對貢獻各為50%；當h2m，目的層對視電導率的相對貢獻才大于70%。即地層足夠厚時，圍巖影響才可以忽略。 由此可以看出，雙線圈系的探測特性不理想。 2022-6-26感應測井26三、復合線圈系0.8m六線圈系探測特性 1、0.8m六線圈系的組成 它有三個發(fā)射線圈和三個接收線圈組成，其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。其中T0R0是主線圈對，兩線圈之間的距離為0.8m ，叫主線圈距，記為Loo。T1、R1分別為補償發(fā)射線圈和補償接收線圈，位于主線圈對的內(nèi)側(cè)，其作用是消除井的影響。T2、R2分別為聚焦發(fā)射線圈和聚焦接收線圈，位于主線圈對的外側(cè)，其作用是減小圍巖的影響，提高線圈系的縱向分

10、層能力。2022-6-26感應測井27圖圖4-7 0.8m六線圈系六線圈系 2022-6-26感應測井28 2、0.8m六線圈系的探測特性 1)、0.8m六線圈系橫向探測特性0.8m六線圈系和其主線圈對的橫向微分、積分幾何因子特性曲線如圖4-8所示。比較發(fā)現(xiàn)：0.8m六線圈系的橫向微分幾何因子的極大值對應的r小于主線圈對的橫向微分幾何因子極大值對應的r；0.8m六線圈系的橫向積分幾何因子曲線上升比較緩慢，而主線圈2022-6-26感應測井29對的橫向積分幾何因子曲線上升比較快。對應同一r，0.8m六線圈系的橫向積分、微分幾何因子均小于主線圈對的橫向積分、微分幾何因子。由此說明，0.8m六線圈系

11、的橫向探測特性優(yōu)于主線圈對的橫向探測特性。 2022-6-26感應測井30圖4-8 0.8m六線圈系和其主線圈對的橫向微分和積分幾何因子特性曲線1-六線圈系的橫向微分幾何因子;2-六線圈系的積向微分幾何因子;3-主線圈對的橫向微分幾何因子;4-主線圈對的橫向積分幾何因子;2022-6-26感應測井31 2)、0.8m六線圈系縱向探測特性 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分、積分幾何因子特性曲線如圖4-9所示。比較發(fā)現(xiàn)：0.8m六線圈系的縱向微分幾何因子的極大值小于主線圈對的縱向微分幾何因子極大值，說明0.8m六線圈系的縱向分辨能力強。0.8m六線圈系的縱向積分幾何因子曲線上升比較快，而主線

12、圈對的橫向積分幾何因子曲線上升比較緩慢，說明0.8m六線圈系的縱向探測特性優(yōu)于主線圈對的縱向探測特性。2022-6-26感應測井32圖4-9 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分和積分幾何因子特性曲線1-六線圈系的縱向微分幾何因子;2-六線圈系的縱向微分幾何因子;3-主線圈對的縱向微分幾何因子;4-主線圈對的縱向積分幾何因子;2022-6-26感應測井33第三節(jié) 感應測井曲線的特點及應用 一一 、 感應測井理論曲線的特點 感應測井得到的一條隨深度的變化的介質(zhì)電導率曲線，叫感應測井曲線。感應測井曲線具有以下特點 1、上、下圍巖相同，地層電導率曲線的特點電導率曲線關(guān)于地層中心對稱。厚層的中部，電

13、導率等于地層值；隨厚度的減小，視電導率受圍巖電導率影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方，地層中部值與實際值最為接近。如圖4-10所示. 2022-6-26感應測井34圖4-10 單一低電導率地層視電導率曲線 (縱向每格代表2米)2022-6-26感應測井35 2、上、下圍巖不同，地層電導率曲線的特點 電導率曲線為非對稱曲線。厚層的中部，電導率等于地層值；隨厚度的減小，視電導率受圍巖電導率影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方，地層中部值與實際值最為接近。如圖4-11所示。 2022-6-26感應測井36圖4-11上、 下圍巖不同,低電導率地層視電導率曲線 (縱向每格代表2米)2022

14、-6-26感應測井37二、感應測井曲線的影響因素 1、均質(zhì)校正 指對電磁波在均勻無限介質(zhì)中傳播時，其幅度衰減和相位移動的校正,如圖4-12所示。由于傳播效應的影響，在均勻無限介質(zhì)中測到的視電導率 與真電導率 存在下列關(guān)系： apppppepacossin122022-6-26感應測井38圖4-12 均質(zhì)校正圖版2022-6-26感應測井39其中：p傳播常數(shù)；L線圈距。 2、圍巖層厚校正 根據(jù)圖版，進行圍巖層厚校正。 3、侵入校正 如果地層沒有泥漿侵入，則經(jīng)過均質(zhì)校正及圍巖層厚校正后的電導率即為地層電導率。如果有泥漿侵入，則接著做侵入校正，得到地層電導率。 Lp2122022-6-26感應測井40二、感應測井曲線的應用 1、劃分滲透層 當?shù)貙雍穸却笥?米