普通電阻率測井精講

普通電阻率測井精講第1頁/共67頁測量井剖面地層（巖石）的電阻率最早使用、現(xiàn)在仍在部分使用的常規(guī)測井方法資料應(yīng)用：區(qū)分巖性、地層對比和劃分油氣水層等第1節(jié)普通電阻率測井GaoJ-1-12影響巖石電阻率的因素普通電阻率測井原理梯度電極系和電位電極系測井微電極測井第2頁/共67頁巖石電阻率R(Ω.m)巖石電阻率：表示巖石導(dǎo)電能力的物理量，數(shù)值上相當(dāng)于截面積為1m2，長度為1m的單位體積巖樣的電阻值，單位為歐姆.米(.m)

巖石電阻率與巖性、孔隙性、含油性、地層水性質(zhì)有關(guān)巖石電阻率的大小只與巖石本身的性質(zhì)有關(guān)，與它的幾何形狀及尺寸無關(guān)P=RL/SG.S.Ohm(1787~1854)GaoJ-1-13第3頁/共67頁常見巖石、礦物電阻率巖石名稱電阻率(Ω.m)礦物名稱電阻率(Ω.m)粘土1~2102石英1012~1014泥巖5~60白云母41011頁巖10~100長石41011疏松砂巖2~50石油109~1016泥質(zhì)頁巖5~103方解石5108

~51012致密砂巖20~103硬石膏104~106含油砂石2~103無水石膏109貝殼石灰?guī)r20~200石墨10-5

~310-4泥灰?guī)r5~500磁鐵礦10-4~610-3石灰?guī)r60~6000黃鐵礦10-4白云巖50~6000黃銅礦10-3玄武巖600~105花崗巖600~105GaoJ-1-14第4頁/共67頁1.巖石電阻率與巖性的關(guān)系導(dǎo)電類型離子導(dǎo)電：電子導(dǎo)電：孔隙水中的鹽離子導(dǎo)電礦物本身的自由電子導(dǎo)電沉積巖(砂巖、礫巖、泥巖等），導(dǎo)電能力強(qiáng)，電阻率低，取決于孔隙度、地層水電阻率、含油飽和度等。火成巖，少量的自由電子，電阻率高金屬礦物自由電子多、導(dǎo)電能力強(qiáng)、電阻率低泥巖的導(dǎo)電能力強(qiáng)，粘土礦物表面有離子雙電層GaoJ-1-15第5頁/共67頁2.(含水純)巖石電阻率(R0)與孔隙度的關(guān)系100%含水純砂巖結(jié)構(gòu)GaoJ-1-16第6頁/共67頁R0—孔隙中充滿100%地層水時(shí)的巖石電阻率Rw—孔隙中所含地層水的電阻率F—地層因素（FormationResistivityFactor）對一塊巖樣GaoJ-1-17第7頁/共67頁對同一巖性的n塊巖樣，測F和φGaoJ-1-18第8頁/共67頁a—巖性系數(shù)，不同巖性有不同的數(shù)值（0.6~1.5）m—

膠結(jié)指數(shù)(cementationexponent)，與巖石膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)（1.5~3.0），~2

—

巖石孔隙度

GaoJ-1-19第9頁/共67頁3.(含油氣純)巖石電阻率(Rt)與飽和度的關(guān)系Rt>R0GaoJ-1-110第10頁/共67頁Rt—含油氣巖石電阻率R0—該巖石完全含水時(shí)的電阻率先測量巖樣的R0

，改變巖樣的含水飽和度（Sw)，再測出巖樣的電阻率Rt。I

—

電阻增大系數(shù)（電阻率指數(shù)）(FormationResistivityIndex)GaoJ-1-111第11頁/共67頁b—巖性系數(shù)，常取b=1.0n

—飽和度指數(shù)(saturationexponent)（1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）Sw

—

含水飽和度GaoJ-1-112第12頁/共67頁Archie公式GaoJ-1-113G.E.Archie(1907~1978)第13頁/共67頁Archie公式建立的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)含水飽和度與電阻率指數(shù)關(guān)系（據(jù)Archie，1942）地層因素與孔隙度關(guān)系（據(jù)Archie，1942）14第14頁/共67頁4.巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系(含鹽類型、濃度（礦化度）、溫度)地層水電阻率Rwppm=mg/LGaoJ-1-115地層水性質(zhì)第15頁/共67頁16第16頁/共67頁地層水電阻率與水中的鹽類型的關(guān)系溶液濃度（g/L）18℃時(shí)的溶液電阻率（Ω.m）NaClKClMgCl20.010.101.0053654.65.7557358.26.1143145.04.99GaoJ-1-117第17頁/共67頁不同離子的換算系數(shù)圖版GaoJ-1-118第18頁/共67頁[例題]某地層水水樣分析結(jié)果為：Ca2+:460ppm；SO42－

:1400ppm；Na++Cl－

:19000ppm求該水樣等效NaCl的礦化度1）求水樣的總礦化度：總礦化度=460+1400+19000=20860ppm2）求換算系數(shù)：Ca2+:0.81,SO42－

:0.453）求等效NaCl溶液礦化度：460×0.81+1400×0.45+19000=20000ppmGaoJ-1-119第19頁/共67頁一、巖樣電阻率測量原理§1普通電阻率測井原理A、B——供電電極

M、N——測量電極

測電壓ΔUMN，電流IK——比例系數(shù)，S/L(形狀因子）

GaoJ-1-120第20頁/共67頁從實(shí)驗(yàn)室測量得到的啟示(1)要測量電阻率，必須供電，即提供人工電場(2)確定電場參數(shù)與電阻率之間的關(guān)系（研究電場分布規(guī)律）(3)測量電場參數(shù)，根據(jù)電場參數(shù)與電阻率的關(guān)系，得到介質(zhì)的電阻率GaoJ-1-121第21頁/共67頁二、普通電阻率測井原理供電電極：A、B

測量電極：M、N

有一個(gè)固定在地面，其余三個(gè)在井下（電極系）GaoJ-1-122“成對電極”“單電極”第22頁/共67頁歐姆定律的微分形式歐姆定律的微分形式推導(dǎo)GaoJ-1-123第23頁/共67頁1.均勻各向同性無窮介質(zhì)中R與U、I的關(guān)系

設(shè)采用AMN電極系（B在地面），因?yàn)殡姌O的尺寸比電極之間的距離小得多，將其近似為點(diǎn)電極。電流密度：

電場強(qiáng)度：

電位：

由于

GaoJ-1-124第24頁/共67頁當(dāng)r→∞，U→0

時(shí)，c=0，所以：對上式積分得：

直流電阻率測井的基本原理公式！常數(shù)GaoJ-1-125第25頁/共67頁測量電極M、N的電位：

電位差：

GaoJ-1-126第26頁/共67頁由此得均勻各向同性介質(zhì)電阻率：當(dāng)保持I不變，ΔUMN隨介質(zhì)電阻率而變化或保持ΔUMN不變，I隨介質(zhì)電阻率而變化GaoJ-1-127電極系系數(shù)第27頁/共67頁2.電位疊加原理介質(zhì)內(nèi)存在若干個(gè)點(diǎn)電源時(shí)，某一點(diǎn)的電位是所有電源單獨(dú)存在時(shí)的代數(shù)和。對ABM電極系：N為電勢0點(diǎn)，則MABI-IGaoJ-1-128第28頁/共67頁3.電極系互換原理如果一個(gè)電極系的結(jié)構(gòu)和尺寸不變，由單極供電AMN變成雙極供電MAB，且I不變，則在同一剖面上，測得的電位差相同，電極系系數(shù)相同。GaoJ-1-129MAIABIMN-I第29頁/共67頁4.非均勻介質(zhì)中電阻率的測量（視電阻率）全非均勻介質(zhì)：

泥餅(Rmc)泥漿(Rm)侵入帶(Rxo)原狀地層（Rt）圍巖(Rs)GaoJ-1-130圍巖(Rs)第30頁/共67頁

非均勻介質(zhì)分布井眼流體泥餅沖洗帶過渡帶圍巖原狀地層侵入帶GaoJ-1-131第31頁/共67頁視電阻率Ra

：將電極系在實(shí)際井眼和地層條件下測量的電位差UMN、電流I，按計(jì)算的電阻率，稱為視電阻率Ra

。普通電阻率測井按上式刻度測量得到的曲線稱為視電阻率曲線。說明：1)只要電極系選擇合適，Ra可以反映Rt的變化2)只有在均勻介質(zhì)中，Ra=Rt3)Ra曲線特征(大小和形態(tài))與井眼、地層、電極系結(jié)構(gòu)有關(guān)Ra:apparentResistivityGaoJ-1-132第32頁/共67頁§2梯度電極系和電位電極系測井一、電極系分類和基本參數(shù)GaoJ-1-133按成對電極與單電極之間的距離和相對位置不同分類和命名。注意：從上到下書寫電極符號(hào)和電極之間的距離！電位電極系梯度電極系第33頁/共67頁（1）定義：單電極到靠近它的成對電極間的距離遠(yuǎn)大于成對電極間的距離時(shí)，稱為梯度電極系。1.梯度電極系（2）根據(jù)成對電極與單電極的相對位置分：底部梯度：成對電極在下方頂部梯度：成對電極在上方（3）描述電極系參數(shù)

深度記錄點(diǎn)（O）：成對電極的中點(diǎn)

電極距（L）：單電極到深度記錄點(diǎn)的距離

探測半徑：以單電極為球心，球體內(nèi)包括的介質(zhì)對測量結(jié)果貢獻(xiàn)達(dá)到50%時(shí)，對應(yīng)的球半徑。探測半徑r≈1.4L（4）理想梯度電極系：GaoJ-1-134第34頁/共67頁2.電位電極系（1）定義：單電極到靠近它的成對電極之間的距離小于成對電極之間的距離。（2）參數(shù)

深度記錄點(diǎn)（O）：單電極到相鄰的成對電極的中點(diǎn)。

電極距（L）：單電極到與它相鄰的成對電極間的距離

探測半徑：我國常用A0.5M2.25N，L=0.5m。常稱為0.5m電位。（3）理想電位電極系GaoJ-1-135電位電極系第35頁/共67頁電極系分類表GaoJ-1-136第36頁/共67頁二、梯度電極系視電阻率曲線1.理想梯度電極系視電阻率理論曲線h=10Rt=5Ω·mRs=1Ω·m，d=0條件：理想梯度電極系，無井眼存在，地層看成縱向階躍介質(zhì)，用鏡像法原理計(jì)算得到視電阻率曲線。GaoJ-1-137第37頁/共67頁鏡像法原理：電阻率為R1和R2的均勻各向同性介質(zhì)，由水平面分開，在R1中放入電極A(I)電場邊界條件：界面上電位連續(xù)，界面上電流密度法向分量連續(xù)GaoJ-1-138第38頁/共67頁GaoJ-1-139第39頁/共67頁GaoJ-1-140第40頁/共67頁2.理想梯度電極系視電阻率理論曲線定性分析（1）視電阻率公式簡化MANoL底部梯度電極系GaoJ-1-141“梯度電極系名稱的由來！”第41頁/共67頁令：

Joj——均勻介質(zhì)中記錄點(diǎn)處的電流密度

Jo——記錄點(diǎn)處的真實(shí)電流密度Ro——記錄點(diǎn)處的介質(zhì)真電阻率GaoJ-1-142第42頁/共67頁（2）Ra曲線分析（定性、提升分析）GaoJ-1-143第43頁/共67頁a曲線不對稱（3）曲線特征高阻層底界面出現(xiàn)極大值高阻層頂界面出現(xiàn)極小值高阻層頂界面出現(xiàn)極大值高阻層底界面出現(xiàn)極小值底部梯度頂部梯度確定地層界面GaoJ-1-144第44頁/共67頁b高阻層內(nèi)有厚度為L的低阻區(qū)頂部在底界面上底部在頂界面下c高阻層Ra的代表值平均值*h/L≥5:h/L≤5:極大值（3）曲線特征GaoJ-1-145第45頁/共67頁三、電位電極系視電阻率理論曲線1

.理想電位電極系視電阻率公式簡化GaoJ-1-146“電位電極系名稱的由來！”MANoL正裝電位電極系第46頁/共67頁h1=8L

h2=2L

h3=0.2L

(1)對稱于地層中點(diǎn)，Ra的極值在地層中部(2)地層界面在曲線上沒有明顯的特征(3)代表值是Ramax(4)h<L時(shí)，高阻層中部出現(xiàn)Ramin，曲線失真2.曲線特征GaoJ-1-147第47頁/共67頁四、實(shí)測視電阻率曲線及其影響因素1.實(shí)測曲線與理論曲線的基本形狀相同曲線變緩、數(shù)值變低GaoJ-1-148第48頁/共67頁2.影響因素:（1）井的影響井徑：泥漿：d↗→Ra↘Rm↘→Ra↘（2）電極系不同類型：相同類型：曲線形狀不同（同一剖面）L不同，曲線不同（3）圍巖-層厚影響：h↘、Rs↘→Ra↘（4）侵入影響：高侵：低侵：Rxo>Rt→Ra↗Rxo<Rt→Ra↘1－Rm＝0.1Rt；2－Rm＝0.01Rt

（R1=R3=Rm；R2=10Rm；d－井徑）井、電極系、圍巖層厚、泥漿侵入等GaoJ-1-149第49頁/共67頁高阻鄰層可使目的層的視電阻率上升或者下降，稱高阻鄰層的屏蔽影響；前者稱為增阻屏蔽，后者稱為減阻屏蔽。a.單電極在高阻鄰層之下，O點(diǎn)電流增大，使視電阻率增高，增阻屏蔽；b.單電極在高阻鄰層之上，O點(diǎn)電流減少，使視電阻率減小，減阻屏蔽。（5）高阻鄰層的屏蔽影響GaoJ-1-150第50頁/共67頁GaoJ-1-151視電阻率模擬曲線第51頁/共67頁實(shí)測視電阻率曲線由于實(shí)際電阻率測井時(shí)遇到的地層為非均勻介質(zhì)，井的影響不能忽略，使用的電極系不滿足理想條件，與計(jì)算理論曲線的假設(shè)條件不同，因此，實(shí)測的視電阻率曲線與理論曲線只是基本特點(diǎn)相同，實(shí)測曲線比較平滑。實(shí)測視電阻率曲線的一般特征GaoJ-1-152第52頁/共67頁1.劃分巖性剖面用視電阻率曲線特征點(diǎn)劃分目的層的界面時(shí)，可以采用頂部和底部梯度電極系所測兩條曲線的極大值所在深度分別確定高阻層的頂、底界面。即:式中，—高阻層頂界面深度；

—頂部梯度電極系曲線上視電阻率極大值深度；

—高阻層底界面深度；

—底部梯度電極系曲線上視電阻率極大值深度。高阻層的地層厚度：GaoJ-1-153五、視電阻率曲線的應(yīng)用第53頁/共67頁3.求地層含油飽和度橫向測井曲線實(shí)例2.求取巖層的真電阻率Ra=f(Rt,Rm,Ri,Rs,d,h,L)GaoJ-1-154Rt/Rm第54頁/共67頁§3

微電極測井Rmc=(1~3)Rm，hmc=0.5~2.5cm

Rxo=(3~5)Rmc，hxo=10~50cm

滲透層有侵入非滲透層沒有侵入:沒有泥餅和沖洗帶

區(qū)別區(qū)分滲透層和非滲透層1.方法的提出劃分儲(chǔ)層中的非滲透薄夾層要解決的問題GaoJ-1-155第55頁/共67頁用兩個(gè)L不同、且L很小的電極系一個(gè)反映Rmc，一個(gè)反映Rxo

選A0.025M10.025M2A0.025M10.025M2(微梯度電極系,探測半徑=1.4L=5.25cm,反映Rmc)A0.05M2(微電位電極系,探測半徑=2L=10cm,反映Rxo)構(gòu)成：解決辦法：GaoJ-1-156第56頁/共67頁2.測量原理（2）視電阻率：

ΔU=

ΔUM1M2

UM2

K——電極系系數(shù)，需用實(shí)驗(yàn)的方法得到（1）電極系貼井壁測量GaoJ-1-157第57頁/共67頁（3）

微電極測井曲線曲線：以相同的基線、相同的橫向比例尺重疊繪制（視電阻率曲線）GaoJ-1-158第58頁/共67頁3.主要用途（1）劃分巖性和儲(chǔ)集層(曲線不重合)儲(chǔ)層泥巖（2）確定巖層界面：分歧點(diǎn)GaoJ-1-159第59頁/共67頁（3）扣除夾層（非滲透層）致密夾層泥質(zhì)夾層思考：正差異？負(fù)差異？GaoJ-1-160第60頁/共67頁GaoJ-1-161第61頁/共67頁克拉瑪依油田發(fā)現(xiàn)井

——克1井(1955.10)橫向測井技術(shù)在我國老油田的發(fā)現(xiàn)中起到了重要作用GaoJ-1-162第62頁/共67頁大慶油田發(fā)現(xiàn)井

——松基3井