電法測井方法原理

1、 電學(xué)性質(zhì)表征參數(shù)電阻率R電導(dǎo)率Q介電常數(shù)￡磁導(dǎo)率M2、 各種測井方法的頻率范圍自然電位測井--直流側(cè)向測井--30-300HZ感應(yīng)測井--10-40kHz介電測井--幾十MHz電磁波傳播--1.1GHz普通電阻率--方波（<15Hz）3、 巖石電阻率、介電常數(shù)的頻率特性頻率？f導(dǎo)電率？f電阻率I介電常數(shù)￡^反映介質(zhì)極化能力的宏觀物理量P=（￡-1）￡E P—極化強度E一卜加電場強度★干巖樣不存在頻散，飽和油的巖樣也不存在頻散★飽和水的巖樣有明顯頻散現(xiàn)象頻率增高1^介電常數(shù)I★頻散特性分三段:低于100kHz-頻散劇烈；100kHz?100MHzf頻散較明顯；高于100MHzf頻散很弱；超高頻（UHF）段，即200MHz?3000MHz基本無頻散4、 影響巖石電阻率的大小的主要因素不同巖石電阻率不同，巖石電阻率的大小主要取決于下列因素：★巖石的組織結(jié)構(gòu)一巖性★巖石孔隙內(nèi)地層水的鹽類的化學(xué)成分、濃度、溫度★巖石孔隙度★巖石含水飽和度5、 巖石電阻率與巖性、地層水、孔隙度、飽和度的關(guān)系沉積巖巖石的電阻率主要取決于巖石孔隙中地層水的電阻率——地層水電阻率1-地層巖石電阻率1含油飽和度1-地層電阻率16、 阿爾奇公式及其實驗過程1、 自然電位、靜自然電位的概念在相當(dāng)厚的砂巖和泥巖接觸面處的自然電位幅度基本上是產(chǎn)生自然電場的總電動勢SSP,也稱靜自然電位2、 擴散電動勢及其產(chǎn)生機理擴散現(xiàn)象一受滲透壓力作用高濃度一低濃度一氯離子遷移率〉鈉離子遷移率一低（高）濃度一氯（鈉）離子富集一接觸面正負離子遷移速度相同時一電荷富集停止一離子還在繼續(xù)擴散-動平衡一動平衡時，電動勢保持一定值一一擴散電動勢Ed3、 擴散吸附電動勢及其產(chǎn)生機理將兩種不同濃度的NaCl溶液用泥巖隔膜分開，濃度大的一方富集了負電荷，濃度小的一方富集了正電荷，這種現(xiàn)象起因是泥巖的特殊性質(zhì)。泥巖顆粒由含硅或鋁的晶體組成。由于晶格中的硅或鋁離子被低價（鈉）離子所取代，泥巖顆粒表面帶負電。為達到平衡，必須吸附正離子一平衡離子。泥巖（粘土）表面吸附陽（正）離子。所以泥質(zhì)（粘土）的表面存在偶電層，里層為負，外層為正，這樣當(dāng)負離子穿過時就會被吸附，而只有正離子通過。擴散、吸附的結(jié)果一使?jié)舛鹊偷囊环綆д姡節(jié)舛雀叩囊环綆ж撾姟撨^程產(chǎn)生的電動勢叫擴散吸附電動勢Eda，也叫薄膜電勢4、 井下自然電位產(chǎn)生機理及其等效電路鉆井時，一般采用淡水鉆井液鉆進，即在測井時遇到的多為C*>Cmf情況，因此在砂巖層

段井內(nèi)富集負電荷，而在泥巖層段井內(nèi)富集正電荷，從而形成擴散電動勢和擴散吸附電動勢所組成的自然電場。進行自然電位測井時，將測量電極!^放在地面，電極M用電纜送至井下，沿井軸提升電極M測量自然電位隨井深的變化，所記錄的曲線就是SP曲線。5、井下自然電位的幅度規(guī)律兩巖層即相等砂巖線+++++++ 一一一一一一二兩巖層即相等砂巖線+++++++ 一一一一一一二十十+十++十自然電位幅度示意圖6、過慮電動勢的概念鉆井過程中，泥漿柱壓力一般大于地層壓力。在壓力差作用下，泥漿濾液滲入地層。在巖石孔隙中的濾液帶有相當(dāng)多的正離子向壓力低的地層一方移動聚集，而壓力大的一端聚集較多的負離子，產(chǎn)生電位差一一即過濾電動勢。1、巖性、溫度、地層水和泥漿中所含離子成分、泥漿濾液電阻率與地層水電阻率之比、地層電阻率、地層厚度、井徑大小等因素對自然電位影響規(guī)律。地層水和鉆井液濾液中含鹽濃度比：以泥巖為基線當(dāng)Cw>Cmf時，砂巖段出現(xiàn)自然電位負異常當(dāng)Cw<Cmf時，砂巖段出現(xiàn)自然電位正異常當(dāng)Cw=Cmf時，不產(chǎn)生自然電場電動勢，自然電位沒有異常巖性：以泥巖為基線，砂質(zhì)巖層自然電位常出現(xiàn)異常變化。當(dāng)目的層為純砂巖時，它與圍巖交界處SSP達到最大值SSPmaxo目的層含泥質(zhì)時，SSP降低，自然電位異常幅度減小。剖面上泥巖性質(zhì)變化（Qv變化）時，自然電位基線會偏移。溫度：Ed、Eda都和絕對溫度T成正比。Ed、Eda值有差別時就導(dǎo)致不同埋藏深度的相同巖性的巖層的SP曲線上異常幅度有差異。地層水和泥漿中所含離子成分：Ed和Eda由離子的擴散吸附形成，故當(dāng)泥漿和地層水中的化學(xué)成分不同時，其所含離子不同，導(dǎo)致溶液中離子數(shù)的差異，不同離子的離子價和遷移率又不同，這就直接影響擴散吸附電動勢系數(shù)，最終使得Ed和Eda變化。地層電阻率：地層電阻率t-AUsp!地層厚度：地層厚度ht-AUspt井徑和侵入帶：井徑擴大t-井的截面積加大t-自然電流在井內(nèi)的電位降變??！一AUsp降低！。泥漿侵入地層一泥漿濾液與地層水的接觸面向地層內(nèi)推移一其效果相當(dāng)于井徑擴大t—AUsp降低！2、 自然電位曲線特征單個砂巖層：曲線對地層中點對稱，地層中點處異常值（AUsp）最大；地層愈厚，AUsp愈接近SSP；地層厚度變小，AUsp也隨之變小，曲線頂部變尖，根部變寬；地層厚度達到h/d>4時，自然電位的半幅點對應(yīng)地層界面。厚地層用半幅點確定地層界面;地層變薄時，對應(yīng)地層界面的自然電位值向曲線頂部移動。不能用半幅點確定地層界面。3、 用自然電位曲線判斷滲透層、估計滲透層厚度、估算泥質(zhì)含量、確定地層水電阻率方法判斷滲透層：砂泥巖剖面中，Rw<Rmf時，以泥巖為基線，滲透層會出現(xiàn)負異常；滲透層（砂巖）越純，負異常越大；泥質(zhì)含量增加，負異常幅度變低。估計滲透層厚度：確定滲透層界面一幅點法估算泥質(zhì)含量：直接法一把某地區(qū)各種含泥質(zhì)的砂巖經(jīng)取樣測定，直接建立自然電位幅度八Usp（和相對自然電位Tsp）與泥質(zhì)含Vsh的相關(guān)關(guān)系Tsp=AUsp/SPmax=f（V/間接法—經(jīng)驗公式Vsh=l-PSP/SSP " 普通電阻率測井概念，測量原理概念：根據(jù)自然界中各種不同巖石的電阻率不同之特點，來區(qū)別鉆井剖面上的巖石性質(zhì)的一種測井方法原理：當(dāng)對巖石通一電流，可以測定其電阻率，因此在進行電阻率測井時，都設(shè)有供電線路，通過供電電極A供給電流I，通過電極B供給電流-I，在井內(nèi)建立電場。然后用測量電極M、N進行電位測量。這個電位差反映了電場分布特點，電場分布特點又決定于周圍介質(zhì)的電阻率。 普通電阻率測井概念，測量原理概念：根據(jù)自然界中各種不同巖石的電阻率不同之特點，來區(qū)別鉆井剖面上的巖石性質(zhì)的一種測井方法原理：當(dāng)對巖石通一電流，可以測定其電阻率，因此在進行電阻率測井時，都設(shè)有供電線路，通過供電電極A供給電流I，通過電極B供給電流-I，在井內(nèi)建立電場。然后用測量電極M、N進行電位測量。這個電位差反映了電場分布特點，電場分布特點又決定于周圍介質(zhì)的電阻率。 電極系的概念及其分類，探測深度概念：A、B、M和N四個電極中的三個形成一個相對位置不變的體系，稱為電極系。分類：電位電極系—不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離，小于成對電極間的距離（AM<MN）的電極系梯度電極系—不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離，大于成對電極間的距離（AM>MN）的電極系探測深度：均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，以某一半徑劃一球面，如果球面內(nèi)包括的介質(zhì)對電極系測量結(jié)果的貢獻占總結(jié)果的50%，該半徑一一電極系的探測深度（或探測半徑）。 井眼周圍泥漿侵入特征鉆井液濾液電阻率Rmf>地層孔隙中原來含有的流體電阻率&可：增阻侵入（高侵）Rmf<Rw:減阻侵入（低侵） 視電阻率的概念視電阻率是在綜合各種影響（井眼、侵入、圍巖）條件下測出的巖層電阻率。它和巖層電阻率有直接關(guān)系。 無限均勻各向同性介質(zhì)電阻率計算確定地層水電阻率：確定含水層的SSP—確定Rmfe值一根據(jù)SP-1版圖求出RW1、 實測電阻率曲線及其影響因素井眼影響②電極系影響③地層傾斜影響④高阻鄰層的屏蔽影響⑤圍巖厚度影響2、 實測電阻率曲線的應(yīng)用①劃分巖層②求巖層的真電阻率RT③求巖層的孔隙度。④求含油層的R0及含油飽和度S0⑤確定“套管靴”、“魚頂”的位置（套管靴：頂部梯度漁頂：底部曲線）3、 標準測井、橫向測井的基本概念標準測井：一個地區(qū)，為了研究地質(zhì)剖面中的巖性變化、構(gòu)造形態(tài)和進行大段油層組的劃分及對比工作，常用標準電極系和其它幾種測井方法，在全地區(qū)井中，用相同深度比例（1:500）及相同的橫向比例對全井段測一標準測井（對比測井）橫向測井：是研究垂直井壁橫向不同深度電阻率變化的一種測井方法，又稱橫向電測深。4、 微電極測井及其特點與應(yīng)用利用一種電極距很短，貼靠井壁測量的井下裝置一微電極系來沿井身貼靠井壁進行視電阻率測量的方法叫微電極測井。特點：微梯度探測深度淺，主要反映泥餅電阻率；微電位探測深度略深，主要反映沖洗帶電阻率，通常：Rmc=1?3Rm，Rxo>5Rmc；兩種微電極曲線在滲透層通常有幅度差；油氣層一般正幅度差，高礦化度水層可能負幅度差。應(yīng)用：分層?？蓜澐??2m的薄層；劃分巖性及滲透層；確定儲層的有效厚度；確定井徑擴大井段；確定沖洗帶電阻率Rxo與泥餅厚度hmc—圖版法。1、 三側(cè)向、七側(cè)向測井原理X°三側(cè)向測井是三電極側(cè)向測井的簡稱，其電極系由三個柱狀電極組成。主電極A0較短，位于中間；屏蔽電極A1、A2較長，對稱排列在A0兩端，電極之間用絕緣材料隔開。A1、A2短路相接。測井時，A0與A1、A2通以相同極性的電流Io和Is，且Io為常數(shù)。通過調(diào)節(jié)Is，使A0與A1、A2三個電極的電位相等。沿縱向的電位梯度為零，確保主電流不沿井軸方向流動。迫使Io電流呈源盤狀沿徑向流入地層（減小了井和圍巖的影響，提高了縱向分層能力）。七側(cè)向測井是七電極側(cè)向測井的簡稱，其電極系由7個體積較小的環(huán)狀電極組成。A0-主電極，A1、A2—屏蔽電極，M1與M2、M1/與M2'一兩對監(jiān)督電極。以主電極為中心，3對電極對稱排列，A1與A2等電位，M1與M2（M1‘與M2’）等電位f迫使主電流水平地流入地層。2、 深淺三側(cè)向、七側(cè)向電極系特點深三側(cè)向一—測深度較深f探測原狀地層電阻率。淺三側(cè)向一測深度較淺f探測侵入帶電阻率。淺三側(cè)向特點一屏蔽電極A1、A2尺寸較短，在A1、A2外又加極性相反的回路電極B1、B2,這樣使得A0、A1、A2流出的電流進入地層不遠（侵入帶）、就流向B1、B2電極深七側(cè)向--同七側(cè)向，視電阻率曲線主要反映原狀地層電阻率及其變化淺七側(cè)向一電阻率曲線主要反映地段侵入帶電阻率及其變化，其電極系在深七側(cè)向電極系基礎(chǔ)上增加了一對回流電極B1和B2,放置在屏蔽電極A1和A2的外面。4、視電阻率曲線特點上下圍巖電阻率相同，視電阻率曲線對稱于地層中部；上下界面處有兩個“尖子”一U量點通過界面時，屏流作用所至。1、雙側(cè)向測井原理測井時，主電極A0發(fā)出恒定電流I0，并通過兩對屏蔽電極A1、A1，和A2、AZ發(fā)出與I0極性相同的屏蔽電流I1和I1，。測井通過自動調(diào)節(jié)使得滿足：屏蔽電極A1與A1，（或A2與A）的電位比值為一常數(shù)，即UA1TUA1=a；監(jiān)督電極M1與M1，（M2與M2,）之間的電位差為零。然后，測量任一監(jiān)督電極（如M1）和無窮遠電極N之間的電位差（即UM1）。在主電流I0恒定不變的條件下，測得的電位差和地層的視電阻率成正比。2、 雙側(cè)向電極系結(jié)構(gòu)與七側(cè)向類似，不同的是在七電極系的外面再加上兩個屏蔽電極A1'、A2'。為了增加探測深度，屏蔽電極A1'、A2'不是環(huán)狀，而是柱狀（與三側(cè)向屏蔽電極相同）3、 雙側(cè)向、三側(cè)向、七側(cè)向特點探測深度三側(cè)向一探測深度小，侵入影響大，深淺三側(cè)向探測深度差異不大，判別油、氣水層效果差。原因：主電極與屏蔽電極同電位，電極系長度有限，主電流發(fā)散快；七側(cè)向—探測深度高于三側(cè)向，但高侵時，探測深度變淺。原因：采用監(jiān)督電極M1'、M1'同電位來控制電流場。分布比st-屏流1^屏蔽電極電位1^探測深度1；雙側(cè)向一探測深度最大。原因：將屏蔽電極分成多段（兩對）加長f控制各段電壓f探測深度1縱向分辨率三側(cè)向一縱向分辨率高，能分辯0.4?0.5m地層；七側(cè)向、雙側(cè)向一縱向分辨率基本相同（0.6m左右），略低于三側(cè)向。取決于O1、O2間距離影響因素三側(cè)向一井眼、圍巖影響較小，侵入影響大；七側(cè)向一深、淺七側(cè)向受圍巖影響程度不同（監(jiān)督電極、屏蔽電極位置不同f主電流厚度不同）；雙側(cè)向一圍巖、層厚對深、淺雙側(cè)向的影響相同。受井眼影響最小'4、 雙側(cè)向測井資料應(yīng)用⑴地層對比⑵裂縫識別⑶油、氣、水層判別⑷計算地層含水飽和度⑸估算裂縫參數(shù)1、 微側(cè)向、鄰近側(cè)向、微球聚焦測井原理；微側(cè)向、鄰近側(cè)向、微球聚焦測井電極系特點微側(cè)向：電極系特點:由中心電極（主電極）A0和與A0同心的環(huán)狀（監(jiān)督）電極M1、M2及屏蔽電極A1組成。都裝在絕緣極板上微側(cè)向測井原理:測井時，A0電流恒定，屏蔽電極A1流出電流極性與A0相同，大小自動調(diào)節(jié)-M1M2間電位差為零。測量M1與無窮遠參考電極N之間電位差，即UM1。其視電阻率為：PMLL=K*（UM1/I0）鄰近側(cè)向:電極系特點:由主電極A0、監(jiān)督電極M、屏蔽電極A1組成，AO、A1的截面積比微側(cè)向大，聚焦效果比微側(cè)向好。測井原理:調(diào)節(jié)主電流I0，使UM=UA0微球聚焦:電極系特點：尺寸較小，嵌在絕緣極板上，主電極A0是長方形，測量電極M0、輔助電極A1是矩形框狀電極，測量電極M0、輔助電極A1是矩形框狀電極，監(jiān)督電極M1、M2是“一字”型電極，對稱排列，短路連接，極板的金屬護套作回流電極B。測井原理：主電極發(fā)出的電流一部分流入回流電極Bf主電流10，一部分流入輔助電極A1f輔助電流Ia；自動調(diào)節(jié)10、Ia-監(jiān)督電極M1、M2間電位差UM1M2=0f監(jiān)督電極附近相當(dāng)于有一個“絕緣塞”f阻止Ia沿井軸流動；I0、Ia極性相同-Ia主要沿泥餅流動-I0被排斥進入地層（沖洗帶）f反映Rxo,測量M0與M1、M2之間電位差f確定視電阻率。2、 雙側(cè)向一微球聚焦綜合測井特點與應(yīng)用適合泥漿礦化度較高的井和高阻（?。┑貙由顐?cè)向視電阻率RLLDf原狀地層電阻率Rt淺側(cè)向視電阻率RLLSf侵入帶電阻率Ri

微球視電阻率RMSFL-沖洗帶電阻率Rxo應(yīng)用：判別流體性質(zhì)；確定di、Rt、Rt/Rxo3、側(cè)向測井徑向幾何因子概念R(r)—介質(zhì)徑向電阻率K一電極系系數(shù)j—徑向電流密度I0—主電流疽R(r)—介質(zhì)徑向電阻率K一電極系系數(shù)j—徑向電流密度I0—主電流0=JXR(r)G(r)drr=R\d/2G(r)dr+R\di/2G(r)dr+R卜G(r)drmro 'd/2 七dj/2徑向微分幾何因子G(r)權(quán)系數(shù)等于G(r)drG(r)=^^~101、感應(yīng)測井基本原理線圈系：發(fā)射線圈T；接收線圈R振蕩器f正弦交流電f發(fā)射線圈f形成交變電磁場設(shè)想地層為許多以井軸為中心的導(dǎo)電圓環(huán)f交變電磁場作用f圓環(huán)產(chǎn)生以井軸為中心(同心環(huán)狀)感應(yīng)電流f渦流f形成二次交變電磁場f接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2、 雙線圈系感應(yīng)電動勢的計算3、 視電導(dǎo)率、幾何因子的概念、含義視電導(dǎo)率ba：有用信號與儀器常數(shù)之比(空間各個單元環(huán)的導(dǎo)電率加權(quán)平均值微分幾何因子 了Lr3g三— 2P3P34、復(fù)合線圈系的構(gòu)成、特點及幾何因子復(fù)合線圈系：由串聯(lián)在一起的多個發(fā)射線圈和串聯(lián)在一起的多個接收線圈組成。它們分別用符號T0,T1,…，Tl和R0,R1,…，Rm表示。它們的匝數(shù)分別是nT0,…，nTl和nR0,…，nRm表示。它們的匝數(shù)nT0和nR0一定是最大的。0.8m六線圈系的特點：六線圈系的徑向探測深度遠比主線圈對的要大；六線圈系的微分幾何因子除了“高峰”，還有“深谷”一某些地方g取負值一有些線圈匝數(shù)為負的緣故；采用復(fù)合線圈系可以