測井判別巖性教材

1、地球物理測井應用第七章 普通電阻率測井第一節(jié) 巖石電阻率關(guān)系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 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，曲線特點及應用。 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電能 力，巖石的導電能力可用

2、電阻率來表示。 由物理學可知， 對均勻材料的導體其電 阻率為： 其中 L ：導體長度， S：導體的橫截面積， R：電阻率僅與材料性質(zhì)有 關(guān) 由上式可以看出，導體的電阻不僅和導體的材料有關(guān)，而且和導體的長度、 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：1 、 巖石電阻率與巖石的關(guān)系： 按導電機理的不同，巖石可分成兩大類， 離子導電的巖石很電子導電的巖石， 前者主要靠連同孔隙中所含的溶液的正負離 子導電； 后者靠組成巖石顆粒本身的自由電子導電。 對于離子導電的巖石，

3、 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），雖然其造巖礦物的自由電子也可以傳導電流，但相對于離子導電 來說是次要的，因此沉積巖主要靠離子導電，其電阻率比較底。 對于電子導電 的巖石，其電阻率主要由所含導電礦物的性質(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。2 、 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

4、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。3、 含水巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系 沉積巖的導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 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

5、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 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

6、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 阻率是一個既不能直接觀察又不能直接測量的物理量， 只有當電流通過它的時候 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已知， 點電源電流場中任一點的電位 I 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

7、由供電電極和測量電極組成 的電極系 A、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 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 通過推導可得到 （對圖 a） K 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)。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

8、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電位電極系的三個電極之間有三個距離： ， ， 或 ， ， 這三個距離 當中，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。底部梯度： 成對電極在不成對電極之下。當成對 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 （ 或 ）較大，即 或 就 叫電位電極系。 當成對電極系中的一個電極放到無限遠處時，即 或 這種電位 電極系稱為理想

9、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)捉缑妗?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

10、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，M、N之間的距離為 0.1m 三 視電阻率曲線的特征

11、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?面。2 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狀相似，單隨 著厚度的減小， 地層中部視電阻率曲線的平

12、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?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時，對應高電阻率地層中心，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?shù)貙雍穸刃∮陔姌O 距時，對應高阻層中心，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，圍巖上下界面對應界面處平直段的中點即 ，

13、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。三、 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， 盡管能增加探測深 度，但難以劃分薄層（這是一對

14、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)的泥漿濾液 是不不均勻的?？拷诟浇?，

15、 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 泥漿薄膜（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幅度差） 利 用微梯度和微電位

16、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用 選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應的 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， 采用重疊法進行解釋， 根據(jù)現(xiàn) 場實踐微電極測井主要有以下兩種應用：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

17、滲透性地層處沒有幅度差， 或出現(xiàn)正負不定的幅度差， 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

18、壓力不同于泥漿柱壓力。 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。當離子繼續(xù)擴散時，

19、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。 擴散電動勢 Kd：為擴散電位系數(shù)。 當溶液濃度不很大時，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，濃度大的一方帶負 電

20、。這樣就在泥巖隔膜處形成擴散吸附電位，記為 Eda，其表達式為 。 Kda 為 擴散吸附電位系數(shù)。（三）、過濾電位 在壓力差的作用下，當溶液通過毛細管時，管的兩端產(chǎn) 生過濾電位。 只有當壓力差很大時， 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用（一）、曲線特征 曲線特征為： 1、當?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?shù)貙虞^厚（h4d， d:井徑）

21、時，可用曲線半幅點確定地層界面， 隨著厚度的變小， 對應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：對于純水層的砂巖的總電動勢

22、。（二）、自然電位曲線影響因素及應用 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， 我們實際測量的是自然電流流過井內(nèi)泥漿電阻上的電位降 。 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?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 當于井徑擴大。3、自然電位曲線的應用（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

23、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 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

24、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 主電流成一定厚度的平板狀電流束， 垂直進入地層， 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

25、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

26、測井測量的是 A0 電極表面的電位 U， 其視電阻率 Ra 為Ra KU/I0K: 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/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： 當層厚大于 4l0 （l0 為主電極長度）時

27、，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對 Ra影響更大些。（三）、 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

28、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， 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

29、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)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

30、， 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 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 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 過自動調(diào)節(jié)，使監(jiān)督電極 M1和 N1（M2和

31、 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。主電極的 I0 電流呈圓盤狀沿徑向流入地層，圓盤厚度約為 O1O210 （ O1，O2分別 M1N1和 M2N2的中點） 七側(cè)向 Ra=KUm/I0 UmM（1或 N1）電極相 對遠處 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

32、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，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 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 ） 。進行深側(cè)向測井時屏蔽電極 A1、A1合并為上屏蔽電極， A2 和 A2合并為下屏

33、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， 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)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

34、 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 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11 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

35、流，進入地層的電流較少，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。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

36、等于 儀器內(nèi)已知的參考信號 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。當泥餅厚度 hmc0.75in(1.9cm) 時，泥餅影響可忽略不計，但當 hmc0.75in 時，需用鄰近側(cè)向測井校正圖版進行校正，以求得侵入帶電阻率 Rxo。 通常當侵入帶直徑大于 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，但當侵入帶直徑小于

37、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 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；另一部分電流進入地層，流經(jīng)一段 距離后回到較遠的回路電極 B，這部分電流成為測量電流，

38、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 M1、M2中點之間12 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 A0相距較近，輔助電流 Ia 主要沿井眼流 動，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 不會流入井眼，

39、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測井及微電 阻率進行組合測量，通過深感應球形聚焦 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

40、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。再利用相應的飽和度公

41、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)有導電的液體，使供電電極 的電流通過它進入地層，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電性能較好的泥漿中， 但有時為了獲得13 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)電磁感應原理，提出了感應測井。一、 感應測井：（一）、基本原理：感應測井原理如右圖所示。 圖中上面為發(fā)射線圈

42、（T） 下面為接收線圈 （R） 。當 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 , 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)相當于一導電環(huán)，稱之為單元環(huán)。在交變電磁場 作用下，這些單元環(huán)就會產(chǎn) 生感應電流 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，又會形成二次交變電磁場 ， 穿過接收線圈 R，并在 R中產(chǎn)生感應電動 勢，從而被記錄儀記錄。在 R 中除了由 產(chǎn)生的感應電動勢外，還有發(fā)射線圈直 接產(chǎn)生的感應電動勢，前者反映地層的導電性，稱為有用信號，用ER表示，后者與地層導電性無關(guān)， 稱為

43、無用信號， 用 Eo 表示。當發(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)的電導率 之間的關(guān)系： K 儀器常數(shù)或 線圈系數(shù)，當儀器結(jié)構(gòu)一定，且電流強度保持不變時， K 為常數(shù)。 測量地層 的電導率。 對于非均勻介質(zhì)， 如果二次交變磁場 在 R中產(chǎn)生的有用信號與電導 率為 的均勻介質(zhì)產(chǎn)生的有用信號相同， 就把 稱為非均勻介質(zhì)的視電導率。 感應 測井記錄的是一條隨深度變化的視電導率 曲線，也可同時記錄出視電阻率 Ra 變化曲線。（二）、感應測井的幾何因子理論： 感應測井記錄的有用信號， 是由于地層內(nèi)感應電磁場的變化在接收線圈中產(chǎn) 生的感應電動勢。 （要確定接收線圈感應電動勢的大小

44、， 必須首先求出發(fā)射線圈 的交變磁場在地層中產(chǎn)生的感應電動勢。 ）當發(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： K：儀器常數(shù)； ：單元環(huán)地層電導率； g：單元環(huán)幾何因子。14 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)生的信號占全部地層在接收線圈產(chǎn)生總信號的百分數(shù)。 假定整個空間是均勻介 質(zhì)，其電導率為 ，則接收線圈的總的感

45、應電動勢 ER為：為無數(shù)多個位置和半徑 不同的單元環(huán)的貢獻。因全部空間對測量結(jié)果的貢獻是 100%。 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，這時感應測井的有用信號可用下式表示：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、圍巖的電導率。因此在非均勻 介質(zhì)中測量的視電導率為： 空間各部分介質(zhì)對測量的總信號貢獻的大小， 由各部 分介質(zhì)的電導率與其幾何因子所決定。在接收線圈中，除有用信號 外，還有由 發(fā)射線圈產(chǎn)生的無用信號 ，在測井過程中， 應該把 消除掉， 通常采用補償線圈 的方法，使 降到最小，另外利用有用信號

46、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）、感應測井線圈系的特性： 感應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 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 h2m時，可用視電導率曲線 的半幅點劃分地層界面。b、當 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 h4010510530