測(cè)井方法原理-電法測(cè)井(測(cè)井解釋培訓(xùn)技巧教材-COSL)

1、WWW.COSL.COM.CN 1電法測(cè)井講座電法測(cè)井講座 中海油田服務(wù)股份有限公司中海油田服務(wù)股份有限公司 油田技術(shù)事業(yè)部資料解釋中心油田技術(shù)事業(yè)部資料解釋中心 20102010年年9 9月月 主講人：劉建新主講人：劉建新地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 電法測(cè)井包括測(cè)量巖層電法測(cè)井包括測(cè)量巖層導(dǎo)電導(dǎo)電、介電介電和和電化電化學(xué)學(xué)特性的所有測(cè)井方法。這類方法通過測(cè)量特性的所有測(cè)井方法。這類方法通過測(cè)量巖層的導(dǎo)電、介電和電化學(xué)特性，來劃分井巖層的導(dǎo)電、介電和電化學(xué)特性，來劃分井下油氣儲(chǔ)層和確定油氣層的含油氣飽和度。下油氣儲(chǔ)層和確定油氣層的含油氣飽和度。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井

2、巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性一、巖石的電阻率和電導(dǎo)率一、巖石的電阻率和電導(dǎo)率 巖石的導(dǎo)電特性是指巖石在電場(chǎng)中傳導(dǎo)電流的能力，用巖巖石的導(dǎo)電特性是指巖石在電場(chǎng)中傳導(dǎo)電流的能力，用巖石的石的電阻率電阻率R和和電導(dǎo)率電導(dǎo)率來量度。來量度。 巖石的巖石的電阻率電阻率和和電導(dǎo)率電導(dǎo)率與巖石的與巖石的巖性、物性、含油氣性巖性、物性、含油氣性以以及及所含水的性質(zhì)所含水的性質(zhì)相關(guān)，這是電阻率測(cè)井能夠確定巖性、劃分油相關(guān)，這是電阻率測(cè)井能夠確定巖性、劃分油氣水層和計(jì)算含油氣飽和度的基礎(chǔ)。氣水層和計(jì)算含油氣飽和度的基礎(chǔ)。Rm（歐姆（歐姆米）米）mS/m（毫西門子（毫西門子/米）米）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)

3、電特性巖石的導(dǎo)電特性1、歐姆定律歐姆定律 r=R L / S R=r S / L =1 / =1 / R ，所以測(cè)量巖石的所以測(cè)量巖石的R而不是電阻而不是電阻。導(dǎo)電能力差的，電阻率高，電導(dǎo)率低；導(dǎo)電能力差的，電阻率高，電導(dǎo)率低；導(dǎo)電能力好的，電阻率低，電導(dǎo)率高；導(dǎo)電能力好的，電阻率低，電導(dǎo)率高；地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性2、巖石電阻率與巖性的關(guān)系巖石電阻率與巖性的關(guān)系 巖石的電阻率間的關(guān)系：巖石的電阻率間的關(guān)系：（1） (2) 在沉積巖中在沉積巖中: (3) 礦物類：礦物類：外，其他礦物類電外，其他礦物類電 阻率都比較高，阻率都比較高，和天然氣幾乎和天然氣幾乎是不導(dǎo)電

4、的；是不導(dǎo)電的； （4）巖性不同、含油氣水不同的巖石，其電阻率巖性不同、含油氣水不同的巖石，其電阻率 也是不同的也是不同的。二、二、 巖石的導(dǎo)電機(jī)理巖石的導(dǎo)電機(jī)理1 1、巖石導(dǎo)電機(jī)理、巖石導(dǎo)電機(jī)理 導(dǎo)電類型導(dǎo)電類型 （在外加電場(chǎng)的情況下）（在外加電場(chǎng)的情況下）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性巖石巖石固體骨架（固體骨架（Vma）孔隙中的流體（孔隙中的流體（f）（靠自由電子靠自由電子導(dǎo)電的巖石稱為導(dǎo)電的巖石稱為電子型導(dǎo)電的巖電子型導(dǎo)電的巖石）石）自由電子自由電子 巖石具有連通孔隙巖石具有連通孔隙（其中含有地層水）（其中含有地層水）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電

5、特性通常補(bǔ)償陽(yáng)離子是通常補(bǔ)償陽(yáng)離子是NaNa+ +。同種粘土礦物的同種粘土礦物的CECCEC為一為一常數(shù)常數(shù)。常見粘土礦物中，常見粘土礦物中，蒙脫石的蒙脫石的CECCEC伊利石伊利石CECCEC高嶺高嶺石石CECCEC；顆粒越小，；顆粒越小，CECCEC越大越大。CECCEC的大小與的大小與粘土礦物類型粘土礦物類型以及以及顆粒分散度顆粒分散度有關(guān)。有關(guān)。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性三、影響巖石電阻率的因素三、影響巖石電阻率的因素: : 火成巖火成巖: : 以以電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電為主（巖性致密，不含地層水）為主（巖性致密，不含地層水） 沉積巖：以沉積巖：以離子導(dǎo)電離子導(dǎo)電為

6、主為主( (主要靠孔隙中地層水的主要靠孔隙中地層水的 鹽類離子導(dǎo)電鹽類離子導(dǎo)電) )地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性1 1立方米的巖石立方米的巖石, ,骨骨架不導(dǎo)電架不導(dǎo)電, ,孔隙中含孔隙中含有油氣水有油氣水在該巖石的兩端在該巖石的兩端加壓加壓Dv I=Dv I= q / tq / tI I 正比于（正比于（1 /R1 /R）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性巖石巖石電阻電阻率率R R離子數(shù)目離子數(shù)目離子速度離子速度離子運(yùn)動(dòng)路徑離子運(yùn)動(dòng)路徑地層水含鹽量地層水含鹽量CwCw地層水含量地層水含量CwCw粘土含量粘土含量 、分布、分布孔隙度孔隙度含水飽和度含水

7、飽和度Sw溫度溫度t鹽類鹽類油水分布油水分布孔隙結(jié)構(gòu)孔隙結(jié)構(gòu)地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 粘土含量、孔隙結(jié)構(gòu)是巖石的巖性因素；粘土含量、孔隙結(jié)構(gòu)是巖石的巖性因素；地層水中的鹽類、含量和它的溫度是水性因地層水中的鹽類、含量和它的溫度是水性因素，可綜合反映地層水電阻率素，可綜合反映地層水電阻率Rw；孔隙度；孔隙度是物性因素；含水飽和度和油水分布是含油是物性因素；含水飽和度和油水分布是含油氣性因素。氣性因素。因此，巖石電阻率與巖石的因此，巖石電阻率與巖石的巖性、巖性、水性、物性和含油氣性水性、物性和含油氣性有關(guān)。有關(guān)。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性四、地

8、層因素四、地層因素F F與孔隙度與孔隙度的關(guān)系的關(guān)系假設(shè)：假設(shè)：1、巖石為純地層巖石（巖石骨架不含導(dǎo)電礦物和泥質(zhì)）、巖石為純地層巖石（巖石骨架不含導(dǎo)電礦物和泥質(zhì)）2、巖石孔隙中、巖石孔隙中100含地層水含地層水地層因素地層因素 FR0/Rwa/m阿爾奇阿爾奇aa巖性系數(shù)巖性系數(shù)，1.5，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)mm膠結(jié)指數(shù)膠結(jié)指數(shù)，2.5，隨膠結(jié)程度增加而增大，隨膠結(jié)程度增加而增大一般情況下，一般情況下，a=1,m=2a=1,m=2地層因數(shù)地層因數(shù)F F只與孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與地層水電阻率無關(guān)。只與孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與地層水電阻率無關(guān)。（A

9、rchie公式公式1）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 A r c h i eA r c h i e 認(rèn) 為 ， 對(duì) 于 飽 含 礦 化 度 大 于認(rèn) 為 ， 對(duì) 于 飽 含 礦 化 度 大 于20000mg/L20000mg/L的地層水的純砂巖樣品，孔隙中的地層水的純砂巖樣品，孔隙中100%100%含水時(shí)的電阻率含水時(shí)的電阻率RoRo與地層水電阻率與地層水電阻率RwRw之比之比值，即地層因素值，即地層因素FR0/RwR0/Rw為一為一常數(shù)常數(shù)，且與巖樣，且與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和孔隙形狀有關(guān)，與地層的孔隙度、膠結(jié)程度和孔隙形狀有關(guān)，與地層水電阻率無關(guān)。在以水電阻率無關(guān)。

10、在以F F為縱坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上， F- F- 關(guān)系基本為一條直線。關(guān)系基本為一條直線。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性10203050100孔隙度孔隙度% %12351020地地層層因因素素FF=F=0.6750.675/F=F=/地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 a a、m m對(duì)解釋結(jié)果有著非常重要的影響，而對(duì)解釋結(jié)果有著非常重要的影響，而且且a a與與m m是互相制約、密切相關(guān)的。一般說，是互相制約、密切相關(guān)的。一般說， a a大，大， m m就??；就??；a a小，小， m m就大就大。由于。由于a a與

11、與m m與巖石與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，因性質(zhì)、膠結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，因此，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的巖性來合理選擇此，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的巖性來合理選擇a a與與m m值。值。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性五、電阻增大系數(shù)五、電阻增大系數(shù)I I與含水飽和度與含水飽和度SwSw的關(guān)系的關(guān)系 ArchieArchie同樣用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同樣純砂巖，在同樣用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同樣純砂巖，在地層水電阻率和孔隙度一定時(shí)，巖樣的含油飽和度地層水電阻率和孔隙度一定時(shí)，巖樣的含油飽和度So=1-SwSo=1-Sw越高，則巖樣的電阻率也越高；越高，則巖樣的電阻率也越高；含油飽和含油

12、飽和度越低，則巖樣的電阻率也越低。度越低，則巖樣的電阻率也越低。 為了消除地層水和孔隙度的影響，采用電阻增為了消除地層水和孔隙度的影響，采用電阻增大系數(shù)大系數(shù)I，即，即含油巖石電阻率含油巖石電阻率Rt與該巖石完全含水與該巖石完全含水時(shí)的電阻率時(shí)的電阻率R0之比之比I= Rt/ R0。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 在同樣巖石中，電阻增大系數(shù)在同樣巖石中，電阻增大系數(shù)I只與巖石含油飽只與巖石含油飽和度和度So(或或Sw)有關(guān)，而與地層水電阻率有關(guān)，而與地層水電阻率Rw和巖石和巖石孔隙度等因素?zé)o關(guān)?？紫抖鹊纫蛩?zé)o關(guān)。I=Rt/Ro=b/Swn=b/(1-So)n（Archie

13、公式公式2） 在以在以I I為縱坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)、 SwSw為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上， I I- -SwSw關(guān)系基本為一條直線。關(guān)系基本為一條直線。b-b-與巖性有關(guān)的系數(shù)，常取與巖性有關(guān)的系數(shù)，常取1 1 n-n-飽和度指數(shù)，與油氣水在孔隙中的分布狀況有關(guān)，常取飽和度指數(shù)，與油氣水在孔隙中的分布狀況有關(guān)，常取2 2地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性10203050100含水飽和度含水飽和度% %12351020電電阻阻增增大大系系數(shù)數(shù)II=I=0.750.75/Sw/Sw2 2I=I=/Sw/Sw979770地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)

14、電特性六、六、 ArchieArchie公式及其應(yīng)用公式及其應(yīng)用FR0/Rwa/a/mI=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Swn=b/(1-So)naa與巖性有關(guān)的巖性系數(shù)，與巖性有關(guān)的巖性系數(shù)，1.5，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)mm膠結(jié)指數(shù)，膠結(jié)指數(shù)，2.5，隨膠結(jié)程度增加而增大，一般情況下，隨膠結(jié)程度增加而增大，一般情況下，a=1,m=2a=1,m=2b-b-與巖性有關(guān)的系數(shù)，常取與巖性有關(guān)的系數(shù)，常取1 1n-n-飽和度指數(shù)，與油氣水在孔隙中的分布狀況有關(guān)，常取飽和度指數(shù)，與油氣水在孔隙中的分布狀況有關(guān)，常取2 2巖石有效孔隙度，小數(shù)巖石有效孔隙度，

15、小數(shù)R0100%R0100%飽含地層水的巖石電阻率，飽含地層水的巖石電阻率，mmRw地層水電阻率地層水電阻率，mmRtRt巖石真電阻率，巖石真電阻率，mmSw-Sw-巖石含水飽和度，小數(shù)巖石含水飽和度，小數(shù)Sh(So)-Sh(So)-巖石含油氣飽和度，小數(shù)巖石含油氣飽和度，小數(shù)F-F-地層因素，它是地層因素，它是100%100%飽含地層水的巖石電阻率飽含地層水的巖石電阻率R0與所含地層水與所含地層水電阻率電阻率Rw的比值，其大小主要取決于地層孔隙度，且與巖石性質(zhì)、的比值，其大小主要取決于地層孔隙度，且與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)等有關(guān)，但與地層水電阻率膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)等有關(guān)，但與地層水電阻

16、率Rw無關(guān)無關(guān)I-I-電阻增大系數(shù)，它是含油氣巖石真電阻率電阻增大系數(shù)，它是含油氣巖石真電阻率Rt與該巖石與該巖石100%100%飽含飽含地層水時(shí)的電阻率地層水時(shí)的電阻率R0的比值，其大小基本決定于的比值，其大小基本決定于Sw（Sh） ，但與，但與地層的孔隙度和地層水電阻率無關(guān)地層的孔隙度和地層水電阻率無關(guān) ArchieArchie公式可用于絕大多數(shù)常見儲(chǔ)集層公式可用于絕大多數(shù)常見儲(chǔ)集層地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 在目前常用的測(cè)井解釋關(guān)系式中，只有在目前常用的測(cè)井解釋關(guān)系式中，只有ArchieArchie公式最公式最

17、具有綜合性質(zhì)，它是連接具有綜合性質(zhì)，它是連接孔隙度測(cè)井孔隙度測(cè)井和和電阻率測(cè)井電阻率測(cè)井的橋梁，的橋梁，因而成為測(cè)井資料綜合定量解釋得最基本的關(guān)系式。實(shí)際因而成為測(cè)井資料綜合定量解釋得最基本的關(guān)系式。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般：應(yīng)用時(shí)，一般：先用孔隙度測(cè)井資料計(jì)算地層孔隙度先用孔隙度測(cè)井資料計(jì)算地層孔隙度，用，用ArchieArchie公式公式計(jì)算地層因素計(jì)算地層因素F F；根據(jù)地層真電阻率根據(jù)地層真電阻率Rt和地層水電阻率和地層水電阻率RwRw，由，由ArchieArchie公式公式計(jì)算地層含水飽和度計(jì)算地層含水飽和度Sw或含油氣飽和度或含油氣飽和度Sh 。利用利用ArchieArchie公式求地層水

18、電阻率公式求地層水電阻率FR0/Rwa/a/mI=Rt/Ro=b/SwnRwR R0 0m m/a/aRo=RtSwn/bR Rw wR Rt tS Sw wn nm m/ab/ab地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 在解釋井段內(nèi)選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較厚的標(biāo)準(zhǔn)在解釋井段內(nèi)選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較厚的標(biāo)準(zhǔn)水層，采用深探測(cè)電阻率和孔隙度測(cè)井資料，既可用上水層，采用深探測(cè)電阻率和孔隙度測(cè)井資料，既可用上式計(jì)算出地層水電阻率式計(jì)算出地層水電阻率RwRw。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性七、地層水電阻率與化學(xué)成分、濃度及溫度的關(guān)系七、地層水電阻率與化學(xué)成分、濃

19、度及溫度的關(guān)系 如前所述，沉積巖的導(dǎo)電能力主要取決于巖石如前所述，沉積巖的導(dǎo)電能力主要取決于巖石孔隙中地層水的導(dǎo)電能力，并且?guī)r石的電阻率與孔隙中地層水的導(dǎo)電能力，并且?guī)r石的電阻率與所含地層水的電阻率成正比，要計(jì)算含油氣巖石所含地層水的電阻率成正比，要計(jì)算含油氣巖石的含油氣飽和度，就必須知道地層水電阻率的含油氣飽和度，就必須知道地層水電阻率RwRw。 地層水電阻率地層水電阻率RwRw是計(jì)算地層含水飽和度是計(jì)算地層含水飽和度SwSw或含或含油氣飽和度油氣飽和度ShSh的極為重要的參數(shù)。的極為重要的參數(shù)。RwRw取決于地層水取決于地層水含鹽成分、礦化度和溫度。隨著地層水礦化度和溫含鹽成分、礦化度和溫

20、度。隨著地層水礦化度和溫度的增加，度的增加，RwRw降低。降低。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性地層水電阻率地層水電阻率Rw的確定方法：的確定方法：1、用水分析資料確定用水分析資料確定Rw用本井或鄰井相同層位用本井或鄰井相同層位的水分析資料確定地層水電阻率是目前確定的水分析資料確定地層水電阻率是目前確定Rw最有最有效的方法。效的方法。2、用自然電位計(jì)算用自然電位計(jì)算適用于地層水中主要含適用于地層水中主要含NaCl何從何從SP曲線能得到好的靜自然電位值。曲線能得到好的靜自然電位值。3、利用利用Archie公式以及相應(yīng)的交會(huì)圖確定公式以及相應(yīng)的交會(huì)圖確定Rw4、由地區(qū)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確

21、定由地區(qū)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定Rw地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性八、不同巖性巖層的電阻率八、不同巖性巖層的電阻率1 1、砂泥巖地層砂泥巖地層：R R砂砂RR泥質(zhì)砂巖泥質(zhì)砂巖RR泥巖泥巖2 2、碳酸巖鹽地層碳酸巖鹽地層：孔隙性的灰?guī)r與砂巖類似孔隙性的灰?guī)r與砂巖類似, ,含次生孔含次生孔 隙的巖石隙的巖石R R與孔隙的結(jié)構(gòu)、孔隙明顯與孔隙的結(jié)構(gòu)、孔隙明顯 有關(guān)外，還與含油氣、泥質(zhì)含量和地有關(guān)外，還與含油氣、泥質(zhì)含量和地 層水的電阻率都有關(guān)。層水的電阻率都有關(guān)。3 3、膏鹽地層膏鹽地層：因?yàn)楹苤旅?，通常無孔隙存在，所以它的因?yàn)楹苤旅?，通常無孔隙存在，所以它的 R R很高。很高。自然電位測(cè)

22、井自然電位測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井感應(yīng)測(cè)井感應(yīng)測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP自然電位自然電位: : 自然電場(chǎng)產(chǎn)生自然電場(chǎng)產(chǎn)生 的電位的電位. .應(yīng)用基礎(chǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)自然電位與井中巖自然電位與井中巖層的巖性有密切的關(guān)系，能以層的巖性有密切的關(guān)系，能以明顯異常明顯異常顯示滲透層。顯示滲透層。MM測(cè)量電極測(cè)量電極NN地面電極地面電極正異常負(fù)異常地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP測(cè)量原理：測(cè)量原理：由于固定在地面的由于固定在地面的N N電極的電位電極的電位V VN N是一個(gè)恒定值，因此，當(dāng)是一個(gè)恒定值，因此，當(dāng)測(cè)量

23、電極測(cè)量電極M M在井中在井中移動(dòng)時(shí)，電位差計(jì)所測(cè)得的電位差移動(dòng)時(shí)，電位差計(jì)所測(cè)得的電位差VVMNMN的變的變化，就是井下自然電位的變化，把它記錄成化，就是井下自然電位的變化，把它記錄成隨井深變化的曲線，即隨井深變化的曲線，即自然電位曲線。自然電位曲線。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP一、自然電位的成因一、自然電位的成因 由于泥漿和地層水的由于泥漿和地層水的礦化度礦化度不同，不同，在鉆開巖層后，井壁附近兩種不同礦在鉆開巖層后，井壁附近兩種不同礦化度的溶液接觸產(chǎn)生電化學(xué)過程，結(jié)果產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)造化度的溶液接觸產(chǎn)生電化學(xué)過程，結(jié)果產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)造成自然電場(chǎng)。成自然電場(chǎng)。 地球物理測(cè)井地

24、球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP二、自然電位曲線的特點(diǎn)及影響因素二、自然電位曲線的特點(diǎn)及影響因素1 1、電化學(xué)總電動(dòng)勢(shì)和自然電流的、電化學(xué)總電動(dòng)勢(shì)和自然電流的等效電路等效電路 當(dāng)井中泥漿濾液與地層水之間當(dāng)井中泥漿濾液與地層水之間存在濃度差時(shí)，則在泥漿濾液與地存在濃度差時(shí)，則在泥漿濾液與地層水接觸面兩側(cè)產(chǎn)生擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)層水接觸面兩側(cè)產(chǎn)生擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)EdEd，在泥巖井段與砂巖層面間產(chǎn)生擴(kuò)散在泥巖井段與砂巖層面間產(chǎn)生擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)吸附電動(dòng)勢(shì)EdaEda。井下介質(zhì)都是導(dǎo)。井下介質(zhì)都是導(dǎo)電介質(zhì)，電動(dòng)勢(shì)的存在必然會(huì)在井電介質(zhì)，電動(dòng)勢(shì)的存在必然會(huì)在井下介質(zhì)中產(chǎn)生自然電流和自然電位下介質(zhì)中產(chǎn)生自然電流和自然

25、電位場(chǎng)。場(chǎng)。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP自然電流回路等效電路自然電流回路等效電路地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP負(fù)異常：當(dāng)負(fù)異常：當(dāng)C CW WCCmfmf時(shí)時(shí),SP,SP由泥巖由泥巖的正電位向砂巖的負(fù)電位降低。的正電位向砂巖的負(fù)電位降低。（淡水泥漿淡水泥漿）測(cè)量測(cè)量正異常：當(dāng)正異常：當(dāng)C CW WCCmfmf時(shí)時(shí),SP,SP由泥巖的由泥巖的負(fù)電位向砂巖的正電位升高。負(fù)電位向砂巖的正電位升高。（鹽水泥漿鹽水泥漿）測(cè)量測(cè)量地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井SP根據(jù)理論和實(shí)際曲線分析，根據(jù)理論和實(shí)際曲線分析，SPSP曲線有如下特點(diǎn)：曲線有如

26、下特點(diǎn)：（1 1）當(dāng)泥漿、地層和上下圍巖巖性均勻時(shí)，）當(dāng)泥漿、地層和上下圍巖巖性均勻時(shí)，SPSP曲線曲線對(duì)稱于地層中部；對(duì)稱于地層中部；（2 2）當(dāng)）當(dāng)h h4d4d時(shí)，曲線半幅點(diǎn)正對(duì)地層界面；時(shí)，曲線半幅點(diǎn)正對(duì)地層界面；（3 3）當(dāng)）當(dāng)C Cw wC Cmfmf, ,滲透性地層出現(xiàn)負(fù)異常；滲透性地層出現(xiàn)負(fù)異常； 當(dāng)當(dāng)C CW WC P P地地時(shí)時(shí) ，井眼周圍的儲(chǔ)層受到不同程度，井眼周圍的儲(chǔ)層受到不同程度的泥漿濾液和固體微粒的侵入。且侵入將改變?cè)瓉韮?chǔ)的泥漿濾液和固體微粒的侵入。且侵入將改變?cè)瓉韮?chǔ)集層的滲透性、電、聲、放射性等物理特性，尤其是集層的滲透性、電、聲、放射性等物理特性，尤其是滲透率滲

27、透率K K和電阻率特性和電阻率特性R R。 在鉆井過程中為了防止井噴，往往使泥在鉆井過程中為了防止井噴，往往使泥漿柱的壓力大于地層孔隙流體壓力。漿柱的壓力大于地層孔隙流體壓力。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井Rm-Rm-泥漿電阻率泥漿電阻率 (mud)(mud)Rmf-Rmf-泥漿濾液電阻率泥漿濾液電阻率(mud fluid)(mud fluid)Rmc-Rmc-泥餅電阻率泥餅電阻率 (mud cakes)(mud cakes)Rw-Rw-地層水電阻率地層水電阻率 (water)(water)Rxo-Rxo-沖洗帶電阻率沖

28、洗帶電阻率Ri-Ri-侵入帶電阻率侵入帶電阻率 (invasion)(invasion)Rt-Rt-原狀地層電阻率原狀地層電阻率 (true)(true)hmc-hmc-泥餅厚度泥餅厚度d-d-井的直徑井的直徑di-di-侵入帶直徑侵入帶直徑相應(yīng)參數(shù)：相應(yīng)參數(shù)：地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井（2 2）井眼周圍孔隙地層電阻率的徑向變化）井眼周圍孔隙地層電阻率的徑向變化沖洗帶：沖洗帶：過渡帶：過渡帶：沖洗帶后邊，離井眼越遠(yuǎn)，孔隙中被泥漿沖洗帶后邊，離井眼越遠(yuǎn)，孔隙中被泥漿濾液取代的地層流體越來越少，形成一個(gè)過渡帶。濾液取代的地層流體越來越少，形成一個(gè)過渡帶。侵入帶侵入帶= =

29、沖洗帶沖洗帶+ +過渡帶過渡帶原狀地層：侵入帶以外的地層原狀地層：侵入帶以外的地層地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井高侵（增阻侵入）高侵（增阻侵入）：侵入帶電阻率大于原狀地層電阻率的侵入狀態(tài)：侵入帶電阻率大于原狀地層電阻率的侵入狀態(tài) 低侵（減阻侵入）低侵（減阻侵入） ：侵入帶電阻率小于原狀地層電阻率的侵入狀態(tài)：侵入帶電阻率小于原狀地層電阻率的侵入狀態(tài) 侵入剖面電阻率的高、低侵特征與儲(chǔ)層所含侵入剖面電阻率的高、低侵特征與儲(chǔ)層所含流體性流體性質(zhì)質(zhì)有關(guān)，還與有關(guān)，還與泥漿濾液電阻率泥漿濾液電阻率R Rmfmf有關(guān)。有關(guān)。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井FRo/R

30、mfRo/RmfI=Rxo/Ro=Rxo/FRmf=1/Sw2沖洗帶：沖洗帶：F F R R0 0/R/Rw wI=Rt/Ro=Rt/FRI=Rt/Ro=Rt/FRW W=1/Sw=1/Sw2 2原狀地層：原狀地層：RtFRW/Sw2RXOFRmf/Sxo2兩式相除，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式兩式相除，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式SxoSxoSwSw1/51/5RXO/RtRmf（1S0）8/5/Rw地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井d泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖水層水層油層油層ddidi沖洗帶沖洗帶侵入帶侵入帶泥餅?zāi)囡瀌iRtRiRxoRmRmcRtRiRxoRmcRm增阻泥漿侵入增阻泥漿侵入減阻泥

31、漿侵入減阻泥漿侵入地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井顯然，當(dāng)顯然，當(dāng)RxoRxoRtRt時(shí)，儲(chǔ)層為時(shí)，儲(chǔ)層為高侵高侵 RxoRxoRtRt時(shí)，儲(chǔ)層為時(shí)，儲(chǔ)層為低侵低侵 儲(chǔ)層的高低侵狀態(tài)，除與含油氣飽和度儲(chǔ)層的高低侵狀態(tài)，除與含油氣飽和度SoSo有關(guān)外，有關(guān)外，還與泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的比有關(guān)還與泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的比有關(guān)（Rmf/RwRmf/Rw）。只有在）。只有在Rmf/RwRmf/Rw2-32-3時(shí)，用高低侵特征時(shí)，用高低侵特征劃分油水層才有效劃分油水層才有效（水層為高侵，油層為低侵水層為高侵，油層為低侵）。）。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井1

32、 1、雙側(cè)向測(cè)井原理、雙側(cè)向測(cè)井原理地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井對(duì)于屏蔽電極對(duì)于屏蔽電極A A2 2A A2 2：在深側(cè)向中，把它與在深側(cè)向中，把它與A A1 1A A1 1連在一起作為雙屏蔽電極，連在一起作為雙屏蔽電極，流出屏蔽電流；流出屏蔽電流；在淺側(cè)向中，把它作為屏蔽電極的回路電極。在淺側(cè)向中，把它作為屏蔽電極的回路電極。兩對(duì)監(jiān)督電極的中點(diǎn)即兩對(duì)監(jiān)督電極的中點(diǎn)即M M1 1M M2 2的中點(diǎn)的中點(diǎn)O O、M M1 1MM2 2的中點(diǎn)的中點(diǎn)OO之間的距離之間的距離OOOO稱為稱為電極矩電極矩。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井雙側(cè)向測(cè)量的是監(jiān)督電極與雙側(cè)向測(cè)量的是監(jiān)督電極

33、與N N之間的電位差，通過電之間的電位差，通過電位差的變化反映介質(zhì)電阻率的變化。位差的變化反映介質(zhì)電阻率的變化。01IUkRaM=地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井視電阻率視電阻率地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井侵入深時(shí)，侵入深時(shí)，R RLLDLLD Rt Rt（RiRi），），R RLLSLLS R RXOXO侵入淺時(shí)，侵入淺時(shí)，R RLLDLLD Rt Rt，R RLLSLLS Ri Ri雙側(cè)向所反映的徑向電阻：雙側(cè)向所反映的徑向電阻：淺雙側(cè)向電極系由于是柱淺雙側(cè)向電極系由于是柱狀電極，回路電極狀電極，回路電極B B1 1B B2 2靠近靠近電極系，使屏蔽電流對(duì)主電極系，使屏

34、蔽電流對(duì)主電流的控制能力減弱，致電流的控制能力減弱，致使主電流流入地層不遠(yuǎn)處使主電流流入地層不遠(yuǎn)處就開始發(fā)散，因此探測(cè)深就開始發(fā)散，因此探測(cè)深度較淺，所測(cè)量的結(jié)果主度較淺，所測(cè)量的結(jié)果主要反映侵入帶的電阻率要反映侵入帶的電阻率RiRi。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井3 3、雙側(cè)向測(cè)井資料的應(yīng)用、雙側(cè)向測(cè)井資料的應(yīng)用地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井（1 1）地層對(duì)比）地層對(duì)比 巖石名稱巖石名稱電阻率電阻率礦物名礦物名稱稱電阻率電阻率粘土粘土1 12 20000石英石英1010121210101414頁(yè)巖頁(yè)巖1010100100白云母白云母4 4 10101111疏松砂巖疏松砂巖

35、2 25050長(zhǎng)石長(zhǎng)石4 4 10101111致密砂巖致密砂巖202010001000石油石油10109 910101616含油氣砂巖含油氣砂巖2 210001000方解石方解石5 5 10108 8 5 5 10101212泥灰?guī)r泥灰?guī)r5 5500500無水石無水石膏膏10109 9石灰?guī)r石灰?guī)r60060060006000 石墨石墨1010-6-63 3 1010-4-4白云巖白云巖505060006000磁鐵礦磁鐵礦1010-4-43 3 1010-3-3硬石膏硬石膏104104106106黃鐵礦黃鐵礦1010-4-4無煙煤無煙煤0.010.011 1黃銅礦黃銅礦1010-3-3煙煤煙煤1

36、0101000010000 石油石油10109 910101616地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井（3 3）油、氣、水層的判別）油、氣、水層的判別深深淺淺油氣油氣水水RaH地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井 nmtwwRRaS/1)/(=地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井2 2、微球型聚焦測(cè)井（、微球型聚焦測(cè)井（MSFLMSFL）微球型聚焦測(cè)井（微球型聚焦測(cè)井（MSFLMSFL）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井電阻率測(cè)井方法的組合電阻率測(cè)井方法的組

37、合RmfRwRmfRw，油氣出現(xiàn)低侵，油氣出現(xiàn)低侵，R RXOXOR Ri iR Rt t 水層出現(xiàn)高侵，水層出現(xiàn)高侵，R RXOXOR Ri iR Rt t電阻率確定油氣水界限電阻率確定油氣水界限自然電位測(cè)井自然電位測(cè)井側(cè)向測(cè)井側(cè)向測(cè)井感應(yīng)測(cè)井感應(yīng)測(cè)井地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井感應(yīng)測(cè)井感應(yīng)測(cè)井問題的提出：?jiǎn)栴}的提出：對(duì)于對(duì)于空氣空氣或或非導(dǎo)電泥漿非導(dǎo)電泥漿鉆井，如果想用電極系向鉆井，如果想用電極系向地層注入電流的方法在地層中造成電場(chǎng)，測(cè)量地地層注入電流的方法在地層中造成電場(chǎng)，測(cè)量地層的電阻率，事實(shí)上是不可能的。層的電阻率，事實(shí)上是不可能的。因此就提出用電磁感應(yīng)的方法，在地層中建因此就提出用電磁

38、感應(yīng)的方法，在地層中建立電場(chǎng)測(cè)量地層的導(dǎo)電特性，即感應(yīng)測(cè)井。立電場(chǎng)測(cè)量地層的導(dǎo)電特性，即感應(yīng)測(cè)井。地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井感應(yīng)測(cè)井感應(yīng)測(cè)井：角頻率：角頻率L4ISNSNKRRTT22= I I：發(fā)射電流強(qiáng)度：發(fā)射電流強(qiáng)度N NT T 、N NR R ：發(fā)射和接收線圈的圈數(shù)：發(fā)射和接收線圈的圈數(shù)S SR R 、S ST T：發(fā)射和接收線圈的面積發(fā)射和接收線圈的面積 L L：線圈間的距離（源距）：線圈間的距離（源距） ：沉積巖的磁導(dǎo)率，在測(cè)量精度：沉積巖的磁導(dǎo)率，在測(cè)量精度5%5%內(nèi)，可認(rèn)為不變內(nèi)，可認(rèn)為不變由以上可知：由以上可知：K K為常數(shù)（儀器常數(shù)）為常數(shù)（儀器常數(shù)）地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井

39、感應(yīng)測(cè)井感應(yīng)測(cè)井目前電阻率測(cè)量主要有兩大類：側(cè)向電阻率測(cè)井側(cè)向電阻率測(cè)井和感應(yīng)電阻率感應(yīng)電阻率測(cè)井測(cè)井。側(cè)向電阻率測(cè)井的基本工作原理：從發(fā)射電極向地層發(fā)射電流，該電流通過地層后，被接收電極所接收，根據(jù)電極之間的電位差獲得地層電阻率。側(cè)向測(cè)井的電路模型假設(shè)泥漿、侵入帶、過渡帶和原狀地層等區(qū)域的電阻率按串聯(lián)電路連接，測(cè)量的電阻率是這些電阻率串聯(lián)效應(yīng)的綜合。感應(yīng)電阻率測(cè)井的基本工作原理：發(fā)射線圈通過固定電流強(qiáng)度的交流電，形成一個(gè)交流磁場(chǎng)進(jìn)而在地層中感應(yīng)出次生電流，次生電流又形成的磁場(chǎng)，由接收線圈所探測(cè)。接收線圈接收的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與渦流電流大小成正比，渦流大小與介質(zhì)電導(dǎo)率成正比，從而獲得地層的電阻率。感

40、應(yīng)測(cè)井的電路模型假設(shè)泥漿、侵入帶、過渡帶和原狀地層等區(qū)域的電阻率按并聯(lián)電路連接，測(cè)量的電阻率是這些電阻率并聯(lián)效應(yīng)的綜合。 早期電阻率測(cè)井通常根據(jù)測(cè)量深度不同，提供深電阻率深電阻率（對(duì)應(yīng)原狀地層電阻率）、淺電阻率淺電阻率（對(duì)應(yīng)過渡帶地層電阻率）和微電阻率微電阻率（對(duì)應(yīng)侵入帶地層電阻率）三條曲線。目前隨著技術(shù)的發(fā)展，推出了高分辨率陣列電阻率測(cè)井儀器，可以提供多條不同探測(cè)深度和垂向分辨率的電阻率曲線。側(cè)向測(cè)井：適用于高礦化度鹽水泥漿井測(cè)量感應(yīng)測(cè)井：適用于淡水泥漿井、油基泥漿井測(cè)量高分辨率感應(yīng)測(cè)井儀（HDIL）是西方ATLAS公司研制的新一代數(shù)字陣列感應(yīng)測(cè)井儀。由一個(gè)發(fā)射器和7個(gè)接收器構(gòu)成發(fā)射、接收系統(tǒng)，每個(gè)接收器均由兩個(gè)對(duì)稱線圈組成，用于抵消發(fā)射接收的直接耦合信號(hào)。7個(gè)接收器的源距從6英寸到94英寸按指數(shù)規(guī)律排列。測(cè)井時(shí)發(fā)射器發(fā)射10、30、50、70、90、110、130、150KHZ 8個(gè)頻率信號(hào)，每個(gè)接收器在接收與發(fā)射器相位相同的8個(gè)頻率的（Real）測(cè)量信號(hào)的同時(shí)，也接收與發(fā)射器相位相差90的8個(gè)頻率的（Quad）測(cè)量信號(hào)。因此，對(duì)于測(cè)量井段的每一個(gè)采樣深度點(diǎn)，都有112個(gè)測(cè)量信號(hào)與之對(duì)應(yīng)。地面采集系