地球物理測＃（第一章）電法測井

1、 地地 球球 物物 理理 測測 井井心胸有多大，事業(yè)就有多大心胸有多大，事業(yè)就有多大包容有多少，擁有就有多少包容有多少，擁有就有多少第一章第一章 電法測井電法測井1.;2021-03-28地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 電法測井包括測量巖層電法測井包括測量巖層導電、介電導電、介電和和電電化學化學特性的所有測井方法。這類方法通過測特性的所有測井方法。這類方法通過測量巖層的導電、介電和電化學特性，來劃分量巖層的導電、介電和電化學特性，來劃分井下油氣儲層和確定油氣層的含油氣飽和度。井下油氣儲層和確定油氣層的含油氣飽和度。2地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性一、

2、巖石的電阻率和電導率一、巖石的電阻率和電導率 巖石的導電特性是指巖石在電場中傳導電流的能力，用巖巖石的導電特性是指巖石在電場中傳導電流的能力，用巖石的石的電阻率電阻率R和和電導率電導率來量度。來量度。 巖石的巖石的電阻率電阻率和和電導率電導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)，這是電阻率測井能夠確定巖性、劃分油相關(guān)，這是電阻率測井能夠確定巖性、劃分油氣水層和計算含油氣飽和度的基礎(chǔ)。氣水層和計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）3地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性1、歐姆定

3、律歐姆定律 r=R L / S R=r S / L =1 / =1 / R ，所以測量巖石的所以測量巖石的R而不是電阻而不是電阻。導電能力差的，電阻率高，電導率低；導電能力差的，電阻率高，電導率低；導電能力好的，電阻率低，電導率高。導電能力好的，電阻率低，電導率高。4地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性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 由由P21的表的表2-1 可知，巖石的電阻率間的關(guān)系：可知，巖石的電阻率間的關(guān)系： （1 1） （2 2）在沉積巖中在沉積巖中: （3 3）礦物類：）礦物類：外，其他礦物類電阻率外，其他礦物類電阻率都比較高，都比較高，和天然氣幾乎

4、和天然氣幾乎是不導電的；是不導電的； （4 4）巖性不同、含油氣水不同的巖石，其電阻率也是巖性不同、含油氣水不同的巖石，其電阻率也是不同的不同的。5地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性3 3、不同巖性地層的電阻率、不同巖性地層的電阻率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, ,含次生孔隙的巖含次生孔隙的巖 石石R R與孔隙的結(jié)構(gòu)、孔隙度明顯有關(guān)外，還與與孔隙的結(jié)構(gòu)、孔隙度明顯有關(guān)外，還與 含油氣、泥質(zhì)含量和地層水的電阻率都有關(guān)。含油氣、泥質(zhì)含量和地層水的電阻率都有關(guān)。

5、3 3、膏鹽地層膏鹽地層：因為很致密，通常無孔隙存在，所以它的因為很致密，通常無孔隙存在，所以它的R R很高。很高。6二、二、 巖石的導電機理巖石的導電機理 1 1、巖石導電機理、巖石導電機理 導電類型導電類型 （在外加電場的情況下）（在外加電場的情況下）地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性巖石巖石(純巖石體純巖石體積物理模型積物理模型）固體骨架（固體骨架（Vma） 孔隙中的流體（孔隙中的流體（f）7）（靠自由電子靠自由電子導電的巖石稱為導電的巖石稱為電子型導電的巖電子型導電的巖石）石）自由電子自由電子8 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）92

6、 2、 孔隙巖石中含有粘土礦物時，孔隙中離子導電情況變得孔隙巖石中含有粘土礦物時，孔隙中離子導電情況變得更加復雜。更加復雜。 由粘土（呈片狀顆粒，比表面積大）粘土（呈片狀顆粒，比表面積大） （多層鋁氧八面體（多層鋁氧八面體 或硅氧四面體堆砌而成）或硅氧四面體堆砌而成） AlAl+3 +3 粘土表面粘土表面 出現(xiàn)了過剩的負電荷出現(xiàn)了過剩的負電荷 吸附附在粘土表面的吸附附在粘土表面的陽離子形成偶電層。陽離子形成偶電層。地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性為了保持電中性為了保持電中性由于由于替換替換導致導致10粘土粘土 補償陽補償陽 離子離子 （：單位體積所含的補償陽離子量。：單位體

7、積所含的補償陽離子量。 單位：單位： 毫克當量毫克當量 / 100/ 100克克 庫侖力：庫侖力：F= F= （q1 q2q1 q2）/ / （4 4 r r2 2 ）（）（ ：介電常數(shù)）：介電常數(shù)） 因此，干粘土放在水中，因此，干粘土放在水中，因水的因水的 最大，最大，F(xiàn) F水水 F F平衡平衡，使一使一 部分陽離子變成自由離子，使水中的電阻率下降，因此，部分陽離子變成自由離子，使水中的電阻率下降，因此，在在 相同條件下含有粘土與不含粘土相比相同條件下含有粘土與不含粘土相比R R要低，純粘土更低要低，純粘土更低。 11地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性通常補償陽離子是通常補

8、償陽離子是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高嶺石高嶺石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)。12地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性三、影響巖石電阻率的因素三、影響巖石電阻率的因素以以電子導電電子導電為主（巖性致密，不含地層水）為主（巖性致密，不含地層水）以以離子導電離子導電為主為主(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電鹽類離子

9、導電)火成巖火成巖:沉積巖：沉積巖：13地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導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動路徑離子運動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粘土含量粘土含量 、分布、分布孔隙度孔隙度（物性物性）含水飽和度含水飽和度Sw （含油氣性含油氣性）溫度溫度t鹽類鹽類油水分布油水分布(巖石的親水性巖石的親水性）孔隙結(jié)構(gòu)（孔隙結(jié)構(gòu)（巖性巖性）14地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 粘土含量、孔隙結(jié)構(gòu)是巖石的巖性因素；地粘土含量、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素，可層水

10、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綜合反映地層水電阻率RwRw；孔隙度是物性因素；孔隙度是物性因素；含水飽和度和油水分布是含油氣性因素。含水飽和度和油水分布是含油氣性因素。因此，因此，巖石電阻率與巖石的巖石電阻率與巖石的巖性、水性、物性和含油氣巖性、水性、物性和含油氣性性有關(guān)有關(guān)。15地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性本小節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容本小節(jié)應(yīng)掌握的內(nèi)容： 1 1、巖石導電機理、巖石導電機理 2 2、常見巖石的電阻率及其大小關(guān)系、常見巖石的電阻率及其大小關(guān)系 3 3、影響巖石電阻率的主要因素、影響巖石電阻率的主要因素16地球物理測井地球物理測井巖石的導

11、電特性巖石的導電特性 Archie Archie認為，對于飽含礦化度大于認為，對于飽含礦化度大于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%含水時的電阻含水時的電阻率率RoRo與地層水電阻率與地層水電阻率RwRw之比值，即地層因素之比值，即地層因素FR0/RwR0/Rw為一為一常數(shù)常數(shù)，且與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和，且與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和孔隙形狀有關(guān)，與地層水電阻率無關(guān)。在以孔隙形狀有關(guān)，與地層水電阻率無關(guān)。在以F F為縱為縱坐標、坐標、為橫坐標的雙對數(shù)坐標上，為橫坐標的雙對數(shù)坐標上， F- F- 關(guān)系基關(guān)系基本為一條直線。

12、（本為一條直線。（P24P24圖圖2-32-3）四、地層因素四、地層因素F F與孔隙度與孔隙度的關(guān)系的關(guān)系17地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性10203050100孔隙度孔隙度% %12351020地地層層因因素素FF=F=0.6750.675/F=F=/18地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性假設(shè)：假設(shè)：1、巖石為純地層巖石（巖石骨架不含導電礦物和泥質(zhì)）、巖石為純地層巖石（巖石骨架不含導電礦物和泥質(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)，0.40.41.51.5，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)

13、，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)mm膠結(jié)指數(shù)膠結(jié)指數(shù)，1.31.32.52.5，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)（Archie公式公式1）19地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 a a、m m對解釋結(jié)果有著非常重要的影響，而且對解釋結(jié)果有著非常重要的影響，而且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?。籥 a小，小， m m就大就大。由于。由于a

14、a與與m m與巖石性質(zhì)、膠與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，因此，解釋時結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，因此，解釋時應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的巖性來合理選擇應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的巖性來合理選擇a a與與m m值。值。20地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性五、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同樣用實驗發(fā)現(xiàn)，對于同樣純砂巖，在同樣用實驗發(fā)現(xiàn)，對于同樣純砂巖，在地層水電阻率和孔隙度一定時，巖樣的含油飽和度地層水電阻率和孔隙度一定時，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；含油飽和越高，則巖樣

15、的電阻率也越高；含油飽和度越低，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 I，即，即含油巖石電阻率含油巖石電阻率RtRt與該巖石完全含水與該巖石完全含水時的電阻率時的電阻率R0R0之比之比I= Rt/ R0I= Rt/ R0。21地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 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 I只與巖石含油飽只與巖石含油飽和度和度SoSo( (或或Sw)Sw)有關(guān)，而與地層水電阻率有關(guān)，而與地層水電阻率RwRw和巖石孔和巖石孔隙度等因素無關(guān)。

16、隙度等因素無關(guān)。I=Rt/Ro=b/SwI=Rt/Ro=b/Swn n=b/(1-So)=b/(1-So)n n（Archie公式公式2） 在以在以I I為縱坐標、為縱坐標、 SwSw為橫坐標的雙對數(shù)坐標上，為橫坐標的雙對數(shù)坐標上， I-SwI-Sw關(guān)系基本為關(guān)系基本為一條直線。（一條直線。（P25P25圖圖2-52-5）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2 222地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性10203050100含水飽和度含水飽和度% %1

17、2351020電電阻阻增增大大系系數(shù)數(shù)II=I=0.750.75/Sw/Sw2 2I=I=/Sw/Sw97977023地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性已知：一巖層的孔隙度為已知：一巖層的孔隙度為10%10%，RW =0.2RW =0.2歐姆米歐姆米, ,電阻電阻率為率為8080歐姆米歐姆米, ,求該巖層的含水飽和度及含油飽和度求該巖層的含水飽和度及含油飽和度, ,并判斷該巖層的流體性質(zhì)。（并判斷該巖層的流體性質(zhì)。（a=b=1, m=n=2）例題：例題：24地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性六、六、 ArchieArchie公式及其應(yīng)用公式及其應(yīng)用F FR

18、R0 0/R/Rw wa/a/m mI=Rt/Ro=Rt/FRI=Rt/Ro=Rt/FR0 0=b/Sw=b/Swn n=b/(1-So)=b/(1-So)n na a與巖性有關(guān)的巖性系數(shù)，與巖性有關(guān)的巖性系數(shù)，0.40.41.51.5，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)m m膠結(jié)指數(shù)，膠結(jié)指數(shù)，1.31.32.52.5，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，

19、小數(shù)巖石有效孔隙度，小數(shù)R0R0100%100%飽含地層水的巖石電阻率，飽含地層水的巖石電阻率，m mRwRw地層水電阻率，地層水電阻率，m m25RtRt巖石真電阻率，巖石真電阻率，m mSw-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R R0 0與所含與所含地層水電阻率地層水電阻率RwRw的比值，其大小主要取決于地層孔隙度，且的比值，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)，但與地層水電阻與巖石

20、性質(zhì)、膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)等有關(guān)，但與地層水電阻率率RwRw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RtRt與該巖石與該巖石100%100%飽含地層水時的電阻率飽含地層水時的電阻率R0R0的比值，其大小基本決定于的比值，其大小基本決定于SwSw（S Sh h） ，但與地層的孔隙度和地層水電阻率無關(guān)，但與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)常見儲集層公式可用于絕大多數(shù)常見儲集層地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性26地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 在目前常用的測井解釋關(guān)系式中

21、，只有在目前常用的測井解釋關(guān)系式中，只有ArchieArchie公式最公式最具有綜合性質(zhì)，它是連接具有綜合性質(zhì)，它是連接孔隙度測井孔隙度測井和和電阻率測井電阻率測井的橋梁，的橋梁，因而成為測井資料綜合定量解釋得最基本的關(guān)系式。實際因而成為測井資料綜合定量解釋得最基本的關(guān)系式。實際應(yīng)用時，一般：應(yīng)用時，一般：先用孔隙度測井資料計算地層孔隙度先用孔隙度測井資料計算地層孔隙度，用，用ArchieArchie公式公式計算地層因素計算地層因素F F；根據(jù)地層真電阻率根據(jù)地層真電阻率RtRt和地層水電阻率和地層水電阻率RwRw，由，由ArchieArchie公式公式計算地層含水飽和度計算地層含水飽和度Sw

22、Sw或含油氣飽和度或含油氣飽和度S Sh h。27利用利用ArchieArchie公式求地層水電阻率：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地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特性 在解釋井段內(nèi)選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較厚在解釋井段內(nèi)選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較厚的的標準水層標準水層，采用，采用深探測電阻率深探測電阻率和和孔隙度孔隙度測井資料，測井資料，既可用上式計算出地層水電阻率既可用上式計算出地層水電阻率RwRw。28地球物理測井地球物理測井

23、巖石的導電特性巖石的導電特性地層水電阻率地層水電阻率RwRw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最有效最有效的方法。的方法。2、用自然電位計算用自然電位計算適用于地層水中主要含適用于地層水中主要含NaCl，可從可從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)的交會圖確定公式以及相應(yīng)的交會圖確定Rw。4、由地區(qū)統(tǒng)計規(guī)律確定由地區(qū)統(tǒng)計規(guī)律確定Rw。29地球物理測井地球物理測井巖石的導電特性巖石的導電特

24、性七、地層水電阻率與化學成分、濃度及溫度的關(guān)系七、地層水電阻率與化學成分、濃度及溫度的關(guān)系 如前所述，沉積巖的導電能力主要取決于巖石如前所述，沉積巖的導電能力主要取決于巖石孔隙中地層水的導電能力，并且?guī)r石的電阻率與所孔隙中地層水的導電能力，并且?guī)r石的電阻率與所含地層水的電阻率成正比，要計算含油氣巖石的含含地層水的電阻率成正比，要計算含油氣巖石的含油氣飽和度，就必須知道地層水電阻率油氣飽和度，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是計算地層含水飽和度是計算地層含水飽和度SwSw或含或含油氣飽和度油氣飽和度S Sh h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、礦化度和溫度。隨著地層水礦化度和溫度的增加，度的增加，RwRw降低。降低。30地球物理測井地球物