地球物理測井8(感應測井)

1、8 感應測井（感應測井（IL）8 感應測井（感應測井（IL）ESES、LLLL和微電阻率測井的應用條件：和微電阻率測井的應用條件： 它們通過主電流場中的主電流（它們通過主電流場中的主電流（I I0 0）與電位差（與電位差（U U）確定地層的電阻率。）確定地層的電阻率。所以其應用條件為：所以其應用條件為： 井內(nèi)的流體必須是導電的（即能使井內(nèi)的流體必須是導電的（即能使主電流能進入地層并形成電流場）。主電流能進入地層并形成電流場）。 測量結(jié)果主要由地層確定。測量結(jié)果主要由地層確定。 0IUKRa8 感應測井（感應測井（IL）井內(nèi)流體的類型與導電性：井內(nèi)流體的類型與導電性： 氣體：不導電氣體：不導電

2、油基泥漿：不導電油基泥漿：不導電 淡水泥漿：導電（電阻率較高）淡水泥漿：導電（電阻率較高） 鹽水泥漿：導電（電阻率較低）鹽水泥漿：導電（電阻率較低） 可以看出只有第可以看出只有第、兩種情況下，前述兩種情況下，前述的測井方法才可用，而且淡水泥漿對側(cè)向的測井方法才可用，而且淡水泥漿對側(cè)向測井的影響較大測井的影響較大, ,鹽水泥漿對鹽水泥漿對ESES測井的影測井的影響較大響較大。 8.1.1 儀器的結(jié)構(gòu)儀器的結(jié)構(gòu) 其儀器的主要部分其儀器的主要部分由一系列的同軸的由一系列的同軸的線圈組成（部分線線圈組成（部分線圈是同向，而有的圈是同向，而有的是反相）。是反相）。8.1.1 儀器的結(jié)構(gòu)儀器的結(jié)構(gòu) 其中一

3、部分線圈用來其中一部分線圈用來發(fā)射信號（稱為發(fā)射發(fā)射信號（稱為發(fā)射線圈）；線圈）； 而另一部分用來接收而另一部分用來接收信號（稱為接收線信號（稱為接收線圈）。圈）。8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 巖層可認為是由許多巖層可認為是由許多的單元環(huán)組成的。的單元環(huán)組成的。dzdrds8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 發(fā)射線圈發(fā)射線圈T T發(fā)射高頻發(fā)射高頻（f=20KHf=20KHZ Z）等幅）等幅（強度恒定）的正弦（強度恒定）的正弦交流電交流電I I，其在周圍，其在周圍空間產(chǎn)生交變電磁場?？臻g產(chǎn)生交變電磁場。8.1.2 測量原理（以雙線

4、圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例）單元環(huán)中的感應電動勢單元環(huán)中的感應電動勢dede 離單元環(huán)到發(fā)射線圈的距單元環(huán)的半徑發(fā)射線圈的面積發(fā)射線圈的匝數(shù)單元環(huán)的磁導率交變電流的角頻率虛數(shù)單位，TTTTTTlrsniiIlrsnide12328.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 單元環(huán)中的感應電流單元環(huán)中的感應電流 該電流也為交變電流該電流也為交變電流（渦流），它在空間產(chǎn)（渦流），它在空間產(chǎn)生二次交變電磁場。生二次交變電磁場。單元環(huán)的電導率單元環(huán)的電阻drdzrdedsrRdededI228.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 單元環(huán)在接收線圈中

5、產(chǎn)生單元環(huán)在接收線圈中產(chǎn)生的有用信號的有用信號 drdzKgdedrdzllrLLIssnndeRRTRTRTR33322248.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 所有單元環(huán)在接收線圈所有單元環(huán)在接收線圈R R中中產(chǎn)生的有用信號產(chǎn)生的有用信號E ER R 00drdzgKEdrdzKgdeERRR8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例）無用信號的概念與抑制：無用信號的概念與抑制： ILssnniERTRTx32drdzKgdedrdzllrLLIssnndeRRTRTRTR33322248.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈

6、系為例） 無用信號與有用信無用信號與有用信號之間具有號之間具有9090o o的相位的相位差，所以用相敏檢波器差，所以用相敏檢波器將有用信號與無用信號將有用信號與無用信號區(qū)分開來。區(qū)分開來。 8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例） 在均勻介質(zhì)中：在均勻介質(zhì)中： 可以證明可以證明: : 常數(shù)10 gdrdz 0drdzgKER8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例）在均勻介質(zhì)中：在均勻介質(zhì)中： KEKERR8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例）在非均勻介質(zhì)中：在非均勻介質(zhì)中： KERa8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）

7、測量原理（以雙線圈系為例）在非均勻介質(zhì)中：在非均勻介質(zhì)中： 2222221122222222000HdssHdssHHdttHHddiidmmaaRahhiihhdrdzgdrdzgdrdzgdrdzgdrdzgdrdzgKdrdzKgKE8.1.2 測量原理（以雙線圈系為例）測量原理（以雙線圈系為例）在非均勻介質(zhì)中：在非均勻介質(zhì)中： 所以所以, ,測量結(jié)果是周圍介質(zhì)的測量結(jié)果是周圍介質(zhì)的綜合反映即視電導率。綜合反映即視電導率。 22222211222222220HdssHdssHHdttHHddiidmmahhiihhdrdzgdrdzgdrdzgdrdzgdrdzg8.2 感應測井的影響因

8、素感應測井的影響因素 井眼的影響：（井眼的影響：（m m,d,dh h）泥漿侵入的影響：（泥漿侵入的影響：（i i,d,di i）圍巖的影響圍巖的影響: :（s1s1,s2s2,h,h）22222211222222220HdssHdssHHdttHHddiidmmahhiihhdrdzgdrdzgdrdzgdrdzgdrdzg8.2 感應測井的影響因素感應測井的影響因素 所謂趨夫效應就是單元環(huán)之間的相互所謂趨夫效應就是單元環(huán)之間的相互作用，當?shù)貙拥淖饔?，當?shù)貙拥膖 t很大時，單元環(huán)很大時，單元環(huán)中的渦流較大，單元環(huán)之間的相互作中的渦流較大，單元環(huán)之間的相互作用的影響就不可忽略，即對測量結(jié)果用的

9、影響就不可忽略，即對測量結(jié)果有影響。有影響。 8.3 感應線圈系的探測特性感應線圈系的探測特性 所謂探測特性是指儀器的所謂探測特性是指儀器的分辨率及測量結(jié)果與介質(zhì)電分辨率及測量結(jié)果與介質(zhì)電導率的關(guān)系導率的關(guān)系 8.3.1 單元環(huán)幾何因子單元環(huán)幾何因子g有物理意義有物理意義 可以看出，可以看出，g與單元環(huán)的與單元環(huán)的位置及大小有關(guān)，故稱之位置及大小有關(guān)，故稱之為單元環(huán)幾何因子為單元環(huán)幾何因子 。),(2333LzrfllrLgRT8.3.1 單元環(huán)幾何因子單元環(huán)幾何因子g有物理意義有物理意義 單元環(huán)在接收線圈單元環(huán)在接收線圈R中產(chǎn)生的有中產(chǎn)生的有用信號用信號 所有單元環(huán)在接收線圈中產(chǎn)生所有單元環(huán)

10、在接收線圈中產(chǎn)生的有用信號的有用信號ER（總有用信號）（總有用信號） （均勻介質(zhì)）（均勻介質(zhì)） 所以所以 drdzkgdeRkERgdrdzEdeRR8.3.1 單元環(huán)幾何因子單元環(huán)幾何因子g有物理意義有物理意義 即表示單位截面的單元環(huán)在即表示單位截面的單元環(huán)在接收線圈中產(chǎn)生的有用信號接收線圈中產(chǎn)生的有用信號占全部地層在接收線圈中產(chǎn)占全部地層在接收線圈中產(chǎn)生的總有用信號的百分數(shù)生的總有用信號的百分數(shù)（單位截面的單元環(huán)對測量（單位截面的單元環(huán)對測量結(jié)果貢獻的大?。?。結(jié)果貢獻的大?。?。 drdzEdegRR18.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 橫向（徑向）探測特性橫向（徑向）探測特性

11、 徑向探測特性是指垂徑向探測特性是指垂直于線圈系軸上不同位直于線圈系軸上不同位置的介質(zhì)對總有用信號置的介質(zhì)對總有用信號貢獻的大小。貢獻的大小。8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 徑向微分幾何因子徑向微分幾何因子Gr 物理意義物理意義 Gr是半徑為是半徑為r的單位的單位厚度的無限長圓筒介厚度的無限長圓筒介質(zhì)對總有用信號貢獻質(zhì)對總有用信號貢獻的大小。的大小。dzgGzrr),(8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 Gr的大小與的大小與r的關(guān)的關(guān)系系r=0.45L時：時：Gr=max（即貢獻（即貢獻最大）最大） r2.5L時：時：Gr很很?。簇暙I很小）?。簇暙I很?。?.

12、3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 說明對有用信號的說明對有用信號的貢獻主要來自距井軸貢獻主要來自距井軸02.5L范圍內(nèi)的介質(zhì)，范圍內(nèi)的介質(zhì)，且且r=0.45L附近的介質(zhì)附近的介質(zhì)的貢獻最大。探測深度的貢獻最大。探測深度與線圈距有關(guān)，與線圈距有關(guān)，L較小較小時，探測深度較淺，其時，探測深度較淺，其測量結(jié)果不能反映原狀測量結(jié)果不能反映原狀地層的電導率。地層的電導率。8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 徑向積分幾何因子徑向積分幾何因子Gd： 物理意義：物理意義：Gd是距井是距井軸范圍的介質(zhì)（圓柱狀軸范圍的介質(zhì)（圓柱狀介質(zhì)）對測量結(jié)果的貢介質(zhì)）對測量結(jié)果的貢獻的大小。獻的大小

13、。 20drddrGG8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 Gd的大小與介質(zhì)厚度的的大小與介質(zhì)厚度的關(guān)系。（以關(guān)系。（以L=1m為例）為例）r=0.3L時：時：Gd=0.1 井井眼的貢獻眼的貢獻 r=0.5L時：時：Gd=0.225井井眼及侵入帶的影響眼及侵入帶的影響 r=2.5L時：時：Gd=0.77 井井眼、侵入帶及原狀地層的眼、侵入帶及原狀地層的貢獻貢獻 r時：時：Gd18.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 徑向探測特性徑向探測特性雙線圈系的探測深度與線圈距（雙線圈系的探測深度與線圈距（L）有關(guān)，且主要取決于距井軸有關(guān)，且主要取決于距井軸0.5L附附近的介質(zhì)近的介

14、質(zhì)井眼及侵入的影響在井眼及侵入的影響在L較小時較為較小時較為嚴重。嚴重。 所以要想使測得結(jié)果主要反映，所以要想使測得結(jié)果主要反映，則應選擇較大的線圈距（則應選擇較大的線圈距（L） 8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 縱向探測特性（分辨率）縱向探測特性（分辨率） 縱向探測特性是指沿線圈系軸向縱向探測特性是指沿線圈系軸向（縱向）不同位置的介質(zhì)（地層）（縱向）不同位置的介質(zhì)（地層）對總有用信號貢獻的大小。對總有用信號貢獻的大小。 8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 縱向微分幾何因子縱向微分幾何因子（Gz）：）： 物理意義：物理意義： 位于儀器坐標系位于儀器坐標系中中z處的

15、薄片對測量結(jié)處的薄片對測量結(jié)果的頁貢獻的大小果的頁貢獻的大小 0),(drzrgGz8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 Gz的大小：（與位置的大?。海ㄅc位置Z有關(guān)）有關(guān)）線圈之間的水平薄層的幾何線圈之間的水平薄層的幾何因子因子Gz=max，且為常數(shù)：，且為常數(shù)： 線圈以外的水平薄層的幾何線圈以外的水平薄層的幾何因子因子Gz隨隨|z|的增大迅速減的增大迅速減小，即：小，即： LGz21max 28zLGz8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 說明：雙線圈系的有說明：雙線圈系的有用信號主要來自線用信號主要來自線圈系之間的地層圈系之間的地層（介質(zhì)），線圈系（介質(zhì)），線圈系之

16、外的地層的貢獻之外的地層的貢獻較小。較小。 8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 縱向積分幾何因子縱向積分幾何因子Gh： 物理意義：物理意義： Gh是厚度為是厚度為h的水平無限的水平無限大介質(zhì)對測量結(jié)果的貢大介質(zhì)對測量結(jié)果的貢獻的大小獻的大小 22hhzhdzGG8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 縱向積分幾何因子縱向積分幾何因子Gh： 物理意義：物理意義： Gh是厚度為是厚度為h的水平無的水平無限大介質(zhì)對測量結(jié)果的限大介質(zhì)對測量結(jié)果的貢獻的大小貢獻的大小 8.3.2 雙線圈系的探測特性雙線圈系的探測特性 縱向探測特性縱向探測特性 線圈系之間的介質(zhì)對測量結(jié)果的貢線圈系

17、之間的介質(zhì)對測量結(jié)果的貢獻最大獻最大 線圈系的縱向分辨率為線圈系的縱向分辨率為L，即層厚，即層厚主線圈對的主線圈對的Gz，而且在，而且在 附近復合線圈系附近復合線圈系Gz曲線變陡。曲線變陡。 時：復合線圈系的時：復合線圈系的Gz主線圈對的主線圈對的Gz，說明圍，說明圍巖的影響減小了。所以復合巖的影響減小了。所以復合線圈系與雙線圈系相比，具線圈系與雙線圈系相比，具有受井眼、侵入、圍巖影響有受井眼、侵入、圍巖影響較小的特點。較小的特點。 2|0Lz 2|0Lz 8.3.4 雙感應的概念雙感應的概念 雙感應就是兩種不同的探測雙感應就是兩種不同的探測深度的感應測井的組合。深度的感應測井的組合。 深感應（深感應（ILD）主要反映原狀）主要反映原狀地層的電阻率（電導率）地層的電阻率（電導率） 中感應（中感應（ILM）主要反映侵）主要反映侵入帶層的電