地球物理測＃電法測井ppt課件

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 電法測井電法測井地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 電法測井包括測量巖層導(dǎo)電、介電和電化學(xué)特性的所有測井方法。這類方法通過測量巖層的導(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。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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中傳導(dǎo)電流的能力，用巖石的電阻率R和電導(dǎo)率來量度。 巖石的電阻率和電導(dǎo)率與巖石的巖性、物性、含油氣性以及

2、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）地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性1、歐姆定律 r=R L / S R=r S / L =1 / R 地層的電阻率只與地層的性質(zhì)有關(guān)，而與其幾何形狀及尺寸無關(guān)，所以測量巖石的R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。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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 由P21的表2-1 可知，巖石的電阻率間

3、的關(guān)系： （1） R火成巖 R 沉積巖 （2在沉積巖中: R 灰?guī)r/云巖 R 砂巖 R 泥巖 （3礦物類：除金屬和石墨外，其他礦物類電阻率都比較高，石油和天然氣幾乎是不導(dǎo)電的； （4巖性不同、含油氣水不同的巖石，其電阻率也是不同的。地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)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：孔隙性的灰?guī)r與砂巖類似、碳酸巖鹽地層：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

4、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)。3 3、膏鹽地層：因?yàn)楹苤旅埽ǔo孔隙存在，所以它的、膏鹽地層：因?yàn)楹苤旅?，通常無孔隙存在，所以它的R R很高。很高。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 電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電 導(dǎo)電類型導(dǎo)電類型 離子導(dǎo)電在外加電場的情況下）離子導(dǎo)電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(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性巖石巖石(純巖石純巖石體積物理模體積物理模型）型）固體骨架固體骨架Vma） 孔隙中的流體孔隙中的流體f）（靠自由電子導(dǎo)電的巖石稱為電子型導(dǎo)電的巖石）自由電子自由電子 巖

5、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） 通常情況下沉積巖通常情況下沉積巖 中不含導(dǎo)電的礦物，中不含導(dǎo)電的礦物， 大都靠孔隙中的鹽大都靠孔隙中的鹽 類離子導(dǎo)電類離子導(dǎo)電2 2、粘土中的離子導(dǎo)電機(jī)理、粘土中的離子導(dǎo)電機(jī)理 孔隙巖石中含有粘土礦物時(shí)，孔隙中離子導(dǎo)電情況變得孔隙巖石中含有粘土礦物時(shí)，孔隙中離子導(dǎo)電情況變得更加復(fù)雜。更加復(fù)雜。 由粘土呈片狀顆粒，比表面積大） （多層鋁氧八面體 或硅氧四面體堆砌而成） Mg+2 Al+3 粘土表面 出現(xiàn)了過剩的負(fù)電荷 吸附附在粘土表面的陽離子形成偶電層。地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性為了保持電中性為了保持電

6、中性由于由于交換交換導(dǎo)致導(dǎo)致粘土粘土 補(bǔ)償陽補(bǔ)償陽 離子離子 （CECCEC陽離子交換能力：單位體積所含的補(bǔ)償陽離子量。陽離子交換能力：單位體積所含的補(bǔ)償陽離子量。 單位：單位： 毫克當(dāng)量毫克當(dāng)量 / 100 / 100克克 庫侖力：庫侖力：F= F= （q1 q2q1 q2）/ / （4 4r2r2）（）（ ：介電常數(shù)）：介電常數(shù)） 因而，干粘土放在水中，因水的因而，干粘土放在水中，因水的最大，最大，F(xiàn) F水水 F R 泥質(zhì)砂巖的泥質(zhì)砂巖的 R R 純泥巖的純泥巖的 R R地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性通常補(bǔ)償陽離子是通常補(bǔ)償陽離子是Na+Na+。同種粘土礦物的同種粘土

7、礦物的CECCEC為一常數(shù)。為一常數(shù)。常見粘土礦物中，蒙脫石的常見粘土礦物中，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的大小與粘土礦物類型以及顆粒分散度有關(guān)。的大小與粘土礦物類型以及顆粒分散度有關(guān)。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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以電子導(dǎo)電為主巖性致密，不含地層水）以電子導(dǎo)電為主巖性致密，不含地層水）以離子導(dǎo)電為主以離子導(dǎo)電為主(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)火成巖火成巖:沉積巖：沉積巖：地球物理測井地球

8、物理測井巖石的導(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)巖性）孔隙結(jié)構(gòu)巖性）地球物理測井地球物理測井巖石的導(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；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

9、率綜合反映地層水電阻率Rw；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。因而，含水飽和度和油水分布是含油氣性因素。因而，巖石電阻率與巖石的巖性、水性、物性和含油氣巖石電阻率與巖石的巖性、水性、物性和含油氣性有關(guān)。性有關(guān)。地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)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(dǎo)電機(jī)理、巖石導(dǎo)電機(jī)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地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 Archie Archie認(rèn)為，對(duì)于飽含礦

10、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)的電阻含水時(shí)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F FR0/RwR0/Rw為一常數(shù)，且與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和為一常數(shù)，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(biāo)、坐標(biāo)、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， F- F- 關(guān)系基關(guān)系基本為一條直線。（本為一條直線。（P24P24圖圖2-32-3）四、地層因素

11、四、地層因素F F與孔隙度與孔隙度的關(guān)系的關(guān)系地球物理測井地球物理測井巖石的導(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=0.675/F=0.675/F=F=/地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)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(dǎo)電礦物、巖石為純地層巖石巖石骨架不含導(dǎo)電礦物和泥質(zhì)）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)，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

12、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）地球物理測井地球物理測井巖石的導(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，而且對(duì)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?。痪托。籥 a小，小， m m就大。由于就大。由于a 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，

13、因而，解釋時(shí)結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，因而，解釋時(shí)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。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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 Archie Archie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；含油飽和越高，則巖樣的電阻率也越高；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

14、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，即含油巖石電阻率，即含油巖石電阻率RtRt與該巖石完全含水與該巖石完全含水時(shí)的電阻率時(shí)的電阻率R0R0之比之比I= Rt/ R0I= Rt/ R0。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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 I只與巖石含油飽只與巖石含油飽和度和度So(So(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?zé)o關(guān)。隙度等因素?zé)o關(guān)。I=Rt/Ro=b/Swn=b/(1-So)nI=Rt/Ro=

15、b/Swn=b/(1-So)n（Archie公式公式2） 在以在以I I為縱坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)、 Sw Sw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-SwI-Sw關(guān)系基本為一條直線。（關(guān)系基本為一條直線。（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-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地球物理測井地球物理測井巖石的導(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=0.75/SwI=0.75/Sw2 2I=I=/Sw/Sw979770地球物理測井地球物理測井巖

16、石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性知：一巖層的孔隙度為知：一巖層的孔隙度為10%10%，RW =0.2RW =0.2歐姆米歐姆米, ,電阻率電阻率為為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, ,并并判斷該巖層的流體性質(zhì)。（判斷該巖層的流體性質(zhì)。（a=b=1, m=n=2a=b=1, m=n=2）例題：例題：地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性六、六、 Archie Archie公式及其應(yīng)用公式及其應(yīng)用F FR0/RwR0/Rwa/ma/mI=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Swn=b/(1-So)nI=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Sw

17、n=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)，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)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，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，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，mmRwRw地層水電阻率，地層水電阻率，mmRt

18、Rt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R0R0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

19、巖石與該巖石100%100%飽含地層水時(shí)的電阻率飽含地層水時(shí)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SwSwShSh） ，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) Archie Archie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)集層地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性 在目前常用的測井解釋關(guān)系式中，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)，它是連接孔隙度測井和電阻率測井的橋梁，具有綜合性質(zhì)，它是連接孔隙度測井和電阻

20、率測井的橋梁，因而成為測井資料綜合定量解釋得最基本的關(guān)系式。實(shí)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般：應(yīng)用時(shí)，一般：先用孔隙度測井資料計(jì)算地層孔隙度先用孔隙度測井資料計(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RtRt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SwSw或含油氣飽和度或含油氣飽和度ShSh。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/mI=Rt/Ro=b/SwnRwR0

21、m/aRo=RtSwn/bRwRwRtSwnm/abRtSwnm/ab地球物理測井地球物理測井巖石的導(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，采用深探測電阻率和孔隙度測井資料，的標(biāo)準(zhǔn)水層，采用深探測電阻率和孔隙度測井資料，既可用上式計(jì)算出地層水電阻率既可用上式計(jì)算出地層水電阻率RwRw。地球物理測井地球物理測井巖石的導(dǎo)電特性巖石的導(dǎo)電特性地層水電阻率地層水電阻率RwRw的確定方法：的確定方法：1 1、用水分析資料確定、用水分析資料確定RwRw用本井或鄰井相同層位的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

22、水分析資料確定地層水電阻率是目前確定RwRw最有效的最有效的方法。方法。2 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NaClNaCl，可從可從SPSP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 3、利用、利用ArchieArchie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RwRw。4 4、由地區(qū)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定、由地區(qū)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定RwRw。地球物理測井地球物理測井巖石的導(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)算含油氣巖石的含油氣飽和度，就必須知道地層水電阻率Rw。 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