第四章感應(yīng)課件

1、2022-6-26感應(yīng)測井1第四章第四章 感應(yīng)測井感應(yīng)測井 電阻率測井儀要求井內(nèi)介質(zhì)必須具有一定的導(dǎo)電能力，在 油基泥漿井和空氣鉆進(jìn)井內(nèi)無法測量，而以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的感應(yīng)測井則可以實(shí)現(xiàn)電阻率的測量。 2022-6-26感應(yīng)測井2一、 電磁感應(yīng)原理 當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體回路中的電流變化時(shí)，在附近的另一個(gè)導(dǎo)體回路中將出現(xiàn)感應(yīng)電流；或把一個(gè)磁鐵在一個(gè)閉合導(dǎo)體回路附近移動(dòng)時(shí)，回路中也將出現(xiàn)感應(yīng)電流，即穿過一個(gè)回路的磁通發(fā)生變化時(shí)，在這個(gè)回路中將出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢，并在回路中產(chǎn)生電流，感應(yīng)電動(dòng)勢等于磁通變化率的負(fù)值。這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 感應(yīng)測井原理感應(yīng)測井原理2022-6-26感應(yīng)測井3其中：

2、感應(yīng)電動(dòng)勢（伏特）； 磁通量（韋伯）； t時(shí)間（秒）. dtd2022-6-26感應(yīng)測井4 二 、 感應(yīng)測井儀的結(jié)構(gòu) 感應(yīng)測井儀的井下部分如圖4-1所示，它主要有線圈系和必須的電子線路組成。其中線圈系由發(fā)射線圈T和接收線圈R按一定方式組合而成的。各類線圈分別用匝數(shù)N和截面積S來描述。發(fā)射線圈和接收線圈間的距離稱為線圈距L。 2022-6-26感應(yīng)測井5圖4-1雙線圈系感應(yīng)測井原理2022-6-26感應(yīng)測井6 三、感應(yīng)測井原理 單元環(huán)：將儀器周圍介質(zhì)設(shè)想成，是由以井軸為中心，半徑為r和深度為z的各不相同的許許多多個(gè)地層圓環(huán)組成的，這些圓環(huán)叫單元環(huán)。此時(shí)，可以把地層看作為有無數(shù)個(gè)半徑不同但同軸的線

3、圈組成的。 1、一次磁場 測井時(shí)，發(fā)射線圈T（ 、 ）通有交流電，發(fā)射頻率為20kHz。此時(shí)，在接收線圈（ 、 ）中產(chǎn)生的RsRnTnTs2022-6-26感應(yīng)測井7感應(yīng)電動(dòng)勢與周圍介質(zhì)的電阻率無關(guān)，稱為無用信號(hào)；在周圍介質(zhì)的線圈系中也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感生電流。在單元環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢及感生電流為：IlrsnideTTT3222022-6-26感應(yīng)測井8drdzIlrsnidITTT34其中：介質(zhì)的電導(dǎo)率，（西門子/米），電阻率的倒數(shù)；介質(zhì)的磁導(dǎo)率；交變電流的角頻率；r單元環(huán)的半徑；I發(fā)射電流強(qiáng)度。 2022-6-26感應(yīng)測井9 2、二次磁場 單元環(huán)內(nèi)感生電流是渦流，也是交變電流，在周圍空間

4、產(chǎn)生二次磁場，二次磁場在接收線圈R中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為： drdzllrLLIssnndeRTRTRTR3332224RlTl、分別為單元環(huán)到接收線圈和發(fā)射線圈的距離； 2022-6-26感應(yīng)測井10記 LIssnnKRTRT422儀3332RTllrLg， 其中： 叫儀器常數(shù)；g叫單元環(huán)幾何因子，僅與單元環(huán)和線圈系的相對位置有關(guān)。則所有單元環(huán)在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為： 儀K 0drdzgKER儀2022-6-26感應(yīng)測井11 3、地層視電導(dǎo)率 a地層視電導(dǎo)率等于 與儀器常數(shù)之比。 RE 0drdzgKERa儀對于如圖4-2分區(qū)均勻的介質(zhì)，視電導(dǎo)率 可以寫為： assttiimmaGGG

5、G2022-6-26感應(yīng)測井12其中：Gm、Gi、Gt、Gs分別為井、侵入帶、原狀地層、圍巖的幾何因子。 分別為井內(nèi)介質(zhì)、侵入帶、原狀地層、圍巖的電導(dǎo)率。mits 、2022-6-26感應(yīng)測井13圖4-2 分區(qū)均勻介質(zhì)地質(zhì)模型2022-6-26感應(yīng)測井14 線圈系的探測特性主要包括線圈系的橫向探測特性和縱向探測特性。 一、幾何因子的特性 3332RTllrLg 線圈系的幾何因子反映了線圈系的探測特性，它滿足歸一化條件，即 : 01gdrdz第二節(jié) 感應(yīng)線圈系的探測特性2022-6-26感應(yīng)測井15二、雙線圈系的探測特性 1、橫向幾何因子 1)、橫向微分幾何因子 線圈系的橫向微分幾何因子定義為：

6、其物理意義是半徑為r一個(gè)單位厚度的無限長圓筒狀介質(zhì)的電導(dǎo)率 對 的相對貢獻(xiàn)。它可以說明線圈系dzzrgGr),(a2022-6-26感應(yīng)測井16的橫向探測特性，即井、侵入帶、原狀地層的電導(dǎo)率對 的相對貢獻(xiàn)。2)、橫向積分幾何因子 橫向積分幾何因子定義為：a20)(drrdrrGG橫積2022-6-26感應(yīng)測井17 其物理意義為直徑為d的無限長圓柱狀介質(zhì)電導(dǎo)率對雙線圈系測量結(jié)果的相對貢獻(xiàn)。 、 與r的關(guān)系曲線分別叫橫向微分及積分幾何因子曲線，如圖4-3、4-4所示。 Gr橫積G2022-6-26感應(yīng)測井18圖4-3 橫向微分幾何因子特性曲線 圖4-4 橫向積分幾何因子特性曲線 2022-6-26

7、感應(yīng)測井19 2、縱向幾何因子 為了研究地層厚度、圍巖對視電導(dǎo)率的影響，須研究線圈系的縱向探測特性。 1)、縱向微分幾何因子 線圈系的縱向微分幾何因子定義為： 0),(drzrgGz 2022-6-26感應(yīng)測井20其物理意義是z值一定，1個(gè)單位厚度的無限延伸的薄板狀介質(zhì)，對 的相對貢獻(xiàn)。它可以說明線圈系的縱向探測特性，即地層厚度、圍巖對 的相對貢獻(xiàn)。 2)、縱向積分幾何因子縱向積分幾何因子定義為：aa22)(hhzdzzGG縱積2022-6-26感應(yīng)測井21其物理意義為厚度為h、中心與線圈系中心重合的無限延伸的板狀介質(zhì)對雙線圈系測量結(jié)果的相對貢獻(xiàn)。 和 與z的關(guān)系曲線分別叫縱向微分及積分幾何因

8、子曲線，如圖4-5、4-6所示。 Gz縱積G2022-6-26感應(yīng)測井22 圖4-5 縱向微分幾何因子特性曲線 2022-6-26感應(yīng)測井23圖4-6 縱向積分幾何因子特性曲線2022-6-26感應(yīng)測井24 3、雙線圈系的探測的局限性 1)、井眼、侵入帶影響大 從橫向積分幾何因子曲線可以看出，r=0.5米的圓柱狀介質(zhì)對視電導(dǎo)率的相對貢獻(xiàn)為22.5%，r=2.5米的圓柱狀介質(zhì)對視電導(dǎo)率的相對貢獻(xiàn)為77%，r2.5米以外的介質(zhì)對視電導(dǎo)率的相對貢獻(xiàn)為23%，由此可以得出：井的影響大，探測深度淺。 2022-6-26感應(yīng)測井25 2)、地層厚度、圍巖影響大 從縱向積分幾何因子曲線可以看出，h=1米時(shí)，

9、目的層和圍巖對視電導(dǎo)率的相對貢獻(xiàn)各為50%；當(dāng)h2m，目的層對視電導(dǎo)率的相對貢獻(xiàn)才大于70%。即地層足夠厚時(shí)，圍巖影響才可以忽略。 由此可以看出，雙線圈系的探測特性不理想。 2022-6-26感應(yīng)測井26三、復(fù)合線圈系0.8m六線圈系探測特性 1、0.8m六線圈系的組成 它有三個(gè)發(fā)射線圈和三個(gè)接收線圈組成，其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。其中T0R0是主線圈對，兩線圈之間的距離為0.8m ，叫主線圈距，記為Loo。T1、R1分別為補(bǔ)償發(fā)射線圈和補(bǔ)償接收線圈，位于主線圈對的內(nèi)側(cè)，其作用是消除井的影響。T2、R2分別為聚焦發(fā)射線圈和聚焦接收線圈，位于主線圈對的外側(cè)，其作用是減小圍巖的影響，提高線圈系的縱向分

10、層能力。2022-6-26感應(yīng)測井27圖圖4-7 0.8m六線圈系六線圈系 2022-6-26感應(yīng)測井28 2、0.8m六線圈系的探測特性 1)、0.8m六線圈系橫向探測特性0.8m六線圈系和其主線圈對的橫向微分、積分幾何因子特性曲線如圖4-8所示。比較發(fā)現(xiàn)：0.8m六線圈系的橫向微分幾何因子的極大值對應(yīng)的r小于主線圈對的橫向微分幾何因子極大值對應(yīng)的r；0.8m六線圈系的橫向積分幾何因子曲線上升比較緩慢，而主線圈2022-6-26感應(yīng)測井29對的橫向積分幾何因子曲線上升比較快。對應(yīng)同一r，0.8m六線圈系的橫向積分、微分幾何因子均小于主線圈對的橫向積分、微分幾何因子。由此說明，0.8m六線圈系

11、的橫向探測特性優(yōu)于主線圈對的橫向探測特性。 2022-6-26感應(yīng)測井30圖4-8 0.8m六線圈系和其主線圈對的橫向微分和積分幾何因子特性曲線1-六線圈系的橫向微分幾何因子;2-六線圈系的積向微分幾何因子;3-主線圈對的橫向微分幾何因子;4-主線圈對的橫向積分幾何因子;2022-6-26感應(yīng)測井31 2)、0.8m六線圈系縱向探測特性 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分、積分幾何因子特性曲線如圖4-9所示。比較發(fā)現(xiàn)：0.8m六線圈系的縱向微分幾何因子的極大值小于主線圈對的縱向微分幾何因子極大值，說明0.8m六線圈系的縱向分辨能力強(qiáng)。0.8m六線圈系的縱向積分幾何因子曲線上升比較快，而主線

12、圈對的橫向積分幾何因子曲線上升比較緩慢，說明0.8m六線圈系的縱向探測特性優(yōu)于主線圈對的縱向探測特性。2022-6-26感應(yīng)測井32圖4-9 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分和積分幾何因子特性曲線1-六線圈系的縱向微分幾何因子;2-六線圈系的縱向微分幾何因子;3-主線圈對的縱向微分幾何因子;4-主線圈對的縱向積分幾何因子;2022-6-26感應(yīng)測井33第三節(jié) 感應(yīng)測井曲線的特點(diǎn)及應(yīng)用 一一 、 感應(yīng)測井理論曲線的特點(diǎn) 感應(yīng)測井得到的一條隨深度的變化的介質(zhì)電導(dǎo)率曲線，叫感應(yīng)測井曲線。感應(yīng)測井曲線具有以下特點(diǎn) 1、上、下圍巖相同，地層電導(dǎo)率曲線的特點(diǎn)電導(dǎo)率曲線關(guān)于地層中心對稱。厚層的中部，電

13、導(dǎo)率等于地層值；隨厚度的減小，視電導(dǎo)率受圍巖電導(dǎo)率影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方，地層中部值與實(shí)際值最為接近。如圖4-10所示. 2022-6-26感應(yīng)測井34圖4-10 單一低電導(dǎo)率地層視電導(dǎo)率曲線 (縱向每格代表2米)2022-6-26感應(yīng)測井35 2、上、下圍巖不同，地層電導(dǎo)率曲線的特點(diǎn) 電導(dǎo)率曲線為非對稱曲線。厚層的中部，電導(dǎo)率等于地層值；隨厚度的減小，視電導(dǎo)率受圍巖電導(dǎo)率影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方，地層中部值與實(shí)際值最為接近。如圖4-11所示。 2022-6-26感應(yīng)測井36圖4-11上、 下圍巖不同,低電導(dǎo)率地層視電導(dǎo)率曲線 (縱向每格代表2米)2022

14、-6-26感應(yīng)測井37二、感應(yīng)測井曲線的影響因素 1、均質(zhì)校正 指對電磁波在均勻無限介質(zhì)中傳播時(shí)，其幅度衰減和相位移動(dòng)的校正,如圖4-12所示。由于傳播效應(yīng)的影響，在均勻無限介質(zhì)中測到的視電導(dǎo)率 與真電導(dǎo)率 存在下列關(guān)系： apppppepacossin122022-6-26感應(yīng)測井38圖4-12 均質(zhì)校正圖版2022-6-26感應(yīng)測井39其中：p傳播常數(shù)；L線圈距。 2、圍巖層厚校正 根據(jù)圖版，進(jìn)行圍巖層厚校正。 3、侵入校正 如果地層沒有泥漿侵入，則經(jīng)過均質(zhì)校正及圍巖層厚校正后的電導(dǎo)率即為地層電導(dǎo)率。如果有泥漿侵入，則接著做侵入校正，得到地層電導(dǎo)率。 Lp2122022-6-26感應(yīng)測井40二、感應(yīng)測井曲線的應(yīng)用 1、劃分滲透層 當(dāng)?shù)貙雍穸却笥?米