井中物探激電課件

井中物探

簡介

（2）

(楊坤彪)

井中物探

簡介

（2）1

井中物探

(2)

井中激發(fā)極化法

井中物探

(2)2

井中激發(fā)極化法是地面激發(fā)極化法在鉆孔中的應用，其物理基礎和探測對象與地面方法相同，方法技術類似。

早期（五十年代）是保持供電電流不變記錄斷電后的激發(fā)極化二次場電位差,用于油田、煤田勘探校驗井剖面。其缺點特別是金屬礦區(qū)因受電性影響這種方式因而作用不大。六十年代進而發(fā)展了時間域和頻率域采用電位差比值的井中激發(fā)極化測量。隨著普查勘探隱伏礦體的需要,按供電和測量裝置所在位置不同,逐漸形成一套井中激發(fā)極化法的工作方式。

該方法在用于發(fā)現(xiàn)井旁盲礦,定其空間位置以指導鉆探施工圈定和追索礦體、礦化帶等方面取得實效；在油田生產(chǎn)井中利用井中激電測量預測遠景區(qū),研究水淹層;水文地質(zhì)定含水層含水性。存在的主要問題是儀器、方法都有待發(fā)展。井中激發(fā)極化法包括激電測井和井中激電。激電測井與電阻率等地球物理測井一樣,只解決井壁的有關物性問題；井中激電則解決井周存在的問題。

井中激發(fā)極化法是地面激發(fā)極化法在鉆孔中的應用，其物3激發(fā)極化機體測量體極化標本激電性質(zhì)的裝置（a）一塊黃鐵礦化巖石標本的測量結果（b）a—實測充電曲線；b—換算的充電曲線；c—實測放電曲線被激發(fā)極化后，供電時間為T時觀測到的電位差為和之和稱為總場電位差(b)中的虛線b，便是按式得出的充電曲線，c為實測放電曲線,在地面電法通常采用的電流密度范圍內(nèi)，體極化效應實際上是線性的。為此引入一個稱為極化率的參數(shù)，來表征體極化介質(zhì)的激電性質(zhì)。

激發(fā)極化機體測量體極化標本激電性質(zhì)的裝置4可見：巖、礦石多為體極化，被激發(fā)極化后，供電時間為T時觀測到的電位差為和之和，稱為總場電位差相當大范圍內(nèi)改變供電電流時，在觀測誤差范圍內(nèi)（＜10%）與I成正比，且與供電方向無關。因此，在地面電法通常采用的電流密度范圍內(nèi)，體極化效應實際上是線性的。為此引入一個稱為極化率的參數(shù)，來表征體極化介質(zhì)的激電性質(zhì)，其值的計算公式為和均與供電電流成正比（線性關系），故極化率是與電流無關的常數(shù),但極化率與供電時間T和測量延遲時間t有關。地下體極化巖、礦石的極化率主要決定于其中所含電子導電礦物的體積百分含量及其結構。不含電子導電礦物的巖石，其極化率通常很小,激電效應隨巖、礦石中電子導電礦物含量增高而增強的物性是電法成功應用于金屬礦普查找礦的物理—化學基礎。

可見：巖、礦石多為體極化，被激發(fā)極化后，供電時間為T時觀測5井中激發(fā)極化法工作方式

地—井方式的工作方法將供電電極A、B置于地面，其中A距井口距離為r米B置于∞處，測量電極M、N置于井中探測。其特點是：①利用鉆孔使測量電極接近被探測的目標體，而使激電異常明顯；②可通過A極設置于不同位置來改變對目標體的極化方向和強度。井中激發(fā)極化法工作方式地—井方式的工作方法6地-井方式井場工作示意圖圖地-井方式井場工作示意圖圖7一.地—井方式的工作方法技術

將供電電極A、B置于地面，其中A距井口距離為r米處和在r=0m的井口；B極置于∝處。測量電極M、N置于井中探測。選擇工作參數(shù)，包括：①測量裝置和點距選擇；②最佳r與方位數(shù)確定；③定無窮遠B極距離；④選定參數(shù)和背景值。一.地—井方式的工作方法技術將供電電極A、B置于地面，8確定測量裝置和點距

常用梯度裝置，一般取MN=5～10m，只有當二次場電位差太小才加大極距。點距：

一般取點距等于MN距，或取MN距之半。根據(jù)情況在極值點、拐點、0值點進行加密探測。

確定測量裝置和點距常用梯度裝置，一般取MN=5～10m9方位測量最佳r和方位數(shù)的確定

地—井方式激電異常的幅值與r有關，通常r大時，方位探測范圍也大，但非正比關系。通常：孔深500m以內(nèi)r取100～300m；孔深為500～1000m，r取300～500m。方位一般按勘探剖面方向取定四個正交方位，至少主反方位和r=0的必測。用梯度裝置，設Rb為無窮遠處B極距離，h為探測的井深δ為B極在測量點產(chǎn)生的極化場電位與A極在該產(chǎn)生的極化場電位的百分比，則有：

Ra為A極離井口的距離，方位測量最佳r和方位數(shù)的確定地—井方式激電異常的幅值10參數(shù)和背景值的選擇

地—井方式探測常用兩個參數(shù)：視極化率ηs和二次異常電位差。

ηs=△V2/△V×100％；

—視極化率背景值，

V2—實測的二次場電位差，△V—實測的總場電位差。參數(shù)和背景值的選擇地—井方式探測常用兩個參數(shù)：視極化率11

背景值的選定

背景值的選定取決于任務和地質(zhì)情況。任務是找井旁深部盲礦時，應在同一孔的激電測井曲線上讀取圍巖地段的平均視極化率作為背景值。進行地—井方式時，應在r=0地—井方式ηs曲線上選取背景值，也可用r=0的ηs曲線為背景來處理各方位測得的ηs曲線。

背景值的選定背景值的選定取決于任務和地質(zhì)情況。任務12

質(zhì)量評價

觀測的數(shù)據(jù)必須符合一定精度要求,各種誤差是影響觀測精度的主要因素，明確主要誤差來源有利于保證質(zhì)量。

質(zhì)量評價

觀測的數(shù)據(jù)必須符合一定精度13主要誤差來源如下：

（1）無窮遠B極在觀測點產(chǎn)生的電位引起的誤差。（2）儀器器件、線路造成的誤差。因而要求儀器高靈敏又穩(wěn)定。（3）點位不準確引起的誤差。因而必須對準點位。（4）工作過程中供電電流變化引起的誤差。應注意檢查電流。（5）觀測人員的視差。（6）自然電位、電極電位的變化，以及外來干擾引起的誤差等等。主要誤差來源如下：（1）無窮遠B極在觀測點產(chǎn)生的電位引起的14

質(zhì)量要求

工作時下放電纜做原值測量，提升重復檢查觀測。ηs大于3％用相對誤差衡量，不大于3％用絕對誤差

要求滿足誤差＜5％～10％；要求工作量大于原值的10％。（井中激發(fā)極化法技術規(guī)程DZ/T0204）質(zhì)量要求工作時下放電纜做原值測量，提升重復檢查觀測。15

資料整理1.井場實時整理：完整無誤地計錄井場所需項目內(nèi)容，計算ηs，繪制ηs草圖或極化場電位差草圖。以便指導井場工作，如發(fā)現(xiàn)畸變點、疑問點便于及時復查與加密。根據(jù)草圖作出初步推斷解釋。2.室內(nèi)最終整理：包括對原始資料驗收，各參數(shù)計算、復算及繪制圖件。資料整理1.井場實時整理：完整無誤地計錄井場所需項目內(nèi)16

成果圖示

圖件內(nèi)容與格式根據(jù)規(guī)范和地質(zhì)任務確定。正式圖件應在觀測資料和計算數(shù)據(jù)合格的基礎上進行。包括計算后的主要參數(shù)、輔助參數(shù)、推斷解釋成果和必要的地質(zhì)資料，隨同文字報告提交。成果圖示圖件內(nèi)容與格式根據(jù)規(guī)范和地質(zhì)任務確定。正17一般應提交下列圖件：

（1）工區(qū)地質(zhì)和鉆探工程分布圖。（2）激電測井和地—井方式單孔圖，包括鉆孔地質(zhì)部分和激電參數(shù)（ηs、ρs、），并作出技術說明布極示意（A極方位、MN等等）。（見下圖示意）（3）地質(zhì)物探綜合剖面圖；一般應提交下列圖件：18圖件圖件19資料解釋利用地—井方式方位測量資料判定異常體的位置。以球體為例，設分別在A1，A6，A7，A8，A5供電（見上圖），1、6、7、8、5號曲線為對應的二次異常場和視極化率曲線

資料解釋利用地—井方式方位測量資料判定異常體的位置20由此可得出下述結論：1．供電電源位于球體所在方位時獲得強異常，曲線呈上正下負“反S形”；在其反方位時異常強度明顯減小，曲線呈上負下正“正S形”。在井口套管供電A7曲線也呈現(xiàn)明顯的異常，而且異常極大值深度與球心埋深相近。因此采用井口供電與方位測量組合便于發(fā)現(xiàn)井旁盲礦。2．曲線特征與曲線一致，A1和A6（主方位）供電的1、6曲線呈上正下負“反S形”，在其反方位時異常強度明顯減小，曲線呈上負下正“正S形”。在井口套管供電曲線幅度小而平穩(wěn)，用來確定計算值的視極化率背景值，或用作整個井段的視極化率背景曲線。由此可得出下述結論：1．供電電源位于球體所在方位時獲得強217ZK3孔A219°ΔV2a曲線7ZK3孔A219°ΔV2a曲線22r=0m曲線“S”形，A219°反“S”形，故極化體在南西側(cè),按確定頭部位置于井深395m按得出頭部離鉆孔距離d=13mr=0m曲線“S”形，A219°反“S”形，故極化體在南西側(cè)237ZK3孔r=0ΔV2a曲線r=07ZK3孔r=0ΔV2a曲線r=0247ZK3孔井中激電實例處理方法:

根據(jù)激電測井曲線ηSρS低阻高極化異常劃分極化體次異常電位差

繪制曲線圖

和視極化率異常

r=0m的ηS曲線為背景值,

ηS曲線求得視極化率

異常和二次異常電位差

層位

算出二處理各方位的7ZK3孔井中激電實例處理方法:根據(jù)激電測井25二.井—地方式的工作方法技術將A極置于井內(nèi)某一選定深度，B在無窮遠處的地面，測量電極MN布在地面,沿測線進行探測。（國外稱沉降電極或埋藏電極法）包括剖面測量（橫剖面和縱剖面測量），向量測量，以及井—地方式激電測深。二.井—地方式的工作方法技術將A極置于井內(nèi)某一選定深度，B在261.A、B電極位置確定A極用刷子電極做成。（如圖）對于浸染狀的體極化體，取在礦層底板或其中下部為充電位置；對于致密塊狀的面極化體，A極置于頂面上方，以便在地面獲得較大的二次場讀數(shù)1.A、B電極位置確定A極用刷子電極做成。（如圖）27

對于鉆孔未穿過礦層的井旁盲礦，可將充電A極選在地—井方式盲礦異常最大處或偏下一點的深度上。B極至井位的連線應垂直于測線。并距測區(qū)距離足夠遠，距離為。對于鉆孔未穿過礦層的井旁盲礦，可將充電A極選在地—井方式盲28如圖所示,設地下為均勻各向同性介質(zhì)，電阻率ρ1、極化率η1，A極深度Z0，B極垂直于測線（為y向），對△Vy影響最大，只計算B極對邊緣測線上△Vy的影響。A極和B極在觀測點產(chǎn)生的極化場電位差分別為如圖所示,設地下為均勻各向同性介質(zhì)，電阻29：其比值為δ

：其比值為δ30可得到確定的關系式其中：Y：坐標原點到最邊緣測線的距離；：最邊緣測線到B極的距離；δ：允許誤差（不能超過的A極在此產(chǎn)生的極化場的百分數(shù)）可得到確定的關系式312.井—地方式的測量方法

（1）剖面測量：橫剖面測量；縱剖面測量。（2）向量測量（3）井—地方式激電測深2.井—地方式的測量方法（1）剖面測量：32(1)剖面測量：

橫剖面測量在地面布置平行測線，測線方向與礦體走向垂直。常用線距40m，點距10～20m，MN極距與點距相同，測線長度要保證異常完整有意義的地段適當加密。橫剖面測量效率較高,其缺點是只利用了電場沿測線的分量，沒充分利用整個極化場矢量E和二次場矢量E2，因而不夠完整。常采用二次場電位差異常(1)剖面測量：橫剖面測量33縱剖面測量

有時為了控制礦體的走向范圍，也在礦上方沿走向做1～2條剖面測量?？v剖面測量有時為了控制礦體的走向范34(2)向量測量

保持A、B供電電流一定的情況下，在測線的每個測點上用“＋”字測量裝置同時測量沿測線方向（X）和垂直測線方向（Y）的極化場和二次場。獲得每一點的極化場矢量E和二次場矢量E2。(2)向量測量保持A、B供電電流一定的情況下，35

井—地方式作用場是A極的點場源，極化場和二次場的分布直接取決于A極相對于礦體的位置。極化場方向與二次場方向不同。令其夾角為α，從地面極化場矢量E和二次場矢量E2分布這一特點出發(fā)，在向量測量中采用了兩個參數(shù)：向量視極化率和向量參數(shù)：井—地方式作用場是A極的點場源，極化場和二次36：

向量視極化率是二次場矢量E2在極化場矢量方向上的投影與極化場矢量E之比。向量參數(shù)υs是二次場矢量E2在極化場矢量垂直方向上的投影與極化場矢量E之比。：向量視極化率是二次場矢量E2在極化場矢量方向上的37向量測量能取得較完整的激發(fā)

極化場資料，但有如下缺點：

工作量大，比剖面測量大一倍；數(shù)據(jù)整理與計算復雜；其曲線形態(tài)復雜。向量測量能取得較完整的激發(fā)

極化場資料，但有如下缺點：38（3）井—地方式激電測深井—地方式激電測深包括兩種觀測方法：在地面主剖面上某一測點X固定裝置MN，在孔中移動A極改變供電深度，（B在∝處）逐次觀測。在孔中不同深度上固定供電極A極，（B在∝處）于地面沿主剖面（通常為勘探剖面）逐點移動測量電極MN測定一完整剖面。（3）井—地方式激電測深井—地方式激電測深包括兩種觀測方法：39①在地面主剖面上某一測點X固定裝置MN，在孔中移動A極改變供電深度，（B在∝處）逐次觀測。

選擇MN：干擾小、低阻覆蓋、鉆孔深時，可加大MN距離，如取MN=60～80m；在相反的情況下則縮小MN距離。供電點A極的距離，通常取30～50m，異常處按情況加密供電點。最終獲得視極化率ηs與供電深度Z0關系曲線（ηs～Z0）①在地面主剖面上某一測點X固定裝置MN，在孔中移動A極改變供40②在孔中不同深度上固定供電極A極，（B在∝處）于地面沿主剖面（通常為勘探剖面）逐點移動測量電極MN測定一完整剖面。

（MN極距，點距同橫剖面）A極點數(shù)與位置依據(jù)地質(zhì)情況定，通常在井口、底部布置兩個充電點，發(fā)現(xiàn)異常適當加密充電點。②在孔中不同深度上固定供電極A極，（B在∝處）于地面沿主剖面413.井—地方式參數(shù)的選擇與計算井—地方式常用參數(shù)有：一次場電位差異?！鱒1，二次場電位差異常，視極化率ηs，向量視極化率，向量參數(shù)。3.井—地方式參數(shù)的選擇與計算井—地方式常用參數(shù)有：42令X與測線重合，Y與測線垂直，極化場矢量E與Y軸夾角為φ

得出向量視極化率表達式：

同理可得：令X與測線重合，Y與測線垂直，極化場矢量E與Y軸夾角為φ得43

和為測點上沿X軸向觀測到的極化場和二次場電位差；和