地層傾角測(cè)井

第十五章地層傾角測(cè)井

地層傾角測(cè)井：是一種用來(lái)測(cè)量地層的傾角和傾斜方位角的測(cè)井方法。

作用：地層傾角測(cè)井信息可以用來(lái)研究構(gòu)造、沉積、儲(chǔ)層裂縫及地應(yīng)力等方面地問(wèn)題。它對(duì)指導(dǎo)油氣田勘探、開(kāi)發(fā)具有重要作用。特點(diǎn)：原理比較復(fù)雜，技術(shù)發(fā)展跨度大，與其它測(cè)井方法相比自成體系。1930年第一次成功的進(jìn)行了地層傾角測(cè)量，其資料只能給出地層的傾斜方位（點(diǎn)測(cè)）；

1942年在美國(guó)海灣油田砂泥巖剖面中首次使用自然電位式地層傾角儀（點(diǎn)測(cè)）；

1945年在自然電位不明顯的地區(qū)開(kāi)始使用電阻率式地層傾角儀，測(cè)量的是3條梯度視電阻率曲線，連續(xù)測(cè)量井段不超過(guò)50英尺（連續(xù)測(cè)量）；第十五章地層傾角測(cè)井1952年斯侖貝謝公司開(kāi)始使用CDM-T連續(xù)地層傾角測(cè)井儀，記錄3條微聚焦電阻率（或電導(dǎo)率）曲線；1956年斯侖貝謝公司有使用CDM-P連續(xù)地層傾角測(cè)井儀，在CDM-T的基礎(chǔ)上增加了連續(xù)井斜測(cè)量；1961年開(kāi)始使用磁帶記錄，并用計(jì)算機(jī)處理資料；1963年發(fā)展了四臂地層傾角測(cè)井儀，提高了記錄質(zhì)量；第十五章地層傾角測(cè)井80年代開(kāi)始使用高分辨率地層傾角測(cè)井儀(4極板8電極與6臂6電極）；90年代推出成像測(cè)井儀(FMS、FMI、EMI、STAR-Ⅱ)。

地層傾角測(cè)井技術(shù)發(fā)展過(guò)程：點(diǎn)測(cè)儀—連續(xù)模擬記錄—（數(shù)字記錄）四臂傾角—六臂傾角—電阻率成像。第十五章地層傾角測(cè)井

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理地層產(chǎn)狀三要素：傾角、傾向、走向描述地層產(chǎn)狀的5個(gè)基本名詞：?地層面走向?地層面傾向?地層面傾角?視傾向?視傾角

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理地層面走向：地層面與水平面的交線的方向。用它與正北方向（按順時(shí)針）的夾角表示。如圖所示，CD的方向。走向

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理地層面傾向：地層面傾斜的方向。即地層面由高到低變化最大的方向在水平面上的投影與正北方向的夾角的方向——亦稱(chēng)傾斜方位。如圖所示，BE的方向。傾向

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理傾角：在傾斜方向上的地層面與水平面的夾角，或傾斜線與傾向線的夾角；亦稱(chēng)真傾角，是傾斜地層的最大傾角。如圖所示，∠BEA為真傾角，用θ表示。傾角

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理視傾向：任意方向的鉛直面與地層面相交，其交線在水平面的投影與正北方的夾角稱(chēng)為視傾向。該交線稱(chēng)為視傾斜線（圖中AD、AC）。它的水平投影稱(chēng)為視傾向線（圖中BD、BC）。視傾向

第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理視傾角：視傾斜線與視傾向線之間的夾角。圖中θa1、θa2。視傾角總是小于真傾角。視傾角真傾角為θ與真傾角θa之間的關(guān)系：ω——真傾向與視傾向之間的夾角。第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理1、地層傾角儀的類(lèi)型

四臂傾角：斯侖貝謝—HDT、SHDT阿特拉斯—HDIP六臂傾角：哈里伯頓—SED阿特拉斯—HEXDIP第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理2、儀器結(jié)構(gòu)（四臂傾角）地層傾角測(cè)井儀測(cè)什么？

四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖地層的傾角和傾斜方位角，即地層面在空間的位置。如何定地層面在空間的位置?至少要有三個(gè)以上空間點(diǎn)的座標(biāo)（采用柱狀坐標(biāo)系r、

、Z）。通過(guò)計(jì)算就可以求得地層傾角和傾斜方位角。相對(duì)方位角測(cè)量井斜角測(cè)量系統(tǒng)方位角測(cè)量系統(tǒng)井徑、微電阻率測(cè)量地層傾角是直接測(cè)量出來(lái)的嗎？

不！地層的傾角不是直接測(cè)出來(lái)的，而是間接測(cè)量、再進(jìn)行處理計(jì)算出來(lái)的。四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖在實(shí)際中，地層傾角測(cè)井儀至少需測(cè)量9條曲線。右圖是阿特拉斯公司四臂傾角測(cè)井儀（1009）測(cè)量原理圖。無(wú)論那種地層傾角測(cè)井儀，總是由兩個(gè)主要部分組成：一是極板系統(tǒng)二是測(cè)斜系統(tǒng)儀器組成四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖測(cè)斜系統(tǒng)極板系統(tǒng)四臂傾角儀能測(cè)量那些信息？4條微電導(dǎo)率曲線2條井徑曲線3條角度（方位）曲線第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理四臂傾角儀能測(cè)量那些信息？4條微電導(dǎo)率曲線2條井徑曲線3條角度（方位）曲線第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖DIP1、DIP2、DIP3和DIP4

通過(guò)四條微電阻率曲線對(duì)比，就可以確定地層層面上四個(gè)點(diǎn)M1、M2、M3、M4沿井軸方向的高度Z1、Z2、Z3、Z4。

四條微電阻率曲線第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖即分別由1、3號(hào)極板和2、4號(hào)極板組成兩套井徑測(cè)量裝置，測(cè)得井徑曲線CAL1（d13）和CAL2（d24）。（2）兩條井徑曲線第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理

定義：Ⅰ號(hào)極板方向的水平投影與正北方向的夾角（從正北開(kāi)始、順時(shí)針）。四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖AZ（

）（3）Ⅰ號(hào)極板方位角曲線AZ（

）什么是井斜角？四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖DEV（

）即井軸與鉛垂線之間的夾角DEV（

）（4）井斜角第一節(jié)地層傾角儀測(cè)量原理什么是相對(duì)方位角？四臂傾角測(cè)井儀測(cè)量原理圖從Ⅰ號(hào)極板開(kāi)始逆時(shí)針?lè)较虻骄狈较虻慕嵌萊B（

），簡(jiǎn)稱(chēng)相對(duì)方位角。RB（

）（5）相對(duì)方位角四臂地層傾角（阿特拉斯）測(cè)井曲線圖

相對(duì)方位角

井斜角

Ⅰ號(hào)極板方位角

雙井徑曲線微電阻率曲線9條曲線傾角測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)程序處理后，得到的成果是地層傾角和傾向。顯示方式有：打印數(shù)據(jù)表矢量圖方位頻率圖桿狀圖線性極坐標(biāo)圖施密特圖圓柱面展開(kāi)圖三維空間立體圖第二節(jié)地層傾角成果顯示

地層傾角測(cè)井?dāng)?shù)字處理成果可用列表形式打印出來(lái)。表中一般顯示地層傾角（DIP）、地層傾斜方位角（DIPAZ）、1號(hào)極板方位角（AZI1）、井斜角（DEVI）、相對(duì)方位角（RB）等主要信息。第二節(jié)地層傾角成果顯示一、數(shù)據(jù)表地層傾角測(cè)井處理成果數(shù)據(jù)顯示表

矢量圖：又叫蝌蚪圖或箭頭圖。它是用一系列隨深度變化的矢量來(lái)表示各個(gè)計(jì)算點(diǎn)地層傾角和方位的圖形。它是地層傾角最基本和最常用的圖件。二、矢量圖（蝌蚪圖、箭頭圖）矢量圖：

橫坐標(biāo)為地層傾角（0～90o），縱坐標(biāo)為深度；?每個(gè)傾角矢量的起點(diǎn)用小圓（或小三角形、小正方形）的中心表示，該中心點(diǎn)的位置表示計(jì)算點(diǎn)的深度和傾角；1、矢量圖及矢量圖的表示法第二節(jié)地層傾角成果顯示?與小圓相連的箭頭（或線段）所指方向?yàn)樵擖c(diǎn)地層的傾斜方向（規(guī)定上北下南、左西右東，傾向變化范圍0o～360o）；?小圓等圖形有實(shí)心與空心之分，實(shí)心表示計(jì)算結(jié)果的置信度高，空心表示計(jì)算結(jié)果的置信度低。第二節(jié)地層傾角成果顯示

矢量圖的地質(zhì)解釋是通過(guò)圖上標(biāo)出的許多箭頭進(jìn)行的，為了便于解釋?zhuān)瑢?duì)矢量圖用顏色模式進(jìn)行分類(lèi)。常用的顏色模式有：（1）綠色模式（2）紅色模式（3）藍(lán)色模式（4）雜亂模式2、傾角矢量圖的顏色模式第二節(jié)地層傾角成果顯示矢量圖顏色模式

將隨深度增加、地層傾角和傾斜方位角相對(duì)穩(wěn)定的一組矢量用綠色筆勾畫(huà)出來(lái)，稱(chēng)為綠色模式。由于沉積巖沉積時(shí)，各沉積單元之間的界面基本上是水平的，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的傾角和傾斜方位角也基本一致。所以，綠色模式反映了構(gòu)造傾角。綠色模式第二節(jié)地層傾角成果顯示紅色模式第二節(jié)地層傾角成果顯示矢量圖顏色模式

將方位角大體一致、傾角隨深度增加而增加的一組矢量用紅色筆勾畫(huà)出來(lái)，稱(chēng)紅色模式。紅色模式矢量圖配合其它測(cè)井曲線可以指示斷層、褶皺、砂壩、河床沉積、巖礁等。

第二節(jié)地層傾角成果顯示矢量圖顏色模式

將方位角大體一致、傾角隨深度增加而減小的一組矢量用藍(lán)色筆勾畫(huà)出來(lái)，稱(chēng)藍(lán)色模式。藍(lán)色模式與沉積構(gòu)造有關(guān)，可以指示古水流方向。藍(lán)色模式矢量圖顏色模式

難以用上述顏色模式勾畫(huà)出來(lái)。斷層破碎帶、地層倒轉(zhuǎn)點(diǎn)附近通常為雜亂模式。

雜亂模式第二節(jié)地層傾角成果顯示

由于構(gòu)造地質(zhì)和沉積地質(zhì)的差別，在勾畫(huà)顏色模式時(shí)，還分細(xì)色模式與粗色模式。

按深度將傾向基本一致的矢量連成顏色模式(細(xì)線條），中間不允許跳過(guò)相反的矢量，此為細(xì)色模式。細(xì)色模式：細(xì)色模式

3、細(xì)色模式和粗色模式

用粗線條來(lái)反映傾角變化的趨勢(shì)，這種連接模式稱(chēng)為粗色模式。粗色模式：粗色模式

細(xì)色模式粗色模式

相關(guān)對(duì)比的窗長(zhǎng)有長(zhǎng)、短之分，長(zhǎng)窗長(zhǎng)對(duì)比計(jì)算的地層傾角主要是與巖層界面的傾角有關(guān)；短窗長(zhǎng)對(duì)比計(jì)算的地層傾角主要是與巖層內(nèi)層理的傾角有關(guān)。粗色模式主要研究構(gòu)造地質(zhì)問(wèn)題，細(xì)色模式主要研究沉積地質(zhì)問(wèn)題。

施密特圖和方位頻率圖是在研究井段中用統(tǒng)計(jì)的方法確定地層傾角和傾斜方位角。三、施密特圖和方位頻率圖施密特圖：徑向方向?yàn)榈貙觾A角，這里最外圓的傾角為0o度，每隔10o畫(huà)一個(gè)同心圓。圓周方向?yàn)榉轿唤?，?guī)定上北下南、左西右東，一周360o，一般每隔10o畫(huà)一條徑向線。1、施密特圖在施密特圖上，用點(diǎn)子最多的傾角和傾斜方位角表示該段地層的構(gòu)造傾角和傾斜方位角。如圖所示，構(gòu)造傾角為6o，傾斜方位角24o。施密特圖改進(jìn)的施密特圖

構(gòu)造傾角：點(diǎn)子集中在極坐標(biāo)的外圓一帶，構(gòu)出的等值線是狹長(zhǎng)形的，傾角變化較小。沉積傾角：等值線通常呈三角形。三角形的底邊接近極坐標(biāo)的外圓，頂點(diǎn)指向中心。沉積傾角的特征是傾角數(shù)值變化較大。因此，改進(jìn)的施密特圖可以把構(gòu)造傾角與沉積傾角區(qū)分開(kāi)來(lái)。

方位頻率圖是在研究層段中用統(tǒng)計(jì)方法確定構(gòu)造傾角或沉積傾角的傾斜方位角的一種方法。

3、方位頻率圖方位頻率圖

方位頻率圖徑向以?xún)A角為坐標(biāo)，它的最外圓的傾角為0o度，每隔10o畫(huà)一個(gè)同心圓，圓心通常為60o。圓周方向?yàn)榉轿唤?，?guī)定上北下南、左西右東，一周360o，一般每隔10o畫(huà)一條徑向線。將全部測(cè)得的地層傾角和傾斜方位角點(diǎn)在圖上，統(tǒng)計(jì)圓周方向每10o間隔的弧形面積內(nèi)點(diǎn)子的數(shù)目，用徑向線段的長(zhǎng)短來(lái)代表點(diǎn)子的數(shù)目，圈閉弧形面積，并將它涂黑。方位頻率圖

點(diǎn)子出現(xiàn)最多即圈閉的弧形面積徑向線最長(zhǎng)，它的方位角就是要求的構(gòu)造傾角（或沉積傾角）的傾斜方位。圖中傾斜方位角為320o。四、圓柱面展開(kāi)圖

圓柱面展開(kāi)圖相當(dāng)于巖性柱面素描展開(kāi)圖，便于對(duì)層面傾角和各種層理的觀察。小窗長(zhǎng)對(duì)比得到的圓柱面展開(kāi)圖對(duì)分析沉積現(xiàn)象很有用；長(zhǎng)窗長(zhǎng)對(duì)比得到的圓柱面展開(kāi)圖對(duì)分析斷層、不整合等地質(zhì)現(xiàn)象很有用。圓柱面展開(kāi)圖圖坡2井地層傾角測(cè)井資料處理成果圖GRC1C2DEVIAZI方位頻率圖矢量圖顏色模式

構(gòu)造地質(zhì)的基本任務(wù)：從各種地質(zhì)現(xiàn)象入手，研究地殼的地質(zhì)構(gòu)造，查明其形態(tài)，追究其原因，以及各局部構(gòu)造之間的相互關(guān)系。從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)其共同特點(diǎn)和分布規(guī)律，以便指導(dǎo)勘探工作的進(jìn)行。大量的生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)充分證明，油氣藏的形成與分布主要是受地質(zhì)構(gòu)造控制的。地質(zhì)構(gòu)造條件的好壞，是能否形成油氣藏的重要因素。研究地質(zhì)構(gòu)造的根本目的，就是要把地質(zhì)構(gòu)造與油氣藏的關(guān)系搞清楚，以便多快好省的尋找油氣藏。構(gòu)造第三節(jié)地層傾角資料的應(yīng)用地層層面傾斜，且層面的傾角和方位在一定區(qū)域范圍內(nèi)基本上是一致。單斜構(gòu)造往往是其它地質(zhì)構(gòu)造的一部分，如褶皺構(gòu)造的一翼。

單斜構(gòu)造第三節(jié)地層傾角資料的應(yīng)用

如果井眼沒(méi)穿過(guò)軸面，矢量圖為綠色模式與單斜構(gòu)造顯示相同。（1）對(duì)稱(chēng)背斜（向斜）

如果井鉆在背斜的頂部，測(cè)到的地層傾角很小，傾斜方位顯示雜亂。不對(duì)稱(chēng)向斜與不對(duì)稱(chēng)背斜的傾角矢量圖模式基本一致。斷層構(gòu)造在地質(zhì)傾角圖上的顯示

正斷層：斷層上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升。井下標(biāo)志：地層缺失。

逆斷層：斷層上盤(pán)相對(duì)上升，下盤(pán)相對(duì)下降。井下標(biāo)志：地層重復(fù)。當(dāng)斷層面傾角小于45°時(shí)，又稱(chēng)逆掩斷層；大于45°時(shí)，又稱(chēng)沖斷層。

平移斷層：斷層兩盤(pán)沿?cái)鄬用娴淖呦蛳鄬?duì)移動(dòng)。

平移正斷層：上盤(pán)沿?cái)鄬用嫘毕蛳禄?。它既有平移斷層的特點(diǎn)、由于正斷層的特點(diǎn)。

只要斷層面沒(méi)有變形，則不管斷層是正斷層還是逆斷層，在矢量圖上的顯示均為綠模式（與褶皺構(gòu)造中的單斜構(gòu)造的顯示完全相同），此時(shí)地層傾角測(cè)井無(wú)法顯示斷層。（1）斷層面沒(méi)有變形的斷層

斷層面通常不是一個(gè)面，而是一個(gè)破碎帶，該破碎帶寬度從幾厘米到數(shù)十米不等。在寬度較大的情況下，由于破碎帶的地層傾角沒(méi)有固定的方向，故而形成的傾角矢量圖模式通常為綠---亂---綠模式。有斷裂破碎帶的斷層通常發(fā)育在碎性地層中。有時(shí)為“白模式”（2）有斷裂破碎帶的斷層

在構(gòu)造力的作用下，地層產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)，上下盤(pán)的傾角和傾向不再相同，矢量圖的顯示為綠—綠模式。（3）旋轉(zhuǎn)斷層有柔性的塑性地層上、下盤(pán)沿?cái)鄬用孀飨鄬?duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦作用，在斷面附近產(chǎn)生變形，通常產(chǎn)生所謂的有拖曳（或牽引）現(xiàn)象的斷層。最常見(jiàn)的有以下三種種情況：正斷層逆斷層逆掩斷層（4）有拖曳（牽引）現(xiàn)象的斷層斷層面與地層面傾向相反：傾角模式通常為綠-蘭-紅-綠。正斷層：（4）有拖曳（牽引）現(xiàn)象的斷層斷層面與地層面傾向相同：傾角模式通常為綠-紅-蘭-綠。逆斷層：（4）有拖曳（牽引）現(xiàn)象的斷層斷層面傾角小于45

的逆斷層叫逆掩斷層：傾角模式通常為綠-紅-蘭-綠。逆掩斷層：（4）有拖