12章-介电测井

幅度衰减与相位变化
幅度衰减：远接收器与近接收器幅度比值A2/A1 。 相位移：远接收器中的波形与近接收器中的波形之间所测量 到的相位角的差值。
高频电磁波在地层中传播的过程中，由于几何扩散以及介质的介电损耗 （极化时原子、离子、分子发生位移时由磨擦等引起的损耗）与电导损 耗（由传导电流引起的损耗，与电导率和外加电场频率有关）电磁波的 幅度衰减、相位发生变化。
水层：两条曲线无幅度差；（ 47MHz的值等于200MHz的值）
三、介电测井的解释
2.定量解释方法
（1）用介电常数与电导率 求含水饱和度
纵坐标为介电常数ε，
a
ε
横坐标为电导率σ（s/m),
图中的曲线号码为φSw， 根据纵、横坐标的交点即 可求出φSw
b
双频介电测井解释图版
a---200MHz介电常数ε、电导率σ、与φSw的关系曲线
Sw=100%
So=100%
ε
Φ， %
石灰岩饱和水和饱和油时介电常 数与孔隙度的关系曲线
岩石介电特性的频散效应： 当外加电场的频率不同时，即使对 同一块岩样测得的介电常数也不同， 即岩石介电特性的频散效应。
右图是某油田对岩石样品的测量结果： f = 25MHz 时: ε = 100.268(φSw)+ 4.81871 f = 60MHz 时: ε = 114.058(φSw)2+59.7746(φSw)+3.46502 f = 200MHz 时: ε = 49.0291(φSw)2+40.9059(φSw)+4.77706
b---200MHz介电常数ε、电导率σ、与φSw的关系曲线
三、介电测井的解释
2.定量解释方法
（2）用相位移求含水饱和度 Sw=[(1-Φ)Pma+ ΦPh-P] / [Φ(Ph-Pw)] 含泥质地层： Sw=[(1-Φ-Vsh)Pma+ ΦPh+VshPsh-P] / [Φ(Ph-Pw)]
P---实际测量的相位角；
φSw
ε
在介电测井解释中，对不同频率要采用
不同的解释方法。
三种工作频率时介电常数与φSw 的关系曲线
二、介电测井原理
阿特拉斯公司的介电测井仪有两种类型： (1)深探测的介电测井仪 线圈排列 工作频率 探测深度 纵向分辨率 T10.8mR10.2mR2 47MHz 30cm 20cm
(2)浅探测的介电测井仪 线圈排列 T110inR13inR210inT2 (T125.4cmR17.6cmR225.4cmT2) 工作频率 200MHz 探测深度 12cm 纵向分辨率 7.6cm
介电测井
介电测井主要用来测量井下地层的介电常数 。由于地层水的介电常数为56-80，原油的介电常数 为2-2.4, 天然气的介电常数为1，岩石骨架的介电 常数为4-9，因此 当储集层的孔隙度达到一定数值 后，含油、气层的介电常数与水层的介电常数有明 显差别，据此可以较准确地划分油、气、水层。从 70年代开始，前苏联及西方国家相继开展了岩石介 电常数测量及介电测井理论、仪器的研制工作。我 国一些单位也开展了岩石介电常数及相位介电测井 的研究工作。80年代后期我国一些油田相继进行了 电磁波传播测井及介电测井，在生产中取得了一定 的效果。
（6）对地层水矿化度及地层胶结指数作出估价 。
谢
谢
！
相移角
47MHZ砂泥岩剖面交会图
水层，介电常数 大，相位移大
介 电 常 数
油层，介电常数 小，相位移小
相移角
47MHZ砂泥岩剖面交会图
水层，介电常数 大，相位移大
介 电 常 数
油层，介电常数 小，相位移小
相移角
200MHZ砂泥岩剖面交会图
三、介 电 测 井 的 解 释
1.定性解释方法
（2）曲线重叠法 将47MHz和200MHz介电常数曲线（或相位移曲线） 在致密层处重合，看二者在储层段之间的差异来定性判别 油水层。 油层：两条曲线有幅度差；（ 47MHz的值小于200MHz的值）
a,b,m,n—与阿尔奇公式中的相同
47MHZ含水饱和度
47MHZ幅度比
47MHZ相移角
47MHZ介电常数
泥质含量
200MHZ含水饱和度
200MHZ幅度比
200MHZ相移角
200MHZ介电常数
有效孔隙度
解 释 结 论
试 油 结 论
22
23
24
油
致密
~ ~
水
xxx井介电典型曲线图
47MHZ含水饱和度
直接测量的参数：两个接收器的幅度A1、A2和相位移 经地面仪计算得到的参数：幅度比A1/A2、介电常数、电阻 率（或电导率）、传播时间。
所采用的计算模型见下面两个解释图版
200MHZ介电测井仪响应图版
介电常数解释图版
47MHZ介电测井仪响应图版
三、介 电 测 井 的 解 释
1.定性解释方法
（1）交会图法
一、岩石的介电常数
电介质介电常数表达式： ε=1+4πk k---电极化率。 相对介电常数εr ε ε r= ε o ε---电介质的介电常数，εo ---真空中的介电常数 储集层的介电常数与岩石骨架的介电常数、孔隙度 的大小及所含流体的成分有关，同时也受岩石颗粒大小 、排列及结构、胶结物等因素的影响。
2.当孔隙度相同时，砂岩、石灰 岩的介电常数不同，表明岩性对 介电常数有影响，在介电解释中 要考虑岩性的影响。
ε
ε
a
Φ，%
b
Φ，%
介电常数与孔隙度的关系曲 线 a.砂岩（Sw=100%); b.石灰岩（Sw=100%)
介电常数与孔隙度、含水饱和度的关系：
孔隙中完全含水 孔隙中完全含油 1.当饱和水时，随着孔隙 度的增大，含水量大，介 电常数增大； 2.当饱和油时，随着孔隙 度的增大，含油量大，而 油的介电常数（2-2.4)低 于石灰岩骨架的介电常数 （7.5-9.2)，所以介电常 数减小；
200MHZ幅度比
200MHZ相移角
声波时差
解 释 结 论
试 油 结 论
27 31 号 层 合 试 为 含 油 水 层
-
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
水
~ ~
xxx井介电典型曲线图
四、介电测井的影响因素
1.探测深度浅，对侵入较深的地层无法判断流体性质。 2.介电常数受频率的影响，随频率的升高而降低。 3.泥浆矿化度的影响：高矿化度泥浆使介电测井信息严重衰 减，接收器接收到的信号强度小，幅度比不稳定。 4.井眼、围岩的影响。
47MHZ幅度比
47MHZ相移角
47MHZ介电常数
泥质含量
200MHZ含水饱和度
200MHZ幅度比
200MHZ相移角
200MHZ介电常数
有效孔隙度
解 释 结 论
试 油 结 论
27
32
~ ~
33
水
~ ~
34
水
xxx井介电典型曲线图
47MHZ含水饱和度
47MHZ幅度比
47MHZ相移角
自然伽马
200MHZ含水饱和度
常见岩石和流体的相对介电常数和传播时间
物质 空气 天然气 相对介电常数εr 1.000585 1 无损耗传播时间,ns/m 3.3 3.3
石油
水 砂岩 白云岩 石灰岩 泥岩 石英 云母 正长石 硬石膏 石膏
2~2.4
56~80 4.65 6.9 7.5~9.2 5~25 3.8 5.4 4 6.35 4.16
二、介 电 测 井 原 理
T10.8mR10.2mR2
T110inR13inR210inT2
深探测测井仪由一个发射线圈和两个接收线圈组成，发射线 圈提供47MHz的信号，测量两个接收线圈的信号幅度A1、 A2和相位移。经电缆把A1、A2和相位移送到地面仪器，经 一定的计算模型计算出介电常数、介电电导率、传播时间。 浅探测测井仪由两个发射线圈和两个接收线圈组成，测量时 借助推靠器贴在井壁上。用补偿式测量方法，以消除仪器倾 斜的影响。两个发射线圈交替发射200MHz的信号，测量两 个接收线圈的信号幅度A1、A2和相位移。经电缆把A1、A2 和相位移送到地面仪器，经一定的计算模型计算出介电常数 、介电电导率、传播时间。
Pma, Ph, Pw, Psh---岩石骨架、油气、水、泥质的相位角
三、介电测井的解释
2.定量解释方法
（3）介电阿尔奇公式 F =εw / εo = a / Φm I =εo / εt = b / Swn F—介电地层因素 I—介电常数增大系数
εw—地层水相对介电常数 εo—岩石饱和水时的相对介电常数 εt—岩石含油时的相对介电常数
五、介电测井的适用条件
（1）适用于高电阻率的地层，不宜在盐水泥浆或低电阻 率地层条件下使用。一般要求泥浆电阻率 大于1Ω.m， 地层电阻率大于3 Ω.m。 （2）200MHz要求仪器与井壁耦合良好。 （3）适用于侵入很浅的地层。
六、介电测井能解决的地质问题
（1）在未知地层水矿化度或地层水矿化度发生变化的 条件下，对油、气、水层做定性或定量评价。 （2）在注水开发的砂岩油田，在油水关系复杂，注入 水矿化度不稳定的条件下，用常规电阻率资料难以解释水 淹层时，介电测井可以确定水淹层，提高解释符合率，可 用于评价可动油、剩余油饱和度。 （3）对气驱油藏可用于评价可动油、剩余油饱和度。 （4）对薄层和岩性复杂的地层，对油、气、水层做定 性或定量评价。 （5）在油基钻井液条件下，可确定剩余油饱和度 。
4.7~5.2
25~30 7.2 8.7 9.1~10.2 7.46~16.6 6.5 7.8 6.7 8.5 6.18
盐岩
5.6~6.35
7.6~8.4
介电常数与孔隙度、岩性的关系： a图:砂岩（孔隙中完全含水） b图:石灰岩（孔隙中完全含水） 1.当孔隙度增大时，岩石孔隙中 含水量增加，则介电常数增大；