地球物理测井方法 第一章 电法测井
地球物理测井方法课件：1-4 感应测井
BR
M cos 2T3
nT ST IT cos 2T3
Z
BR
C) 通过部分球面的磁通量 P
' BRdS S
球面上面积元 ：
O T
0
dS r 2 sin d d T2 sin d d T
GaoJ-1-4
T
17
'
2
BRdS 0
0 0
nT ST IT 2T3
cosT2
sin d d
GaoJ-1-4
11
2. Doll几何因子理论概述
假设单元环的电磁场之间互不发生作用 假设电磁波瞬间便可通过地层(即时场)
(1)线圈系周围介质由无数个单元环组成
(2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动
(3)每个单元环都单独存在，且在接收线圈中产生
感应电动势dVR（二次电动势）
(4)接收线圈中感应电动势VR是所有单元环产生 的dVR之和 ：
nT ST IT 0 sin cos d
T
0
nT S T IT T
1 2
sin
2
0
'
nT ST r 2 2T3
IT
sin 0
r
T
GaoJ-1-4
18
D) 单元环的感应电动势dV：
'
nT ST r 2 2T3
IT
dV
'
d' dt
nT ST r2 2T3
dIT dt
IT I0eit
dV
'
inT ST r2 2T3
➢在通过z的子午面上，用 drdz面积元表示单元环
GaoJ-1-4
14
（1）单元环中感应电动势dV、涡流dI
地球物理测井方法 第一章 电法测井
UM
RI
4 AM
UN
RI
4 AN
电位差： UMN UM UN
RI RI RI MN
4 AM 4 AN 4 AM AN
GaoJ-1-1
26
由此得均匀各向同性介质电阻率：
R 4 AM AN UMN K UMN
MN I
I
K 4 AM AN
MN
电极系系数
当保持I不变，ΔUMN随介质电阻率而变化
16
I
Rt R0
b
S
n w
b — 岩性系数，常取b=1.0
n — 饱和度指数 (saturation exponent) （1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）
Sw — 含水饱和度
GaoJ-1-1
17
Archie公式
F
R0 Rw
a
m
Rt
abRw
m
S
n w
I
Rt R0
b Swn
1/ n
Sw
N为电势0点，则
U MN
ABRI
4 AM BM
IA -I B
R 4 AM BM UMN K UMN
AB
I
I
GaoJ-1-1
K 4 AM BM
AB
28
3. 电极系互换原理
“互易原理”
如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电 A M N变成双极供电M A B，且I不变，则在同一 剖面上，测得的电位差相同，电极系系数和测量 的电阻率也相同。
Rw1 Rw2
Rwn
F R0 Rw
R0—孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率，.m Rw —孔隙中所含地层水的电阻率，.m F—地层因素 （Formation Resistivity Factor）
地球物理测井方法课件：1-2 自然电位测井
GaoJ-1-2
7
ELECTRICAL DOUBLE LAYER OF CLAYS
GaoJ-1-2
8
GaoJ-1-2
9
2. 阳离子交换
双电层内的阳离子或其水合离子相互交换位置，或与双 电层之外的阳离子及水合离子交换位置而移动，产生导 电现象，这种现象称为粘土的阳离子交换作用。 交换的难易程度：决定于岩石表面对阳离子的静电引力。
4.35 6.46 5.16 4.50 5.16 4.50 5.16 5.16 3.15 4.35
负离子
Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ SO42－ SO42－ CO32－ HCO3－ HCO3－ OH －
迁移率l(m2.S/mol )
6.55 6.55 6.55 6.55 6.79 6.79 6.00 4.67 4.67 17.4
GaoJ-1-2
4
（3）岩石颗粒与水溶液接触的表面带有固定不动的负电荷， 粘土矿物中最显著；
原因：主要由于粘土晶体的置换作用和破键作用！
置换作用—Si-O四面体中Si4+被 Al3+离子置换，Al-O八 面体中Al3+被Mg2+、 Fe2+等离子置换；
破键作用—粘土结构单位层的四 周边缘发生化学键破 裂，产生多余负电荷。
GaoJ-1-2
15
当溶液浓度较低时（R>0.1.m)，电阻率与 浓度成线性反比：
Cw Rmf
Cmf
Rw
Rmf —泥浆滤液电阻率 Rw—地层水电阻率
Ed
Kd
lg Cw Cmf
Kd
lg
Rmf Rw
GaoJ-1-2
16
2. 扩散-吸附电动势（泥质岩石）
第1章-3 侧向测井-print
1. 深三侧向电极系结构及电场分布、7砂泥岩剖面R s <R t ：围岩吸引主电流，使主电流发散，视电阻率下降，地层厚度越小，影响越大。
（4）地层：R t 使R t 对R a 贡献占主导地位，所以适用于高阻地层，另外纵向分辨力强，适用于薄层。
综合：侧向测井适用于盐水钻井液井眼，储层为高阻薄层，低侵，碳酸盐岩。
碳酸岩剖面R s >R t ：围岩排斥主电流，适用于高阻碳酸岩剖面。
相邻高阻层对读数影响较小当下高阻层电阻率由10R m 变到100R m 时，上层的视电阻率只变化10%左右。
条件：厚度无限大、无钻井液侵入的地层GaoJ-1-3条件：无井眼、无侵入的纵向非均匀地层条件：地层无限厚、17侵入带径向电阻率分布示意图正差异负差异用深、浅三侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-3体积较小的环状电极深七侧向电极系浅七侧向电极系正差异负差异用深、浅七侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-334屏蔽电极，深测向回路电极，浅测向探测深度：深60 in.，浅24in.分辨率：30 in.碳酸岩剖面（裂缝储层评价）R LLD=140Ω.mR LLS=52Ω.mR LLD/R LLS=2.8Φ=7.5%GaoJ-1-3394042R xo>R tR xo<R t GaoJ-1-3举例C0.97,0.96 u v==72.838.4LLDcRR==m,50。
电法测井精品PPT课件
岩石电阻率的大小决定 于：
1）矿物骨架（属电子导电） 2）泥质含量及胶结程度（属
离子导电） 3）孔隙流体（属离子导电）
孔隙度（Ø） ； 孔隙形状和分布； 含油饱和度（So） ；
地层水电阻率Rw（岩 石孔隙内地层水中盐类的化 学成分、浓度、温度）。
二、岩石电阻率与Rw的关系
对纯岩石，
Rt>Rw；
Rt>Rw成正比变化；
Cmf－泥浆滤液含盐浓度 (矿化度)； Cw－地层水含盐浓度 (矿化度)
一般Cw Cmf ,当浓度不太大时，有 Rw 1 Cw 和Rmf 则
Ed = kd lg Rmf Rw
B注y L－iu D该ir公en 式Ya的ngt条ze U件ni为ver溶sity液浓度不太大
1 Cmf
2、扩散吸附电动势Eda
二、岩性的影响 三、温度的影响 四、地层水和泥浆滤液中含盐性
质的影响 五、地层电阻率的影响 六、地层厚度的影响 七、扩径与泥浆侵入的影响
U SP
=
pm
+
pm p sd
+
SSP p sh
SSP = E d
E da = ( Kd
K da
) lg
Cw C mf
第4节 SP曲线的应用
一、判断渗透性岩层
对砂泥岩剖面，以泥岩 为基线， 一般情况下（Cw>Cmf) 渗透层为负异常， 岩性越纯，负异常幅度 越大。
《地球物理测井讲义》
电法测井
目录
第1章 自然电位测井 第2章 普通电阻率测井 第3章 侧向测井 第4章 微电阻率测井 第5章 感应测井
《地球物理测井讲义》
第1章 自然电位测井
第1章 自然电位测井
自然电位产生的机理 自然电位测井曲线 影响自然电位测井的因素 SP曲线的应用
第1章-5 微电阻率及井壁电成像测井-print
微电极系
1-主体；2-弹簧片；3-绝缘极板；为保证测量条件相同，
GaoJ-1-5微梯度L=0.05m
泥质
夹层致密夹层
GaoJ-1-5
13
A 00.016M 10.012M 20.012A 1
微侧向测井资料应用
1）划分薄层
2）求取R xo
微电极系微侧向
邻近侧向测井电极系
14
电极结构及电流分布GaoJ-1-5
双侧向-微球聚焦测井仪GaoJ-1-5
21
GaoJ-1-5
OBM
WBM
STAR Imager Tool
23
GaoJ-1-5
FMI基本原理图
用于详细地层分析。
29
新疆XX井EMI与FMI成像对比图（溶洞）新疆X井STAR-II与XX井FMI对比图
（天然裂缝）
FMI比EMI和STAR反映裂缝和溶洞与背景
的差别要好，边缘效果好，对比度强。
GaoJ-1-530
低
角
度
裂
缝
为黑色的正弦条纹，裂缝倾角小于60°
多组网状裂缝：裂缝
倾向、倾角成组出现共轭裂缝：裂缝成对出现，倾向相对、倾角近等
几种倾向不同的开启裂缝交织在一起，形成网状裂缝网状裂缝
溶洞
孔洞
GaoJ-1-5
缝合线显示为低阻黑色的近似正弦的曲线，缝合面呈锯齿状，这是与开启裂缝最显著的区别之一。
缝合线
GaoJ-1-5
砂砾岩图像
往往出现在层状地层中，在成像图上表现为原生层理强烈弯曲，呈穹隆、箱形或扇形。
褶曲
沿最小水平应力(S)的钻井，其裂缝面垂直于井眼；垂
普通电阻率测井：
微球形聚焦测井：电测井方法应用。
地球物理测井-第一章第四节自然电位测井
Rmf-泥浆滤液电阻率； Rw-地层水电阻率。
过程：根据SP求出SSP，根据温度求出K，已知钻井液滤液电阻率Rmf，便可求出Rw。
第四节 SP曲线的应用
四、估算泥质含量 泥质含量及其存在状态与砂岩井段产生的扩散吸附电动势有直接关系，因而用自然电位曲线可以 计算泥质含量。目前用的方法是建立在大量的实验工作基础上的，常用方法是图版法和计算法：
当溶液矿化度低或中等时，可表示为：
Ea KalgC Cm wf KalgRRm wf
低浓度
高浓度
泥岩
低浓度
高浓度
Ka
Ka
Ka
9
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势 ■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
实际钻井中，泥浆的矿化度一般比地层水低，即aw大于amf。 地层中的Na+和Cl-离子要向井筒内迁移，在不同岩性的地层，有不 同的情况：
一、温度的影响 温度变化导致电动势系数变化。 Kda
二、岩性的影响 在砂泥岩剖面井中，通常以大段泥岩处的SP曲线作基线，在自然电位曲线上出现异常变化的多为砂 质岩层。当目的层为纯砂岩时，其与围岩交界处的SSP达到最大值SSPmax。当目的层含有泥质(其他 条件不变)时，SP降低，因而曲线异常的幅度也减小。此外，当剖面上有部分泥岩的阳离子交换能力 减弱时，渗透层的自然电位异常幅度也会相对降低。
在石油钻井的砂泥岩剖面中，自然电位的幅度和特点主要决定于造成自然电场的静自然电位SSP， 并且受自然电流 I 分布的影响。SSP的大小取决于岩性、地层温度、地层水和钻井液中所含离子成 分和钻井液滤液电阻率与地层水电阻率之比；而自然电场中自然电流 I 的分布则决定于流经路径 中介质的电阻率及地层的厚度和井径的大小。这些因素对自然电位幅度SP及曲线形状均有影响， 但影响的主次存在差异。
1章-电法测井
第一章 电法测井§1-1 普通电阻率测井普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一，岩石的电阻率和岩性、储油物性、含油性有密切的关系，利用岩石电阻率来区分油性、划分油水层进行剖面对比就是普通电阻率测井的主要任务。
一、岩石电阻率的测量原理 1、 测量原理 （1）电阻率：由物理学知，用均匀材料制成的规则形状的导体，其电阻r 与导体截面积S 成反比，与导体的长度L 成正比，表达式为： SLRr = 其中比例常数R ，是与导体的材料性质有关而与导体形状无关的量，称为电阻率，表达式为： LS r R ⋅= （2）岩石的电阻率，在数值上相当于截面积为12m ，长度为1m 的单位体积的岩石的电阻值。
岩石的电阻率越高说明岩石的导电能力越差。
（3）测量原理——四极法图1-1 岩样电阻率测量原理图按欧姆定律： SL R r I U r t MN⋅=∆=→IU K L S I U R MN MN t∆=⋅∆=式中：r --- MN 之间的电阻， t R --- 岩样电阻率，m ⋅Ω； S ---- 岩样截面积，m 2； L --- 测量电极间的距离，m ； K --- 比例系数，m ；-----仪器常数MN U ∆ ---- 测量电极MN 之间的电位差；二、普通电阻率测量原理1、均匀介质中的电阻率测井 （1）稳恒电流场描述电流场的物理量是E 和j ，它们之间满足的微分方程是：j R E=，由于稳恒电流场是有源无旋场，即,0=∙∇j0=⨯∇E ，所以其电场强度E 和电流密度j 成正比，且方向一致。
在均匀介质中放入点电流源，则均匀介质点电源在空间上电流场的分布： 24rI j π=j 为均匀介质中点电源场中任意点的电流密度，即在电流方向上单位面积上的电流强度的大小，其中r 为电源A 到测量点的距离，I 为点电源的电流强度。
故在均匀电流场分布中，应有关系式：24r I R E π= （2）电阻率测井的理论依据任意点电位与电场强度之间有： dr dU E -=，则24rIR dr dU π=-， 积分得：C rRI U +⋅=14π，C 为积分常数，取无穷远处电位为0时，则C 为0。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8
不同离子的换算系数图版
GaoJ-1-1
9
[例题] 某地层水水样分析结果为：
Ca2+ : 460ppm；SO42－ : 1400ppm； Na++Cl－ : 19000ppm
求该水样等效NaCl的矿化度
1）求水样的总矿化度： 总矿化度=460+1400+19000=20860ppm
GaoJ-1-1
7
地层水电阻率与水中的盐类型的关系
溶液浓度 （g/L）
0.01 0.10 1.00
18℃时的溶液电阻率（Ω.m）
NaCl
536 54.6 5.75
KCl
573 58.2 6.11
MgCl2
431 45.0 4.99
地层水电阻率和矿化度的关系： 在同一温度下，溶液
的电阻率随矿化度的增高而下降。即 Cw , Rw
abRw
m Rt
t
m
S
n w
ab
w
GaoJ-1-1
Sw
ab t m w
1/ n
G.E. Archie (1907~1978)
GaoJ-1-1
5
2. 岩石电阻率与地层水性质的关系
沉积岩石的导电能力主要取决于岩石孔隙中地层水的电 阻率。地层水电阻率与地层水性质关系密切。
地层水性质 (含盐类型、浓度（矿化度Cw）、温度T)
地层水电阻率Rw =f(盐的化学成分、矿化度、温度）
GaoJ-1-1
ppm=mg/L=mg/kg
T (0 C) 5 [T (0 F) 32] 9
GaoJ-1-1
13
F
R0 Rw
a
m
a — 岩性系数，不同岩性有不同的数值（0.6~1.5） m — 胶结指数(cementation exponent)，与岩石
胶结情况和孔隙结构有关（1.5~3.0），~2
— 岩石孔隙度
GaoJ-1-1
14
4. (含油气纯)岩石电阻率(Rt)与饱和度的关系
Rt>R0
Rw1 Rw2
Rwn
F R0 Rw
R0—孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率，.m Rw —孔隙中所含地层水的电阻率，.m F—地层因素 （Formation Resistivity Factor）
GaoJ-1-1
12
对同一岩性的n块岩样，测F和φ
F1
R01 Rw
, F2
R02 Rw
,
Fn
R0 n Rw
16
I
Rt R0
b
S
n w
b — 岩性系数，常取b=1.0
n — 饱和度指数 (saturation exponent) （1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）
Sw — 含水饱和度
GaoJ-1-1
17
Archie公式
F
R0 Rw
a
m
Rt
abRw
m
S
n w
I
Rt R0
b Swn
1/ n
Sw
本科生课程 《地球物理测井方法》
第 1 章 电法测井
（Electrical Logging）
第1节 普通电阻率测井 第2节 自然电位测井 第3节 侧向测井 第4节 感应测井
第1節 普通電阻率測井
✓ 测量井剖面地层（岩石）的电阻率 ✓ 最早使用、现在仍在部分使用的常规测井方法 ✓ 资料应用：区分岩性、地层对比和划分油气水层等
影响岩石电阻率的因素
普通电阻率测井原理
梯度电极系和电位电极系测井
微电极测井
GaoJ-1-1
2
G. S. Ohm (1787~1854)
岩石电阻率 R(Ω.m)
岩石电阻率的大小只与岩 石本身的性质有关，与它的 几何形状及尺寸无关
岩石电阻率：表示岩石导电能力的物理量，数
值上相当于截面P积=为R1m•L2，/S长度为1m的单位体
GaoJ-1-1
15
I Rt R0
Rt — 含油气岩石电阻率，.m
R0 — 该岩石100%含水时的电阻率，.m I — 电阻增大系数（电阻率指数）
( Formation Resistivity Index)
先测量岩样的R0 ，改变岩样的含水饱和度 （Sw)，再测出岩样的电阻率Rt ，则可得I。
GaoJ-1-1Leabharlann 矿物名称 石英 白云母 长石
石油
方解石 硬石膏 无水石膏 石墨 磁铁矿 黄铁矿 黄铜矿
电阻率(Ω.m) 1012 ~1014 4 1011 4 1011
109 ~ 1016
5 108 ~ 5 1012 104 ~106 109
10-5 ~3 10-4 10-4 ~6 10-3
10-4 10-3
4
1. 岩石电阻率与岩性的关系
离子导电：孔隙水中的盐离子导电
导电类型
沉积岩(砂岩、砾岩、泥岩等），导电 能力强，电阻率低，取决于孔隙度、 地层水电阻率、含油饱和度等。
电子导电：矿物本身的自由电子导电
火成岩，少量的自由电子，电阻率高
金属矿物自由电子多、导电能力强、电阻率低
泥岩的导电能力强，粘土矿物表面有离子双电层
2）求换算系数：Ca2+ : 0.81, SO42－ : 0.45 3）求等效NaCl溶液矿化度：
460×0.81+1400×0.45+19000=20000ppm
GaoJ-1-1
10
3. (含水纯)岩石电阻率(R0)与孔隙度的关系
GaoJ-1-1
100%含水纯砂岩结构
电阻率为 R0
11
R01 R02 R0n 对一块岩样
(parts permillion)
T (0 F) 32 9 T (0 C) 5
6
① 当地层水内只含有NaCl，或除NaCl外只含微量的非 NaCl盐类，则可将地层水视为NaCl溶液，用“NaCl 溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”求出地层水 电阻率Rw 。
② 当地层水中所含的非NaCl盐类的含量不可忽略时，应 当先用“不同离子的换算系数图版”求出地层水中所 含各种盐类离子的换算系数，然后分别乘上各离子的 矿化度，最后算出各离子上述乘积的总和，即是该地 层水的等效NaCl溶液矿化度。用等效NaCl溶液矿化度 在图版中求出对应的地层水电阻率Rw 。
积 岩岩样石的电电阻阻率值与，岩单性位、为地欧层姆水.性米质(、.m孔)隙性、
含油性有关
GaoJ-1-1
3
岩石名称 粘土 泥岩 页岩 疏松砂岩 泥质页岩 致密砂岩 含油砂石 贝壳石灰岩 泥灰岩 石灰岩 白云岩 玄武岩 花岗岩
GaoJ-1-1
常见岩石、矿物电阻率
电阻率(Ω.m) 1~2102 5~60 10 ~100 2 ~50 5 ~103 20 ~103 2 ~103 20 ~200 5 ~500 60 ~6000 50 ~6000 600 ~105 600 ~105