双侧向测井原理3
《测井仪器方法及原理课程》第一章 双侧向测井

第一章 双侧向测井双侧向测井是应用最广泛的一种电阻率测井方法,它测量地层电阻率。
自然界中不同岩石和矿物的导电能力是不相同的尤其地层中所含流体性质不同时,导电性能差别很大。
因此 ,电阻率是地层的重要的物理参数之一。
在油气井中进行电阻率测井是我们寻找和定量确定油气存在的基本方法。
根据所测得的电阻率,可以区分含导电流体(如盐水,泥浆滤液)的地层和含非导电流体(如油气)的地层,应用阿尔奇公式,可以计算出地层中油气水的比例:2WW S FR =ρ (1-1) 式中:ρ—地层电阻率;R W —地层水电阻率;S W —地层含水饱和度;F ——地层因素。
电阻率测井是发展最早并一直沿用至今的一种测井方法。
最早使用的电阻率测井方法称普通电阻率测井。
经改进后,发展成为目前广泛使用的聚焦式电阻率测井,或称侧向测井。
自1950年,首批侧向测井仪投入商业使用后,老式的普通电阻率测井方法就逐渐被淘汰。
1.1 普通电阻率测井原理为测量某一电阻的阻值R ,可应用一个电源给该电阻供电,测量流过该电阻的电流I 和电阻两端的电压降V 。
由欧姆定律即可求出该电阻的阻值。
IV R = (1-2) 普通电阻率测井原理也是采用与此类似的方法,测量地层电阻率。
在介质中设置一个供电电极A ,回流电极B 放在距电极A 无限远的地方,在距电极A 一定距离处放置一对测量电极M,N (见图1-1),进行电位差测量。
假定电极为点电极,介质是均匀无限的,介质电阻率为ρ。
则从电极A 流出的电流呈辐射状向四面八方均匀散开,等电位面是以A 为球心的球面,如果测量电极M,N 与供电电极的距离分别为AM ,AN (注意电阻ρ的量纲为m ⋅Ω长度量纲为m )则M 点的电位:AM I V M πρ4=(1-3) N 点的电位: ANI V N πρ4= (1-4) 式中I 为电极A 流出的电流强度(安培)。
由上式可得M,N 两点的电位差V :I ANAM MN V V V N M ρπ4=-=电阻率:I V MN AN AM ⋅=πρ4 (1-5) 式中,MN 为电极M,N 两点间的距离令 MNAN AM K π4= 则 IV K ⋅=ρ (1-6) 式中:K 称为电极系常数。
双侧向测井

RLLS、RMSFL、RS 第二步:进行井眼和围岩校正 第二步:用旋涡图版进行侵入校正、
Rt(取平均值)、Ri、di
RLLD RLLS
RMSFL
总结: 1 学会分层
2 读值、准备查图所用的参数
3 正确使用校正图版
2)划分出油气、水层 - SP + 淡水泥浆井中的砂泥岩、
RLLD>RLLS 则为油气层
油气层
Ra RLLD
RLLD<RLLS 则为水层
水层
RLLS
3) 划分碳酸岩盐裂缝储集层中的高低角度裂缝
碳酸岩盐底中低角度裂缝的特征:
泥浆侵入地层深,深浅双侧向 的差异小或无差异(即使油气 层也如此),且电阻率值低, 井段显示不超过1米(短)。
电阻率发生改变,主电流随之而变,监督电极的
电位也在改变。测量监督电极与参考电极N间的电 位差Vod和主电流I0 d 。
其电阻率的计算公式为:
RLLD
Kd
Vod I od
浅双侧向测井时,A2 A2`作回路电极,使其对主 电极的聚焦作用减弱,
其电阻率的计算公式为:
RLLS
KS
Vos I os
三侧向、七侧向与双侧向在探测深度和分层能力 上的比较: 探测深度 三侧向<七侧向<双侧向
Rlls、Rlld
致密岩层
裂缝
碳酸岩盐底中高角度裂缝的特征:
泥浆侵入地层浅,深浅双 侧向有明显的正差异,井段 显示长,电阻率中低值。
RLLS RLLD
经理论和实践证明:垂直裂缝的双侧向曲线的差 异与含油气和基块的电阻率 无关,而与垂直裂缝的宽度 和泥浆的电导率成正比。
双侧向测井(精)

RLLDC/RLLD
P58 1-55图
0.2 地层厚度ft
当岩层厚度<2ft时,如果RS大于目的层的电阻率,测
出的电阻率增大,校正后的值使其变小. (RLLD/RS=1
至0.005是对的)
如果RS小于目的层的电阻率,测出的电阻率减小,校
正后的值使其变大. 当RLLD与RS 差别很大时才校正
当RLLD/RS=0.5至2时,受围岩的影响小,可以不校正。
Ra RLLD
水层 RLLD<RLLS 则为水层
RLLS
3) 划分碳酸岩盐裂缝储集层中的高低角度裂缝 碳酸岩盐底中低角度裂缝的特征: 泥浆侵入地层深,深浅双侧向 的差异小或无差异(即使油气 层也如此),且电阻率值低, 井段显示不超过1米(短)。 致密岩层
Rlls、Rlld
裂缝
碳酸岩盐底中高角度裂缝的特征: 泥浆侵入地层浅,深浅双 侧向有明显的正差异,井段 显示长,电阻率中低值。
双侧向电极系优越,资料便于对比,
使用效果较好,目前广泛使用.
一:问题的提出
求RXO的测井方法,以前的微电极 受泥饼厚度的影响很大,在盐水泥 浆井中几乎不反映井壁附近地层 的RXO,由此提出了微侧向.
二:微侧向的测量原理 A0 M1测量电极 M2测量电极 A1屏蔽电极
井壁
电极系形状:环形 电极:相当于七个
2 特殊电极的作用
双侧向分为深双和浅双侧向 而A2 、A2`在深双侧向中作
屏蔽电极,在浅双侧向中作 回路电极。
3 电极的排列
A0
M
A1
4
深双侧向与 浅双侧向的区别与联系: 区别:A2 A2`在深双侧向中作屏蔽电极,而在浅 双侧向中作回路电极。
联系:主电极、监督电极、A1 A1`是共用。 5 测井原理 深双侧向测井时,A0 发出恒定的I0 ,A1 A1`、 自动调节使U A2 /U A1=常数,同时使得U M1 =U M2, 或者 U M1` =U M2`。随着电极系的提升周围介质的
测井方法9-双侧向概述

双侧向尺寸
3 0.3 0.22 0.02 0.12 0.02 0.02 0.3 3 0.8 0.22 0.08 0.18 0.18 0.08 0.22 0.8 ( B2 ) A2 A2 M2 M2 A0 M1 M1 A1 A1( B1 )
电极系k值:kd =0.733m,ks=1.505m 仪器全长:9.36m 仪器直径:0.089m 屏蔽电极A1、A2很长→确保深侧向探测深度大
四、双侧向测井资料应用
电阻率测井在油气勘探开发中应用非常广泛
⑴地层对比 ⑵裂缝识别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
电阻率 10-100 白云母 41011
一是岩石的组织结构
烟煤 10-10000 600-105 石油 10 -10
致密砂岩
磨溪地区储层多井测井对比图
⑵裂缝识别
四川测井研究所水槽模型实 验结果:裂缝的产状与深、 浅双侧向的“差异”有着直 接关系
深、浅侧向电极系的尺寸完全一样。不同处:将深侧向的 屏蔽电极 A1 、 A2 改成回路电极后,就构成了浅侧向电极 系→这样,深、浅侧向的纵向分辨率是相同的,且受围岩、 层厚影响基本一样→用深、浅侧向测出的电阻率判别油、 气、水层具有良好效果。
电极系确定原则:分层能力强( 0102间距离要小)、探 测深度大( A1、A2要长)、井眼影响小
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向 双侧向
碎屑岩地层
碳酸盐岩地层
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小,侵入影响大,深浅三侧向探测深度 差异不大,判别油、气水层效果差。原因:主电极与屏蔽 电极同电位,电极系长度有限,主电流发散快
测井原理3-侧向及微电阻率测井

主电极:A0; 监督电极:
M1, M 2 M 1' , M 2'
屏蔽电极: A1 , A2
' ' A1 , A2
' 深双侧向:电极 A2 , A2 作为屏蔽电极 ' 浅双侧向:电极 A2 , A2 作为回路电极
2测量原理
主电极A0发出主电流I 0,屏蔽电极A1 , A 发出屏蔽电流I1,屏蔽电极A2 , A
(A0.025 M1 0.025 M2)微梯度电极系
电极距为0.0375米,探测深度0.05m A0.05 M2为微电位电极系
电极距为0.05米,探测深度0.1m
两种电极系探测深度不同因此 前者(40mm)反映泥饼电阻率
后者(100mm)反映冲洗带电阻率
2 微电极测井曲线 通常采用重叠法 将微电位和微梯度 两条曲线绘制在成 果图上(如图) 特点: 在渗透层两条曲线 分开; 在非渗透层两条曲 线基本重合在一起
二 微侧向测井 1电极系 (1)把三个圆环电极 放在极板上; (2)贴井壁测量
微电极受泥饼影响 大,微侧向电极系受 泥饼影响小
三邻近侧向测井
微侧向探 测深度较 小,当泥饼 较厚时泥 饼影响明 显,为增加 探测深度 设计邻近 侧向测井
三邻近侧向测井
实践结果表明,由于邻近侧向测井的探测范 围明显大于微侧向,泥饼影响小的多。当泥饼厚 度hmc <0.75in(1.9cm)时,泥饼影响可忽略不计; 但当hmc > 0.75in时,需用邻近侧向测井校正图版 进行校正,以求得侵入带电阻率Rxo。 通常当侵入带直径大于40in(1.02m)时,原 状地层几乎没有影响,邻近侧向得出的就是侵入 带电阻率Rxo ;但当侵入带直径小于40in时,Rt影 响增大,侵入愈浅,影响愈大。 为了减小原状地层对测量侵入带电阻率的影 响,提出了球形聚焦测井,其探测深度介于微侧 向和邻近侧向之间。
测井方法9-双侧向

一、测井原理
电极系
与七侧向类似,不同的是在七电极系的外面再加上两个屏 蔽电极 A1′、 A2′。为了增加探测深度,屏蔽电极 A1′、 A2′不是环状,而是柱状(与三侧向屏蔽电极相同)
测井原理
测井时,主电极 A0 发出恒 定电流 I0 ,并通过两对屏 蔽电极 A1 、 A1 和 A2 、 A2 发 出与 I0 极性相同的屏蔽电 流I1和I1。
烟煤 10-10000 600-105 石油 10 -10
致密砂岩
磨溪地区储层多井测井对比图
⑵裂缝识别
四川测井研究所水槽模型实 验结果:裂缝的产状与深、 浅双侧向的“差异”有着直 接关系
低角度( 60 以下)缝, “负差异” 高角度( 75 以上)缝, “正差异” 6075裂缝,差异较小和无差异 45裂缝时, “负差异”,且差异幅度最大
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向 双侧向
碎屑岩地层
碳酸盐岩地层
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小,侵入影响大,深浅三侧向探测深度 差异不大,判别油、气水层效果差。原因:主电极与屏蔽 电极同电位,电极系长度有限,主电流发散快
七侧向—探测深度高于三侧向,但高侵时,探测深度变浅。 原因:采用监督电极 M1´、M1´同电位来控制电流场。分布 比s↑→屏流↑→屏蔽电极电位↑→探测深度↑ 双侧向—探测深度最大。原因:将屏蔽电极分成多段(两 对)加长→控制各段电压→探测深度↑
四、双侧向测井资料应用别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
2 侧向测井

b) 解决办法 在电极系主电极的上下两侧各增设一个屏蔽 电极,迫使供电电极发出的电流径向流入地层, 从而减小井内泥浆对电流的分流和围岩的影响, 提高纵向分辨能力和径向探测深度。 侧向测井种类: 三侧向、双侧向、 微侧向、邻近侧向、 微球形聚焦测井
1 三电极侧向测井
三电极侧向测井简称三侧向测井,现已基本被双侧 向所取代,但作为侧向测井最早的一种(其它侧向测井 方法都是在它的基础上或者是在借鉴它的基础上发展起 来的),其聚焦的基本原理还是值得一讲。
在渗透层井段就反映侵入带ri的变化电流回路电极屏蔽电极屏蔽电极主电极电流回路电极11三侧向测井基本原理11三侧向测井基本原理12三侧向视电阻率及其影响因素表达式三侧向电极系的深度记录点在主电极的中点三侧向测井测量的是a0电极表面的电位u其视电阻率ra为
侧向测井
三电极侧向测井
本 章 授 课 内 容
七电极侧向测井
调整电极系的分布比改变屏流大小,
使深探测变深、浅侧向探测变浅。
2 七电极系侧向测井
屏蔽电极 监督电极 主电极 监督电极 屏蔽电极 电极距 L 电极系 Lo
七侧向电极系
屏蔽电流的调节:一般通过调节S=Lo/L实现 S不能无限大,一般为3~3.5为好 记录点:主电极系的中心
及电流分布
2 七电极系侧向测井
a)电极系结构:
由5个柱状金属电极组成,
主电极A0在中间,A1、A2为 屏蔽电极,A1、A2的尺寸比 深三侧向测井要短,减弱了 屏蔽电流Is对主电流I0的控 制作用,并在屏蔽电极的外 面加上两个极性相反的电极 B1和B2,作为主电流和屏蔽 电流的回路电极。 记录点:A0中点
1.1 三侧向测井基本原理 b)浅三侧向电流分布和测量原理
比较:微侧向——聚焦弱,探测深度浅,受泥饼影响大;
双侧向测井原理及误差因素分析

7 【
, .
2 r 兀f
就得 到 了由钻井液 、侵入 带和 原状地 层 的电 阻率 响
应 之和 所推 演 出的视 电阻率 。在 钻井 液 的导 电性 相
=
一
【
是.
= ・ n
对 好 、侵 入程 度低 且地层 电阻率很 高 时,视 电阻率
近 似 于地层 真 电阻率 。 双 侧 向测井 仪按 工作方 式可 分为 很多种 类 ,这 里选择 较 典型 的恒 功 率式进 行介 绍 ,如我所 目前 生
20 年 第 4 期 o8
声 学与 电子 工程
总第 9 2期
双侧 向测井原理及 误差 因素分析
吴先海 ( 第七一五研 究所 ,杭 州,30 1 1 02)
摘要 简要介绍 了双侧 向测井仪的 电阻率 的测量原理 ,分析 了双侧 向测 井产 生误差的因素并总结 了在
Hale Waihona Puke 使用 中的注意事项 。 关键词 双侧 向测井 :聚焦 ;绝缘
根 据 电位 和 电场 强度 E的关系 :
E:一 ( 3)
d : 一尉 r: 一 4 c 丁 r
( 4)
对 上式积 分得 :
一
房= c ㈣ +
0 ,故常数 c 0 - ,则 点 电源
图 l地层 电阻率测量 示意图
当 r o时, o
吴先海 :双侧 向测 井原 理 及误 差 因素分析
双 侧 向测 井 是 在 七 侧 向和 三 侧 向 的基 础 上 发 展起 来 的一种 深 、浅 测 向的组 合测井 。双 侧 向测 井 仪是 一种 高技术 裸 眼井石 油测 井仪 ,是 电阻率测 井
的主 要方法 之 一 ,主 要用 于测 量 由盐水 钻井 液钻 井 的裸 眼井 的地层 电阻率 。通 过组 合测 井 ,可 测得 侵
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纵向分辨率一般0.6m左右 深侧向探测深度一般2~3m
浅侧向探测深度一般0.5m左右
二、双侧向视电阻率曲线及校正
•与 七 侧 向 视 电 阻 率 曲线相似
电模型实验
•对称于地层中部
•界 面 有 屏 流 效 应 , 随着层厚增加,屏流 效应减小
影响Ra因素:电极系特性、介质电阻率
P104→图3-22
七侧向—探测深度高于三侧向,但高侵时,探测深度变浅。 原因:采用监督电极 M1´、M1´同电位来控制电流场。分布 比s↑→屏流↑→屏蔽电极电位↑→探测深度↑ 双侧向—探测深度最大。原因:将屏蔽电极分成多段(两 对)加长→控制各段电压→探测深度↑
2.纵向分辨率
三侧向—纵向分辨率高,能分辩0.4~0.5m地层
测井通过自动调节使得满足:屏蔽电极 A1与A1(或A2与A2) 的电位比值为一常数,即UA1/UA1=;监督电极M1与M1(M2 与 M2 )之间的电位差为零。然后,测量任一监督电极 (如M1)和无穷远电极N之间的电位差(即UM1)。 在主电流I0恒定不变的条件下,测得的电位差和地层的视 电阻率成正比。
烟煤 10-10000 600-105 石油 10 -10
致密砂岩
电阻率测井在油气勘探开发中应用非常广泛
⑴地层对比 ⑵裂缝识别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
电阻率 10-100 白云母 41011
一是岩石的组织结构
二是岩石的孔隙度( )大小 矿物名称 电阻率
双侧向尺寸
有错
3 0.3 0.02 0.02 0.12 0.02 0.02 0.3 3 0.8 0.22 0.08 0.18 0.18 0.08 0.22 0.8 ( B2 ) A2 A2 M2 M2 A0 M1 M1 A1 A1( B1 )
电极系k值:kd =0.733m,ks=1.505m 仪器全长:9.36m 仪器直径:0.089m 屏蔽电极A1、A2很长→确保深侧向探测深度大
1-200 石英 1012-1014 三是岩石的含水饱和度的高低
四是岩石孔隙中地层水的性质 2-50 长石 41011
20-1000 石油 109-1016
进行地层对比时,通常采用自然伽马( GR 含油气砂岩 2-1000 方解石 5)曲线与电阻率 108- 51012 ( RLLD 、 RLLS )曲线。特别是在碳酸盐岩剖面,软地层 泥灰岩 5-500 无水石膏 109 (如泥岩、页岩)导电性好,电阻率测井值都较低,而碳 石灰岩 600-6000 石墨 10-6-310-4 白云岩 50-6000 磁铁矿 10-4-310-3 酸盐岩(灰岩、白云岩、硬石膏等)导电性较差,电阻率 -4 硬石膏 104 - 106 黄铁矿 10 测井值都较高。因此,电阻率(RLLD、RLLS)曲线在碳酸 -3 无烟煤 0.01 - 1 黄铜矿 10 盐岩剖面软、硬地层的特征差异明显,可以较好地区分典 9 16 型地层界面。 玄武岩、花岗岩
深、浅侧向电极系的尺寸完全一样。不同处:将深侧向的 屏蔽电极 A1 、 A2 改成回路电极后,就构成了浅侧向电极 系→这样,深、浅侧向的纵向分辨率是相同的,且受围岩、 层厚影响基本一样→用深、浅侧向测出的电阻率判别油、 气、水层具有良好效果。
电极系确定原则:分层能力强( 0102间距离要小)、探 测深度大( A1、A2要长)、井眼影响小
电法测井
(九)
司马立强
西南石油大学资源与环境学院
第一节 三电极侧向测井 第二节 七电极侧向测井 第三节 双侧向测井 第四节 微侧向测井 第五节 邻近侧向测井 第六节 微球形聚焦测井
第七节 电阻率测井方法综合
第八节 侧向测井视电阻率计算
是在三、七侧向测井基础上发展 起来的。
双侧向 测井
测量精度较高,动态范围大,适 用于高阻碳酸盐岩地层,也适用 于低阻砂泥岩地层
一、测井原理
电极系
与七侧向类似,不同的是在七电极系的外面再加上两个屏 蔽电极 A1′、 A2′。为了增加探测深度,屏蔽电极 A1′、 A2′不是环状,而是柱状(与三侧向屏蔽电极相同)
测井原理
测井时,主电极 A0 发出恒 定电流 I0 ,并通过两对屏 蔽电极 A1 、 A1 和 A2 、 A2 发 出与 I0 极性相同的屏蔽电 流I1和I1。
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向 双侧向
碎屑岩地层
碳酸盐岩地层
气层:深浅双侧向“正差异”
水层:深浅双侧向“负差异”
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小,侵入影响大,深浅三侧向探测深度 差异不大,判别油、气水层效果差。原因:主电极与屏蔽 电极同电位,电极系长度有限,主电流发散快
是目前油气田应用最广泛的电阻 率测井方法之一
1、三侧向、七侧向测井原理 2、深浅三侧向、七侧向电极系特点
三侧向 ——靠增加屏蔽电极长度聚焦→提高探测深度 3、视电阻率曲线特点
七侧向 —— 控制监督电极的电位差→控制屏流→分布比 (L0/L)大→屏流大→探测深度大→主电流层收敛强烈→井 眼与围岩影响复杂→电阻率校正困难
测得的视电阻率Ra
Ra
U M1 P101→(3-16) k Io
其中:UM1——监督电极M1表面电位 I0——主电流强度 k——电极系系数(可通过理论计算、也可通过实验求出)
深、浅侧向
双侧向测井根据探测深度 又分深、浅侧向测井
深 侧向 —— 由 于屏 蔽电极 加长,测出的视电阻率主 要反映原状地层的电阻率 浅侧向 —— 屏蔽电极 A1 、 A2 改成了电流的回路电极,因 此,探测深度小于深侧向,主要反映侵入带电阻率
七侧向、双侧向—纵向分辨率基本相同(0.6m左右),略 低于三井眼、围岩影响较小,侵入影响大 七侧向—深、浅七侧向受围岩影响程度不同(监督电极、 屏蔽电极位置不同→主电流厚度不同) 双侧向—围岩、层厚对深、浅双侧向的影响相同。受井眼 影响最小
四、双侧向测井资料应用