地球物理测井-8-感应测井
地球物理测井重点知识
第一章自然电位1 石油钻井中产生自然电场的主要原因是什么？扩散电动势ED扩散吸附式电动势EDA和过滤电动势EF产生的机理和条件是什么？自然电位形成原因：由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应,产生电动势,形成自然电场.一般地层水为NaCL溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散.在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离子(正电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达到一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一部分氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda此外还有过滤电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响.2 影响SP曲线幅度的因素是什么？想想在SP曲线解释过程中，如何把影响因素考虑进去，从而得到与实际相符的结论？在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升M电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP).影响因素：1 溶液成分的影响;2岩性的影响砂岩泥岩3温度的影响;4地层电阻率的影响5地层厚度影响厚度增加SP增加6井眼的影响井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小,SP变小3 SP的单位是什么？毫普第二章普通电阻率测井1 岩石的电阻率和岩性有什么关系？沉积岩属于什么导电类型？沉积岩石在水中沉淀的岩石碎屑或者矿物经胶结压实而成，其结构可视为矿物骨架与空隙中流体的组合。
地球物理测井
地球物理测井发展四个阶段
一、模拟记录阶段 从测井诞生到60年代末，都使用模拟记录测 井仪器，用灵敏度高的检流计测量回路电流得到 探测系统测量端间的电位差变化，反映地层物理 参数（电阻率、声波速度等）随深度的变化，记 录在照相纸或胶片上，模拟记录的特点是采集的 数据量小，传输速率低。使用的主要测井方法有 声速（纵波）测井、感应测井和普通电阻率测井， 配之以井径测井、自然电位测井和自然伽马测井 等。
二、数字测井阶段
自60年代来，测井仪器从模拟记录过渡到数字记录。 这是测井技术发展的要求，测井方法的增多，特别是地 层倾角测量的出现和声波变密度测井都要求高速采集地 下信号，此外，某些测井方法要求在井场作一些校正、 补偿和简单的计算，如中子测井计算中子孔隙度、密度 测井进行脊肋校正等。 数字测井仪器增加了用数字磁带机进行数字记录 ，提高了测量精度，增加了可靠性，且便于将测井资料 输入计算机进行处理，与之相应的测井方法是有深、中 、浅探测的电阻率测井，一般是双感应 — 球形聚焦测井 或双侧向 — 微球聚焦测井，三孔隙度测井，即声速测井 、中子孔隙度测井、补偿密度测井；再加上井径测井、 自然伽马测井和自然电位测井，称为常规的“九条曲线 ”测井。
一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的。
1、扩散—吸附电位：
纯砂岩 纯泥岩 -11.6 mV/18 C 59.1 mV /18 C
吸附电位
泥岩 -
+
砂岩
2、过滤电位（一般可忽略）： 泥浆柱与地层之间存在压差时，液体发 生过滤作用产生的。
+ 扩散电位
泥岩
+ + + — — — — — + + +
6地球物理测井部分
测井曲线解释
1.声波时差曲线：在泥砂岩剖面上，砂岩显示低时差，其数值随孔隙度的不同而不同；泥岩一般为高时差，其数值随压实程度的不同而变化；页岩的时差介于泥岩和砂岩之间；砾岩的时差一般都较低，并且越致密声波时差值越低．在碳酸盐剖面上，致密石灰岩和白云岩声波时差最低，如含有泥质时，声波时差增高，若有孔隙和裂缝，声波时差明显增大，甚至出现周波跳跃．石膏岩盐剖面，渗透性砂岩最高？，泥岩（含钙质、石膏多）与致密砂岩相近，泥质含量高时增大，岩盐扩径（井直径）严重，周波跳跃？气体比油水的时差要大的多，岩性一定时候，含气层段出现周波跳跃。
2.自然Gamma曲线：在泥砂岩剖面上，纯砂岩在自然Gamma曲线上显最底值，泥岩显最高值，粉砂岩和泥质砂岩介于二者之间，并随着岩层中泥质含量增加曲线幅度增加；在碳酸盐剖面上，泥岩和页岩显最高值，纯的石灰岩、白云岩有最低值，而泥灰岩、泥质石灰岩、泥质白云岩自然Gamma测井曲线值介于二者之间，并随泥质含量增加幅值增大．3.微电极测井曲线中砂岩异常幅度差大于粉沙岩异常幅度差．4.泥岩在密度测井曲线上值较高而煤层密度测井值在剖面上看很低5.在淡水泥浆的沙泥岩剖面井中，自然电位测井曲线以大断泥岩层部分的自然电位曲线为基线，此时出现负异常的井段都可认为是渗透性岩层。
在含有泥质的砂岩中由于泥质对溶液产生吸附电动势使总电动势降低。
所以纯砂岩的自然电位异常幅度要比泥质岩石的异常幅度大，而且随着砂岩中泥质含量的增加，自然电位异常幅度会随之减小自然电位与自然伽马对砂岩泥岩都很敏感，但是自然电位容易受到流体性质、岩层厚度的影响，含油气或者薄层时，幅度很低。
粉砂和泥的比值大于1:2,幅度趋于0.自然伽马虽然也受到层厚影响，层厚小于0.8米时才开始显现影响。
以上为一般情况（正常压实），如果欠压实，情况相反，砂岩出现高时差，如渤海湾明化镇组所以具体地区具体问题具体分析（要根据岩心资料建立具体解释模型）6.感应测井为了获取井下地层的原始含油饱和度资料，用油基钻井液钻井;为了不破坏井下地层的渗透率，有时采用空气钻井；这时井中没有导电介质，不能传导电流，为了解决这个问题，发明了感应测井。
最新钻井地球物理勘探教案——第四章 感应测井
第四章感应测井感应测井可在井眼不导电的情况下（如油基泥浆井，空气钻井等）测量地层的电导率。
这种方法对低阻层反应灵敏，因此更适合区分低阻油、水层和油水过渡带。
第一节感应测井的基本理论一、基本原理感应测井是利用交变电磁场研究岩石导电性的一种方法。
发射线圈 T ，通以 20kHz 交变电流，该电流在周围介质中产生交变电磁场中。
φ 1 在介质中适应出环形电流 i 1 ，同时在接收线圈 R 中，产生感应电动势 E 1 。
环形电流 i 1 ，在介质中亦将引起二次磁场φ 2 ，φ 1 在 R 中引起适应由动势 E 2 。
φ 1 在 R 中引起的电动势为无用信号，而φ 2 在 R 中引起的感应电动势 E 2 与 i 1 有关， i 1 又与地层导电能力有关，因而，通过测量 E 2 的大小，便可测量介质的导电能力。
在均匀无限介质的条件下，通过求解电磁场的基本方程可得出，接收线圈中，总适应电动势的表达式：该式展开后，可简化为：上式中，虚部是无用信号，实部与σ成正比，是有用信号，二者相位上差 90 °。
这就是感应测井的基础。
上式的得出是忽略了三次方以上的高次项的结果，是忽略了趋肤效应影响的一种近似方法。
这样就可把有用信号看作是介质各部分所引起的感应由动势线性相加的结果，这种方法就是“几何因子”理论。
几何因子理论要点：①认为发射电磁场与每个单元环电磁场之间互不发生作用（即幅度衰减和相位移动场可忽略）②认为电磁波瞬间便可通过地层，（而实际地层中电磁波传播速度仅为自由空间的 0.15% ）。
根据几何因子理论，得到的接收线圈中的有用信号为：dE 2 = kg σ· ds几何因子 g 的物理意义：在均匀无限介质中，任意一点上截面积为一个单位的单元介质环对总信号的相对供献。
二、均匀介质双线圈系感应测井的电磁理论1 ．传播效应（趋肤效应）2 ．麦克斯韦方程组及其解3 ．感应测井信号的虚、实分量第二节感应测井线圈系特性空间各部分介质对总的感应电动势贡献大小是由每部分介质的电导率与它的几何因子两部分因素决定的，因此，必须研究几何因子的空间分布，才能研究各部分介质对感应电动势的贡献，而几何因子的空间分布与线圈系结构有关，因而必须研究线圈系的特性。
感应测井原理
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理测量地下岩石物性参数的方法。
它是通过在井内向地层发送电磁信号，然后接收地层对这些信号的响应，从而得到地层的一些物理参数，如电导率、自然伽马辐射等。
感应测井广泛应用于石油、天然气勘探和地质勘探领域，对于确定地层的含油气性、岩性、孔隙度等具有重要意义。
感应测井的原理是基于电磁感应现象。
当在地下岩石中通过交变电流时，会在周围产生交变磁场。
而地层中的导电体会对这个磁场产生响应，导致感应电流的产生。
感应电流的大小与地层的电导率有关，通过测量感应电流的大小和相位，可以推断出地层的电导率，从而得到地层的一些物理参数。
感应测井的原理可以用以下几个步骤来描述，首先，感应测井仪器在井中发射高频电磁信号；其次，这些信号在地层中传播，与地层中的导电体相互作用产生感应电流；然后，感应测井仪器接收这些感应电流，并测量其大小和相位；最后，根据感应电流的测量结果，推断出地层的电导率和其他物理参数。
感应测井的原理具有一些优点。
首先，它不需要直接接触地层，可以在井眼中进行测量，避免了传统测井方法中需要取芯的麻烦和成本。
其次，感应测井可以在井眼中实时测量地层的物性参数，为地质勘探和油气勘探提供了重要的实时数据支持。
最后，感应测井可以对地层进行全方位的测量，可以得到地层的横向和纵向分布规律，对于地质模型的建立具有重要意义。
然而，感应测井也存在一些局限性。
首先，地层中的含水量会对感应测井的结果产生影响，需要进行校正和解释。
其次，地层中的其他非导电体也会对感应测井的结果产生干扰，需要进行进一步的分析和解释。
最后，感应测井仪器本身的性能和精度也会对测量结果产生影响，需要进行仪器校准和数据处理。
综上所述，感应测井原理是一种通过电磁感应来测量地下岩石物性参数的方法。
它具有实时、全方位的测量优点，但也存在一些局限性。
在实际应用中，需要综合考虑地层特点、仪器性能和数据解释，才能得到准确可靠的测量结果。
感应测井在石油、天然气勘探和地质勘探领域有着重要的应用前景，对于资源勘探和开发具有重要的意义。
地球物理测井整理版
地球物理测井整理版
地球物理测井，运用物理学的原理和方法，使用专门的仪器设备，沿钻井（钻孔）剖面测量岩石的物性参数，包括电阻率，声波速度，岩石密度，射线俘获及发射能力等参数。
根据这些参数，了解井下地质学信息及资源赋存状态。
工程人员根据对这些信息的研究，发现并评价资源（包括石油、天然气、煤、金属、非金属、地热、地下水等资源）的储量和赋存状态。
在此基础上，制定各种资源的合理有效的开发方案。
也就是说，地球物理测井是包括油气藏、煤、水资源、金属及非金属等各种资源勘探开发极其重要的技术手段。
甚至在城市的市政规划中地基勘测、高速铁路建设及地铁建设中也发挥着重要的作用。
岩石和矿物有不同的物理特性，如导电特性、声波特性、放射性等。
这些特性统称为岩石和矿物的物理性质。
在地球物理勘探中相应地建立了许多种测井方法，如电法测井、声波测井、放射性测井和气测井等。
应用范围
确定井剖面的岩石性质，评价油（气）、水层，发现煤、金属、放射性等矿藏，并确定其埋藏深度及有效厚度；测量计算储量所需要的各种地质参数，如岩性成分、孔隙度、饱和度、渗透率煤田储量计算参数等；确定地层倾角、岩层走向和方位，以及钻孔倾角和方位角，
研究沉积环境等；检查井下技术情况，如检查固井质量和套管破裂情况等；发现和研究地下水源（淡地层水）。
地球物理测井简介
3
2006-08—GaoJ
哈里伯顿公司
Halliburton公司主要仪器 公司主要仪器
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
仪器名称（英文缩写）
双侧向测井仪（DLLT-A） 高分辨率阵列感应（HRAI-A）
序号 9
仪器名称（英文缩写）
补偿中子测井仪（DSNT-A）
10 谱密度测井仪（SDLT-D） 12 储层参数测井仪(RMT) 13 选择式地层测试器（SFT-IV） 模块式地层测试器（RDT） 14 持水率/持气率测量仪 15 随钻测井（INTEQ） 16 旋转式井壁取芯仪（RSCT-A）
微电阻率扫描成像测井仪（EMIT-A） 11 核磁共振测井仪（MRIL-A） 微球型聚焦测井仪（MSFL-C） 补偿声波测井仪（BCDT-A） 全波列测井仪（FWST-A） 声波井周成像测井仪（CAST-V） 低频偶极子声波测井仪（LFDT-A） 自然伽马能谱测井仪（CSNG-A）
2006-08—GaoJ
4 微电阻率扫描成像测井仪（STAR-II 1025）12 5 微侧向测井仪（MLL 1233） 6 数字声波测井仪（DAC 1680） 7 数字井周成像测井仪（CBIL1671）
13 核磁共振测井仪（MRIL-A） 14 核磁共振测井仪（MRIL-P） 15 随钻测井（LWD）
2
8 交叉式多极子阵列声波测井仪XMAC-II 1678） 16 钻进式井壁取芯仪
仪器名称（英文缩写）
自然伽马能谱测井仪 （GR/SLII 1329）
1 双侧向测井仪（DLL 1239） 2 阵列侧向测井仪（1240） 3 高分辨率阵列感应测井仪（HDIL 1515）
10 补偿中子测井仪（CNL 2446） 11 Z密度测井仪（ZDL 2228） 高精度放射性同位素能谱测井 仪(PRISM)
地球物理测井、生产测井简介
密度、声波等等），然后利用这些物理参数和地质信息（泥质
含量、孔隙度、饱和度、渗透率等等）之间应有的关系，采用 特定的方法把测井信息加工转换成地质 信息，从而研究地下 岩石物理性质与渗流特性，寻找和评价油气及其它矿藏资源。
测井的起源及发展历程 测井起源于法国，1927年法国人斯仑贝谢兄弟发明了电
测井，开始在欧洲用于勘探煤和气。中国使用电测井勘探石
地球物理测井、生产测井简介
前言
地球物理测井是应用地球物理学的一个分
支，简称测井。它是在勘探和开发石油、天然 气、煤、金属矿等地下矿藏过程中，利用各种 仪器测量井下地层的各种物理参数和井眼的技 术状况，以解决地质和工程问题的一门学科。
• 测井的基本原理
测井是用多种专门仪器放入钻开的井内，沿着井身测量钻井 地质剖面上地层的各种物理参数（电阻率、自然电位、中子、
测井资料的采集－下井仪器
下井仪器主体是探测器，还有电子线路、机 械部件及钢外壳。探测器将地层的物理性质
转换成电信号。
测井资料的采集－地面记录仪
地面记录仪是在地面给井下仪器供电，对井下
仪器实行测量控制，接受和处理井下仪器传来的测 量信号，并将测量信号转换成测井物理参数加以记 录。 多线记录仪
数字磁带测井仪
油和天然气，始于1939年12月，奠基人是原中国科学院院士、
著名地球物理学家翁文波教授，测的第一口是四川巴县石油
沟油矿1号井。
60多年来，中国测井仪器经历了四次更新换代，第一 代－半自动测井仪；第二代－全自动测井仪；第三代－
数字测井仪；第四代－数控测井仪。海洋测井一直走在
中国测井的前列，已经完成了第四代测井仪器的转化工 作。目前，中国正在研制或者引进第五代测井仪器－成 像测井仪，将作为21世纪更新换代的新产品！
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主讲人：李维彦 长江大学
地球物理与石油资源学院
• 普通电阻率测井侧向以及微电阻率测井只能 在水基泥浆中使用(直流电法测井),在油基泥 浆或空气钻井中无法测量,为此设计感应测井, 它是通过研究交变电磁场的特性反映介质电 导率(电阻率)的一种测井方法
• 主要讨论: • 1:测井原理 • 2:探测特性 • 3:曲线应用
1
nT ST r 2 2 lT 3
I
其中：I I0 e jwt发射电流强度
ST , nT发射线圈面积和圈数
井轴
dr dz
lt
Z
O r
由电磁感应原理，在单元环内产生的感应电动势为：
de
d1
dt
jwnT sT r 2
2lT 3
I
：介质的磁导率（沉积岩 4 107 H / m）
8.1感应测井原理
• 一 均匀介质电导率测量原理
•
地面仪器
• 感应测井仪器:
线圈系
•
井下仪器
•
辅助电路
• 线圈系由发射线圈T和接受线圈R组成,T和R之 间的距离叫线圈距记为L
2测量原理
假设地层以井轴为中心半径为r和 深度为z的各不相同的许多地层圆 环组成（drdz）这些圆环叫单元环 当drdz很小时，单元环可以看为交 变电磁场几何位置不同的一个线圈 则发射线圈（相当于一个磁偶极子） 在单元环产生的磁通量为：
r3 lR3lT 3
drdz
其中：SR , SMR为 1, M接 2 收线圈面积和圈数
令K仪
w2M1',2Mn2'T nR ST SR I 4L
单元环几何因子g (r ,
z)
L 2
r3 lR3lT
3
（只与位置有关）
则单元环在接收线圈产生的电动势为：
de' K仪 g(r, z)drdz
1 横向微分几何因子
Gr
g(r, z)dz
物理意义：单位厚度半径为r的无限长
圆筒状介质对
的贡献。
a
2 横向积分几何因子
rd /2
G横积 0 Gr (r)dr
物理意义：半径为r的无限长圆柱状
介质对
的贡献。
a
横向几何因子研究井眼,侵入 带对视电导率的贡献
二纵向几何因子 1 纵向微分几何因子
把所有单元环在接收线圈产生的感应 电动势考虑进去即对drdz积分得到：
ER K仪 0 g(r, z)drdz
ER是地层涡流在接收线圈产生的二次 感应电动势也叫有用信号，记为ER有用
一般几何因子满足归一化条件：
g(r, z)drdz 1 0
因此在均匀介质中，
ER有用
K仪
同时发射线圈T在接收线圈R中也
产生感应电动势：
Ex
jwnRnR SO2 2L3
I
与地层性质无关叫无用信号，它
与ER有用相差90（0 ？）
二非均匀介质感应测井原理
在测井中所遇 到的介质大多 数是分区均匀 的即在每个区 域内介质的电 导率不变如图
在这种情况下把ER有用 定义为 K仪
也
就是
是各区
a
域电导率
的加权平均
值，可以通过改进线圈系使Gm 0
8.2感应测井线圈系的探测特性
为了认识线圈系的横,纵探测特性, 从而选择最佳线圈系,使测量结果 受井眼,侵入带,围岩的影响较小且 为了准确确定电阻率,提高纵向分 辨率,必须研究线圈系的纵向(轴向) 和横向(径向)几何因子.
一横向几何因子
2上下围岩不相同 曲线不对称
二曲线应用
电导率曲线和电阻率的 应用一样,实际测井把电 导率变成电阻率
作业
• 用感应测井测得一无限厚致密地层视电 导率曲线值为250，井半径为0.1米,泥浆 的电导率为500，若此感应测井的积分几 何因子当R《0.5米时G（R）=2.0*R，则 地层的电导率 是多少?
视电导率即
a
ER有用 K仪
0
gdrdz
m Gm i Gi t Gt s Gs
m,i,t , s : 分别为泥浆、侵入带、
原状ห้องสมุดไป่ตู้层及围岩的电导率
Gm , Gi , Gt , Gs : 分别为泥浆、侵入带、 原状地层及围岩的几何因子.
单元环的电导为G drdz 2r
单元环内产生的感应电流：dI ' de G
jwnT ST r 4lT 3
Idrdz
该电流为闭合电流叫涡流，它是交流电，
在空间形成磁场（二次），
该磁场在接收线圈产生的感应电动势为：
de'
w2 2nT nR ST SR I 4L
L 2
Gz 0 g(r, z)dr
物理意义：单位厚度的无限延伸
薄板状介质对
的贡献。
a
2 纵向积分几何因子
h/2
G纵积
G(z)dz
h / 2
物理意义：厚度h的无限延伸
板状介质对
的贡献。
a
纵向几何因子研究地层厚度, 围岩对视电导率的贡献
8.3感应测井曲线及应用
一 曲线特点
1上下围岩相同 在曲线上对称出现一对”耳朵”,曲线对称;