感应测井原理3
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5_感应测井
介质切成垂直于线圈轴的无数个单位厚度薄层。
以地层所在位置为Z轴坐标原点，把发射线圈 T和接收线圈R分别放在Z轴上-L/2和L/2两点，将g 经适当变换后得：
1 2L gz L 8z 2 L 2 L z 2 z
对r积分，即得到纵向微分几何因子gz
g z gdr
L
发射线圈T
电 磁 感 应 原 理
接收线圈R
根据电磁感应原理，对一个线圈（发射线圈）供交流电， 在它的周围空间就会形成交变电磁场。如果这个线圈周围有另 一个线圈（接收线圈），则第二个线圈中必定产生感应电流。
感应测井
3.方法原理
为了说明感应测井的原理，这里提出一个假设，即：把
地层看成是无数个环绕井轴的线圈。
状介质对视电导率的相对贡 献。
1、双线圈系的纵向探测特征
① 纵向微分几何因子
右图是纵向微分几何因子特征曲线从曲线可
以看出：
A 在线圈系所对的部分介质范围内，即在T ，R 之间的地层贡献最大 (gz 最大 ) ，且对σa 的贡献 为常数(等于1/2L)； B 在线圈系外，即在T，R外，随着z值的增大， 地层的贡献按1／z2规律减小。 C 该图也说明，双线圈系的主要信号来自线圈 系范围内的介质。
用讯号之间有近90o的相位差。
因此，用相敏检波器可以将有 用信号与无用信号区分开来，从而
记录有用信号。
总结本小节学习内容
感应测井 Induction log 学习内容
一、方法特点
二、基本原理（重点）
三、单元环几何因子理论（难点）
四、双线圈系的探测特征（难点） 五、六线圈系的探测特征
六、感应测井的曲线特征
感应测井
3.方法原理
注意 : 接收线圈 R 不仅被 φ2 穿过
5 感应测井
⎧1 ⎪ 2L ⎪ gz = ⎨ ⎪ L ⎪8z 2 ⎩ L z ≤ 2 L z ≥ 2
从左式亦可看出，L越小，gz越大，对 读数影响最大的纵向范围越窄，围岩的影 响就越小。因此，L的大小决定了双线圈系 的分层能力，L越小，分层能力越强。
1、双线圈系的纵向探测特征
② 纵向积分几何因子 纵向积分几何因子是双线圈系处于厚度为h的地层中心时，地层对测量 结果所作的贡献。 设地层厚度为h，其中点与线圈系中心点重合，将gz对z积分得
从图中可以看出： ①r=0.45L处，介质的几何因子最大。如L增大 ，则探测深度也增大； ②r<0.5L范围内，gr仍然很大，说明井眼和侵 入带的影响大； ③r>2L后，几何因子很小，说明远离井眼的介 质对测量结果影响小。 这表明：井及井壁附近地层对视电导率有较 大影响，尤其当井内含有高电导率泥浆时，影响 更大。此线圈系探测深度较浅，远离井轴的介质 （原状地层）对测量结果影响很小，要增大探测 深度，必须使L增大，gr反映双线圈系探测深度。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
为了研究半径不同的圆柱状介质 对测量结果的相对贡献，可把gr对r 进行积分，则可得到积分几何因子
d /2
Gr =
∫g
0
r
dr
径向积分几何因子Gr的物理意义 是：半径不同无限长圆柱状介质对视 电导率相对贡献。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
σ a = ∫∫ gσds = σ m ∫∫ gdrdz +σ i ∫∫ gdrdz +σ t ∫∫ gdrdz +σ s ∫∫ gdrdz
s m i t s
= Gmσ m + Giσ i + Gtσ t + Gsσ s
从左式亦可看出，L越小，gz越大，对 读数影响最大的纵向范围越窄，围岩的影 响就越小。因此，L的大小决定了双线圈系 的分层能力，L越小，分层能力越强。
1、双线圈系的纵向探测特征
② 纵向积分几何因子 纵向积分几何因子是双线圈系处于厚度为h的地层中心时，地层对测量 结果所作的贡献。 设地层厚度为h，其中点与线圈系中心点重合，将gz对z积分得
从图中可以看出： ①r=0.45L处，介质的几何因子最大。如L增大 ，则探测深度也增大； ②r<0.5L范围内，gr仍然很大，说明井眼和侵 入带的影响大； ③r>2L后，几何因子很小，说明远离井眼的介 质对测量结果影响小。 这表明：井及井壁附近地层对视电导率有较 大影响，尤其当井内含有高电导率泥浆时，影响 更大。此线圈系探测深度较浅，远离井轴的介质 （原状地层）对测量结果影响很小，要增大探测 深度，必须使L增大，gr反映双线圈系探测深度。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
为了研究半径不同的圆柱状介质 对测量结果的相对贡献，可把gr对r 进行积分，则可得到积分几何因子
d /2
Gr =
∫g
0
r
dr
径向积分几何因子Gr的物理意义 是：半径不同无限长圆柱状介质对视 电导率相对贡献。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
σ a = ∫∫ gσds = σ m ∫∫ gdrdz +σ i ∫∫ gdrdz +σ t ∫∫ gdrdz +σ s ∫∫ gdrdz
s m i t s
= Gmσ m + Giσ i + Gtσ t + Gsσ s
(完整)1-3感应测井
率还是低电导率地层，曲线的极值都与地层中点 相对应。因此，对低电导率地层应取极小值，对 高电导率地层应取极大值。
围岩的视电导率值也从曲线上选取。若围岩 是均匀的，可直接从对应的曲线上读得，若围岩 是不均匀的，则应在靠近目的层的围岩处取值。
2、确定地层真电阻率Rt 视电导率曲线校正后，得到地层电导率，由
下式即可确定地层电阻率。
Rt
1000
t
其中：Rt—地层真电阻率（欧姆米）；
t —地层电导率（毫西门子/米）。
❖ 径向上：靠近线圈系的介质(r＜0.5L)对测量结果影响较 大，表明井内泥浆对测量结果影响很大，且探测深度较 浅。
❖ 无用信号比有用信号幅度高几十甚至上千倍。
3.多线圈系的特性
多线圈系是由许多双线圈系组合而成的。双线圈系的特 性是计算多线圈系特性的基础，也是设计多线圈系的依据。
为了改善线圈系的径向特性和纵向特性，在原来双线圈 系中附加一些线圈，与原来的线圈(主线圈)构成新的线圈对。
设计时，使这些线圈对的有用信号，即主要来自浅部 (井眼和侵入区)和围岩的信号去抵消主线圈对相应部分的无 用信号，从而提高地层及其深部信号的比例，起到“聚焦” 的作用。
4.0.8m六线圈系简介
目前我国使用的感应测井线圈系是六线圈系，线圈系 的排列及圈数如图所示。因为它的主发射线圈T1和主接收线 圈R1的距离是0.8m所以通常也叫做0.8m六线圈系。
(1)线圈系的无用信号应为零； (2)线圈系径向特性应保证使钻孔对测量结果的影响最小; (3)线圈系的纵向特性应使上下围岩对测量结果的影响小， 即分层能力强； (4)为了便于解释，在上下围岩电导率相同的情况下，对 于均匀地层，曲线应是对称的。
1.双线圈系的横向探测特性
围岩的视电导率值也从曲线上选取。若围岩 是均匀的，可直接从对应的曲线上读得，若围岩 是不均匀的，则应在靠近目的层的围岩处取值。
2、确定地层真电阻率Rt 视电导率曲线校正后，得到地层电导率，由
下式即可确定地层电阻率。
Rt
1000
t
其中：Rt—地层真电阻率（欧姆米）；
t —地层电导率（毫西门子/米）。
❖ 径向上：靠近线圈系的介质(r＜0.5L)对测量结果影响较 大，表明井内泥浆对测量结果影响很大，且探测深度较 浅。
❖ 无用信号比有用信号幅度高几十甚至上千倍。
3.多线圈系的特性
多线圈系是由许多双线圈系组合而成的。双线圈系的特 性是计算多线圈系特性的基础，也是设计多线圈系的依据。
为了改善线圈系的径向特性和纵向特性，在原来双线圈 系中附加一些线圈，与原来的线圈(主线圈)构成新的线圈对。
设计时，使这些线圈对的有用信号，即主要来自浅部 (井眼和侵入区)和围岩的信号去抵消主线圈对相应部分的无 用信号，从而提高地层及其深部信号的比例，起到“聚焦” 的作用。
4.0.8m六线圈系简介
目前我国使用的感应测井线圈系是六线圈系，线圈系 的排列及圈数如图所示。因为它的主发射线圈T1和主接收线 圈R1的距离是0.8m所以通常也叫做0.8m六线圈系。
(1)线圈系的无用信号应为零； (2)线圈系径向特性应保证使钻孔对测量结果的影响最小; (3)线圈系的纵向特性应使上下围岩对测量结果的影响小， 即分层能力强； (4)为了便于解释，在上下围岩电导率相同的情况下，对 于均匀地层，曲线应是对称的。
1.双线圈系的横向探测特性
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。
第四章 感应测井
r=2.5米的圆柱状介质对测量的贡献为77％。r=0.5米以内 的介质对测量结果贡献为22.5％，说明井孔和侵入带影响 较大，这是双线圈系的一大缺点。
第二节 感应线圈系的探测特性
2、纵向几何因子 为了研究地层厚度、围岩对视电导率的影响， 需要讨论线圈系的纵向为：
20kHz。此时，在接收线圈(nR、SR）中产生的感应电动势与周 围介质的电阻率无关，称为无用信号；在周围介质的线圈系中也 产生感应电动势和感生电流。在单元环内产生的感应电动势及感 生电流分别为：
inT ST r de I 3 2lT
2
第一节 感应测井原理
inT ST r dI 3 4lT
第三章 感应测井
电阻率测井仪要求介质必须具有一定的
导电能力，在油基泥浆和空气钻井内无法测 量，为解决这一问题，1949年H.G.Doll以电 磁感应原理为基础，提出了感应测井方法， 后来出现了实际生产中常用的双感应测井，
20世纪90年代出现了阵列感应测井，并得到
广泛应用。
第一节 感应测井原理
一、电磁感应原理
ε—感应电动势（伏特）；Φ— 磁通量（韦伯）；T— 时间（秒）
第一节 感应测井原理
二、感应测井仪的结构
感应测井仪的井下部分如 图所示。它主要由线圈系 和必须的电子线路组成。 其中线圈系由发射线圈T和 接收线圈R按一定方式组合 而成。各类线圈分别用匝 数N和截面积S来描述。发 射线圈和接受线圈间的距
当一个导体回路中的电流变化时，在附近的另一个 导体回路中将出现感应电流；或者把一个磁铁在一个闭 合导体回路附近移动时，回路中也将出现感应电流，即 穿过一个回路的磁通发生变化时，这个回路中将出现感 应电动势，并在回路中产生电流，感应电动势等于磁通 量变化率的负值，这一现象称为电磁感应现象。
第5章-感应测井
2r
0
1 dI cos dl 2 4 R
'
L
θ0
ρT
r
r
2 2 R
cos dI '
T
Z
β dH’
由于：
R
cos
r
ρR
R
r
ψ
dz dr z
r ' dH dI 3 2 R
' Z
2
L
θ0
ρT
r
T
2、单元环在接收线圈处产生的磁通量
设接收线圈的匝数为nR，面积为S0，则
单元环在接收线圈处产生的磁通量为
表明：η=0.45附近的介质对双线圈系的测量 结果的贡献最大； 这说明：也就是说要增加双线圈系感应测井 的探测深度(r)，就需要增加线圈距L。
2、横向积分几何因子
将横向微分几何因子gr对r，可得出半径为r的 无限长圆柱体介质的几何因子，就得出横向积 分几何因子。
Gr g r dr
表示横向微分几何因子与线圈距的乘积Lgr随η （艾塔）的变化曲线，即是双线圈系的横向微 分几何因子。 当电导率不随z变化时，表示为
a g r (r ) (r )dr
0
曲线特点：当η较小时，gr几乎直线上升；当 η=0.45时，曲线到达最大值，然后下降，直至 η相当大时曲线趋于0。
一、横向探测特性（横向几何因子）
1、横向微分几何因子
将半径为r，面积为drdz的单元环微分几何因 子g对z求积分，就得到半径为r，壁厚为dr的 圆筒形介质的横向微分几何因子，记作gr
g r gdz
2K (1 K 2 ) F ( K ) (2 K 2 1) E ( K ) L
感应测井
二 、感应测井线圈系的选择
双线圈系(一个发射线圈，一个接收线圈)的探测特性. 复合线圈系（ 多个发射线圈，多个接收线圈)的探测特性. 感应测井仪器（线圈系）的探测特性（探测深度和纵 向分辨率）是评估感应测井仪器的重要指标，它与地层
参数（如冲洗带电导率、原状地层电导率、围岩电导率）
分布有关。现在流行的横向探测深度和纵向分辨率的定 义是基于道尔（Doll）的几何因子理论发展起来的。
s
围岩
t
s
i
m
侵入带 围岩
原状地层
分区均匀介质地层模型
无用信号Vx（发射线圈和接收线圈间的直接耦合电动势）：
VX
2 i nT nR S0 I 3 2 L
将VR与Vx相比，并带入常数得
| VR | 8% | VX |
在测井中，应把VX 消除掉。为消除无用信号，一般采用 下面两个措施： 1) 采用复合线圈系，有意识地压制无用信号。 2) 利用VX与VR间90°的相位差，可在线路中加入相敏检 波器来进一步压制。
2. 复合线圈系
复合线圈系是由串联在一起的多个发射线圈和串联在
一起的多个接收线圈所组成。它们分别用 T0 ， T1 ， …… ， TL 和 R0 ， R1 ， …… ， Rm 代表 , 其匝数分别是 nT0 ， ……, nTL和nR0，……，nRm，其中T0和R0称为主发射和主接收线 圈，它们的匝数 nT0和nR0)一定是最大的
围岩影响较大 薄层探测不准
定义纵向积分几何因子等于0.5时对应的层厚为纵向分辨率。
Cs
Ct
Cs
一个h=1m，Ct=200ms/m的水平地层，在Cs=400ms/m的围岩 中，求线圈距为1m的双线圈系在地层中点时的视电导率值和 围岩贡献的大小？ Ca=Ct*Gt+Cs*(1-Gt) 通过查图，可知Gt=0.5 Ca=200*0.5+400*0.5=300ms/m 围岩的贡献率： Cs*(1-Gt)/Ca=400*0.5/300=66.7%
双感应测井名词解释
双感应测井名词解释
（实用版）
目录
1.双感应测井的定义
2.双感应测井的工作原理
3.双感应测井的应用领域
4.双感应测井的优势与局限性
正文
双感应测井是一种地球物理勘探技术，主要用于探测地下的地质结构和资源分布。
它利用电磁感应原理，通过向地下发射电磁波，测量返回的信号来分析地下物质的性质和位置。
双感应测井的工作原理主要是通过两个线圈的电磁感应来实现。
第一个线圈（发射线圈）向地下发射电磁波，当这些电磁波穿过不同介质时，会产生一个二次场。
第二个线圈（接收线圈）测量这个二次场，并通过计算得出地下物质的性质和位置。
双感应测井的应用领域非常广泛，包括石油勘探、矿产资源勘查、地下水资源调查、地质灾害预测等。
特别是在石油勘探中，双感应测井技术可以帮助工程师准确地找到石油储层，提高钻井成功率。
尽管双感应测井技术具有很多优势，但也存在一些局限性。
首先，它对地下介质的电磁特性有一定的依赖性，对于某些具有复杂电磁特性的地层，双感应测井的准确性可能会受到影响。
其次，双感应测井技术受到地下构造和钻井条件的影响，需要结合其他地球物理勘探技术进行综合解释。
总之，双感应测井作为一种重要的地球物理勘探技术，在地质勘查和资源开发领域发挥着重要作用。
第1页共1页。
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（2） 复合线圈系的特点 0.8 米的六线圈系
R2 0.6 T0 0.2 T1 0.4 R1 0.2 R0 0.6 T2 -7 100 -25 -25 100 -7
上面的数字表示线圈的圈数,而负 号表示绕向与主线圈相反.
T0 R0 围岩补偿线圈
T1 R1目的: 改善径向探测特性、减小泥浆的影响。
T2 R2目的：改善纵向探测特性。
复合线圈系的优点： 改善了径向和纵向探测特性， 把涡流聚焦到所探测的地层 中，使分层能力和探测半径
四 感应测井曲线的特点 1： 在上下的
S相同的情况下，对称于地层
的中部，低电导率地层
a
a低，反之亦然。
H
2 ：当上下围岩的电导率不同时，曲线不对
一 问题 的提出 特殊钻井： 空气钻井 非导电泥浆钻井（油基泥浆） 如果在这类井中想用电极系向地层注入电流，造 成人工电场来测量电阻率是不可能的。
因此就提出用电磁感应的方法，在地层中建 立电场测量地层的导电特性，即感应测井
随着技术的发展，感应测井不仅能用在非导电泥浆 井中还可用在淡水泥浆（Rmf>Rw) Rt=0.2∼ 200 的裸眼井中,其资料比其它电 阻率曲线更优越 二 电导与电导率
S
当上下的S不相同时，可分别读取，取其平 均值
S =（S上+ S下）/2 S上
S下
当有侧向和感应测井时，应如何选择测井资 料呢？ 优先用感应
Rw Rmf/Rw 2.5 交点落在RW的外边， 同时也在Rmf/Rw=2.5的 左边,优先用侧向。 用侧向和感应
4 双感应测井直观显示油气水层 - SP + RILD 油气 RILM
定义
单位
三 线圈系的探测特性 1 双线圈系的感应测井原理
R 接收探头 有用信号 ER
EX
I 产生的一次磁通 I’产生的二次磁通
Ø`
I’
感应电流
T 发射探头
通以20千周/ 秒的交流电 I:交流电
Ø
双线圈系图
涡流：在电动势的推动下，导电环中将有交
变的电流I`，它是以仪器轴为中心的
环流，称为涡流。
它与地层的电导率成正比
在无限均匀的情况下有：
ER=K •
K为常数（仪器常数）
在均匀介质情况下求电导率的公式为：
ER K
ER K
在非均匀介质情况下：
此时电导率不等于地层的电导率，而是仪器探测 周围泥浆、侵入带、地层和围岩的综合反映， 即为：视电导率a
ER a K
2 复合线圈系的特点
由于双线圈系仅有理论意义，无实用 价值，因此提出了复合线圈系。
a值的选取
曲线对称于地层中部，此时读极值
目的层的
a值
目的层中有薄的泥质或钙质夹层，应 去掉夹层读数。 微电极 a
曲线起伏变化时，读其平均值
a
（2） 读取围岩的视电导率
S
S相同且岩性均匀、岩层 很厚，可任取上或下的S作为围岩 的S。
当上下的
S
围岩的岩性不均匀时，应取靠近目的层的值。
涡流I`又在介质中激起二次交变磁通 磁通量的变化能引起感应电动势：
Ø`,
e
d dt
Ex ER
Ex
ER
I`
t
t I t
e
d dt
90
发射电流I
EX（无用信号）
e
I`（正比于）
90
` 90
ER（有用信号）
由此可知：ER滞后EX 90，滞后发射 电流180 。
接收线圈接收到的信号：
S 上>S下> S a
称地层的中部，呈倾斜状。
H
3 :岩层厚度<2米,则H H>2米,没有此特征.
曲线的幅度
a
H
五:感应测井资料的应用 1. 确定层界面
当H>2米时,可用半副点来确定层界面 层界面
层界面
只有电导率曲线时，才能用该方法确定层界面
2 .合理地选择感应测井资料的读数
（1） 目的层的
P83图 RLL8
水