地球物理测井-侧向及微电阻率测井
《地球物理测井方法》第4章 侧向测井
Rt I 0
4L
ln
2L0 r0
Rt
4L
ln 2L0
U A0 I0
r0
K 4L
ln 2(L0 / r0 )
12
四、接地电阻 rg 及视电阻率Ra
rg U AON I0 主电流流经路径的等效电阻
Ra
K U A0 N I0
Ra Krg K (rm ri rt rs )
线电极可分成无限多个小的电流元dI(点电极)
8
设坐标原点在电极系中 点，Z轴与电极轴线重合
设电极全长2L0,主电极长 2L,电极半径r0,且r0<<L0
设整个电极流出电流I， 主电流I0，电流均匀分布 在线电极上，电流密度为：
j I0 2L
9
RI
d在意U线一电点极M（上x任，R取tyd，一I z电）流处元产d生ξ的，电U它位在为介：质4中任r
29
探测特性
深度记录点：A0 中点 分辨率：深0.632m，浅0.437m 探测深度：深1.1m，浅的0.35m
探测深度：深七比深三深
分辨率：三侧向比七侧向高
深浅三侧向分辨率相同,深浅七侧向分辨率不同
五、曲线特点(自学)
六、应用：同三侧向
30
三侧向测井
深三侧向
浅三侧向
七侧向测井
深七侧向电极系
B2(A' 2)A2M
' 2
M2
A0
M1
M
' 1
A1 A1' (B1)
34
二、测量原理(恒功率测量)
用ΔUM1M2调节I0 使 ΔUM1M2=0
测I0和UM1
用VA2-VA1的差值调节IS， 使I0UM1=选定功率
浅析地球物理测井在煤田地质勘探中的应用
浅析地球物理测井在煤田地质勘探中的应用摘要：我国的煤炭资源在世界位居前列，并且煤炭是我国主要的消耗能源，因此煤田地质勘探对我国能源开采的极其重要。
地球物理测井简称测井，是通过在钻孔中提拉探管来测量地下岩层的导电特性、声学特性、放射性等物理参数，从而达到识别地下岩层的目的。
本文主要简单地介绍几种地球物理测井方法及其在煤田地质勘探中的应用。
关键词：地球物理测井；测井方法；煤田勘探1 引言地球物理测井技术经过长达几十年的发展，形成了以核、声、电三种测井系列为主的诸多测井方法，在煤田地质勘探中通过利用这些技术方法，我们可以确定煤层的埋深、厚度及结构；划分地层岩性剖面，推算解释地层时代；确定地下断层性质、层位及断距；测算地层地温梯度；计算地层孔隙度，地层含水饱和度及含水层位置；测量钻孔的顶角和方位角等。
2 测井技术方法介绍2.1自然伽马测井自然伽马测井是煤田地质勘探测井中最常用的测井方法，它主要通过探管测量岩层的天然伽马射线强度。
在沉积岩地层中，因为放射性元素主要存在于黏土矿物中，因此地层泥质含量越多，其放射性越强。
通过这种规律，我们就可利用自然伽马测井来划分钻孔的岩性剖面、确定砂泥岩沉积地层中的泥质含量以及确定地层的渗透性。
通过自然伽马测井，我们也可以根据地层放射性来勘探地层中的其他具有放射性的矿产（如钾盐、钍、铀等）。
2.2密度测井自然伽马测井是测量岩石中的放射性元素发射的伽马射线强度，是被动的测量方式。
而密度测井是采用主动测量的方式：通过探管携带的人工放射源在地下产生射线，测量射线在与地下岩石经过相互作用后的射线强度，进而计算出地下岩层的体积密度，达到识别地下岩性的目的。
由于煤的密度与其他岩石的密度有着十分明显的差异，所以密度测井能让我们简单快速的识别到煤层，确定其埋藏深度及其厚度。
2.3电阻率测井电阻率测井是以地下岩层的导电性（电阻率或电导率）为基础，在钻孔中通过电极系来测量地层电阻率的一种方法。
地球物理测井知识点复习
1.地球物理测井，根据地层岩石的物理性质不同可分为电法测井，声波测井，放射性测井三大类。
2.电法测井主要包括自然电位测井、普通电阻率测井、侧向测井、感应测井。
3.标准测井是一种组合测井方法，主要包括自然电位，普通电阻率，井径三条曲线。
4.微电极测井，主要包括微梯度，微电位两条曲线，在曲线图上一般重叠绘制，根据该曲线的异常幅度及差值，可辅助划分渗透层（岩性）。
5.自然电位测井测量的是井孔中岩石的自然电位随井深的变化的曲线。
6.淡水泥浆，砂泥岩剖面，井孔中渗透性砂岩表面因离子的扩散作用带负电，泥岩表面因离子的扩散吸附作用带正电，所以，在自然电位测井曲线上，以泥岩所对应的自然电位曲线为基线，曲线上出现的自然电位负异常，代表渗透（砂）层。
7.淡水泥浆，砂泥岩剖面，自然电位曲线主要用于划分（区分）渗透（砂）层。
8.自然电位曲线具有如下特点：1 ）当地层、泥浆均匀，渗透性砂岩的上下围岩（泥岩）的岩性相同时，自然电位曲线对砂岩地层中心对称；2 ）当渗透性砂岩地层较厚（大于四倍井径）时，可用曲线半幅点确定地层界面；3 ）渗透性砂岩的自然电位，对泥岩基线而言，可向左或向右偏转，它主要取决于地层水和泥浆（滤液）的相对矿化度。
9.在砂泥岩剖面中，渗透性砂岩，如果其泥质含量增加，或渗透性变差，自然电位曲线异常幅度减小。
10.普通电阻率测井包括梯度电极系，电位电极系和微电极测井。
11.普通电阻率测井是根据岩石导电性的差别，测量地层的视电阻率。
用以研究井孔剖面的岩性、孔隙性、渗透性及含油性。
12.按导电机理的不同，可把岩石分为两大类：离子导电的岩石和电子导电的岩石。
13.沉积岩主要靠离子导电，其电阻率比较低。
虽然在沉积岩中造岩矿物的自由电子也可以传导电流，但相对于离子导电来说是次要的。
14.沉积岩的导电能力，主要取决于岩石孔隙中地层水的导电能力。
15.当砂岩的孔隙中，不仅含水，而且含有油时，在连通的条件下，水处于颗粒表面，油处于孔隙的中央部位。
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。
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02章 电阻率测井
I
MN I
I
电位： MN ，则 AN / MN 1, UMN UM
Ra 4 AM AN UMN 4 AM UM
MN
I
I
电极互换原理：
保持电极系中各电极之间的相对位置不变，只改变其功能（供电或 测量），则当测量条件不变时所测曲线完全相同，称为电极互换原理。
补充：理论计算一般用AMN；实际生产中小尺寸电极系用双极供电， 大尺寸电极系用单极供电减小干扰。
深：
Rd LL3
反映原状地层Rt
浅：
Rs LL3
反映侵入带Ri
（3）探测特性
➢ 纵向分辨率：主电流厚度(绝缘环中点O1O2间距)，约0.2 m ➢ 探测半径：横向探测深度，深rd≈1.0 m，浅rs≈0.3 m
2021/7/31
中国石油大学（华东）
23
A0：主电极（供主电流Io） A1、A2：屏蔽电极（供屏蔽电流Is，与Io同极性） M1、M1、M2、M2 ：监督电极 B1、B2：回路电极； N：对比(参考)电极，无穷远处
中国石油大学（华东）
8
有关阿尔奇公式
➢ 意义：将孔隙度测井与电阻率测井联系起来，用于计算 流体饱和度，是测井定量解释油水层的基础。
➢ 适用条件：纯岩石（不含泥质）或含泥质很少的岩石。
➢ 用法：孔隙度测井 ＋ 电阻率测井 ＋ 阿尔奇公式，在水 层（电阻率测井得出R0）可求出Rw；在油层可求出其R0 并进而确定Sw。
电阻率或电导率都是描述物质导电性质的物理量，
电阻率：单位是欧姆米（Ωm)，测井上用符号R表示；(Resistivity) 电导率：单位是姆欧/米（ /m），标准单位是西门子/米(S/m),测
井上用符号σ表示。 (Conductivity)
《地球物理测井方法》内容及复习提纲-2016
《地球物理测井方法》内容提纲中国石油大学（北京）高杰2016一、地球物理测井概论(Introduction to Well logging)1. 测井方法、测井技术的分类2. 储层的概念、储层评价参数3. 井眼环境、环境影响因素4. 钻井液侵入、径向电阻率剖面二、电法测井(Electrical Logging)1．普通电阻率测井（1）Archie 公式（2）影响岩石电阻率的因素、影响视电阻率的因素（3）梯度电极系及电位电极系的概念、命名（4）基本测量原理公式、曲线特征（5）微电极测井及基本应用2．自然电位测井（1）自然电场产生原因：扩散、扩散-吸附、过滤（2）自然电位的基本原理公式、曲线特征（正、负异常）（3）自然电位曲线的基本应用：渗透层的划分、泥质含量、Rw、水淹层（4）标准测井的概念3．侧向测井（1）三侧向测井、七侧向测井、双侧向测井对比（2）比较说明侧向测井的“恒流法”、“恒流法”和“恒流法”测量的差别和联系（2）基本测量原理公式、影响因素及校正（3）曲线基本特征、基本应用（正负差异、Sw的计算）（4）微球聚焦测井及地层微电阻率扫描成像测井4．感应测井及其它（1）感应测井几何因子理论（表达式）、感应测井测量公式（2）感应测井的探测特性：分辨率和探测深度（3）复合线圈系应用的原因、基本应用(深、中、浅) （4）感应测井影响因素、传播效应及校正（5）软件聚焦与阵列感应测井（6）随钻电磁波测井的测量量三、声波测井(Acoustic Logging)0．声波测井基础（1）声波的分类、全波列声波（2）滑行波的概念、临界角（3）弹性参数、声学参数（4）硬地层、软地层、单极子、偶极子（5）声波测井的主要应用1．声波速度测井（1）声速和声速测井的影响因素（2）临界源距、补偿声波测井（3）声速测井的基本应用（Wyllie公式）、周波跳跃（4）声波全波列测井的特点及应用（5）偶极子声波测井2．声波幅度测井（1）套管井中的声波模式（2）一、二界面（3）水泥胶结测井、变密度测井原理及应用（4）超声成像测井四、核测井(Nuclear Logging)1．自然伽马测井（1）岩石的自然伽马放射性及主要放射性元素（2）自然伽马测井原理及主要应用（3）自然伽马能谱测井的应用（4）自然伽马测井的API单位、去铀伽马（CGR）2．密度测井（1）伽马射线与地层的相互作用（2）密度测井核物理基础：体积密度与电子密度的关系（3）脊肋图、密度测井的石灰岩石刻度（4）地层密度和岩性密度测井的应用3．中子测井（1）中子与地层的相互作用（2）含氢指数概念、中子孔隙度测井（3）挖掘效应、中子测井的石灰岩刻度（4）热中子寿命测井、C/O测井和地层元素测井五、测井地层评价(Formation Evaluation from Well logs)1．岩性识别和储层划分（1）测井仪器系列选择；探测特性（分辨率、探测深度）（2）侧向与感应仪器的选择（深、中、浅）（3）9条曲线的主要特征（4）储层的划分、岩性识别的主要方法（5）泥质含量的求解方法2．流体识别与储层参数计算（1）岩石体积物理模型及三孔隙度测井的响应方程（2）储层有效孔隙度的计算、储层渗透率的影响因素与估算（3）Archie公式的中各参数的求解（4）储层流体性质快速识别方法、依据（5）泥质岩石的饱和度模型。
地球物理测井各条测井曲线的原理及应用
浅双侧向电阻率测井
RMLL
micro lateral resistivity log
微侧向电阻率测井
CON
induction log
感应测井
AC
acoustic
声波时差
DEN
density
密度
CN
neutron
中子
GR
natural gamma ray
自然伽马
SP
spontaneous potential
-|25mv|+
泥
自然电位 原状地层
侵 入 带 （ 稀 溶
浆 （ 稀 溶 液 ）
液
）
泥岩 砂岩
泥岩
1、自然电位测井
•曲线特点
砂泥岩剖面： 泥岩处 SP曲线平直（基线） 砂岩处 负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量成反 比，Rmf / Rw 成正比
曲线应用
① 划分岩层界面 ② 确定渗透性岩层 ③ 确定水淹层
1：500测井项目 （全井 ）
1 双侧向
1
2 声波时差
2
3 自然电位
3
4 自然伽马
4
5 井径
5
6 井斜
6
7
1：200测井项目 （目的层段） 双侧向—微球形聚焦
选测项目 地层倾角
岩性密度 补偿中子 声波时差 自然伽马 自然电位
井径
自然伽马能谱
微电阻率成像
声波成像
核磁共振
双感应—八侧 向（上古目的 层）
测井符号
英文名称
中文名称
Rt
true formation resistivity.
地层真电阻率
Rxo
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四微球形聚焦测井
1电极系 主电极:A(矩形) 测量电极:M 辅助电极:A1 监督电极:M1,M2
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20
2测量原理 恒压法测量
主电极 A 0 发出总电流 I ，
（一部分为主电流
I 0，主要
分布在冲洗带，一部分
为
辅助电流 I a , 分布在泥饼），
使
U
m1
U
，
m2
U
M 0O
U
ref
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13
4.2微电阻率测井测井
为了提高纵向分辨率,不漏掉薄层 和求准确目的层厚度;直观判断渗 透层;准确测量冲洗带电阻率等目 的建立微电阻率测井 微电阻率测井包括:
微电极 微侧向 邻近侧向 微球形聚焦测井等
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14
一微电极测井
1测量原理
电极系如图:
(1)电极A M1 M2嵌在绝缘极板
17
2测量原理
主电极 A0发出主电流 I0 (恒定），
屏蔽电极发出屏蔽电流
I
，
s
使 U m1
U
m
，测量电极
2
M
电位
1
记录 Rmll K U M1 I0
微侧向探测深度约为8厘米泥饼 分流作用减小主要反映冲洗带 电阻率
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三邻近侧向测井
邻近侧向 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
• 为了求地层径向各带电阻率设计各种侧向测井. • 如三侧向 七侧向 双侧向 微侧向等等
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3
一三侧向
• 三电极侧向测井简称为三侧向. 为了测准确渗透层井段侵入带 和原状地层电阻率设计深/浅三 侧向,两种电极系探测深度不同 但测量原理相同.
• 1 电极系:(如图)
• (1)深三侧向
• 主电极:A0;
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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
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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
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第四章侧向测井和微电阻率测井
主讲人：李维彦
长江大学
地球物理与资源学院
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1
普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一
普通电阻率测井
侧向测井(Rt)
三侧向 七侧向
双侧向
微电阻率测井(Rxo)
主要讨论: 1:侧向测井实现原理; 2:微电阻率测井实现原理; 3:曲线应用
微电极 微侧向 邻近侧向 微球形聚焦测井
• 屏蔽电极:A1 A2
• (2)浅三侧向
• 主电极:A0;
• 屏蔽电极:A1 A2
• 回路电极:B1 B2
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4
2测量原理
主电极
A0发出主电流
I
，屏蔽电极
0
发出屏蔽电流
I
，使
s
U
A0
U A1
U A2
测量主电极中点与对比 电极 N的
电位差
U，记录
Ra
K
U I0
Ra反映主电极中点附近地 层电阻率
主电极A0发出主电流I0，屏蔽电极A1,
A1'发出屏蔽电流I1，屏蔽电极A2, A2'
发出屏蔽电流I1'，使UA1 /UA2 a(常数）
UM‘1
UM’ 2，记录Ra
K UM1 I0
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11
四侧向测井曲线应用
1曲线特点
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12
2侧向测井曲线应用
(1)识别岩性; (2)确定地层真 电阻率; (3)判断油水层;
上使电极系贴井壁测量
(2)供电电极A和测量电极M1
M2组成两种不同类型的微电
极系:
(A0.025 M1 0.025 M2)
为微梯度电极系电极距为
0.0375米;
A0.05 M2为微电位电极系电极
距为0.05米
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 教学ppt
1 双侧向测井电极系 双侧向测井电极系是三 七侧向测井电极系
结合的产物
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9
主电极:A0;
监督电极:
M 1,M 2
M
' 1
,
M
' 2
屏蔽电极: A 1 , A 2
A
' 1
,
A
' 2
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
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10
2测量原理
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7
2测量原理
主电极 A0发出主电流 I 0 (恒定），
屏蔽电极发出屏蔽电流
I
，
s
使 U m1
U
，测量电极
m
' 1
M
电位
1
记录
Ra
K
U M1 I0
（ U N 0）
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8
三双侧向测井
三侧向测井探测深度浅而七 侧向 探测深度虽然有所改进但深浅七侧向 电极距不同,所测两条视电阻率曲线受 围岩影响不同给解释工作带来一定的 困难因此提出双侧向(8侧向)测井.
的变化，因此记录点为 主电极的中点
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5
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6
二、七侧向测井
1 电极系:(如图)
(1)深七侧向
主电极:A0;
监督电极: M 1 , M 2
M
' 1
,
M
' 2
屏蔽电极:A1 A2
(2)浅七侧向
主电极:A0;
监督电极: M 1 , M 2
M
' 1
,
M
' 2
屏蔽电极:A1 A2
回路电极:B1 B2
（ O 为电极
M
，
1
M
中点）
2
记录 Rmsfl K U M 0 0 I0
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21
五微电阻率测井资料应用
1划分薄层; 2确定冲洗带电阻 率; 3与侧向测井组合 直观判断油层
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22
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2
4.Байду номын сангаас侧向测井
• 在高矿化度泥浆的钻井中或高电阻率剖面井中 进行普通电阻率测井时,由于井的分流作用大, 所测量的视电阻率曲线变化平缓,几乎无法分辨 岩层,更无法确定岩层的电阻率.因此在电极上 增加聚焦电极迫使供电电极发出的电流侧向地 流入地层从而减小井的分流作用和围岩的影响, 提高纵向分辨能力,这种测井叫侧向测井又称为 聚焦测井