第3章 侧向测井

3.1 双侧向测井原理
它采用两个柱状电极和七个体积较小的环状电极，电 极系结构如下图：
深侧向测量时，主电极 Ao供以恒定电流 I 0 ，两对屏 蔽电极 A1 和 A1'、A2 和 A2' 流出与 I 0 相同极性的屏蔽电流 I s 和 I s' ，通过自动调节电路保持监督电极 M1和M1’（ M2和M2’ ）间的电位差为零，同时使屏蔽电极A1、A1’和A2 、A2’ 上的电位比值为一常数。即( U A /U A 或 U A /U A )。然后，测量的是任一监督电极（如M1）和无穷远电极N 之间的电位差。
视电阻率曲线受侵入带影响较大，使得深三侧向的 探测深度不够深，浅三侧向的探测深度又不够浅， 测量结果受原状地层电阻率影响大，导致了在渗透 层处，深浅三侧向视电阻率曲线幅度差不明显，难
于判断油水层，综合解释有困难。
2 七电极系侧向测井
三侧向电极系：
探测深度取决于屏蔽电极长度； 浅侧向探测过深。
七侧向电极系：
' 1 1
' 2
2
浅侧向测量原理和深侧向差不多
N
屏蔽电极
回路电极
Io
Is
屏蔽电极
回路电极
深侧向电极系
浅侧向电极系
3.1 双侧向测井原理
浅侧向测井时，A1，和A1’ 为屏蔽电极，极性与A0电极 相同，A2，A2‘为回路电极，极性与A0相反，由A0和屏蔽 A1,A1’流出的电流进入地层后很快返回到A2,A2’电极,减少 了探测深度。双侧向电极系尺寸如下：
电极系参数和地层参数。前者影响电极系K，后者影响电 极系的电位。 （a)电极系参数包括电极系长度、主电极长度及电极系直 径 ① 电极系愈长，主电流聚焦越好，主电流进入地层的深
度也越深。
② 主电极长度对曲线的纵向分层能力有影响，主电极越
短，分层能力越强。
③ 若电极系的直径等于井径（ds=d),Ra=Rt； 若ds<d, Ra<Rt,Ra随着电极系直径的增加而增加，减少 而减少，这是由于泥浆分流作用增加和减少的缘故。
1.3 三侧向测井曲线的应用 3）确定真电阻率
对影响因素（井眼、围岩—层厚、侵入）校正后得到地 层真电阻率Rt
1.4 三侧向测井的优缺点
优点：（1）适合在高矿化度泥浆（盐水泥浆）中使用
；（2）有利于划分薄层，能清楚地划分出0.4～ 0.5m的薄层；（3）探测深度比普通电阻率测井深。
缺点：当侵入较深时（ D >1.6m），深三侧向测出的
侵入校正
RLLD/Rxo=20 Rxo=2 RLLD/RLLS=7.5 Rt=60ohm.m Di=1.27m
3.2 双侧向Ra曲线及其校正
①图版校正法
侵入校正
3.2 双侧向Ra曲线及其校正
②动态侵入校正
气、水两相渗流方程
侵入校正
盐水泥浆侵入机理及动态侵入模型
g KK rg Pg (Φ g S g ) 1 (r ) qg r r g r t w KK rw Pw (Φ w S w ) 1 (r ) qw r r w r t
Pc Pg Pw Sg Sw 1
Kd=0.24m，Ks=0.38m 仪器全长3.6m，仪器直径为0.089m，Kd、Ks分别表示深、浅三侧向电极系系数。
1.1 三侧向测井基本原理
1.2 三侧向视电阻率及其影响因素
⑴ 表达式 三侧向电极系的位U，其视电阻率Ra为：
Ra K U I0
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 ' A1 M2 M1 A0 ( B2 ) A2 M1 M2 A1 A2 ( B1 )
仪器全长9.36m。由此可见，浅双侧向与深双侧向的尺 寸一样，其不同之处在于把柱状屏蔽电极A2和A2’改成电流 的回路电极B1、B2。
主电流I0，受屏蔽电流Is的
排斥径向、成水平层状流入
地层，由于回路电极的吸引， 在地层不远处即发散。 所测出的视电阻率主要反映
屏蔽电极
主电极 屏蔽电极 电流回路电极
井壁附近岩层电阻率的变化。
在渗透层井段就反映侵入带
Ri的变化
电流回路电极
1.1 三侧向测井基本原理
下面是一种实际应用的深浅三侧向电极系（单位：m) 电极上面的数值表示该电极的长度，两个电极之间的 数值表示电极之间相隔的距离。 深侧向时：最外侧两个电极作为屏蔽电极，通以和主电极相 同极性的电流。 浅侧向时：最外侧两个电极作为回路电极，通以和主电极相 反极性的电流。
1.1 三侧向测井基本原理
b)深三侧向电流分布和测量原理 测井过程中，主电极A0和屏蔽电极A1、A2分别通以相同
极性的电流I0和Is，并使I0保持为一常数， 通过自动控制Is方法，使A1、A2的 电位始终保持和A0的电位相等，沿
纵向的电位梯度为零。这就保证了
电流不会沿井轴方向流动，而绝大
部分呈水平层状进入地层，这样大 大减小了井和围岩的影响，测量的 是主电极（或任一屏蔽电极）上的 电位值。因为主电流保持恒定，故 测得的电位依赖于地层电阻率的大 小。
三侧向测井的视电阻率理论曲线特征与电位电极系 的视电阻率曲线相似，①当上下围岩电阻率相等时，曲线 关于地层中心对称，在高阻地层中，视电阻率出现极大值
；②当上、下围岩电阻率不等时，则Ra曲线呈不对称形状 ，且极大值移向高阻围岩一方。
0
10 20 Ra/Rm
H H/d=4
Rs/Rm=1
Rt/Rm=40
1.2 三侧向视电阻率及其影响因素 ⑶ 三侧向影响因素
分布比S=2.4；电极系长度L0=1.07m；电极距L=0.437m
2 七电极系侧向测井
应用： 基本上与三侧向测井相同
缺点：
由于深、浅七侧向电极系电极距不同，
两条视电阻率曲线纵向分辨能力不同，
使测井资料解释应用产生问题。
3 双侧向测井
是在三侧向和七侧向的基础上发展起来的，既有合适 的探测深度（和三侧向相比），又使深、浅侧向电极距相 同（和七侧向相比）。 双侧向测井顾名思义，它也分为深双侧向和浅双侧向 ， 深侧向电阻率主要反映原状地层电阻率， 浅侧向电阻率主要反映侵入带电阻率。
0 10 20 Ra/Rm
H
H/d=4
Rs/Rm=1 Rt/Rm=40
1.3 三侧向测井曲线的应用 2）识别油、水层
识别依据： 幅度差 Rmf>Rw时：水层——增阻侵入 Rxo> Rt—负幅度差 油层——减阻侵入 Rxo< Rt —正幅度差 Rmf<Rw时：水层、油层（油水同层）——减阻侵入，都出 现正幅度差，但Rt油层>Rt水层。
电极系的原则是： （1）层厚影响小，分层能力强，即薄层电阻率曲线显示清楚
（2）井眼影响小，在相同井眼条件下，对深浅侧向的影响相同。
（3）深浅双侧向的探测深度差别要大，有利于判断侵入特性。 双侧向同样受井眼、围岩及侵入影响，需进行校正。
3.2 双侧向Ra曲线及其校正
①图版校正法
厚层、井径8in 、井眼无环带、无过 渡带以及读数已做井 眼校正。
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。
1.1 三侧向测井基本原理
深三侧向
电极系结构及电场分布
恒流法：恒定不变电流Io 屏蔽电流：与Io同极性电流Is 自动控制Is：保持U Ua1=Ua2=Uao
Is对Io屏蔽作用：
主要取决于屏蔽电极的长度
记录点：Ao中点
记录电位差：
△U = U （Ao中点）—U （N）
1.1 三侧向测井基本原理
②浅三侧向测井基本原理
U —电极表面的电位， V； I0 —主电流强度， A； K — 三侧向电极系系数，m.可用理论计算方法或实 验方法求出，还可用下面的近似公式计算： 式中
K 4 L ln(2 L0 / r0 )
式中，L: 主电极长度的一半；L0: 电极系长度的一半；r0： 电极系半径。
1.2 三侧向视电阻率及其影响因素 ⑵ 曲线形状
第三章 侧向测井
三电极侧向测井
本 章 授 课 内 容
七电极侧向测井
双侧向测井
冲洗带电阻率测井
重 点 掌 握
2011-2-18
屏蔽电极
双侧向和微球形聚焦测井原理
地球物理测井方法与原理 1 /51
侧向测井手段的提出
a) 存在问题：为了评价含油性，必须较准确的求出地
层的电阻率，在地层厚度较大、地层电阻率和泥浆电阻率 相差不太悬殊的情况下，可以采用普通电极系测井来求地 层电阻率；但在地层较薄、电阻率很高，或者在盐水泥浆 的情况下，由于泥浆和围岩电阻率很低，使得电极流出的 电流大部分都在井和围岩中流过， 进入测量层的电流很少。 因此测量的视电阻率曲 线变化平缓，不能用来 分层，确定Rt。
3.2 双侧向Ra曲线及其校正 ⑴表达式
在主电流I0恒定不变的情况下，测得的电位差和 介质的视电阻率成正比：
Ra K U M1 I0
其中：K 为双侧向电极系系数，可由实验或理论 计算获得；UM1为监督电极M1上的电位。
3.2 双侧向Ra曲线及其校正
⑵ 曲线形状
当上下围岩相同时，Ra 曲线对称于地层中部；在地 层的上下界面附近出现两个小尖，随厚度增加这两个小尖 逐渐消失；高阻厚层中部的视电阻率数值最高，且曲线平 缓，变化不大，曲线应读地层中部的视电阻率值，小尖不 作地质解释。