最新钻井地球物理勘探教案——第四章 感应测井
地球物理测井方法课件：1-4 感应测井
BR
M cos 2T3
nT ST IT cos 2T3
Z
BR
C) 通过部分球面的磁通量 P
' BRdS S
球面上面积元 ：
O T
0
dS r 2 sin d d T2 sin d d T
GaoJ-1-4
T
17
'
2
BRdS 0
0 0
nT ST IT 2T3
cosT2
sin d d
GaoJ-1-4
11
2. Doll几何因子理论概述
假设单元环的电磁场之间互不发生作用 假设电磁波瞬间便可通过地层(即时场)
(1)线圈系周围介质由无数个单元环组成
(2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动
(3)每个单元环都单独存在，且在接收线圈中产生
感应电动势dVR（二次电动势）
(4)接收线圈中感应电动势VR是所有单元环产生 的dVR之和 ：
nT ST IT 0 sin cos d
T
0
nT S T IT T
1 2
sin
2
0
'
nT ST r 2 2T3
IT
sin 0
r
T
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18
D) 单元环的感应电动势dV：
'
nT ST r 2 2T3
IT
dV
'
d' dt
nT ST r2 2T3
dIT dt
IT I0eit
dV
'
inT ST r2 2T3
➢在通过z的子午面上，用 drdz面积元表示单元环
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14
（1）单元环中感应电动势dV、涡流dI
油气地球物理测井第四章资料
与三侧向比较，七侧向分层能力不如三侧向高， 主要是由于三侧向的电流层厚度约0.3m比七侧 向电流层度(约0.8m)小，受井眼影响大，二者 探测深度几乎相等。
五 双侧向(深、浅双侧向)
双侧向吸取了三侧向和七侧向优点，它的探测深度和分层能力均优于三 、侧向，可用来划分地层剖面，求取地层电阻率Rt，定性判断含油性。
根据电位叠加原理求UM、UN R a=KUMN/Io
七侧向小结
与三侧向一样，七侧向也是一种聚焦电阻率测井法，其 极系特点是七个电极，以主电极Ao为中心，两对监督 电极，一对屏蔽电极上下对称分布，测井时自动调节 屏蔽电流强度，使主电流聚焦，并水平地进入地层， 七侧向记录的是任一监督电极的电位，该电位大小与 地层电阻率有关，所以七侧向测井曲线反映地层电阻 率变化情况与三侧向一样，七侧向受围岩，泥浆的影 响也很小；分层能力强，但受侵入带影响，在高矿化 度泥浆井中使用效果最好，用其于求地层电阻率Rt。
第四章侧向测井 Laterolog 或Focused Log
•总 述
• 1. • 2. • 3. 电流聚焦测量深、中、浅三种不同径 向电阻率Rt、Ri、Rxo • 4.用于划分岩性、
一、为什么要提出测向测井
• 1. 盐水泥浆、高阻薄层，将产生泥浆分流、测不到地层电阻 • 2. 高阻屏蔽使普通电阻率法无法进行，所以提出聚焦测井法 使电流进入地层。其办法是把主电流聚焦，用电子线路把电 流挤入地层，与普通视电阻率差别在于供电方式不一样。
六、其他侧向测井 1.微侧向
六、其他侧向测井 2. 邻近侧向和微球形聚焦
• (ii)侵入带影响： Gi Ri的影响，侵 入深、电极聚焦 能力差，Gi值大， • Ri在总测量值中 占的分量大，所 以高阻侵入比低 •
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。
(完整)1-3感应测井
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
吉林大学钻井地球物理勘探(测井)教案
课程教案课程编号： 0801223022课程名称：应用地球物理 4 ：钻井地球物理勘探课程英文名称： Applied Geophysics 4: Geophysical Well Logging总学时： 64学分： 3.5开课单位：地球探测科技与技术学院，地球物理系授课对象：地球探测科技与技术学院，勘查技术与工程专业本科生前置课程：普通物理一、教学目的与要求《应用地球物理 4 ：钻井地球物理勘探》是应用地球物理系列课程之一，是勘查技术与工程专业的学科基础课程，本教学大纲适用于勘查技术与工程专业的本科教学。
通过本课程教学，使学生掌握电测井、声测井、核测井及研究油井的其它测井方法的基本原理，了解与测井资料解释与处理与测井数据采集有关的基础知识和基本概念，为进一步学习《测井资料解释与数据处理》、《测井数据采集原理与技术》课程打下基础。
通过对本课程的学习，学生应掌握各种主要测井方法的工作原理，了解如何根据地质与工程问题选择测井系列的能力。
二、教学内容应用地球物理Ⅳ——钻井地球物理勘探第一章绪论一、定义钻井地球物理勘探——在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称。
又称为：地球物理测井、矿场地球物理、油矿地球物理。
简称为“测井”。
1 ．石油勘探与开发过程的几个阶段（测井在其中的位置）；1 ）地质调查—查明含油气盆地、提出含油气远景区；2 ）物探—帮助查明盆地状况，通过详查找出有利储油的构造；3 ）钻探—了解地质分层，寻找出油气层；4 ）测井—划分渗透性地层，判别渗透层含油气情况；5 ）试油与采油—为了解油井动态变化及研究井的技术状况，还须进行测井。
测井是贯穿在整个石油勘探与开发过程中的一个不可缺少的环节。
2 ．有关“井”的几个概念1 ）钻井—又称钻孔，井孔，井眼2 ）泥浆—用于将钻井过程中产生的岩屑排出地面；保持对地层产生适当压力，防止发生井喷。
3 ）裸眼井与套管井3 ．常用石油测井方法1 ）以岩石导电性为基础的一组方法；普通电极系电阻率法测井；微电极系测井；侧向测井及微侧向测井；感应测井、阵列感应测井、介电测井；微电阻率扫描成像测井。
地球物理概论4
周波跳跃
§2.1
•质量要求
声速测井
1、渗透层不得出现无关的跳动，出现周波跳跃测速应降至 1000m／h以下，重复测量。
2、声波时差数值应符合地区及岩性规律，并与补偿中子、补偿
密度孔隙度相对应，不得低于对应的岩石骨架值。 3、重复误差在渗透层不得大于±10μ s／m。
4、测后有套管声波时差记录，误差范围： 187 μ s／m±5μ s／
扩散电位
+ -
泥岩
+ + + — — — — — + + +
Na+
+ — — + Cl + Na+ + + — —
Na+
砂岩与泥岩的自然电位分布
§1.1
•曲线特点
砂泥岩剖面： 泥岩处 砂岩处
自然电位测井
SP曲线平直（基线） 负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量 成反比，Rmf / Rw 成正比
§1.2
•微电极测井应用
普通电阻率测井
1、详细划分地层剖面； 2、判断岩性，划分渗透层； 3、精确划分储层有效厚度； 4、确定冲洗带电阻率。 5、分析储层非均质性
§1.3
•基本原理
侧向（聚焦）测井
盐水泥浆、高阻薄层条件下， 普通电阻率测井失真，· · · · · · · ·
屏蔽电极
增加屏蔽电极，
泥浆 地层
2、垂直入射
V1
Vp，Vs
幅度反射、 折射系数
Z 2 Z1 RPP , Z1 1V 1, Z 2 2VP Z 2 Z1 2 Z1 2 TPP , VP , VS Z 2 Z1 Z 2 Z1 4 Z 2 Z1 RPP Z Z , TPP ( Z Z ) 2 2 1 2 1
环境与工程地球物理勘探05第四章 磁法
正，反之取负。H与x轴的夹角称为
磁偏角D，当H偏东时，D取正，反 之取负，H与T的夹角称为磁倾角I ，T下倾时取正，反之取负。
图4·1·1 地磁场坐标系统
第一节 高精度磁法
上述X、Y、Z、H、T、D、I各量统称为地磁要素，它们之间的关系如下：
X = H cosD，Y = H sinD，Z = T sinI = H tgI
H = T cosI， T2 = H2+Z2 = X2+Y2+Z2
(4·1·1)
分析这些关系可知,地磁要素中有各自独立的三组：I、D、H；X、Y、Z；H、Z、 D。如果知道其中一组，则其他各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I、D、H 三个要素。
磁法勘探一般都是相对测量，地面磁测主要测Z的变化，有时也测H和T；航空磁测 主要测定T的变化。
磁场强度的单位，在国际单பைடு நூலகம்制中为特斯拉 ( T )，在磁法勘探中常用它的十亿分之 一为单位，称为纳特 ( nT )，即
1nT = 10-9 T 过去习惯使用CGSM单位制中的伽玛 ( γ )，其与国际单位制的换算关系为
第一节 高精度磁法
二、磁测仪器和磁法勘探野外工作方法
(一) 磁力仪
磁力仪的种类很多，大致可分为两大类，即机械式磁力仪和电磁式磁力仪。 由于磁法勘探早期主要以勘探磁性较强的固体矿产为主，使用的仪器主要为机 械式磁力仪(又称磁秤)，机械式磁力仪可分为刃口式和悬丝式两种，而每种又可 分为垂直磁力仪(测量磁场强度垂直分量)和水平磁力仪(测量水平分量)，仪器的灵 敏度一般为n×10nT，主要用于地面磁测。随着磁法勘探研究的深度和空间范围 的不断扩展，近年来已经向地壳深部与向微磁、弱磁性的地质对象勘探转变，不 仅在油气藏、地热、煤田等弱磁性领域扩大磁法的应用，而且在考古、环境污染 、灾害预测等方面也有应用。这就要求磁测仪器具有较高的灵敏度，所以磁测仪 器加速了发展速度，第一代磁力仪利用永久磁铁或感应线圈，如机械式磁力仪； 第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂的电子线路，如质 子磁力仪和光泵磁力仪；第三代磁力仪为利用低温量子效应制成的超导磁力仪。 同时，磁性参数的综合利用方法，也从研究单一磁导参量和磁性参数向三分量、 磁梯度和磁各向异性等多种磁性参数综合研究与利用方向发展。
地球物理测井测井课程设计
地球物理测井测井课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解地球物理测井的基本原理，掌握测井曲线的解读方法；2. 学习并掌握不同岩性的地球物理特征，能够分析地层岩性及物性参数；3. 了解测井资料在油气勘探与开发中的应用，掌握基本的数据处理与分析技巧。
技能目标：1. 能够操作测井设备，进行简单的现场数据采集；2. 能够运用专业软件处理测井数据，绘制并解读测井曲线；3. 能够运用测井资料进行地层对比、油气层识别及储量计算。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对地球物理测井的兴趣，激发探索地球深部奥秘的欲望；2. 增强学生的团队合作意识，培养在实践操作中解决问题的能力；3. 提高学生的环保意识，认识到地球资源的重要性，培养学生的社会责任感。
课程性质：本课程为高中地理学科选修课程，旨在帮助学生了解地球物理测井的基本知识，培养学生的实践操作能力。
学生特点：高中生具有较强的逻辑思维能力和动手操作欲望，对地球科学有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
通过课程学习，使学生在掌握测井基本知识的基础上，能够独立完成测井数据的采集、处理与分析。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，激发学生对地球科学的研究兴趣。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 地球物理测井基本原理- 测井方法与设备- 地球物理参数的测量原理- 测井曲线的生成与解读2. 地层岩性与地球物理特征- 岩石的物理性质与测井响应- 不同岩性的地球物理特征分析- 地层对比与岩性识别3. 测井资料的应用- 油气层识别与评价- 储量计算与资源评估- 测井资料在勘探开发中的应用案例4. 测井数据采集与处理- 测井设备的使用与操作- 测井数据的质量控制与处理- 测井曲线的绘制与分析5. 实践教学环节- 实地测井操作体验- 测井数据处理与分析实践- 测井成果综合应用教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
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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。
线圈系的分层能力和探测深度是考察感应测井的重要参数。
对线圈系的基本要求：
①总的无用信号为 0 ；
②径向特性：钻孔对测量结果的影响应该最小；
③纵向特性：上下围岩的影响要小，分层能力要强；
④上、下围岩电导率相同时，曲线对应地层中心应该对称。
一、双线圈系的纵向探测特性
纵向特性—沿线圈系轴向，不同距离处介质对读数的相对影响。
纵向微处几何因子—单位水平层的几何因子。
纵向积分几何因子—厚度为 h 的水平层的几何因子。
二、双线圈系的径向探测特性
径向特性—垂直于井轴不同距离处介质对读数影响的相对大小。
径向微分几何因子—将介质分或无数个以井轴为轴线的单位厚度的圆角，每个圆角的几何因子。
径向积分几何因子—半径为 d/2 无限延伸的圆柱体的几何因子。
三、双线圈系存在的问题
1 ）纵向特性—地层比较薄时，围岩影响大，地层界面不明显；
2 ）径向特性—井的影响大，探测深度浅；
3 ）无用信号远大于有用信号。
四、多线圈系特性
采用多线圈系的目的：改善线圈系的纵向和径向探测特性；
方法：增加一些线圈，使它们与原来的线圈构成新的线圈，对这些线圈对的有用信号，主要来自浅部和围岩，用这些信号去抵消主线圈对相应部分的信号，从而提高来自地层深处的信号的比例。
叠加原则：复合线圈系的径向特性和纵向特性是组成该线圈系的各个简单双线圈系的径向特性和纵向特性的线性叠加。
第三节感应测井曲线形状
曲线特征：
1 ．地层界面对应于曲线的半幅度点处；
2 ．上、下围岩电导率不同时，曲线不对称，但界面仍对应于各自的半幅点处；
3 ．地层较薄时，按半幅点确定的厚度，稍大于实际厚度；
4 ．视电导（阻）率，接近于地层真电导（阻）率。
第四节感应测井曲线的解释
为定量研究地层的储量特性与含油气特性，需对感应测井测得的视电导率（σ a ）进行一系列校正，以便求出真电导率σ。
校正内容：井眼、传播效应、围岩、侵入带
一、曲线的分层与读值
分层—厚层，界面对应于半幅点处；
薄层，（ < 2m ）界面对应于半幅点以上位置，分层时应配合其它曲线。
读值—对应地层中心处，高电导率地层读极大值，低电导率地层读极小值。
围岩电导率—取距地层中心点 5m 以内围岩的读数作为围岩的视电导率。
二、井眼校正
井眼部分的几何因子小于 0.001 ，可以不进行校正。
三、均匀介质传播效应校正
几何因子理论忽略了传播效应，因而带有一定误差，即使在均匀介质情况下，也需进行校正。
四、厚度与围岩影响校正
五、确定地层电阻率
经过井眼、层最校正的曲线还受侵入带的影响；
力求准 R t ，需配合其它测井曲线，即浅探测类的曲线如双感应侧向、短电位等。
第五节阵列感应测井
第六节多分量感应测井
本章讲课重点：
1 ．感应测井基本原理
2 ．几何因子理论要点
基本概念：
几何因子传播效应纵向微分、积分几何因子径向微分、积分几何因子
均匀介质校正
思考问题：
1 ．感应测井是在什么样的生产需求下诞生和发展的？
2 ．感应测井仪器为什么都采用多线圈系？
3 ．感应测井读数为什么必须进行均匀介质校正？
※ 4 ．综合对比普通电阻率法、侧向测井和感应测井这三种类型的电阻率法测井的特点，以及各自的适应范围。