岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的关系;3普通电阻率测井原理
第2章普通电阻率测井(Ra)
2.判断岩性、确定渗透层及 其有效厚度
3.确定冲洗带电阻率和泥饼 厚度
4.辅助划分沉积环境
目的：掌握对于薄或薄互层状地层中渗透层的划分方
法及高阻渗透层及非渗透层的区分。
*思考题：视电阻率测井与自然电位测井组
合如何区分高电阻渗透层与非渗透层。
微梯度L=0.0375 微电位L= 0.05 探测范围：微电位8-10cm，微梯度4-5cm;
2.测量原理
二、微电极测井曲线特征
曲线重叠法原则 正、负差异 1.渗透性砂岩：中、均、正 2.泥岩：一级低值，直线 3.致密层：曲线重叠，阻值高 4.灰岩：阻值一级高值 5.岩盐、膏岩：重叠
三、微电极测井应用
Ra=k•⊿UMN/I0 Ra=f(Rt，Ri,Rm,Rs,D,d,h,L等） 1.装置系数k，来自于仪器本身，I
是否恒定。 2.仪器类型（顶、底） 3.地层厚度：
h大，测量精度高，h小，精度差. 4.井径d：
d大，对测井不利，d越大，泥浆 多。 5.泥浆电阻率：
淡水泥浆，有利 盐水泥浆，不利
四、地质应用(4)
c-d段： RMN=R1 R2
j
MN
c=
j
d MN
Rac>R1 Rad>R1
d-e段： RMN=R2
j MN jo
Ra>R2
e点及其附近： j MN = jo RMN=R2
Ra=R2
e-f段 ： j MN < jo RMN=R2
Ra<R2 f-g段： I’=2R2·I/(R1+R2)
Ra=常数
第二章 普通电阻率测井(Ra)
介绍视电阻率概念，讨论影响因素，研究测井原理及曲线特征及 应用
岩石电阻率与岩性孔隙度
参见P73表2－5
二、岩石电阻率与地层水性质的关系
沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水 的电阻率——地层水电阻率↑→地层岩石电阻率↑
1.地层水电阻率与地层水化学成分的关系
溶液浓度 (g/l) 0.01 0.1 1 18°C时的溶液电阻率(.m) NaCl 536 44.6 5.75 KCl 572 58.2 6.11 MgCl2 431 45 4.99
地层因素F -孔隙度 Φ 关 系 图 (溶液矿化度：120000mg/l) N=35
100
－F关系
y = 1.2257x-1.8349 R2 = 0.9545
P——极化强度 E——外加电场强度
石油大学测试
★饱和水的岩样有明显频 散现象，
频率增高↑→介电常数↓
★频散特性分三段：
低于100kHz→频散剧烈 100kHz～100MHz→频散较明显 高于100MHz→频散很弱
★100Hz时含水岩石介电常数 可高达103 泥土颗粒表面双电层界面极化是低频段介电常数频散的 主要原因，其次是岩石骨架结构中含有某些纵、横比例 特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应
★浓度↑→溶液在离子数↑→导电性↑→电阻率↓
★温度↑→离子迁移率↑→导电性↑→电阻率↓ ★温度↑→溶解度↑→导电性↑→电阻率↓ NaCl溶液电阻率－浓度、温度关系 t 21.7 Rt Rt 参见P76图2－36 t 21.7
不同温度电阻 率换算公式 要求会使用 地面Rt→地下Rt
地 层 水 分 析 结 果 为 Na++Cl- 20000ppm ， Ca++ 600ppm ， K+ 1000ppm 。求等效 NaCl 的 矿化度，再求地层水电阻率（70°C)。
3普通视电阻率测井
梯度电极系理论曲线特征
R2
高阻中厚层：由顶界面往下一个电极距的地方（如图4-4），作一条 与深度轴垂直的直线，然后再作一条与深度轴平行的直线，使图上 阴影部分A的面积与阴影部分B的面积大致相等，此平行深度轴直线 的横坐标，即为视电阻率的基本值，这种方法的基本值叫面积平均 值。 高阻薄层：视电阻率曲线只有一个尖峰，取它的极大值作为视电阻 率的基本值。
岩石电阻率与孔隙度的关系
对于含水砂岩来说，岩石的孔隙度 越大，所含地层水电阻率越低，胶结 程度越差，岩石的电阻率就越低。反 之岩石的孔隙度越小，所含地层水电 阻率越高，胶结程度越好，岩石的电 阻率就越高。
I
Rt b b n Ro S w (1 S o ) n
岩石电阻率与含油饱和度的关系
电祖率测井主要作用
求解含油饱和度 例：Archie 公式（1942年） 地层因素 ：
Ro a F m Rw
电阻率增大系数：
含水饱和度：
Rt b I n Ro S w
Sw
nபைடு நூலகம்
aRw m Rt
岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系
岩石的组织结构 岩石孔隙内地层水中盐类的化学成分、浓度、温度； 岩石孔隙度（φ）; 岩石的含油饱和度（So）。
渗透性生物灰岩或其它渗透性碳酸盐岩：微电极曲线幅度和幅度差均 明显大于相邻的渗透性砂岩。 致密砂岩或致密碳酸岩盐岩石：微电极曲线有明显的高幅度，在砂泥 岩剖面一般幅度最高，薄层呈尖峰状 .
3.扣除非渗透层夹层确定含油砂岩的有效厚度
致密夹层1
致密夹层2
致密夹层3 致密夹层4
致密夹层5
4.确定井径扩大的井段: 若测井遇到石灰岩大溶洞或井壁坍塌形成的大洞穴，使弹簧片远离 井壁，则微电极两条曲线幅度很低，等于或接近井下泥浆电阻率，则 可判断该井段井眼扩大很严重。
电阻率测井解读与应用
电阻率测井解读与应用电阻率测井是一种常见的地球物理测井方法，广泛应用于油气勘探和生产过程中。
本文将对电阻率测井的原理、参数解读和应用进行详细介绍。
一、原理电阻率测井的原理基于电流在地层中的传导特性。
测井仪器通入电流，通过测量电场强度和电流强度来计算电阻率。
地层的电阻率是一个重要的地质参数，可以反映岩石的导电能力，进而推断出储层的性质。
二、参数解读1. 孔隙度与饱和度地层的孔隙度和含水饱和度是电阻率测井中重要的解释参数。
孔隙度指地层孔隙空间的比例，一般情况下孔隙度越大，电阻率越小；而含水饱和度是指孔隙中水的比例，水的导电能力较高，所以含水饱和度越高，电阻率越小。
2. 渗透率地层的渗透率是指地层岩石中流体（如石油和天然气）通过能力的指标。
渗透率与电阻率之间存在一定的关系，一般情况下，渗透率越高，电阻率越大。
3. 岩石类型不同的岩石类型具有不同的电阻率特性。
例如，沉积岩中的砂岩和泥岩的电阻率差异较大，可以通过电阻率测井数据来判别岩石类型。
三、应用电阻率测井具有广泛的应用价值，在油气勘探和生产过程中发挥着重要的作用。
1. 储层评价利用电阻率测井数据可以对储层进行评价。
通过分析电阻率测井曲线，可以推断储层的孔隙度、饱和度和渗透率等参数，从而评估储层的储集能力和开发潜力。
2. 油气饱和度计算电阻率测井可以帮助计算油气饱和度。
通过测量地层的电阻率变化情况，结合其他物性参数，可以对油气饱和度进行定量计算，为油气开采提供重要依据。
3. 水层识别在油气勘探中，准确识别水层对于油气开采至关重要。
由于水的导电性较高，利用电阻率测井可以快速准确地识别出地层中的水层，有助于合理规划井别和减少水的影响。
4. 地层划分电阻率测井数据可以用于地层划分。
根据地层中的电阻率变化情况，可以将地层划分为不同的层级，为地质分析和油气勘探提供重要的信息。
5. 钻井过程监测在钻井过程中，电阻率测井还可以用于监测井壁稳定性和识别地层问题。
通过实时监测电阻率变化，可以及时发现钻井问题，保障钻井作业的安全和顺利进行。
第2章 普通电阻率测井(2课时).ppt.Convertor
矿场地球物理西安石油大学石油工程学院高辉2009.9§第2章普通电阻率测井(conventional resistivity logging)前言2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2 普通电阻率测井原理2.3 视电阻率曲线特点及影响因素2.4 视电阻率曲线应用2.5 标准测井前言岩石的电阻率与岩性、储层物性、含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异区分岩性、划分油水层、进行剖面对比是普通电阻率测井的主要任务。
M、N之间的电阻：R只与导体的材料性质有关与几个形状无关。
§第2章普通电阻率测井(conventional resistivity logging)前言2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2 普通电阻率测井原理2.3 视电阻率曲线特点及影响因素2.4 视电阻率曲线应用2.5 标准测井一、岩石电阻率与岩性的关系不同的岩石电阻率不同火成岩：致密坚硬，不含地层水，依靠造岩矿物中极少量的自由电子导电，电阻率很高。
沉积岩：岩石颗粒之间有孔隙，其中充满了地层水，水中所含盐类呈离子状态，在外加电场作用下，这类岩石主要靠离子导电，导电能力强，电阻率低。
目前所发现的油气田大部分埋藏在沉积岩石内，故石油勘探着重研究沉积岩石。
沉积岩石电阻率的大小主要决定于组成岩石的颗粒大小、组织结构和岩石孔隙中所含流体的性质。
2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系二、岩石电阻率与地层水的关系（1）与地层水所含盐类化学成分有关温度、浓度相同条件下，溶液中所含盐类不同，其电阻率不同。
2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系组成沉积岩的固体颗粒部分称为岩石骨架，这部分主要靠很少的自由电子导电，导电能力差。
沉积岩的导电能力主要取决于地层水的电阻率（2）地层水电阻率和矿化度有关矿化度增高，溶液内离子数目增多，其导电能力增强，电阻率降低。
（3）电阻率与温度有关矿化度为常量时，溶液电阻率随着温度的升高而下降。
测井原理2-普通电阻率测井
3.1井壁介质的电阻率分布
一、泥浆侵入现象
在钻井过程中, 通常保持泥浆柱压力稍微 大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗 透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而 形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成 泥饼,这种现象叫泥浆侵入.
饱和度,进一步判断油水层
§3.6 标准测井
是一种最简单的综合测井,是各油田或 油区为了粗略划分岩性和油气、水层，并 进行井间地层对比，对每口井从井口到井 底都必须测量的一套综合测井方法。因它 常用于地层对比，故又称对比测井。 为便于对比，都采用相同的深度比例（1： 500）和横向比例。)
一、标准测井项目
系
一 岩石电阻率与岩性关系 不同的岩石电阻率不同 火成岩:高(致密 坚硬 不含地层水)
岩石电阻率
岩石骨架:不导电 沉积岩:低 胶结物:依据胶结物类型 油气:不导电 孔隙 地层水:导电
二、岩石电阻率与地层水的关系
岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率 1、与地层水所含盐类化学成分的关系; 2、与地层水矿化度的关系
梯度电极系测量记录的是MN电位梯度; 梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为 正装和倒装梯度电极系
3电极系的相关定义 1)电极距 电极系长度:电位电极系电极距L=AM; 梯度电极系电极距L=AO; 2)探测深度 以供电电极为中心以一半径作一球面, 如果球面内的介质对测量结果的贡献为50% 则此半径为电极系的探测深度(或探测半径) 一般 电位电极系探测深度2L; 梯度电极系探测深度 2 L
四 岩石电阻率和含油饱和度关系
普通电阻率测井地质测井资料
普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一， 岩石的电阻率和岩性、储油物性、含油性有密 切的关系，利用岩石电阻率来区分油性、划分 油水层进行剖面对比就是普通电阻率测井的主 要任务。
§1、岩石电阻率的影响因素
1、 岩石电阻率与岩性的关系
①岩性不同对岩石电阻率的影响 不同岩性的岩石，它的电阻率是不同的。从表 1可以看出， 不同的岩石、矿物的电阻率各不相同。金属矿物的电阻率极低， 而造岩矿物（石英、云母、方解石等）及石油的电阻率都很高。 对于致密岩石像致密灰岩、火成岩等它们的电阻率都很高，而像 泥岩，含水砂岩、泥质砂岩等电阻率较低（注意泥岩的电阻率特 点）。
达式为：
Ra
?
K ?U I
视电阻率 Ra ，其表
一般电极系系数可以通过仪器刻度得到。因此，测井
技术要求人们要通过仪器上的改进，尽可能获得逼近 地层真实情况的信息，也要求人们从原理上和处理方
法上，进行地层真电阻率的反演，实际上，这两方面 都面临着较大的困难，原因在于测井环境的复杂性及 测井工艺本身的局限性。
I
（3）实际电阻率测井原理
当忽略井眼影响，无穷大均匀介质地层，有供电电
极则A有，测量? U电MN 极? R4?t IM(、A1MN?，A1N根) ?据R4?t I均?A匀MM?N介AN质电位与电阻率之间
的关系，则 M、N点电位分别为：
Rt
?
4?
AM ?AN ?? U MN ? K ?? U MN
MN
②岩石的导电类型 对于金属矿物来讲，它们的导电能力取决于金属的丰富的 自由电子，对于致密岩石由于孔隙度很小，它的导电能力也取 决于自由电子，只不过本身含的自由电子很少，因此电阻率很 高，这类依靠自由电子导电的岩石叫电子导电型岩石； 对于孔隙型和裂缝型的岩石，它们的孔隙空间充满了地层 水，地层水含有盐类离子，此类岩石的导电能力取决于这些离 子，称之为离子导电类型岩石。 沉积岩石电阻率的大小主要决定于组成岩石的颗粒大小、组 织结构和岩石中所含流体的性质。
电法测井方法原理
1、电学性质表征参数电阻率R 电导率σ 介电常数ε 磁导率μ2、各种测井方法的频率范围自然电位测井--直流 侧向测井--30-300Hz 感应测井--10-40kHz介电测井--几十MHz 电磁波传播--1.1GHz 普通电阻率--方波(<15Hz)3、岩石电阻率、介电常数的频率特性频率↑→导电率↑→电阻率↓介电常数ε →反映介质极化能力的宏观物理量E P 0)1(εε-= P ——极化强度E ——外加电场强度★干岩样不存在频散，饱和油的岩样也不存在频散★饱和水的岩样有明显频散现象频率增高↑→介电常数↓★频散特性分三段：低于100kHz →频散剧烈；100kHz ～100MHz →频散较明显；高于100MHz →频散很弱；超高频（UHF ）段，即200MHz ～3000MHz 基本无频散4、影响岩石电阻率的大小的主要因素不同岩石电阻率不同，岩石电阻率的大小主要取决于下列因素：★岩石的组织结构——岩性★岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度★岩石孔隙度★岩石含水饱和度5、岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、饱和度的关系沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水的电阻率——地层水电阻率↑→地层岩石电阻率↑含油饱和度↑→地层电阻率↑6、阿尔奇公式及其实验过程1、自然电位、静自然电位的概念在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势SSP ，也称静自然电位2、扩散电动势及其产生机理扩散现象→受渗透压力作用高浓度→低浓度→氯离子迁移率>钠离子迁移率→低(高)浓度→氯（钠）离子富集→接触面正负离子迁移速度相同时→电荷富集停止→离子还在继续扩散→动平衡→动平衡时，电动势保持一定值——扩散电动势Ed3、扩散吸附电动势及其产生机理将两种不同浓度的NaCl 溶液用泥岩隔膜分开，浓度大的一方富集了负电荷，浓度小的一方富集了正电荷，这种现象起因是泥岩的特殊性质。
泥岩颗粒由含硅或铝的晶体组成。
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主要讨论:
1、井壁介质的电阻率分布; 2、岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的
关系; 3、普通电阻率测井原理; 4、普通电阻率测井曲线； 5、普通电阻率测井曲线应用。 6、介绍标准测井
3.1井壁介质的电阻率分布
一、泥浆侵入现象
在钻井过程中, 通常保持泥浆柱压力稍微 大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗 透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而 形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成 泥饼,这种现象叫泥浆侵入.
4 AN
Rt 4 AM AN Umn
MN
I
当MN距离较远时（理想N无穷远）
Rt 4 AM Um
I
Hale Waihona Puke 电位电极系测量记录的是M点电位
2梯度电极系 定义:成对电极距离小于不成对电极到成对电极 距离的电极系叫梯度电极系
Um Rt I
4 AM
Un Rt I
三、岩石电阻率与孔隙度关系 1、建立测井解释模型
泥质：细粉砂与湿黏土组成，有孔隙，但无效。 岩石骨架：岩石中除了泥质以外的固体部分。
2、建立响应方程
岩石电阻率与孔隙度大小有关. 一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导 电能力越强,电阻率越小. 实验表明: 孔隙中完全充满水的岩石的电阻率Ro 与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙 度 岩性有关.即当孔隙度 岩性一定时
第三章普通电阻率测井
主讲人：唐军 长江大学
地球物理与资源学院
第三章普通电阻率测井
• 普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一 梯度电极系测井
• 电阻率测井 普通电阻率测井 电位电极系测井 微电阻率测井
侧向测井(三/七/双) 感应测井 • 岩石的电阻率和岩性含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率 的差异区分岩性划分油水层是普通电阻率测井的主要任务.
在电阻率为R均匀各 向同性介质中放一点 电源A发出电流I形成 点电源场,场中任何一 点的电流密度为
I
j 4r 2
由微观欧姆定律
E R j
E R I 而E u
4r 2
r
u r
R
I
4r
2
U R I c(积分常数）
4r
根据电场无穷远边界条件，
2)探测深度
以供电电极为中心以一半径作一球面, 如果球面内的介质对测量结果的贡献为50% 则此半径为电极系的探测深度(或探测半径)
一般
电位电极系探测深度2L;
梯度电极系探测深度 2 L
• 3)记录点 • 电位电极系记录点AM中点; • 梯度电极系记录点MN中点 • 4)电极系表示方法 • 图示法: • 符号法： N0.5M2.25A;
泥浆侵入分两类: 高侵:侵入带电阻率Ri大于原状地层电阻率Rt; 低侵:侵入带电阻率Ri小于原状地层电阻率Rt
水层经常发生高侵现象,油层经常发生低侵现象,
高侵 低侵
二、井壁介质的电阻率分布
泥浆 泥饼 侵入带 冲洗带 过度带
Rm Rmc Ri Rxo
原状地层 Rt
3.2岩石电阻率与岩性孔隙度、含油饱和度的关
mSxon
一般在原状况地层 Sw So 1 Shr Smo So 而在冲洗带Sxo Shr 1 Smo Sxo Sw
3.3普通电阻率测井原理
一测量原理 1 实验室测量原理
rRS L
而：r Umn I
所以R K Umn（K与L、S有关） I
2普通电阻率测量原理 1)均匀各向同性介质
系
一 岩石电阻率与岩性关系 不同的岩石电阻率不同
火成岩:高(致密 坚硬 不含地层水) 岩石电阻率
岩石骨架:不导电 沉积岩:低 胶结物:依据胶结物类型
油气:不导电 孔隙
地层水:导电
二、岩石电阻率与地层水的关系 岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率 1、与地层水所含盐类化学成分的关系; 2、与地层水矿化度的关系
B2.25A0.5M.
3.4普通电阻率测井曲线
一梯度电极系曲线及特点
1梯度电极系曲线: 一般对于梯度电极系为方便讨论 假设围岩和泥浆的电阻率相同
Ro 常数 Rw
这个常数只与孔隙度 胶结情况和孔隙 形状有关而与地层水的电阻率无关.定 义此常数为岩石的地层因素 (相对电阻 率) 用F表示
F
Ro Rw
a
m
其中:
R0:孔隙中完全含水地层电阻率; Rw:地层水电阻率; a:与岩性有关的比例系数(0.6~1.5) m:胶结指数(1.5~3)
四 岩石电阻率和含油饱和度关系
当岩石含水和油时,油水在孔隙 中的分布特点(如图):水包围在 岩石颗粒的表面,孔隙中央部分
充填石油.因此含油岩石的电阻 率比该岩石含水时的电阻率高. 一般含油饱和度越高,岩石的电 阻率越高为此定义电阻增大系 数I:
I Rt Ro
I只与岩石的含油饱和度有关
实验研究表明
C 0 U R I
4r
R 4r U k Umn ( N在无穷远）
I
I
因此只要知道任何一点的电位就可以得到电阻率
3非均匀各向同性介质 对于非均匀各向同性介质
K Umn I
不是岩石的真正电阻率但它反映电阻率的变
化因此称之为综合条件下的视电阻率Ra
写为:
Ra K Umn I
二 测量装置---电极系
一套能够在钻孔中实 施供电和测量的装置--这种装置叫电极系. 一般电极系包含: 供电电极:A B 测量电极:M N 有两种类型: 电位电极系 梯度电极系:
1电位电极系 定义:成对电极距离大于不成对电极到成对电极 距离的电极系叫电位电极系
Um Rt I
4 AM
Un Rt I
4 AN
Rt 4 AM AN Umn
MN
I
当MN距离较小时（理想MN无穷小）
Rt
4
2
AO
Eo
I
梯度电极系测量记录的是MN电位梯度;
梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为
正装和倒装梯度电极系
3电极系的相关定义
1)电极距
电极系长度:电位电极系电极距L=AM;
梯度电极系电极距L=AO;
I Rt b
b
Ro
Swn
(1 So)n
系数b只与饱和度有关,n只与岩性有
关,它们表示油水在孔隙中的分布状况对 岩石电阻率的影响.一般b=1,n=2
阿
尔 奇
F
Ro Rw
a
m
公 I Rt b Ro Swn
式
Rt Rw
ab
mSwn
(原始地层）
Rxo Rmf
ab （冲洗带）