双侧向测井原理3
《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
双侧向测井影响因素与应对措施分析
12 双侧向测井仪可以帮助人员确定相关参数，如地层电阻率等，这项参数对于油气层开发工作至关重要。
根据研究结果，如果钻杆没有接通电源，浅侧向探测深度较浅，浅侧向响应一般不会出现明显变化，但是深侧向仪器与钻杆的电位存在差异，因此深侧向响应可能改变。
钻杆处于深侧向回路电极位置时，结合各项数据可以确定相关参数，即带钻杆加长电极系数刻度，此时可以忽略测井响应受到的影响。
相关学者指出，双侧向测井电子线路中的参数变化会导致最终测量结果出现偏差，尤其是带通滤波器中心频率偏移，因此相关研究中详细分析了各项参数，并将这些参数联系起来用于计算测井曲线变化，包括中心频率及其增益、品质因素[1]。
利用相关数据计算出最终测量结果的差异。
本文主要研究了双侧向测井工程，结合实际工作流程探讨了可能导致测量结果出现变化的主要因素，在此基础上提出了针对性的应对策略。
1 工作原理双侧向电极系设置了多个不同作用的电极。
包括主电极、监督和聚焦电极，第一种设置在中心位置，后两种设置在上下位置，数量为1、4、4，表示为A0，M1、Nl、Al、 A2，除主电极外其它电极通常成对设置在各个位置，同时需要增加短路线。
深侧向设置了不同电极，即回流和测量参考电极，在图1中表示为B、N，考虑到测量流程，两者一般处于“无穷远处”。
屏蔽电极（聚焦电极）A1与A2在测量过程中具有相同的电位，在回路中形成的屏流Il与主电流I0具有相同点，即极性保持一致。
一般情况下，A2较长，因此主电流在一定区域被聚焦，在地层深处屏流对其产生的影响较小，所以该电流不断发散，通过增加探测深度，能够得到相对准确的测量结果，与真电阻率差异较小。
图1 双侧向原理在浅探测过程中，电极A2、A2为回流电极，与A1极性存在差异，屏流对主电流的影响较小，主电流层发散的位置发生改变，集中在较浅的地层，因此最终得到的测量结果可能在侵入带的作用下产生一定偏差。
双侧向测井影响因素与应对措施分析钱志军 中海油田服务股份有限公司 天津 300459摘要：本文主要分析了双侧向测井的工作原理，影响影响双侧向测井的主要因素，如测井回路、测井SP、深驱动板、带通滤波器以及其他因素，仪器故障、仪器常数K值变化或其他原因都会导致双侧向测井“双轨”现象，实际应用过程中应根据不同的原因进行“双轨”现象的校正和处理，从而全面保证测井质量。
双侧向测井
RLLS、RMSFL、RS 第二步：进行井眼和围岩校正 第二步：用旋涡图版进行侵入校正、
Rt（取平均值）、Ri、di
RLLD RLLS
RMSFL
总结： 1 学会分层
2 读值、准备查图所用的参数
3 正确使用校正图版
2）划分出油气、水层 - SP + 淡水泥浆井中的砂泥岩、
RLLD>RLLS 则为油气层
油气层
Ra RLLD
RLLD<RLLS 则为水层
水层
RLLS
3) 划分碳酸岩盐裂缝储集层中的高低角度裂缝
碳酸岩盐底中低角度裂缝的特征：
泥浆侵入地层深，深浅双侧向 的差异小或无差异（即使油气 层也如此），且电阻率值低， 井段显示不超过1米（短）。
电阻率发生改变，主电流随之而变，监督电极的
电位也在改变。测量监督电极与参考电极N间的电 位差Vod和主电流I0 d 。
其电阻率的计算公式为：
RLLD
Kd
Vod I od
浅双侧向测井时，A2 A2`作回路电极，使其对主 电极的聚焦作用减弱，
其电阻率的计算公式为：
RLLS
KS
Vos I os
三侧向、七侧向与双侧向在探测深度和分层能力 上的比较： 探测深度 三侧向<七侧向<双侧向
Rlls、Rlld
致密岩层
裂缝
碳酸岩盐底中高角度裂缝的特征：
泥浆侵入地层浅，深浅双 侧向有明显的正差异，井段 显示长，电阻率中低值。
RLLS RLLD
经理论和实践证明：垂直裂缝的双侧向曲线的差 异与含油气和基块的电阻率 无关，而与垂直裂缝的宽度 和泥浆的电导率成正比。
双侧向测井(精)
RLLDC/RLLD
P58 1-55图
0.2 地层厚度ft
当岩层厚度<2ft时,如果RS大于目的层的电阻率,测
出的电阻率增大,校正后的值使其变小. (RLLD/RS=1
至0.005是对的)
如果RS小于目的层的电阻率,测出的电阻率减小,校
正后的值使其变大. 当RLLD与RS 差别很大时才校正
当RLLD/RS=0.5至2时,受围岩的影响小,可以不校正。
Ra RLLD
水层 RLLD<RLLS 则为水层
RLLS
3) 划分碳酸岩盐裂缝储集层中的高低角度裂缝 碳酸岩盐底中低角度裂缝的特征： 泥浆侵入地层深，深浅双侧向 的差异小或无差异（即使油气 层也如此），且电阻率值低， 井段显示不超过1米（短）。 致密岩层
Rlls、Rlld
裂缝
碳酸岩盐底中高角度裂缝的特征： 泥浆侵入地层浅，深浅双 侧向有明显的正差异，井段 显示长，电阻率中低值。
双侧向电极系优越,资料便于对比,
使用效果较好,目前广泛使用.
一:问题的提出
求RXO的测井方法,以前的微电极 受泥饼厚度的影响很大,在盐水泥 浆井中几乎不反映井壁附近地层 的RXO,由此提出了微侧向.
二：微侧向的测量原理 A0 M1测量电极 M2测量电极 A1屏蔽电极
井壁
电极系形状：环形 电极：相当于七个
2 特殊电极的作用
双侧向分为深双和浅双侧向 而A2 、A2`在深双侧向中作
屏蔽电极，在浅双侧向中作 回路电极。
3 电极的排列
A0
M
A1
4
深双侧向与 浅双侧向的区别与联系： 区别：A2 A2`在深双侧向中作屏蔽电极，而在浅 双侧向中作回路电极。
联系：主电极、监督电极、A1 A1`是共用。 5 测井原理 深双侧向测井时，A0 发出恒定的I0 ，A1 A1`、 自动调节使U A2 /U A1=常数，同时使得U M1 =U M2， 或者 U M1` =U M2`。随着电极系的提升周围介质的
测井方法9-双侧向概述
双侧向尺寸
3 0.3 0.22 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 ( B2 ) A2 A2 M2 M2 A0 M1 M1 A1 A1( B1 )
电极系k值：kd =0.733m，ks=1.505m 仪器全长：9.36m 仪器直径：0.089m 屏蔽电极A1、A2很长→确保深侧向探测深度大
四、双侧向测井资料应用
电阻率测井在油气勘探开发中应用非常广泛
⑴地层对比 ⑵裂缝识别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
电阻率 10－100 白云母 41011
一是岩石的组织结构
烟煤 10－10000 600－105 石油 10 －10
致密砂岩
磨溪地区储层多井测井对比图
⑵裂缝识别
四川测井研究所水槽模型实 验结果：裂缝的产状与深、 浅双侧向的“差异”有着直 接关系
深、浅侧向电极系的尺寸完全一样。不同处：将深侧向的 屏蔽电极 A1 、 A2 改成回路电极后，就构成了浅侧向电极 系→这样，深、浅侧向的纵向分辨率是相同的，且受围岩、 层厚影响基本一样→用深、浅侧向测出的电阻率判别油、 气、水层具有良好效果。
电极系确定原则：分层能力强（ 0102间距离要小）、探 测深度大（ A1、A2要长）、井眼影响小
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向 双侧向
碎屑岩地层
碳酸盐岩地层
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小，侵入影响大，深浅三侧向探测深度 差异不大，判别油、气水层效果差。原因：主电极与屏蔽 电极同电位，电极系长度有限，主电流发散快
测井原理3-侧向及微电阻率测井
主电极:A0; 监督电极:
M1, M 2 M 1' , M 2'
屏蔽电极: A1 , A2
' ' A1 , A2
' 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
2测量原理
主电极A0发出主电流I 0，屏蔽电极A1 , A 发出屏蔽电流I1，屏蔽电极A2 , A
(A0.025 M1 0.025 M2)微梯度电极系
电极距为0.0375米，探测深度0.05m A0.05 M2为微电位电极系
电极距为0.05米,探测深度0.1m
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
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
三邻近侧向测井
微侧向探 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
三邻近侧向测井
实践结果表明，由于邻近侧向测井的探测范 围明显大于微侧向，泥饼影响小的多。当泥饼厚 度hmc <0.75in(1.9cm)时，泥饼影响可忽略不计； 但当hmc > 0.75in时，需用邻近侧向测井校正图版 进行校正，以求得侵入带电阻率Rxo。 通常当侵入带直径大于40in（1.02m）时，原 状地层几乎没有影响，邻近侧向得出的就是侵入 带电阻率Rxo ；但当侵入带直径小于40in时，Rt影 响增大，侵入愈浅，影响愈大。 为了减小原状地层对测量侵入带电阻率的影 响，提出了球形聚焦测井，其探测深度介于微侧 向和邻近侧向之间。
测井方法9-双侧向
一、测井原理
电极系
与七侧向类似，不同的是在七电极系的外面再加上两个屏 蔽电极 A1′、 A2′。为了增加探测深度，屏蔽电极 A1′、 A2′不是环状，而是柱状（与三侧向屏蔽电极相同）
测井原理
测井时，主电极 A0 发出恒 定电流 I0 ，并通过两对屏 蔽电极 A1 、 A1 和 A2 、 A2 发 出与 I0 极性相同的屏蔽电 流I1和I1。
烟煤 10－10000 600－105 石油 10 －10
致密砂岩
磨溪地区储层多井测井对比图
⑵裂缝识别
四川测井研究所水槽模型实 验结果：裂缝的产状与深、 浅双侧向的“差异”有着直 接关系
低角度（ 60 以下）缝， “负差异” 高角度（ 75 以上）缝， “正差异” 6075裂缝，差异较小和无差异 45裂缝时， “负差异”，且差异幅度最大
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向 双侧向
碎屑岩地层
碳酸盐岩地层
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小，侵入影响大，深浅三侧向探测深度 差异不大，判别油、气水层效果差。原因：主电极与屏蔽 电极同电位，电极系长度有限，主电流发散快
七侧向—探测深度高于三侧向，但高侵时，探测深度变浅。 原因：采用监督电极 M1´、M1´同电位来控制电流场。分布 比s↑→屏流↑→屏蔽电极电位↑→探测深度↑ 双侧向—探测深度最大。原因：将屏蔽电极分成多段（两 对）加长→控制各段电压→探测深度↑
四、双侧向测井资料应用别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
双侧向原理
图2-19 七侧向电极系及电流线分布 图2-1-19 七侧向电极系及电流分布 3.1229双侧向测井仪3.1聚焦式电阻率测井法的测量原理普通电阻率测井法的主要缺点是测量电流的一部分沿井筒分流，即测量电流不能全部流进地层；另外它也不能深入地层很远，所以，测得的视电阻率与地层的真电阻率相差甚远。
聚焦式电阻率测井法是针对这一问题，对普通电阻率测井的电极系加以改进而发展的一种新方法。
聚焦式电阻率测井也叫侧向测井。
它包括三侧向、七侧向、双侧向、微侧向、邻近侧向、球形聚焦和微球形聚焦等方法。
这些方法中，电极系的结构、形状和尺寸不同，其探测特性也不同。
下面我们以七侧向为例，对聚焦式电阻率测井法的测量原理加以说明。
七侧向测井的电极系如图2-1-19所示，其中A 0是主电极，M 1、M 2与N 1、N 2是两对监督电极，A 1、A 2是一对聚焦电极（也叫屏蔽电极）。
这三对电极以主电极A 0为中心对称排列，每对电极用短路线连接，使其具有相同的电位。
回流电极B 和参考电极N 放在“无限远”处。
这种电极系结构相当于在梯度电极系的上下附加了一对供电电极。
在各向同性的均匀介质中，七侧向的电流线如图中的实线所示，虚线表示等电位面，斜影线表示主电流层。
在电阻率为 的均匀介质中，如果只有一个主电极A 0，所通电流为I 0，则从A 0电极流出的电流应均匀地分布，即电流线为辐射状，而等电位面是以A 0为球心的球面。
由于监督电极M 1、M 2离A 0较近，所以其电位比N 1、N 2处的电位高一些。
在主电极两侧加上聚焦电极A 1、A 2，并提供与A 0同极性的屏蔽电流，随着屏蔽电流强度的增加，监督电极N 1N 2和M 1M 2的电位都会升高。
由于N 1、N 2离A 1A 2较近，因此N 1N 2处的电位升得更快一些。
当屏蔽电流强度达到某一数值时，两对监督电极M 1M 2和N 1N 2可能出现相同的电位。
由于等电位面之间不可能有电流流过，因此，可以认为，主电极A 0流出的电流，不能穿过M 1N 1和M 2N 2，而只能从侧向流入地层，或者说，主电极A 0发出的电流线被压缩成“饼状”分布了，I 0的这种状态称为聚焦状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.影响因素
三侧向—井眼、围岩影响较小，侵入影响大 七侧向—深、浅七侧向受围岩影响程度不同（监督电极、 屏蔽电极位置不同→主电流厚度不同） 双侧向—围岩、层厚对深、浅双侧向的影响相同。受井眼 影响最小
四、双侧向测井资料应用
井眼、围岩、侵入
实测
碳酸盐岩地层
气层：深浅双侧向“正差异”
水层：深浅双侧向“负差异”
三、双侧向、三侧向、七侧向比较
1.探测深度
三侧向—探测深度小，侵入影响大，深浅三侧向探测深度 差异不大，判别油、气水层效果差。原因：主电极与屏蔽 电极同电位，电极系长度有限，主电流发散快
深、浅侧向电极系的尺寸完全一样。不同处：将深侧向的 屏蔽电极 A1 、 A2 改成回路电极后，就构成了浅侧向电极 系→这样，深、浅侧向的纵向分辨率是相同的，且受围岩、 层厚影响基本一样→用深、浅侧向测出的电阻率判别油、 气、水层具有良好效果。
电极系确定原则：分层能力强（ 0102间距离要小）、探 测深度大（ A1、A2要长）、井眼影响小
双侧向尺寸
有错
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 ( B2 ) A2 A2 M2 M2 A0 M1 M1 A1 A1( B1 )
电极系k值：kd =0.733m，ks=1.505m 仪器全长：9.36m 仪器直径：0.089m 屏蔽电极A1、A2很长→确保深侧向探测深度大
烟煤 10－10000 600－105 石油 10 －10
致密砂岩
电阻率测井在油气勘探开发中应用非常广泛
⑴地层对比 ⑵裂缝识别
主要 应用
⑶油、气、水层判别
⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
⑴地层对比
决定地层电 岩石名称 阻率大小的 粘土 主要因素 页岩
疏松砂岩
主要岩石、矿物的电阻率
电阻率 10－100 白云母 41011
一是岩石的组织结构
二是岩石的孔隙度（ ）大小 矿物名称 电阻率
纵向分辨率一般0.6m左右 深侧向探测深度一般2～3m
浅侧向探测深度一般0.5m左右
二、双侧向视电阻率曲线及校正
•与 七 侧 向 视 电 阻 率 曲线相似
电模型实验
•对称于地层中部
•界 面 有 屏 流 效 应 ， 随着层厚增加，屏流 效应减小
影响Ra因素：电极系特性、介质电阻率
P104→图3-22
七侧向—探测深度高于三侧向，但高侵时，探测深度变浅。 原因：采用监督电极 M1´、M1´同电位来控制电流场。分布 比s↑→屏流↑→屏蔽电极电位↑→探测深度↑ 双侧向—探测深度最大。原因：将屏蔽电极分成多段（两 对）加长→控制各段电压→探测深度↑
2.纵向分辨率
三侧向—纵向分辨率高，能分辩0.4～0.5m地层
测得的视电阻率Ra
Ra
U M1 P101→(3-16) k Io
其中：UM1——监督电极M1表面电位 I0——主电流强度 k——电极系系数(可通过理论计算、也可通过实验求出)
深、浅侧向
双侧向测井根据探测深度 又分深、浅侧向测井
深 侧向 —— 由 于屏 蔽电极 加长，测出的视电阻率主 要反映原状地层的电阻率 浅侧向 —— 屏蔽电极 A1 、 A2 改成了电流的回路电极，因 此，探测深度小于深侧向，主要反映侵入带电阻率
一、测井原理
电极系
与七侧向类似，不同的是在七电极系的外面再加上两个屏 蔽电极 A1′、 A2′。为了增加探测深度，屏蔽电极 A1′、 A2′不是环状，而是柱状（与三侧向屏蔽电极相同）
测井原理
测井时，主电极 A0 发出恒 定电流 I0 ，并通过两对屏 蔽电极 A1 、 A1 和 A2 、 A2 发 出与 I0 极性相同的屏蔽电 流I1和I1。
1－200 石英 1012－1014 三是岩石的含水饱和度的高低
四是岩石孔隙中地层水的性质 2－50 长石 41011
20－1000 石油 109－1016
进行地层对比时，通常采用自然伽马（ GR 含油气砂岩 2－1000 方解石 5）曲线与电阻率 108－ 51012 （ RLLD 、 RLLS ）曲线。特别是在碳酸盐岩剖面，软地层 泥灰岩 5－500 无水石膏 109 （如泥岩、页岩）导电性好，电阻率测井值都较低，而碳 石灰岩 600－6000 石墨 10-6－310-4 白云岩 50－6000 磁铁矿 10-4－310-3 酸盐岩（灰岩、白云岩、硬石膏等）导电性较差，电阻率 -4 硬石膏 104 － 106 黄铁矿 10 测井值都较高。因此，电阻率（RLLD、RLLS）曲线在碳酸 -3 无烟煤 0.01 － 1 黄铜矿 10 盐岩剖面软、硬地层的特征差异明显，可以较好地区分典 9 16 型地层界面。 玄武岩、花岗岩
是目前油气田应用最广泛的电阻 率测井方法之一
1、三侧向、七侧向测井原理 2、深浅三侧向、七侧向电极系特点
三侧向 ——靠增加屏蔽电极长度聚焦→提高探测深度 3、视电阻率曲线特点
七侧向 —— 控制监督电极的电位差→控制屏流→分布比 (L0/L)大→屏流大→探测深度大→主电流层收敛强烈→井 眼与围岩影响复杂→电阻率校正困难
测井通过自动调节使得满足：屏蔽电极 A1与A1（或A2与A2） 的电位比值为一常数，即UA1/UA1=；监督电极M1与M1（M2 与 M2 ）之间的电位差为零。然后，测量任一监督电极 （如M1）和无穷远电极N之间的电位差（即UM1）。 在主电流I0恒定不变的条件下，测得的电位差和地层的视 电阻率成正比。
电法测井
（九）
司马立强
西南石油大学资源与环境学院
第一节 三电极侧向测井 第二节 七电极侧向测井 第三节 双侧向测井 第四节 微侧向测井 第五节 邻近侧向测井 第六节 微球形聚焦测井
第七节 电阻率测井方法综合
第八节 侧向测井视电阻率计算
是在三、七侧向测井基础上发展 起来的。
双侧向 测井
测量精度较高，动态范围大，适 用于高阻碳酸盐岩地层，也适用 于低阻砂泥岩地层