新型薄层双侧向测井仪器理论
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《测井仪器原理》(一)-第1章-
b－A0与A1或A2之间绝缘环厚度；
L－三侧向电极系长度；
L0－电极视长度； －电极系直径。
• 由变电化阻和率测公量式，电a流 聚K 焦UI0 中测电井压仪U的或工主作电方流式I可0，分的为恒恒定流、式、
恒压式、自由式和恒功率式（参见1.1.3）。
• 对于三侧向，为使A0、A1、A2三电极电位相等，需要
• 恒功率式或可控功率式
测量过程中使最高和最低电阻率的两个极点保持功率（IU乘积）不 变，让测量电压和电流保持在仪器可测量的范围之内（不被限幅）。
比自由式仪器有更宽的测量动态范围。
1.1.4 小结
• 电流聚焦测井是电阻率测井方法中非常重要的一个系列，近似的 视电阻率公式和普通电阻率测井相同。
• 电流聚焦测井的主要特点，是主电流被聚焦后平行流入地层。为 保证屏流和主电流极性完全相同，一般采用以下方法。一是用同 一电流源供给屏流和主电流，屏流大于主电流。在测井过程中屏 流是浮动的。所以，屏流要由平衡放大电路输出的信号加以调制 后通过功率放大后加到屏蔽电极上。二是用跟踪主电流来产生屏 流，或用跟踪屏流来产生主电流，这种方式用在双侧向仪器中。
1.2.4 小结
• 1229双侧向仪为实现深、浅同时并测，深、浅侧向使用用不同频率
的电流供电，称为频分式双侧向。fS = 4fD，能使深、浅侧向两个
系统相对独立地控制和测量。
• 侧向测井需要供给主电极和屏蔽电极同极性的电流。1229双侧向仪
采用屏流主动方式，这种方式比主电流主动式容易调节系统平衡。
t I 0 U 2 (U D U 2 ) U 4 I 0
或 t I 0 U 2 (U D U 2 ) U 4 I 0
三侧向测井仪结构框图
第4章 侧向测井
4)三侧向的电场，由于Io被A1、A2所屏蔽。 主电流水平流入地层。
第四章 侧向测井2、Fra bibliotek地电阻（1）仪器记录的是任意屏蔽电极 A1或A2与Ao的电位差△U和主 电极电流Io
Ra
K
U I0
ro—表示主电极的接地电阻， 表示主电极的电流层由主电极 到回路电极所经过的介质的电 阻，到无限远之间的介质的电
单一高阻层电阻率R
①对着高阻层的R
③从围岩到地层曲线升高，上升的陡度与主电极长度有关，主电极越短
H＞L时，位于地层中点；L/2＜h2L时，极值点向边界偏离， h=L ⑤h＞4d h＜4d时层厚和围岩影响校正，以消除其影响
间互层岩层组的电阻率曲线
由于h很薄，高阻邻层影响主电流的分布，高阻厚层，低阻分布使R的分 布呈指状。
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。
❖侧向测井的分类
▪ 高阻地层用侧向；地层为低阻时用感应; ▪ LL3、LL6、LL7、LL8、双测向，邻近侧向、微侧向、微球形聚焦。
第四章 侧向测井
一、三侧向测井LL3 1.测井仪器装置及原理
1)三侧向电极系结构 Ao主电极，A1、A2屏蔽电极位于两则，它们短路相接。
3)侵入带影响：
GiRi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 高阻侵入比低阻侵入影响大。
Rt/Rxo
4.三侧向曲线形态及应用
1) 单一高阻层的电阻率曲线形态
(1)上下围岩一致时，曲线中心对 称，对高阻层Ra上升，层愈厚， 电阻越高；
(2)上下围岩不一致时，Ra曲线不 对称，极大值向高阻围岩一方；
浅三侧向
应用
第四章 侧向测井2、Fra bibliotek地电阻（1）仪器记录的是任意屏蔽电极 A1或A2与Ao的电位差△U和主 电极电流Io
Ra
K
U I0
ro—表示主电极的接地电阻， 表示主电极的电流层由主电极 到回路电极所经过的介质的电 阻，到无限远之间的介质的电
单一高阻层电阻率R
①对着高阻层的R
③从围岩到地层曲线升高，上升的陡度与主电极长度有关，主电极越短
H＞L时，位于地层中点；L/2＜h2L时，极值点向边界偏离， h=L ⑤h＞4d h＜4d时层厚和围岩影响校正，以消除其影响
间互层岩层组的电阻率曲线
由于h很薄，高阻邻层影响主电流的分布，高阻厚层，低阻分布使R的分 布呈指状。
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。
❖侧向测井的分类
▪ 高阻地层用侧向；地层为低阻时用感应; ▪ LL3、LL6、LL7、LL8、双测向，邻近侧向、微侧向、微球形聚焦。
第四章 侧向测井
一、三侧向测井LL3 1.测井仪器装置及原理
1)三侧向电极系结构 Ao主电极，A1、A2屏蔽电极位于两则，它们短路相接。
3)侵入带影响：
GiRi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 高阻侵入比低阻侵入影响大。
Rt/Rxo
4.三侧向曲线形态及应用
1) 单一高阻层的电阻率曲线形态
(1)上下围岩一致时，曲线中心对 称，对高阻层Ra上升，层愈厚， 电阻越高；
(2)上下围岩不一致时，Ra曲线不 对称，极大值向高阻围岩一方；
浅三侧向
应用
测井仪器常见问题
1.画图分析求商式双侧向浅（深）侧向电阻率测量原理？①屏蔽电极A1 （A1/）发射128（35）Hz浅屏流，建立井筒和地层直流电场，浅屏流返回到A2（A2/）；②井筒和地层内的电场将在监督电极M1N1（M1/N1/）上产生电位差，电位差被监控回路检测，主电极上产生与屏流同极性的主电流；③主电流将改变电场的分布，使监督电极上的电位差趋于减小，形成剩余电压信号，监督电极M1N1近似等电位。
监控回路作用：产生主电流，自动调节主电流大小，保持监督电极M1N1近似等电位，完成对主电流聚焦。
④主电流的大小和主电流在地层的电压降随地层电阻率变化而变化，取样电阻r上的电压变化将反应主电流的变化，浅侧向主电流IS被电流检测电路检测后送PCM发送器；⑤M1与N的电位差被电压检测电路检测，产生浅侧向主电压VS，送到PCM发送器。
⑥浅侧向主电流和主电压经脉冲编码调制发送器编码后送地面，在经PCM解调后计算电阻率；⑦依据下面公式计算电阻率⑧进行电阻率记录⑨电压检测电路同时产生控制信号V2D，可以控制屏流源产生屏流。
2.画图分析功率式双侧向浅测向电阻率测量原理？①280Hz浅屏流源：产生总电流It，包括浅屏蔽电流I1S，提供给A1；浅主电流I0S，提供给A0，两电流都返回A2。
It受功率控制信号PU控制，使浅侧向主电流按照功率控制曲线变化。
②监控回路：输入为M1N1上的电位差，产生部分主电流输出，以调整M1N1 的电位差近似为零③电压测量：输入取自N1与电缆外皮间的电压，输出为浅侧向主电压V0S，同时280Hz 的相位参考信号输入作为相敏检波器的控制信号。
④电流检测：输入为和A0串联在一起的取样电阻r两侧的电压信号，输出为浅侧向主电流I0S，同时280Hz的相位参考信号输入作为相敏检波器的控制信号。
⑤数字接口：V0S、I0S分别由测量电路放大、相敏检波、变成脉动直流信号送到数字接口部分，编码后经电缆传至地面。
⑥地面接口及计算机：地面接口对上传信号解编，由计算机对V0S、I0S进行除法运算计算浅侧向电阻率RS，主要反映侵入带电阻率；并进行乘法运算求主电流功率PS，并依据功率控制曲线给出功率控制信号Pu，该信号通过电缆下传，调整280Hz电流源产生总电流It，以保持井下浅侧向主电流功率恒定。
阵列侧向仪器介绍
提纲
一 概述 二 三 仪器用途及特点
仪器技术指标 四 仪器结构及工作原理
五
测井试验效果
二、仪器用途及特点 仪器用途： 测量导电泥浆地层电阻率 定量评价薄层 评价地层侵入特征 计算饱和度 识别油水界面
二、仪器用途及特点 仪器特点： 围岩影响小，纵向分辨率高，可清晰分辨0.3m薄 层，层位显示明确 RAL0模式可反演计算泥浆电阻率 五条不同探测深度曲线RAL1-RAL5 可准确判断径 向侵入性质 1维反演可得到较准确的地层真电阻率Rt和侵入带 信息 所有电流返回到仪器本身，没有格罗宁根等N电极 电位影响 深探测受井眼影响小，井眼校正曲线规律
一维快速反演
井眼校正与1维快速反演软件
五、测井试验效果
苏XX井 HAL－1维快速反演 Rt Rxo Di提供现场决策
五、测井试验效果
试验表明，阵列侧向仪器测井曲线质量高，重 复性、一致性好，纵向分辨率高，曲线形态合理， 五条曲线能够较好地反映地层侵入变化，且对比关 系良好，符合变化规律，反应地层侵入变化清楚。 标志着阵列侧向仪器性能良好，具备推广应用条 件，填补了我国阵列侧向测井技术装备空白。
五、测井试验效果
雁X-X3井重复性对比
仪器一致性
在马XX1井中 ，HAL仪器全井段 RAL0、RAL2－ RAL5 5条曲线一 致性对比较好，对 应曲线几乎完全重 合，误差在1％以 内；在1490－1505 米段为煤层扩径， 由于RAL1探测深 度最浅受井眼影响 最大，两次曲线一 致性偏差15％。除 此段外，RAL1和 其余5条曲线一样 ，吻合较好。
马491井吉林 黑-XX8井
与斯伦贝谢HRAL对比
五、测井试验效果
苏40井
与斯伦贝谢HRAL对比
1-2侧向测井
当h≥4d时，曲线半幅点外推半个电极矩的距离为地层界面。
4、七侧向测井与三侧向的异同点
电极的个数（3个、7个）
探测深度的大小（r三侧向＜r七侧向） 聚焦作用的强弱（LL3 ＜LL7） 分层能力（Rt、Ri）（LL3 ＞LL7） 判断地层的流体性质 用途完全相同 确定地层的电阻率 存在差异
本节要点
（3）三侧向测井资料应用
a.分层
三侧向测井受井眼、层厚、邻层影响较 小，纵向分辨率较强→确定地层界面。
b.求Rt
查图版，程序计算
c.判断油水层
油气层：电阻率高，正差异 水层：电阻率低，负差异或无差异
a.分层
实 测 三 侧 向 曲 线
b.求Rt
c.深浅三侧向曲线重叠判断油气水层
如果RLL3深 >RLL3浅，称为正差异，为油气层。 微电极 三侧向 SP + 解释结果
地球物理测井
Geophysical Well Logging
侧向测井
三侧向测井（LL3） 七侧向测井（LL7） 双侧向测井（DLL）
微侧向与邻近侧向测井
球形聚焦测井
方位测井
问题的提出：
利用电阻率测井资料计算地层的含油气饱和度仍 然是目前最基本的使用方法。这种方法要求精确计算 地层电阻率与冲洗带电阻率。 然而，当井剖面为高阻薄层或井内充满高矿化度 盐水泥浆时，普通电阻率测井因受井眼内泥浆和围岩 的影响，很难划分地层界面，确定冲洗带和地层电阻 率。
A1、2——屏蔽电极（各1.7m） N——参考电极 B——回路电极
A1 A0 A0
A2
1、测井原理：
三侧向测井具有较高的分层能力和较 深的探测深度
测井时：A0通以主电流I0（不变）
侧向测井
M
' 1
0.083
M1
0.167
0.02 Ao
0.167
M
2
0.083
M
' 2
0.25
0.025 A2
0.5
0.025 B2
分布比S=2.4；电极系长度L0=1.07m；电极距L=0.437m
勘探开发工程监督管理中心
A1 M2’ M1’ A0 M1 M2 A1‘
勘探开发工程监督管理中心
2
测量原理
勘探开发工程监督管理中心
1
七侧向测井电极系
将回路电极B分成两部分B1、B2，对 称地放在深三侧向电极系的A1、A2点击的 外侧，由于回路电极靠近， A1、A2发出 的屏蔽电流IS很快通过B电极形成回路， 对主电流I0的控制作用减弱，所以I0深入 地层不远处就开始发散，从而使电极系的 探测深度减小。图中阴影部分是浅七侧向 主电流的分布范围。
勘探开发工程监督管理中心
1
三侧向测井电极系
电极系在井内的工作状态 及电流分布如图3-2所示。
勘探开发工程监督管理中心
1
三侧向测井电极系
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。从电场的分布看出三侧 向测井所测的视电阻率曲线主要取决于 深部原状地层的电阻率值。
侧向测井
测井技术基本原理及方法简介2
入射波
反射波
滑行波
折射波
3、声测井原理及方法
补偿声波测井
T1
R1
△T1 △T2
补偿声波测井仪包括两个发射器和两个接收器。测井时，上下发 声器交替发射声脉冲，两个接收器接收T1、T2交替发射产生的滑 行纵波，得到时间差△T1、△T2，地面仪器的计算电路对△T1、 △T2取平均值。由图可以看出，双发双收声速测井仪的T1发射得 到的△T1和T2发射得到的△T2曲线，在井径变化处的变化方向相 反，所以，取平均值得到的曲线恰好补偿掉了井径变化的影响。 还可以补偿仪器在井中倾斜时对时差造成的影响。同时基本消除 深度误差。
从震源发出的波动有两种成分: 一种代表介质体积的 涨缩，其质点振动方向与传播方向一致，所以又称纵 波。另一种成分代表介质的变形，其质点振动方向与 传播方向垂直，所以又称横波。纵波的传播速度较快， 在远离震源的地方这两种波动就分开，纵波先到，横 波次之。因此纵波又称P波(Primary wave)，横波又称S 波(secondary wave)。斯通利波(Stoneley wave)是一种衍 生波，它们只能沿着界面传播，只要离开界面即很快 衰减，这种波称为面波。它们的传播速度比体波慢， 因此常比体波晚到，但振幅往往很大，振动周期较长。
地层对比；区分油水层；计算饱和度
3
2、电测井原理及方法
阵列感应测井(HDIL)
贝克-阿特拉斯新一代感应测井仪,可以在淡水泥浆或油基泥浆钻 井中精确测量多个不同探测深度的地层电阻率。高分辨率阵列感 应HDIL由7个平衡的三线圈阵列组成，可以进行6个探测深度的感 应测量,分别为10,20,30,60,90,120″;8个工作频率可以适应不 同的垂直分辨率要求，用于对深侵入和薄层油藏进行详细评价。 通过对测量的不同垂直分辨率和探测深度的阵列感应数据的反演 处理，可以得到高精度的电阻率图像。通过先进的识别和全数据 的分析可提供精确的地层电阻率，对钻井侵入深度可进行更详细 的描述。应用HDIL测量的电阻率可以更好地进行油藏描述、提高 饱和度的计算精度。
4侧向测井
微球型聚焦测井资料的应用
由于微球形聚焦测井受泥饼影响小，在确定冲 洗带电阻率Rxo参数中起着重要作用。另外，由于主 电极A0发出的I0开始时以很细的电流束穿过泥饼进 入地层，这样不仅能减少泥饼的影响，而且也具备 了很好的纵向分层能力。在区分渗透层岩性和划分 夹层方面也都显示出比微电极测井较大的优越性。
要使深侧向探测深度更大，而浅侧向探测深度适中； 在实现这些要求时，深浅侧向的其它特性又相同或相近 ，如分层能力和受井眼影响的程度； 扩大电阻率测量范围； 深浅同时测量，这是对双侧向的要求。
双侧向电极系及电流路径图
一个主电极A0位于中央
两对监督电极M1、M1/、M2、M2/
两对聚焦电极A1 、 A1/ 、 A2 、 A2/ 地层真电阻率 侵入带电阻率 深侧向的回流电极B和测量参考电极N在“无 限远处”
双侧向测井质量要求
微侧向测井
微侧向测井是在普通电极系的基础上加上聚 焦装置而得出的。这样改进的结果使电极系探测 深度大大改进，降低了井眼、围岩的影响。同样 ，微侧向测井是改进微电极测井而提出来的。
RMLL k
U M1 I0
微侧向电极系及电流分布
1、微侧向测井原理 微侧向测井电极系由中 心电极（主电极）A0和与A0 同心的环状电极M1、M2以 及A1组成，这些电极都是 装在绝缘极板上，极板靠 弹簧压在井壁上。测量过 程中主电极的电流保持恒 定，由屏蔽电极A1流出的 电流极性与A0相同，它的 大小自动调节，使M1M2之间 的电位差为零，测量M1(或 者M2)和参考电极N之间的 电压，所测得的电位差Um1 是和地层电阻率成正比。 U
微球型聚焦测井质量要求
1、井径规则处，泥岩层微球型聚焦测共曲线与双 侧向测井曲线应基本重合；在其他均质非渗透性地层中 ，曲线形状应与双侧向测井曲线相似，测量值和双侧向 测井数值相近；在渗透层段应反映冲洗带电阻率的变化 并符合地层的侵入关系。 2、在高电阻率薄层，微球型聚焦测井数值应高于双 侧向测井数值。 3、在仪器测量范围内不应出现饱和现象。 4、重复曲线与主曲线形状相似，在井壁规则的渗透 层段，重复测量值相对误差应小于10％