双侧向测井原理
《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。
第三章 侧向测井和微电阻率测井11
第3章 侧向测井
© 2012 Yangtze University Production Logging Lab.
§3.1 三电极侧向测井
采用与主电极同极性的屏蔽 电极，聚焦主电流使其侧向地 流入地层☆。 三电极侧向测井－－三侧向
一 测量原理
1、电极系的结构 深三侧向电极系 原状地层电阻率 浅三侧向电极系 侵入带电阻率 探测深度不同，原理相同。
§3.1 三电极侧向测井
二 曲线特点☆
对单一的高阻厚层，若上 下围岩相同时， 曲线对称于地层中部，且在 中部出现极大，最接近Rt； 深三侧向视电阻率主要反映 Rt，浅三侧向主要反映Ri； 层界面处Ra急剧增大； 高阻邻层的影响较小。
第3章 侧向测井 © 2012 Yangtze University Production Logging Lab.
侧向测井的影响因素☆
① 井眼：rm 和 rmc 反映井眼影响，井内泥浆电阻率愈低，则 rmc R 和 rm 愈小 ， a 受井眼愈小；适用盐水泥浆。 ② 侵入带：侵入带电阻率 Ri 和侵入带直径 高，对侧向测井影响愈大。 ③ 围岩：当围岩电阻率 R的程度，从而使 影响愈小。 ④ 地层：地层电阻率愈高，不论其它串联电阻大小如何，地层 影响都将增加，故适用高阻率的地层。 侧向测井适用于：盐水泥浆井眼，储集层为高阻薄层，低 侵，或碳酸盐岩等高电阻剖面。☆
1
M 1既是监督电极也是测量电极, (3)则 M 1电位为 U M 1，记录视电阻率 Ra = K
第3章 侧向测井
U M1 I0
,
（ U N = 0）
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§3.2 七电极侧向测井
双侧向测井在水平井与斜井的响应特征与应用
Ｍ ．Ａ．Ｓ ｉ ｂ ｂ ｉ ｔ就 研 究 了裂 缝在 倾 角为 ０ 。 和 ９ Ｏ 。 情 形 时 的幅 度差 值 变化 ， 得 出 了这 两 种情 形 下计算 单一裂 缝 张开度 的公 式 ， 李善 军等 得出 了三 类裂缝 的 角度范 围和反演 单一 碳酸盐 岩裂缝性 储层 的裂缝 孔隙度和 裂缝 倾角 的方 法 ；
双 侧 向测井 曲线对 非 均匀 各 向异性 的裂缝 性地 层有 明显 的异常 ， 可 指示 出地 层 中裂 缝倾 角的 范 围。 对 于直 井和 斜度 较小 的井 ， 有 好多 文章早 已论述 过 。 如
斜井成像 双侧 向测井资料 解释 图右数第—道 表示裂 缝倾角 。 在裂 缝相应 处 双侧 向 测井 曲线值 均 减小 。 在 ３ ３ ５ ６ － ３ ３ ５ ８ 米处 ， 此 处裂 缝倾 角为 低角 度值 ， 裂 缝面 一电流 面夹 角约 为５ ９ 。 ， 对 应 的双侧 向曲线呈 负差 异 。 在３ ３ ６ ０— ３ ３ ６ １ 米处， 裂缝 倾 角均 为低 角度值 ， 裂缝 面一电流 面夹 角 约为 ６ ３ 。 ， 此处 双侧 向 曲线呈 正
［ 摘 要］ 在 直 井中双 侧 向测 井仪 所 发 出的 电流 面与地 层 裂缝 面之 间的夹 角 ， 等于地 层 中裂 缝 面的 倾角 。 对 于 水平 井和 斜井 而 言 ， 该夹 角不 等于 地 层裂 缝 倾角 。 由于对 双 侧 向测井 响应 产 生影 响的是 该 夹角 ， 不是地 层 中的裂 缝倾 角 ， 所 以水 平井 和斜 井 的双侧 向测 井 响应 可能会 出现 “ 假象” 。 本 文得 出这两 角 之 间的 联系 ， 进而阐明水平井和斜井的双侧向测井 曲线响应有时会出现“ 假象” 的原因 ， 并且认为仅根据水平井和斜井的测井响应无法
第1章-3 侧向测井-print
1. 深三侧向电极系结构及电场分布、7砂泥岩剖面R s <R t ：围岩吸引主电流，使主电流发散，视电阻率下降，地层厚度越小，影响越大。
（4）地层：R t 使R t 对R a 贡献占主导地位，所以适用于高阻地层，另外纵向分辨力强，适用于薄层。
综合：侧向测井适用于盐水钻井液井眼，储层为高阻薄层，低侵，碳酸盐岩。
碳酸岩剖面R s >R t ：围岩排斥主电流，适用于高阻碳酸岩剖面。
相邻高阻层对读数影响较小当下高阻层电阻率由10R m 变到100R m 时，上层的视电阻率只变化10%左右。
条件：厚度无限大、无钻井液侵入的地层GaoJ-1-3条件：无井眼、无侵入的纵向非均匀地层条件：地层无限厚、17侵入带径向电阻率分布示意图正差异负差异用深、浅三侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-3体积较小的环状电极深七侧向电极系浅七侧向电极系正差异负差异用深、浅七侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-334屏蔽电极，深测向回路电极，浅测向探测深度：深60 in.，浅24in.分辨率：30 in.碳酸岩剖面（裂缝储层评价）R LLD=140Ω.mR LLS=52Ω.mR LLD/R LLS=2.8Φ=7.5%GaoJ-1-3394042R xo>R tR xo<R t GaoJ-1-3举例C0.97,0.96 u v==72.838.4LLDcRR==m,50。
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。
利用测井资料判断岩性及油气水层知识讲解
利用测井资料判断岩性及油气水层一、普遍电阻率测井（双侧向、三侧向、2.5m、4.0m、七侧向、微电极）1、基本原理：电阻率测井是由一个供电电极或多个供电电极供给低频或较低频电流I，当电流通过地层时，用另外的测量电极测量电位U，利用Ra＝K U/IK：电极系数Ra：视电阻率U：电位I：电流2、应用（1）求地层电阻率利用微球形聚焦、微电极，求取冲洗带电阻率。
利用浅侧向、2.5m求取侵入带电阻率。
利用深侧向、4.0m求取原状地层电阻率。
（2）确定岩性界面：利用微球形聚焦、微电极划分界面，界面划在曲线最陡或半幅点处。
利用侧向划分界面，界面可划在曲线半幅点处。
利用2.5m划分界面，顶界划在极小值，底界划在极大值。
（3）判断岩性泥岩：低电阻，微球形聚焦、微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m平直。
灰质岩：高阻，微球形聚焦，微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m都高。
盐膏岩：电阻特别高，井径不规则时深侧向＞浅侧向＞微球聚焦。
4.0m＞2.5m>微电极。
页岩、油页岩：高阻，井径不规则时微球、双侧向基本重合，4.0m>2.5m>微电极。
（4）判断油气水层①油气层：A、Rmf>Rw ，增阻侵入，随探测深度增加电阻率降低。
Rmf――泥浆滤液电阻率，Rw――地层水电阻率。
B、Rmf<Rw ，减阻侵入，随电探测深度增加电阻率增加。
②水层：A、Rmf>Rw，增阻侵入，R深＜R浅。
B、Rmf<Rw，减阻侵入，R深＞R浅。
C、Rmf≈Rw，则R深≈R浅。
R深――深电极R浅――浅电极（5）识别裂缝发育带碳酸盐岩剖面裂缝发育带，在高阻中找低阻。
二、感应测井1、基本原理感应测井是测量地层的电导率。
它是由若干个同轴线围组成的－组发射线圈和一组接受线围的复合线圈系。
当发射线圈发出恒定强度为20000周的高频率交变电流时，由此产生的交变磁场则在地层中感应次生电流，而次生电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，又形成了次生磁场，这样使在接受线圈中感应出电动势。
电阻率测井
③含水岩石电阻率与孔隙度的关系
地层因素F：完全含水（100%含水）岩石的 电阻率Ro与地层水电阻率Rw的比值。即定义：
微球型聚焦-测量原理（恒压法）
测井时，主电极Ao发出总电流I，其中一 部分电流和辅助电极形成回路，叫辅助电流Ia， 主要分布在泥饼中；另一部分电流经过B电极 形成回路，叫主电流Io,主要分布在冲洗带中。 通过自动调整电路调节Io和Ia的大小，直到监 督电极之间的的电位相等，即Um1=Um2,同时 测量电极Mo与两个监督电极M1和M2的中点 O之间的电位差为给定值，即ΔUMoO=Vref(参 考电压)为止。
单极供电 倒装电位 电极系
双极供电 正装电位 电极系
双极供电 倒装电位 电极系
单极供电 正装(底 部)梯度 电极系
单极供电 倒装(顶 部)梯度 电极系
双极供电 正装(底 部)梯度 电极系
双极供电 倒装(顶 部)梯度 电极系
称
1、岩石的电阻率
①岩石电阻率与岩性的关系 不同岩性的岩石电阻率不同，主要造岩矿物和石
梯度电极系曲线特点
②高阻层厚度很 大时，对着地层 中部Ra曲线出现 一个直线段，其 幅度值接近地层 的真电阻率Rt。
电位电极系Ra曲线
①电位电极系的Ra 曲线对地层中点对 称；
②Ra曲线对着地层 中点取得极值。当 厚度h>AM(大于电 极距L)时，对应高 阻地层中点，Ra呈 现极大值，且h越大， 极大值越接近Rt； 当h<L时，对应地层 中点，Ra呈现极小 值，不能反映地层 Rt的变化。
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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
电阻率测井在油气勘探开发中应用非常广泛
⑴地层对比
主要 应用
⑵裂缝识别 ⑶油、气、水层判别 ⑷计算地层含水饱和度 ⑸估算裂缝参数
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
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
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。
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
双侧向 测井
是在三、七侧向测井基础上发展 起来的。
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
致密砂岩
20－1000
石油
109－1016
进行地含油层气对砂岩比时，通常2－采100用0 自然方伽解马石 （G5R）108曲－ 线51与012电阻率
（RLL泥D灰、岩RLLS）曲线5。－5特00 别是在无水碳石酸膏盐10岩9 剖面，软地层
（如泥石灰岩岩、页岩）导电600性－6好000，电石阻墨率测井10值-6－都31较0-4低，而碳
⑴地层对比
一是岩石的组织结构
主要岩石、矿物的电阻率
决定地层电 岩阻石率名称大小的
粘土
页主岩要因素
疏松砂岩
电阻率二是岩石矿物的名孔称隙电度阻（率）大小
1－2三00 是岩石石的英 含水1饱012和－1度014的高低 12－0－5四0100是岩石白 长孔云 石母隙中44地11层001111 水的性质
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
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、
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 七侧向、双侧向—纵向分辨率基本相同（0.6m左右），略 低于三侧向。取决于O1、O2间距离
•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
井眼、围岩、侵入
实测双侧向曲线
双侧向
双侧向
பைடு நூலகம்
碎屑岩地层
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
测得的视电阻率Ra
Ra
k UM1 Io
P101→(3-16)
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
酸盐岩白云（岩灰岩、白云岩50－、60硬00石膏磁等铁）矿 导电10性-4－较31差0-3，电阻率
测井值硬石都膏较高。因此，104电－1阻06 率（黄R铁LL矿D、R1L0L-4S）曲线在碳酸
盐岩剖无烟面煤软、硬地层的0.0特1－征1 差异黄明铜显矿 ，可10以-3 较好地区分典
型地层烟玄武煤界岩面、花。岗岩
10－10000 600－105
石油
109－1016
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
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3、向—视—电靠阻增率加屏曲蔽线电特极长点度聚焦→提高探测深度
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。
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
双侧向尺寸
有错
3 0.8 0.3 0.22 0.02 0.08 0.02 0.18 0.12 0.18 0.02 0.08 0.02 0.22 0.3 0.8 3
A2 (B2 ) A2
M 2
M2