第1章电法测井12普通电阻率测井精选文档.ppt

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1、第1章电法测井12普通电阻率测井本讲稿第一页，共五十三页一、什么是自然电位测井？一、什么是自然电位测井？二、几个非常重要的概念？二、几个非常重要的概念？三、自然电位曲线的特征、影响因素、用途三、自然电位曲线的特征、影响因素、用途 静自然电位静自然电位 假静自然电位假静自然电位 自然电位幅度异常自然电位幅度异常 自然电位负异常自然电位负异常 自然电位正异常自然电位正异常本讲稿第二页，共五十三页u岩层的电化学特性：岩层的电化学特性：自然电位测井（自然电位测井（SP）u岩层的导电特性：岩层的导电特性：电阻率测井电阻率测井u岩层的介电特性：岩层的介电特性：电磁波传播测井电磁波传播测井（ETP）电法测井

2、的分类电法测井的分类双侧向电阻率测井（双侧向电阻率测井（DLL）地层倾角测井（地层倾角测井（SHDT）微球形聚焦电阻率测井（微球形聚焦电阻率测井（MSFL）感应测井（感应测井（DIL）、阵列感应成像测井）、阵列感应成像测井随钻电阻率测井（随钻电阻率测井（LWD）过套管电阻率测井（过套管电阻率测井（CHFR）方位电阻率成像测井（方位电阻率成像测井（ARI）地层微电阻率扫描测井（地层微电阻率扫描测井（FMS）本讲稿第三页，共五十三页 岩石电阻率测井基础岩石电阻率测井基础1 电阻率测井的分类电阻率测井的分类2 普通电阻率测井普通电阻率测井3 双侧向电阻率测井双侧向电阻率测井4主 要 内 容 微球形聚

3、焦测井微球形聚焦测井5 感应测井感应测井6 成像测井成像测井7 随钻测井（随钻测井（LWD）8 套管井电阻率测井套管井电阻率测井9地层倾角测井或电磁波传播测井地层倾角测井或电磁波传播测井10本讲稿第四页，共五十三页1.1 电阻及电阻率的概念电阻及电阻率的概念 电阻电阻(r)(r)是物质反抗电流流动的能力。若物体是物质反抗电流流动的能力。若物体两端的电压为两端的电压为V V，通过的电流为，通过的电流为I I，则电阻定义为，则电阻定义为电压与电流的比值。电压与电流的比值。其单位为：欧姆（其单位为：欧姆（）1.1.岩石电阻率测井基础（岩石电阻率测井基础（P P9 9）本讲稿第五页，共五十三页1.1

4、电阻及电阻率的概念电阻及电阻率的概念电导率（电导率（）是电阻率的倒数。即是电阻率的倒数。即=1/R 对于电阻为对于电阻为r r均匀材料的柱状导体，若其横截均匀材料的柱状导体，若其横截面积为面积为S S，长度为，长度为L L，则物体的，则物体的电阻率（电阻率（R R）定义定义为：为：其单位为：欧姆其单位为：欧姆.米（米（.m）其单位为：每米毫西门子其单位为：每米毫西门子(mS/m)(mS/m)本讲稿第六页，共五十三页看书，见表看书，见表1-1 1-1（3 3分钟）分钟）u 了解三大岩类；了解三大岩类；u 了解常见岩石、矿物及流体电阻率；了解常见岩石、矿物及流体电阻率；u 有什么特点？有什么特点？

5、u 电阻率测井？电阻率测井？本讲稿第七页，共五十三页常见矿物、岩石电阻率数值表常见矿物、岩石电阻率数值表矿物名称电阻率（欧姆米）岩石名称电阻率（欧姆米）石英10121014粘土12102长石41011泥岩560白云母41011页岩10102方解石510351012疏松砂岩250石油1091016致密砂岩20103气含盐水砂岩0.24水含油砂岩2103石墨10-6310-4砾岩102103磁铁矿3.610-4610-3石灰岩51021104黄铁矿10-110-4泥灰岩55102无烟煤10-41贝克灰岩202103钾盐10141015白云岩501104硫1091016硬石膏104106石膏103花

6、岗岩6102105玄武岩6102105本讲稿第八页，共五十三页三大岩类：三大岩类：沉积岩、岩浆岩（火成岩）、变质岩。沉积岩、岩浆岩（火成岩）、变质岩。不同岩性、不同矿物、不同流体具有不不同岩性、不同矿物、不同流体具有不同的电阻率。同的电阻率。R火成岩火成岩 R沉积岩沉积岩R油气油气 R水水沉积岩中，沉积岩中，R灰岩灰岩 R砂岩砂岩 R泥岩泥岩一一般般情情况况下下R金属金属、R无烟煤无烟煤 小小本讲稿第九页，共五十三页1、岩性：、岩性：岩石结构、岩石矿物成分、粘土含岩石结构、岩石矿物成分、粘土含量量1.2 1.2 影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素4、含油气性：、含油气性：岩石含水饱和度：

7、岩石含水饱和度3、水性：、水性：岩石孔隙空间中岩石孔隙空间中地层水地层水的盐类成的盐类成分、离子浓度、温度；分、离子浓度、温度；2、物性：、物性：岩石孔隙度岩石孔隙度不同岩石电阻率各不相同，岩石电阻率决定于下列不同岩石电阻率各不相同，岩石电阻率决定于下列因素因素:本讲稿第十页，共五十三页矿物名称电阻率（欧姆米）岩石名称电阻率（欧姆米）石英10121014粘土12102长石41011泥岩560白云母41011页岩10102方解石510351012疏松砂岩250石油1091016致密砂岩20103气含盐水砂岩0.24水含油砂岩2103石墨10-6310-4砾岩102103磁铁矿3.610-4610

8、-3石灰岩51021104黄铁矿10-110-4泥灰岩55102无烟煤10-41贝克灰岩202103钾盐10141015白云岩501104硫1091016硬石膏104106石膏103花岗岩6102105玄武岩61021051 1、岩石电阻率与、岩石电阻率与岩性岩性的关系的关系本讲稿第十一页，共五十三页孔隙度：岩石本身的孔隙体积和岩石体积之孔隙度：岩石本身的孔隙体积和岩石体积之比值。它是一个无量纲的量，它可以用小数比值。它是一个无量纲的量，它可以用小数或百分数表示。或百分数表示。孔隙度划分为总孔隙度和有效孔隙度。孔隙度划分为总孔隙度和有效孔隙度。1.总孔隙度：岩石中总孔隙体积与岩石体积之比，总孔

9、隙度：岩石中总孔隙体积与岩石体积之比，用用t表示。表示。2.有效孔隙度：岩石中连通孔隙体积与岩石体积之比，用有效孔隙度：岩石中连通孔隙体积与岩石体积之比，用 e表示。表示。2 2、岩石电阻率与物性的关系、岩石电阻率与物性的关系本讲稿第十二页，共五十三页 当地层孔隙中不含油气时，岩石孔隙度的当地层孔隙中不含油气时，岩石孔隙度的大小决定了孔隙地层中水的含量。大小决定了孔隙地层中水的含量。当当地层水矿地层水矿化度一定时化度一定时，孔隙度越大，地层水含量越孔隙度越大，地层水含量越多，岩石电阻率越低，反之，孔隙度越多，岩石电阻率越低，反之，孔隙度越小，岩石电阻率越高。小，岩石电阻率越高。2 2、岩石电阻

10、率与物性的关系、岩石电阻率与物性的关系本讲稿第十三页，共五十三页3 3、岩石电阻率与水性、岩石电阻率与水性(地层水电阻率地层水电阻率)的关系的关系岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的导电岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的导电能力很差能力很差,沉积岩的导电能力取决于孔隙中沉积岩的导电能力取决于孔隙中地层水的电阻率。地层水的电阻率。实验证明，岩石电阻率与地层水电阻率实验证明，岩石电阻率与地层水电阻率成成正比正比。本讲稿第十四页，共五十三页 石油和天然气具有很高的电阻率，可石油和天然气具有很高的电阻率，可视为不导电的物质。在油、气运移过程中，视为不导电的物质。在油、气运移过程中，油、气进入岩石孔隙挤走了同

11、体积的地层油、气进入岩石孔隙挤走了同体积的地层水，使岩石中的离子数减少，电阻率增加，水，使岩石中的离子数减少，电阻率增加，进入孔隙中的油、气越多，岩石电阻率越进入孔隙中的油、气越多，岩石电阻率越高。高。4 4、岩石电阻率与含油气性的关系、岩石电阻率与含油气性的关系流流 体：体：R石油石油 R地层水地层水地地 层：层：R油层油层 R水层水层本讲稿第十五页，共五十三页1.3 1.3 电阻率测井概念电阻率测井概念 是是根根据据自自然然界界中中各各种种不不同同岩岩石石、矿矿物物及及孔孔隙隙流流体体间间电电阻阻率率的的差差异异这这一一特特点点，来来研研究究钻钻井井剖剖面面上上岩岩石石性性质质、流流体体性

12、性质质的一种方法。的一种方法。本讲稿第十六页，共五十三页1.4 1.4 Archie公式公式 岩石电阻率和孔隙度、饱和流体的关系岩石电阻率和孔隙度、饱和流体的关系 G.E.Archie最早通过大量的岩芯试验研究了这最早通过大量的岩芯试验研究了这种关系。种关系。假设假设u 岩石为纯岩石（岩石骨架不含导电矿物和岩石为纯岩石（岩石骨架不含导电矿物和泥质，或泥质，或VshRt减阻侵入减阻侵入RiRt本讲稿第二十六页，共五十三页怎样理解怎样理解P11，Para3？用高低侵来判别流体性质（油气、水）用高低侵来判别流体性质（油气、水）使用条件：淡水泥浆井使用条件：淡水泥浆井（CmfRw）高侵：水层高侵：水层

13、低侵：油气层低侵：油气层P21，图，图1-17(b)本讲稿第二十七页，共五十三页 井眼穿过地层后，有两种方法用来测量地层的电阻率。井眼穿过地层后，有两种方法用来测量地层的电阻率。2.电阻率测井的分类电阻率测井的分类传导电流法传导电流法:感应法感应法:该方法使用直流电，需要井眼有导电泥浆。传该方法使用直流电，需要井眼有导电泥浆。传导电流法测量的是电阻率。导电流法测量的是电阻率。该方法使用交流电，井内可以含有任何流体（空气、该方法使用交流电，井内可以含有任何流体（空气、天然气或任何种类的导电或不导电泥浆）。感应法测量的是天然气或任何种类的导电或不导电泥浆）。感应法测量的是电导率，它与电阻率互为倒数

14、。电导率，它与电阻率互为倒数。本讲稿第二十八页，共五十三页3.3.普通视电阻率测井普通视电阻率测井视电阻率视电阻率(Ra，P11)：Apparent formation resistivity，测井仪器探测到的电阻率，受泥饼，测井仪器探测到的电阻率，受泥饼，侵入带等的影响，不等于真实的地层电阻率，只侵入带等的影响，不等于真实的地层电阻率，只是其近视值，称为是其近视值，称为视电阻率视电阻率。普通视电阻率测井：普通视电阻率测井：是把一根普通的是把一根普通的电极系电极系放入井内，测量井筒周围地层电阻率随井深变化放入井内，测量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线。的曲线。本讲稿第二十九页，共五十三页电极

15、系电极系：测井时放入井中的一组电极。普通电：测井时放入井中的一组电极。普通电阻率测井的电极系由三个电极组成，其中有阻率测井的电极系由三个电极组成，其中有供供电（电（A、B）和和测量（测量（M、N）两种电极。用途两种电极。用途（供电和测量）相同的两个电极叫（供电和测量）相同的两个电极叫成对电极成对电极，其余的一个叫其余的一个叫不成对电极不成对电极。根据电极系中成对电极与不成对电极之间距离的根据电极系中成对电极与不成对电极之间距离的不同，可把电极系分为不同，可把电极系分为梯度电极系梯度电极系和和电位电极电位电极系系两类。两类。本讲稿第三十页，共五十三页梯度电极系梯度电极系：成对电极之间的成对电极之

16、间的距离距离小于小于不不成对电极到成对电极到它相邻那个成对电极电极它相邻那个成对电极电极之间的之间的距离的电极系。距离的电极系。电位电极系电位电极系：成对电极之间的距离成对电极之间的距离大于大于不不成对电极到与它相邻的那个成对电极间的成对电极到与它相邻的那个成对电极间的距离的电极系。距离的电极系。顶部梯度电极系：成对电极在不成对电极的上方顶部梯度电极系：成对电极在不成对电极的上方 底部梯度电极系：成对电极在不成对电极的下方底部梯度电极系：成对电极在不成对电极的下方 本讲稿第三十一页，共五十三页本讲稿第三十二页，共五十三页本讲稿第三十三页，共五十三页记录点：记录点：电极系的记录点、电极距和探测深

17、度电极系的记录点、电极距和探测深度1为了确定电极系在井中某位置测得的为了确定电极系在井中某位置测得的电阻率的深度，需在电极系上选择一电阻率的深度，需在电极系上选择一点作为电阻率的深度，这一点称为记点作为电阻率的深度，这一点称为记录点，用录点，用O O表示。表示。电位电极：记录点选在电位电极：记录点选在A、M的中点的中点梯度电极：记录点选在成对电极的中点梯度电极：记录点选在成对电极的中点本讲稿第三十四页，共五十三页0.52.25NMA0.52.25BAM2.5米顶部梯度电极系米顶部梯度电极系0.5米顶部电位电极系米顶部电位电极系本讲稿第三十五页，共五十三页本讲稿第三十六页，共五十三页电极距电极距

18、2为了表示电极系的长度，定义了电为了表示电极系的长度，定义了电极系的电极距，用符号极系的电极距，用符号L L表示。表示。电极系的记录点、电极距和探测深度（电极系的记录点、电极距和探测深度（续续）电位电极：电位电极：AM（不成对电极到靠近它的那个成对电极不成对电极到靠近它的那个成对电极）梯度电极：梯度电极：单极供电：单极供电：AO双极供电：双极供电：MO不成对电极到记录点的距离不成对电极到记录点的距离本讲稿第三十七页，共五十三页电极系的记录点、电极距和探测深度（电极系的记录点、电极距和探测深度（续续）OOL=2.5L=0.5本讲稿第三十八页，共五十三页探测深度探测深度/探测半径探测半径/探测范围

19、：探测范围：3以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的系测量结果的贡献占总结果的5050，此半径，此半径称为称为电极系的记录点、电极距和探测深度（电极系的记录点、电极距和探测深度（续续）电位电极系的探测半径电位电极系的探测半径梯度电极系的探测半径梯度电极系的探测半径随着电极距的加大，电极系的探测深度也会增大随着电极距的加大，电极系的探测深度也会增大本讲稿第三十九页，共五十三页普通视电阻率测量原理普通视电阻率测量原理A A A A、B B B B、M M M M、N N四四四四个个个个电电电电极极极极中中中中的的的的三

20、三三三个个个个形形形形成成成成一一一一个个个个相相相相对对对对位位位位置置置置不不不不变变变变的的的的体体体体系系系系电极系电极系测测量量时时，3 3 3 3个个个个电电电电极极极极放放放放入入入入井井井井中中中中，1 1 1 1个个个个(B(B或或N)N)N)N)留留留留在在在在地地地地面面面面。提提提提升升升升过过过过程程程程中中中中，地地地地面面面面仪仪仪仪器器器器记记记记录录录录沿沿沿沿井井井井身身身身的的的的电电电电位位位位差差差差变变变变化化化化曲曲曲曲线线线线。该该该该电电电电位位位位差差差差经经经经刻刻刻刻度度度度后后后后，就就就就得得得得到到到到视视视视电电电电阻阻阻阻率率率

21、率RaRa。回路电极回路电极供电电极供电电极测量电极测量电极本讲稿第四十页，共五十三页I I I I供电电流供电电流供电电流供电电流U U U UMN MN MN MN 测量电极测量电极测量电极测量电极M M M M、N N N N之间的电位差之间的电位差之间的电位差之间的电位差RaRaRaRa地层视电阻率地层视电阻率地层视电阻率地层视电阻率K K K K电极系系数，与电极系的尺寸、类型有关电极系系数，与电极系的尺寸、类型有关电极系系数，与电极系的尺寸、类型有关电极系系数，与电极系的尺寸、类型有关本讲稿第四十一页，共五十三页不不成成对对电电极极到到靠靠近近它它的的那那个个成成对对电电极极L=A

22、ML=AM电极距电极距记录点记录点AMAM的中点，计为的中点，计为O O点点电位电极系电位电极系普通视电阻率测量原理普通视电阻率测量原理探测半径探测半径2AM2AM2AM2AM本讲稿第四十二页，共五十三页梯度电极系梯度电极系不不成成对对电电极极到到记记录录点的距离点的距离L=AOL=AO电极距电极距记录点记录点MNMN的中点，计为的中点，计为O O点点探测半径探测半径AOAOAOAO本讲稿第四十三页，共五十三页梯度电极系视电阻率曲线特征梯度电极系视电阻率曲线特征1.1.高高阻阻层层对对应应有有高高的的视视电电阻阻率率值值；低低阻阻层层对应有低的电阻率值。对应有低的电阻率值。2.2.曲曲线线对对

23、地地层层中中部部不不对对称称，底底部部梯梯度度电电极极系系的的视视电电阻阻率率曲曲线线在在高高阻阻层层的的底底界界面面有有RaRa极极大大值值；在在顶顶界界面面有有RaRa极极小小值值。顶顶部部梯梯度度电电极系相反。极系相反。3.3.当当h3Lh3L时，在地层中部有平直段，时，在地层中部有平直段，RaRaRtRt。本讲稿第四十四页，共五十三页电位电极系视电阻率曲线特征电位电极系视电阻率曲线特征1.1.高高阻阻层层对对应应有有高高的的视视电电阻阻率率值值；低低阻阻层层对对应应有有低低的的电电阻率值。阻率值。2.2.上上下下围围岩岩电电阻阻率率相相等等时时，RaRa视视电电阻阻率率曲曲线线对对称称

24、于于地地层层中中部部，地地层层中中部部有有RaRa极极大大值值，很很厚厚时时接近于地层真电阻率。接近于地层真电阻率。3.3.曲曲线线的的半半幅幅点点上上下下外外推推一一个个电电极极距距是是地地层层的的层层界界面面，可利用这一结论分层。可利用这一结论分层。本讲稿第四十五页，共五十三页视电阻率曲线的应用视电阻率曲线的应用本讲稿第四十六页，共五十三页本讲稿第四十七页，共五十三页3.3 微电极测井微电极测井手段的提出（设计的目的手段的提出（设计的目的)：微电极测井是微电极测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法。普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层

25、，方法。普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层，但它但它不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层；另外，在含油气地区经常会遇到砂泥岩的薄交另外，在含油气地区经常会遇到砂泥岩的薄交互层，而由于普通电极系的电极距较长，尽管互层，而由于普通电极系的电极距较长，尽管能能增加探测深度，但难以划分薄层增加探测深度，但难以划分薄层（这是一对矛盾）（这是一对矛盾）。因此，为解决上述实际问题，在普通电极系的基。因此，为解决上述实际问题，在普通电极系的基础上，采用了础上，采用了贴井壁电极距很小的微电极测井贴井壁电极距很小的微电极测井。本讲稿第四十八页，共五十三页3.3.1 微电极测井

26、原理（看书微电极测井原理（看书P P1313，注意图，注意图1-71-7）本讲稿第四十九页，共五十三页3.3.2 微电极测井特征及应用微电极测井特征及应用（看书（看书P P1414.注意图注意图1-91-9）微电极测井仪一次下井可同时得到微梯度和微微电极测井仪一次下井可同时得到微梯度和微电极两条视电阻率曲线，并以相同纵横比例重电极两条视电阻率曲线，并以相同纵横比例重叠绘制在一起（图叠绘制在一起（图1-9）。）。贴靠井壁贴靠井壁本讲稿第五十页，共五十三页 在在非渗透层非渗透层没有幅度差没有幅度差。微电极视电阻率曲线特征：微电极视电阻率曲线特征：通常在通常在渗透层渗透层段微电位段微电位(冲洗带冲洗带)大于微梯度大于微梯度（泥饼），存在（泥饼），存在幅度差幅度差显示显示正差异。正差异。幅度差的幅度差的大小决定于泥饼电阻率和冲洗带电阻率的相对大小。大小决定于泥饼电阻率和冲洗带电阻率的相对大小。幅度差：微电位与微梯度测井值的差异幅度差：微电位与微梯度测井值的差异本讲稿第五十一页，共五十三页微电极视电阻率曲线应用：微电极视电阻率曲线应用：划分岩性、渗透层。划分岩性、渗透层。分层，可划分薄层（分层，可划分薄层（0.2m0.2m薄互层，薄互层，0.1m0.1m泥质条带，泥质条带，钙质条带）钙质条带）看书看书P P1414.图图1-91-9本讲稿第五十二页，共五十三页本讲稿第五十三页，共五十三页