普通电阻率测井.ppt

地球物理测井 资源与环境学院桑琴2007年7月 第一章电法测井 地球物理测井 普通电阻率测井 普通电阻率测井 是把一根普通的电极系放入井内 测量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线 用以研究井所穿过的地质剖面和油气水层的测井方法 梯度电极系 电位电极系 地球物理测井 普通电阻率测井 一 基本原理 R p r A I 1 均匀无限介质电场中电位与介质电阻率的关系 假设 均匀无限介质电阻率为R点电极A并供以强度为I的电流 电流将以A点为中心呈辐射状向各方向均匀流出 电流线以A为中心指向四周 地球物理测井 岩石的导电特性 由电流密度的定义可知 离点电源A为r距离的任意一点P的电流密度为 j Ir0 4 r2 1 6 电流密度j是一个向量 r0是单位矢量 数值为1 其方向是射线r的方向 根据微分形式的欧姆定律 p点的电场强度E为 E Rj RIr0 4 r2 1 7 对于恒定的电流场 电场强度等于电位梯度的负值 即E gradV 1 8 gradV dV dr r0称为电位梯度 表示电位在变化最大的方向上每单位长度的增量 地球物理测井 岩石的导电特性 E dV dr r0 1 10 将 1 10 式代入 1 7 可得 dV dr RI 4 r2V RI 4 r C由于r 时 电位V 0 故积分常数c 0 因此V RI 4 r 1 13 上式表明 在均匀无限介质中 任意一点的电位V与介质的电阻率R及供电电流I成正比 与该点至电源点之间的距离r成反比 地球物理测井 岩石的导电特性 2 均匀无限介质电阻率的测量 由 1 13 式可知 要测量均匀无限介质的电阻率 只须在介质中放入点电源 测出场中一点的电位V 在已知供电电流I和测点与电源点的距离r的情况下 就可以计算出介质的电阻率R 假定被测定的地层很厚 没有泥浆侵入 井筒中的泥浆电阻率等于地层的电阻率 则井下介质就其导电性 可视为无限均匀介质 地球物理测井 岩石的导电特性 井下介质电阻率的测定 B A 供电电极B 供电回路电极M N 测量电极 供电回路 测量电路 地球物理测井 岩石的导电特性 由V RI 4 r可知 在点电源A所形成的电场中 M N点的电位为 VM RI 4 AM VN RI 4 AN M N两个测量电极之间的电位差为 VMN VM VN 4 4 4 VMN 地球物理测井 岩石的导电特性 令 4 K是与各电极之间距离有关的系数 称为电极系系数 A M N组成电极系电极之间的距离是固定的 因此电极系系数K是一个常数 Ra H 地球物理测井 岩石的导电特性 3 井下非均质介质情况 1 泥浆侵入储层的情况侵入 当P泥 P地时 井眼周围的储层受到不同程度的泥浆滤液和固体微粒的侵入 且侵入将改变原来储集层的渗透性 电 声 放射性等物理特性 尤其是渗透率K和电阻率特性R 在钻井过程中为了防止井喷 往往使泥浆柱的压力大于地层孔隙流体压力 地球物理测井 岩石的导电特性 原状地层 侵入带 冲洗带 泥饼 井中泥浆 地球物理测井 岩石的导电特性 Rm 泥浆电阻率 mud Rmf 泥浆滤液电阻率 mudfluid Rmc 泥饼电阻率 mudcakes Rw 地层水电阻率 water Rxo 冲洗带电阻率Ri 侵入带电阻率 invasion Rt 原状地层电阻率 true hmc 泥饼厚度d 井的直径di 侵入带直径 相应参数 地球物理测井 岩石的导电特性 2 井眼周围孔隙地层电阻率的径向变化冲洗带 岩层中有绝大部分的流体被泥浆滤液所代替的环带 冲洗带电阻率用RXO 过渡带 冲洗带后边 离井眼越远 孔隙中被泥浆滤液取代的地层流体越来越少 形成一个过渡带 侵入带 冲洗带 过渡带 原状地层 侵入带以外的地层 地球物理测井 岩石的导电特性 高侵 增阻侵入 侵入带电阻率大于原状地层电阻率的侵入状态低侵 减阻侵入 侵入带电阻率小于原状地层电阻率的侵入状态 侵入剖面电阻率的高 低侵特征与储层所含流体性质有关 还与泥浆滤液电阻率Rmf有关 地球物理测井 岩石的导电特性 F Ro Rmf I Rxo Ro Rxo FRmf 1 Sw2 冲洗带 F R0 Rw I Rt Ro Rt FRW 1 Sw2 原状地层 Rt FRW Sw2 RXO FRmf Sxo2 两式相除 根据经验公式Sxo Sw1 5 RXO Rt Rmf 1 S0 8 5 Rw P20表1 3 地球物理测井 岩石的导电特性 d 泥岩 泥岩 泥岩 泥岩 水层 油层 d di di 冲洗带 侵入带 泥饼 di Rt Ri Rxo Rm Rmc Rt Ri Rxo Rmc Rm 增阻泥浆侵入 减阻泥浆侵入 地球物理测井 岩石的导电特性 显然 当Rxo Rt时 储层为高侵Rxo Rt时 储层为低侵 储层的高低侵状态 除与含油气饱和度So有关外 还与泥浆滤液电阻率与地层水电阻率的比有关 Rmf Rw 只有在Rmf Rw 2 3时 用高低侵特征划分油水层才有效 水层为高侵 油层为低侵 地球物理测井 岩石的导电特性 4 井下非均质介质电阻率的测量和视电阻率 实际测井时 电极系放入充满泥浆的井中 井周围是各种不同厚度 不同电阻率的地层 对于渗透性地层还有泥浆侵入 总之 电极系周围的介质是各种不同电阻率的非均匀介质 怎么办 目前 在非均匀介质中 仍采用均匀介质中的测量装置和电阻率计算公式 1 17 a 4 VMN Ra 视电阻率 在综合条件影响下测得的岩层的电阻率 地球物理测井 岩石的导电特性 在所有的影响因素中 地层真电阻率Rt对Ra的影响是最大的 因此 实际测井时 只要电极系选择恰当 利用视电阻率随井深变化的曲线可以直接划分地层剖面 地球物理测井 岩石的导电特性 井下介质电阻率的测定 B A 供电电极B 供电回路电极M N 测量电极 二 电极系 所谓电极系 就是测量时放入井中的一组电极 通常由三个电极组成 A B M M N A 用途相同的两个叫成对电极 其余的一个叫不成对电极 成对电极 A B或M N 地球物理测井 岩石的导电特性 梯度电极系 指成对电极的距离小于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间距离的电极系 电位电极系 指成对电极的距离大于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间距离的电极系 1 电极系的分类 见书P23图1 16 地球物理测井 岩石的导电特性 梯度电极系 顶部梯度电极系 成对电极在不成对电极的下方 井口方向 底部梯度电极系 成对电极在不成对电极的下方 井底方向 M N A 底部梯度电极系 顶部梯度电极系 不成对电极 地球物理测井 岩石的导电特性 2 电极系的记录点 电极矩和探测深度 记录点 为确定电极系在井中某深度上测得的视电阻率的深度 在电极系上选择了一点 作为视电阻率的深度 该点称为记录点 用符号 O 表示 梯度电极系 O 为成对电极的中点 电位电极系 O 为A M电极的中点 A N M A 地球物理测井 岩石的导电特性 电极距 表示电极系的长度 用 L 表示电位电极系的电极矩 为非成对电极到相邻那个成对电极间的距离 AM 梯度电极系的电极距 为非成对电极到记录点之间的距离 AO A M N L A L 地球物理测井 岩石的导电特性 探测半径 是指在均匀介质中 以供电电极为中心 某一半径划一球面 如果该球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的50 则此半径为该电极的探测半径或探测深度 电位电极系的探测半径为2AM 梯度电极系的探测半径为AO 地球物理测井 岩石的导电特性 三 视电阻率曲线特征 1 梯度电极系视电阻率Ra曲线特征 高阻厚层 h L 高阻层对应高的视电阻率值 低值层对应低的视电阻率值 曲线对地层中部不对称 底部梯度电极系Ra曲线在高阻层的底界面有极大值 在顶界面有极小值 顶部梯度电极系Ra曲线与此相反 这是利用梯度曲线分层划界的依据地层厚度h 3L时 在地层中部有视电阻率平直段 Ra值接近Rt值 随着层厚变薄 平直段消失 地球物理测井 岩石的导电特性 高阻薄层 h L 对于底部梯度电极系 在高阻层下方离底界面一个电极矩处 有一个Ra的假极大值 对于顶部梯度电极系 在高阻层上方离顶界面一个电极矩处 有一个Ra的假极大值 它们不指示该深度上有高阻层 如图1 18a 该层的Ra取极大值 地球物理测井 岩石的导电特性 2 电位电极系视电阻率Ra曲线特征 高阻厚层 h L 高阻层对应高的视电阻率值 低值层对应低的视电阻率值 上下围岩电阻率相等时 Ra曲线对地层中部对称 地层中部有Ra极大值 很厚时接近地层真电阻率Rt 该层读数取极大值 曲线的半幅点上下外推一个电极矩L是地层界面 因此可用该结论分层 地球物理测井 岩石的导电特性 高阻薄层 h L 上下围岩电阻率相等时 Ra曲线对地层中部对称 与厚层相反 高阻层对应Ra曲线有低值 在高阻层上下半个电极矩处出现两个视电阻率极大值 它不反映对应深度有高阻层存在 地球物理测井 岩石的导电特性 3 视电阻率Ra曲线的影响因素 在进行普通电阻率测井时 对测井值的主要影响因素有 井的影响 井眼直径 泥浆的导电性非单一岩层的影响非均匀岩层的影响倾斜岩层的影响 地球物理测井 岩石的导电特性 四 普通视电阻率Ra曲线的应用 划分层界面 用梯度曲线的极大值和极小值确定高阻岩层的层界面 求地层的Ra及其地层的真电阻率 梯度电极系 H 3L读岩层的平直段 LL 读极大值 划分岩性剖面 例如砂岩高阻 泥岩低阻 求含油层的RO 进而求含油饱和度 利用Archie公式 地球物理测井 岩石的导电特性 五 微电极测井及其应用 微电极测井特点 电极矩小 探测范围小 贴井壁测量 主要探测泥饼的存在 确定渗透层 可划分砂泥岩薄交互层和层中的泥质或钙质条带 一 微电极的测量原理贴井壁测量的目的是减小泥浆对它的影响 电极系 A0 025M10 025M2构成A0 05M2微电位A0 025M10 025M2微梯度此两不同的电极系同时测量 纵横比例相同的情况下重叠记录 记录两条测井曲线 地球物理测井 岩石的导电特性 微电极测井原理图 地球物理测井 岩石的导电特性 由于两条曲线重叠记录 曲线的特点 在非渗透层 微电位近似等与微梯度 曲线无幅度差渗透层 Ra位 Ra梯度有较大的幅度差 正差异 因微电位的探测半径 微梯度 微电位反映Rxo 微梯度反映Rmc 一般情况下 Rxo Rmc 地球物理测井 岩石的导电特性 二微电极曲线的应用1 划分渗透层 利用微电极曲线有无幅度差这一特点将渗透层和非渗透层分开 2 确定层界面 划分薄的交互层 曲线分开或重合处为层界面 3 确定含油砂岩的有效厚度在评价有致密薄夹层的含油砂岩 用微电极曲线扣除致密夹层的厚度可求得油层的有效厚度 H h 地球物理测井 岩石的导电特性 4 确定冲洗带的电阻率RXO和hmcRXO是测井解释中一个重要过渡参数 通过它可求出SXO 可以了解油气层的可动油气的情况 目前多用图版法来确定其值 地球物理测井 岩石的导电特性 本节重点 1 掌握高侵 低侵 视电阻率等基本概念2 熟悉电极系及相关概念 什么叫探测深度3 掌握视电阻率曲线的影响因素及其应用4 掌握微电极测井曲线特征及其应用 冲洗带 侵入带 原状地层 1 名词解释 电