普通电阻率测井.ppt

第二章普通电阻率测井 一 岩石电阻率的测量原理及决定因素 测量原理 2 决定因素 1 岩石电阻率与岩性的关系 2 岩石电阻率和地层水性质的关系 3 岩石电阻率与孔隙度的关系 阿尔奇第一公式 地层因素 对于饱含水岩石 纯砂岩 它的电阻率取决于孔隙水的电阻率 孔隙度 岩性 比值只与岩样的孔隙度 胶结情况和孔隙形状有关 而与地层水电阻率无关 这个比值定义为岩石的地层因素 看出地层因素与孔隙度关系曲线在双对数坐标系下二者成线性关系 著名的阿尔奇第一公式 a是与岩性有关的系数 变化范围为0 6 1 5 m为胶结指数 与岩石的胶结情况有关 变化范围为1 5 3 4 岩石电阻率与含油饱和度的关系 阿尔奇第二公式 电阻增大系数 岩石的电阻率主要取决于孔隙中含水饱和度SW及地层水电阻率RW和孔隙度 研究岩石电阻率与含水饱和度的关系 引入 电阻率增大系数 的概念 电阻率增大系数与含水饱和度之间存在下列关系 即著名的阿尔奇第二公式 其中 b是岩性系数 n为饱和度指数 SW为含水饱和度 SO为含油饱和度 阿尔奇公式是测井中利用电阻率测井和孔隙度测井进行纯砂岩岩石含油性定量评价的最基本的公式 二 普通电阻率测井原理 1 均匀介质中的电阻率测井稳恒电流场任意点电位与电场强度之间有 介质电阻率为 2 实际电阻率测井原理 1 电极系 由供电电极A B和测量电极M N按一定的位置和间距固定在一个绝缘体上构成普通电阻率测量下井装置 电位电极系 单电极A到相邻成对电极M N之间的距离远小于成对电极之间的距离 如 的电极系称为电位电极系 梯度电极系 单电极A到相邻成对电极M N之间的距离远大于成对电极之间的距离 如 的电极系称为梯度电极系 成对电极和单电极的概念 电极系参数 记录点 电极距 探测深度指探测器的横向探测深度 对普通电阻率测井来说 以供电电极为中心 以某一深度为半径的球面内包含的介质对测量结果贡献为50 时 此半径为探测深度 表示方式 2 测井原理 2 非均匀介质中的电阻率测井实际电阻率测井要受到井眼 围岩 层厚 泥浆 冲洗带 侵入带 及测井仪器本身等多因素的影响 电极系测出的并非是岩层的真实电阻率 将这种在综合条件影响下测量的岩层电阻率叫视电阻率 其表达式为 三 视电阻率曲线 1 梯度电极系理论曲线 曲线特点 顶部梯度曲线上的视电阻率极大值 极小值分别出现在高阻层的顶界面和底界面 底部梯度曲线的极大值和极小值分别出现在高阻层的底界面和顶界面 地层中部曲线由于地层很厚 其视电阻率的测量不受上 下围岩的影响 出现一个直线段 其幅度为R2 2 电位电极系理论曲线 特点 1 曲线对地层中点对称 2 视电阻率曲线对地层中点取得极值 当地层厚度时 地层中点得到Ra的极大值 并且随地层厚度的增加 视电阻率极大值接近于岩层的真电阻率 当时 对着高阻层的中点取得视电阻率极小值 3 在地层界面处 曲线上出现 小平台 其中点整对着地层的界面 4 当h减小时 小平台 发生倾斜 当 薄层 时 小平台 靠地层外侧一点被夸张为高值点 通常称为 假极大 四 影响因素 1 电极系的影响 2 井的影响 井径 井内泥浆电阻率 3 围岩和层厚的影响 4 侵入影响 冲洗带 过渡带 侵入带 原状地层 增阻泥浆侵入 泥浆高侵 减阻泥浆侵入 泥浆低侵 增阻泥浆侵入一般发生在水层 低阻泥浆侵入一般发生在油气层 利用这一点可以判断油水层 5 高阻邻层的屏蔽影响 6 地层倾角的影响 四 视电阻率曲线的地质应用 1 划分岩性在砂泥岩剖面上 利用视电阻率曲线可以确定渗透层 油气层 视电阻率表现为高值 泥岩层的视电阻率值一般较低 视电阻率曲线和SP曲线相结合就可以粗略确定高阻油气层 2 求岩层的真电阻率岩层的电阻率受井眼 侵入 层厚 上下围岩等多种因素的影响 3 求岩层的孔隙度利用阿尔奇公式 4 确定油层的含油饱和度利用SP测井 求出地层水电阻率RW 结合孔隙度测井资料 根据阿尔奇第一公式 确定地层的R0 利用阿尔奇第二公式确定地层的含油饱和度 第三章侧向测井 LL 普通电阻率测井存在的问题 受井眼 泥浆分流严重 围岩 侵入等多种因素的影响 纵向分辨率低 视电阻率值与地层真实电阻率值差别较大 为减小泥浆分流和围岩的影响 提高纵向分辨率 增加了聚焦电极 迫使供电电极发出的电流径向流入地层 这就是侧向电阻率测井 一 三电极侧向测井为测准渗透层井段侵入带和原状地层的电阻率 设计了深侧向电极系和浅侧向电极系 其探测深度不同 1 三侧向电极系结构及电流分布深三侧向电极系由三个圆柱状金属电极组成 电极间用绝缘片隔开 中间Ao为主电极 A1 A2为聚焦电极 在上方较远处设有回流电极B和对比电极N 图1三侧向电极系结构 图2 深三侧向测井的电流分布 主电极A0恒流发出主电流I0 A1 A2发出与I0同极性的屏蔽电流Is 由于同向电流互相排斥 迫使主电流沿圆盘状径向流入地层 分布范围为横向形成圆盘状 电流深入到较远处才开始发散 电极系电极距为上下绝缘片中点O1 O2之间的距离 深侧向视电阻率曲线主要反映深部的原状地层 Is对I0的控制作用主要决定于屏蔽电极的长度因素 屏蔽电极越长 控制作用越明显 I0径向流入的深度越深 浅三侧向电极系的结构及其电流分布 浅三侧向电极系结构包括缩短的屏蔽电极A1 A2 离屏蔽电极较近处放置回路电极B1 B2 这样使得主电流进入地层不远处即开始发散 浅三侧向主要反映井壁附近岩层电阻率的变化 在渗透井段就反映了侵入带的电阻率值 深 浅三侧向测井电极系的区别 结构差异 屏蔽电极和的长度以及回路电极 电流分布差异 深三侧向测井电极系发出的主电流分布为径向圆盘状 深入到较远处才开始发散 浅三侧向测井电极系发出的主电流径向流入地层不远处即开始发散 视电阻率反映 深部原状地层和井壁附近岩层 2 测量原理 过程 振荡器信号源供电 由屏流输出变压器B3向屏流电极供电发出屏流Is 给主电极供电发出I0 满足平衡条件仪器上升过程中 电场平衡条件被破坏 主电极和屏流电极之间的采样电阻r两端产生电流 通过调制放大器使 重新建立平衡条件 以使屏流Is和I0不受影响 视电阻率的表达式 记录点 记录点在主电极的中点 K为电极系系数 I0主电流强度 U为主电极的电位值 主电极与对比电极电位差 3 使用条件和曲线特征使用条件 当泥浆侵入不太深时 深侧向测井值与地层的电阻率之比较接近 当泥浆侵入较深时 侵入带对侧向测井的影响不能忽略 由于侵入带和原状地层对侧向测井电流来说是串联的 因此侧向测井值受较高的电阻率的带影响较大 在时选用侧向测井较好 反之选用感应测井 曲线特征 视电阻率曲线对地层中心对称 读数 读取地层中点的视电阻率值或取地层中部的几何平均值 4 实际应用 1 判断油水层方法 将深 浅三侧向曲线重叠绘制 以出现 幅度差 划分渗透层 依据 深三侧向电极测井视电阻率反映是深部原状地层的电阻率 而浅三侧向电极测井得到的是侵入带的电阻率 判断标准 当泥浆电阻率大于水的电阻率 油层 出现 正幅度差 或称 正差异 RdLL3 RsLL3 水层 一般出现负幅度差 RdLL3 RsLL3 在盐水泥浆井中 油层和水层处深 浅三侧向测井曲线上均出现 正幅度差 都是低侵剖面 但油层的视电阻率高于水层 且幅度差比水层的幅度差大 以此特征来快速识别油水层 2 确定岩层的真电阻率进行井眼 围岩 层厚 侵入三方面的校正 井眼校正计算三侧向电阻率与泥浆电阻率比值根据井径dh选取曲线号 过比值A作纵轴平行线与对应井径曲线相交 过此交点作横轴的平行线交纵轴 纵轴读值即为校正系数 注意此时下标逗号后面的d代表经过了井径校正 即为井眼校正后的视电阻率值 围岩 层厚校正 侵入校正 第一种方法 利用选择侵入校正图版和侵入校正图版 第二种方法 利用深 浅三侧向组合图版 5 优缺点优势 三侧向测井由于屏蔽电流使主电流径向流入地层 所测视电阻率曲线受井眼影响小 且主电极很短 围岩影响减弱 纵向分辨能力加强 有利于划分薄层 深三侧向在侵入较深时 测量Rt时结果要受到侵入带的影响 而侵入较浅时浅三侧向又受到原状地层的影响 因此不能较好得到冲洗带电阻率 一句话 深三侧向探测深度浅而浅三侧向探测深度深 二 七电极侧向测井 为加深深三侧向电极系探测深度和减小浅三侧向电极系的探测深度 对三侧向电极系结构做了相应的调整 而产生了七侧向电极系 1 七侧向电极系 图3 深 浅七侧向电极系及电流分布 深七侧向 由七个环状电极组成 主电极A0位于中央 其上下对称分布三对电极 分别为监督电极 和 最外侧为一对屏蔽电极A1 A2 每对电极短路相接 回路电极B和对比电极N放置七电极上方较远处 可看作无穷远 M1 M2 M1 M2 中点O O OO 距离为深七侧向电极距 即L OO 屏蔽电极A1 A2之间的距离叫电极系的长度 记作L0 电极系的分布比 浅七侧向电极系 电极系中回流电极B1 B2离屏流电极较近 因此屏流很快通过回流电极形成回路 因此对主电流的控制作用减弱 故其探测深度减小 2 测量原理恒流测量 通过调整屏蔽电流的大小 在测量过程中维持两对监督电极之间的电位相等 迫使主电流径向流入地层 在测井的过程中 记录任一监督电极M与对比电极N之间的电位差 由于对比电极N离电极系的位置较远 实际测量的只是监督电极M1的电位 3 存在的问题七侧向在纵向分辨率 原状地层电阻率 冲洗带电阻率测量等方面有所改善 但是由于深浅七侧向的电极距不同 因此它们的纵向分辨率不同 受到的围岩的影响不同 这给解释造成了一定的困难 重叠法确定地层的含油性 三 双侧向测井 1 双侧向测井电极系及电场分布 图3 双侧向电极系及其电场分布 其它结构和七侧向相同 只是在屏蔽电极A1 A1 的外侧对称处增加了两个柱状电极 对于深侧向 这两个柱状电极是屏蔽电极A2 A2 产生的屏流对主电流的控制作用加强 主电流流入地层至很远处发散与回路电极B形成回路 使探测器的探测深度加深 测量结果主要反映原状地层的电阻率 对于浅侧向 这两个柱状电极是回路电极B1 B2 产生的屏流对主电流的控制作用减弱 主电流流入地层不远处发散 使探测器的探测深度较浅 测量结果主要反映侵入带的电阻率 电极系尺寸完全相同 电极距相同 受上下围岩的影响相同 2 测量原理测量过程中主电流Io保持不变 自动调整屏蔽电极A1 A1 A2 A2 电流使得不变 a给定 且满足两对监督电极电位差为零 根据视电阻率表达式 深浅侧向记录的电阻率通常用和表示 3 曲线特征及影响因素曲线特点 曲线关于地层中心对称 在地层中部出现极值 一般读取视电阻率时取地层中部的极值 影响因素及校正 井眼及井眼校正图版 围岩 层厚及围岩校正图版 侵入及侵入校正图版 4 应用快速 直观判断油 水层将深浅双侧向曲线重叠绘制 以出现 幅度差 划分渗透层 四 微侧向测井 仪器的探测深度和纵向分辨率存在一定的矛盾 即加大探测深度 就会损失纵向分辨率 侧向电阻率测井加大了探测深度 仪器的纵向分辨率没有得到很好的改善 特别是对薄层的分辨仍不够理想 微电阻率测井 能够提高对薄层的响应 并准确测量地层冲洗带电阻率 由于泥饼的存在 泥饼的分流较大 不能真实反映冲洗带电阻率 因此产生了微侧向测井 1 微侧向电极系及电流分布 图4 微侧向电极系 图5 微电极系和微侧向测井电流分布 电极系包括圆片状主电极A0 圆环状测量电极M1 M2 屏蔽电极A1 测量方式 贴井壁测量 电流特点 A0发出主电流 A1发出同极性屏蔽电流 迫使主电流呈束状径向流入地层 电流分布直径4 4cm 探测深度较浅 cm 当泥饼的厚度小于1cm时几乎没影响 微侧向所测的视电阻率主要反映泥浆冲洗带的电阻率 2 测量原理测井过程中保持主电流I0不变 自动调整屏蔽电流Is使得监督电极上的电位相等 在提升过程中 记录测量电极M1与较远处对比电极N之间的电位差变化 经过刻度后最终得到电阻率 3 测井资料的应用 1 划分薄层由于它的纵向分辨能力很强 主电流的纵向分布范围为4 4cm 因此可以很好的划分薄层 2 确定冲洗带电阻率当泥饼厚度时 泥饼对测量结果的影响可以忽略 微侧向的视电阻率 当泥饼厚度较厚时 微侧向测井仍然受到泥饼的影响 因此要进行泥饼影响校正 使用条件 盐水泥浆 高电阻率剖面 五 邻近侧向测井 由于微侧向电极系的探测深度较浅 受到泥饼影响较为突出 特别是当泥