测井原理普通电阻率测井

1、第三章普通电阻率测井 主讲人：唐军 长江大学 地球物理与资源学院 第三章普通电阻率测井 普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一 梯度电极系测井梯度电极系测井 电阻率测井电阻率测井 普通电阻率测井普通电阻率测井 电位电极系测井电位电极系测井 微电阻率测井微电阻率测井 侧向测井侧向测井(三三/七七/双双) 感应测井感应测井 岩石的电阻率和岩性含油性有密切的关系岩石的电阻率和岩性含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率因此研究岩石电阻率 的差异区分岩性划分油水层是普通电阻率测井的主要任务的差异区分岩性划分油水层是普通电阻率测井的主要任务. 主要讨论主要讨论: 1、

2、井壁介质的电阻率分布、井壁介质的电阻率分布; 2、岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的、岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的 关系关系; 3、普通电阻率测井原理、普通电阻率测井原理; 4、普通电阻率测井曲线；、普通电阻率测井曲线； 5、普通电阻率测井曲线应用。、普通电阻率测井曲线应用。 6、介绍标准测井、介绍标准测井 3.1井壁介质的电阻率分布井壁介质的电阻率分布 一、泥浆侵入现象一、泥浆侵入现象 在钻井过程中在钻井过程中, 通常保持泥浆柱压力稍微通常保持泥浆柱压力稍微 大于地层压力大于地层压力,在压力差作用下在压力差作用下,泥浆滤液向渗泥浆滤液向渗 透层侵入透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液

3、体而泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而 形成形成侵入带侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成 泥饼泥饼,这种现象叫这种现象叫泥浆侵入泥浆侵入. 泥浆侵入分两类泥浆侵入分两类: 高侵高侵:侵入带电阻率侵入带电阻率ri大于原状地层电阻率大于原状地层电阻率rt; 低侵低侵:侵入带电阻率侵入带电阻率ri小于原状地层电阻率小于原状地层电阻率rt 水层经常发生高侵现象水层经常发生高侵现象,油层经常发生低侵现象油层经常发生低侵现象, 高侵高侵 低侵低侵 二、井壁介质的电阻率分布二、井壁介质的电阻率分布 泥浆泥浆 rm 泥饼泥饼 rmc 侵入带侵入带 ri 冲洗带冲洗带 rxo 过

4、度带过度带 原状地层原状地层 rt 3.2岩石电阻率与岩性孔隙度、含油饱和度的关岩石电阻率与岩性孔隙度、含油饱和度的关 系系 一一 岩石电阻率与岩性关系岩石电阻率与岩性关系 不同的岩石电阻率不同不同的岩石电阻率不同 火成岩火成岩:高高(致密致密 坚硬坚硬 不含地层水不含地层水) 岩石电阻率岩石电阻率 岩石骨架岩石骨架:不导电不导电 沉积岩沉积岩:低低 胶结物胶结物:依据胶结物类型依据胶结物类型 油气油气:不导电不导电 孔隙孔隙 地层水地层水:导电导电 二、岩石电阻率与地层水的关系二、岩石电阻率与地层水的关系 岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率 1、与地

5、层水所含盐类化学成分的关系、与地层水所含盐类化学成分的关系; 2、与、与地层水矿化度的关系地层水矿化度的关系 1、建立测井解释模型、建立测井解释模型 泥质：细粉砂与湿黏土组成，有孔隙，但无效。泥质：细粉砂与湿黏土组成，有孔隙，但无效。 岩石骨架：岩石中除了泥质以外的固体部分。岩石骨架：岩石中除了泥质以外的固体部分。 三、岩石电阻率与孔隙度关系三、岩石电阻率与孔隙度关系 2、建立响应方程、建立响应方程 岩石电阻率与孔隙度大小有关岩石电阻率与孔隙度大小有关. 一般孔隙度越大一般孔隙度越大,含流体越多含流体越多,岩石的导岩石的导 电能力越强电能力越强,电阻率越小电阻率越小. 实验表明实验表明: 孔隙

6、中完全充满水的岩石的电阻率孔隙中完全充满水的岩石的电阻率ro 与所含水的电阻率与所含水的电阻率rw的比值只与孔隙的比值只与孔隙 度度 岩性有关岩性有关.即当孔隙度即当孔隙度 岩性一定时岩性一定时 常数 rw ro 这个常数只与孔隙度这个常数只与孔隙度 胶结情况和孔隙胶结情况和孔隙 形状有关而与地层水的电阻率无关形状有关而与地层水的电阻率无关.定定 义此常数为岩石的地层因素义此常数为岩石的地层因素 (相对电阻相对电阻 率率) 用用f表示表示 其中其中: r0:孔隙中完全含水地层电阻率孔隙中完全含水地层电阻率; rw:地层水电阻率地层水电阻率; a:与岩性有关的比例系数与岩性有关的比例系数(0.6

7、1.5) m:胶结指数胶结指数(1.53) m a rw ro f 四四 岩石电阻率和含油饱和度关系岩石电阻率和含油饱和度关系 当岩石含水和油时当岩石含水和油时,油水在孔隙油水在孔隙 中的分布特点中的分布特点(如图如图):水包围在水包围在 岩石颗粒的表面岩石颗粒的表面,孔隙中央部分孔隙中央部分 充填石油充填石油.因此因此含油岩石的电阻含油岩石的电阻 率比该岩石含水时的电阻率高率比该岩石含水时的电阻率高. 一般含油饱和度越高一般含油饱和度越高,岩石的电岩石的电 阻率越高阻率越高为此定义为此定义电阻增大系电阻增大系 数数i: ro rt i i只与岩石的含油饱和度有关只与岩石的含油饱和度有关 实验

8、研究表明实验研究表明 系数系数b只与饱和度有关只与饱和度有关,n只与岩性有只与岩性有 关关,它们表示油水在孔隙中的分布状况对它们表示油水在孔隙中的分布状况对 岩石电阻率的影响岩石电阻率的影响.一般一般b=1,n=2 nn so b sw b ro rt i )1( n m sw b ro rt i a rw ro f （冲洗带） 原始地层） nm nm sxo ab rmf rxo sw ab rw rt ( 阿阿 尔尔 奇奇 公公 式式 3.3普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 一测量原理一测量原理 1 实验室测量原理实验室测量原理 有关）、与（所以 而： slk i umn kr i u

9、mn r l s rr 2普通电阻率测量原理普通电阻率测量原理 1)均匀各向同性介质均匀各向同性介质 在电阻率为在电阻率为r均匀各均匀各 向同性介质中放一点向同性介质中放一点 电源电源a发出电流发出电流i形成形成 点电源场点电源场,场中任何一场中任何一 点的电流密度为点的电流密度为 2 4 r i j 由微观欧姆定律由微观欧姆定律 jre 在无穷远） ，件根据电场无穷远边界条 积分常数） 而 n i umn k i u rr r i ruc c r i ru r i r r u r u e r i re (4 4 0 ( 4 4 4 2 2 因此只要知道任何一点的电位就可以得到电阻率因此只要知

10、道任何一点的电位就可以得到电阻率 3 3非均匀各向同性介质非均匀各向同性介质 对于非均匀各向同性介质对于非均匀各向同性介质 不是岩石的真正电阻率但它反映电阻率的变不是岩石的真正电阻率但它反映电阻率的变 化因此称之为综合条件下的化因此称之为综合条件下的视电阻率视电阻率rara 写为写为: : i umn k i umn kra 一套能够在钻孔中实一套能够在钻孔中实 施供电和测量的装置施供电和测量的装置- -这种装置叫这种装置叫电极系电极系. 一般电极系包含一般电极系包含: 供电电极供电电极:a b 测量电极测量电极:m n 有两种类型有两种类型: 电位电极系电位电极系 梯度电极系梯度电极系: 二

11、二 测量装置测量装置-电极系电极系 1电位电极系电位电极系 定义定义:成对电极距离大于不成对电极距离大于不成对电极到成对电极成对电极到成对电极 距离的电极系叫距离的电极系叫电位电极系电位电极系 i um amrt nmn i umn mn anam rt an i rtun am i rtum 4 4 4 4 无穷远）距离较远时（理想当 电位电极系测量记录的是电位电极系测量记录的是m点电位点电位 2梯度电极系梯度电极系 定义定义:成对电极距离小于不成对电极距离小于不成对电极到成对电极成对电极到成对电极 距离的电极系叫距离的电极系叫梯度电极系梯度电极系 i eo aort mnmn i umn

12、mn anam rt an i rtun am i rtum 2 4 4 4 4 无穷小）距离较小时（理想当 梯度电极系测量记录的是梯度电极系测量记录的是mn电位梯度电位梯度; 梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为 正装和倒装正装和倒装梯度电极系梯度电极系 3电极系的相关定义电极系的相关定义 1)电极距电极距 电极系长度:电位电极系电极距l=am; 梯度电极系电极距l=ao; 2)探测深度探测深度 以供电电极为中心以一半径作一球面, 如果球面内的介质对测量结果的贡献为50% 则此半径为电极系的探测深度(或探测半径) 一般 电位电极系探测深度2l;

13、 梯度电极系探测深度 l 3)记录点记录点 电位电极系记录点am中点; 梯度电极系记录点mn中点 4)电极系表示方法电极系表示方法 图示法: 符号法： n0.5m2.25a; b2.25a0.5m. 一梯度电极系曲线及特点一梯度电极系曲线及特点 1梯度电极系曲线梯度电极系曲线: 一般对于梯度电极系为方便讨论一般对于梯度电极系为方便讨论 假设围岩和泥浆的电阻率相同假设围岩和泥浆的电阻率相同 3.4普通电阻率测井曲线普通电阻率测井曲线 i eo ao i umn kra 2 4 以及梯度电极系定义： 量原理根据均匀介质电阻率测 密度均匀介质中记录点电流 记录点实际电流密度 阻率记录点所在介质真正电

14、 记录点电场强度其中： : : : : 4 4 2 2 oj o oj o o o oj j j ro eo j j rra jroeo j eo ao i eo i eo aora 实际测井都是提升电极系进行测量实际测井都是提升电极系进行测量 1)电极系在下部围岩且远离高阻层电极系在下部围岩且远离高阻层: rsra rsrojj ojo , 2)a电极靠进高阻层底界面电极靠进高阻层底界面ra 逐渐变大逐渐变大(ab段段) : rsra rsrojj ojo , 3)a电极进高阻层记录点电极进高阻层记录点o在界面在界面 下下:a电极流出电流在界面上法向电极流出电流在界面上法向 分量连续分量连续

15、, ra不变不变(bc段段) )1 ( rsrt rsrt rsra 4)记录点记录点o进高阻层进高阻层 急剧增大且到达最大值 突变为由 ra rtrsrojj ojo , 6)记录点记录点o离下界面很远时离下界面很远时,下下 部低阻层对电流部低阻层对电流”吸引吸引”作用作用 消失消失ra不变不变(ef段段) rtra rtrojj ojo , 5)记录点记录点o进入高阻层逐渐离开下界面进入高阻层逐渐离开下界面, 下部低阻层对电流下部低阻层对电流”吸引吸引”作用减弱视作用减弱视 电阻率电阻率ra逐渐减小逐渐减小(de段段) 7)电极电极a靠近上界面时靠近上界面时,上部低上部低 阻层对电流阻层对

16、电流”吸引吸引”作用作用, ra 逐渐减小逐渐减小(fg段段) rtra rtrojj ojo , 8)a电极进低阻层记录点电极进低阻层记录点o在界面下在界面下:a电极流出电极流出 电流在界面上法向分量连续电流在界面上法向分量连续, ra不变不变(gh段段) )1 ( rsrt rsrt rsra 9)记录点记录点o进入低阻层进入低阻层 急剧变小且到达最小值 突变为由 ra rsrtrojj ojo , 10)记录点记录点o进入低阻层逐渐离进入低阻层逐渐离 开上界面开上界面,下部高阻层对电流下部高阻层对电流” 排斥排斥”作用减弱视电阻率作用减弱视电阻率ra逐逐 渐增大渐增大 11)电极系在上部

17、围岩且远离高电极系在上部围岩且远离高 阻层阻层: rsra rsrojj ojo , 1)视电阻率视电阻率ra曲线极大曲线极大 极小值正对高阻层的极小值正对高阻层的 上下界面上下界面; 2)厚层厚层:中间平行段视电中间平行段视电 阻率阻率ra曲线值为地层曲线值为地层 电阻率电阻率. 2梯度电极系曲线特点梯度电极系曲线特点 1)曲线对称于地层中间; 2)视电阻率视电阻率ra曲线对地曲线对地 层中间取极值层中间取极值,当地层较当地层较 厚时取极大厚时取极大,当地层较小当地层较小 时取极小时取极小; 采用同样方式可以分析电位采用同样方式可以分析电位 电极系曲线及其特点电极系曲线及其特点: 二视电阻率

18、视电阻率ra曲线影响因素曲线影响因素 1电极系影响: ao=2dao=2d，电极距小，井内分流影响使视电阻率偏低；，电极距小，井内分流影响使视电阻率偏低； ao=2d-8dao=2d-8d，极大值增加而平均值减小的过程，表示井内分流影响而上部围岩影响增大；，极大值增加而平均值减小的过程，表示井内分流影响而上部围岩影响增大； ao=2d-8dao=2d-8d，极大值减小而平均值迅速减小的过程，表示随着电极距增大，上部围岩影响越来越大，极大值减小而平均值迅速减小的过程，表示随着电极距增大，上部围岩影响越来越大 2井眼影响 井径越大、泥浆电阻率越低，井眼对电流的分流作用越大，流向地层的电流井径越大、泥浆电阻率越低，井眼对电流的分流作用越大，流向地层的电流 越少，导致视电阻率减小。越少，导致视电阻率减小。 3围岩层厚影响 4侵入影响 5高阻邻层屏蔽影响 6地层倾角影响 3.5普通电阻率曲线的应用普通电阻率曲线的应用 一一 划分岩性划分岩性; 砂泥岩剖面砂泥岩剖面:泥