第02章 电阻率

1、中国石油大学（华东）张福明1 第二章第二章 电阻率测井电阻率测井 电法测井是地球物理测井中三大测井方法之一，它根电法测井是地球物理测井中三大测井方法之一，它根 据岩层电学性质的差别，测量地层的电阻率、电导率或介据岩层电学性质的差别，测量地层的电阻率、电导率或介 电常数等电学参数，用来研究地质剖面，判断岩性，划分电常数等电学参数，用来研究地质剖面，判断岩性，划分 油气水层，研究储集层的含油性、渗透性和孔隙性以及其油气水层，研究储集层的含油性、渗透性和孔隙性以及其 它性质。它性质。 电阻率或电导率都是描述物质导电性质的物理量，电阻率或电导率都是描述物质导电性质的物理量， 电阻率电阻率：单位是欧姆米

2、（：单位是欧姆米（mm) )，测井上用符号，测井上用符号R R表示；表示；( (ResistivityResistivity) ) 电导率电导率：单位是姆欧：单位是姆欧/ /米（米（ /m/m），标准单位是西门子），标准单位是西门子/ /米米(S/m),(S/m),测测 井上用符号井上用符号 表示。表示。 ( (ConductivityConductivity) ) 中国石油大学（华东）张福明2 电阻率测井是划分油水层、获取含油饱和度的主要手电阻率测井是划分油水层、获取含油饱和度的主要手 段。包括的方法较多，本章主要讲解的方法如下图。其它段。包括的方法较多，本章主要讲解的方法如下图。其它 新方

3、法将在本章最后一节做简单介绍。新方法将在本章最后一节做简单介绍。 中国石油大学（华东）张福明3 2.1 2.1 普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 2.2 2.2 聚焦电阻率测井原理聚焦电阻率测井原理 2.3 2.3 微电阻率测井方法微电阻率测井方法 2.4 2.4 常用电阻率组合测井常用电阻率组合测井 2.5 2.5 标准测井标准测井 2.6 2.6 电阻率测井新技术简介电阻率测井新技术简介 第二章第二章 电阻率测井电阻率测井 中国石油大学（华东）张福明4 2.1 2.1 普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 引引 言言 实验室实验室“四极法四极法”测岩样电阻率：测岩样电阻率： 无限均匀各

4、向同性介质点电源场：无限均匀各向同性介质点电源场： 点电源电位：点电源电位： 介质电阻率：介质电阻率： MN MNMN UL rR IS UUS RK ILI 由由 得得 4 RI U r 4 U Rr I 测量思路：人工电场、测电场参数、刻度转换为电阻率。测量思路：人工电场、测电场参数、刻度转换为电阻率。 中国石油大学（华东）张福明5 一、岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系一、岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 1. 电阻率与岩性的关系电阻率与岩性的关系 不同岩石和矿物的电阻率各不相同，这是电阻率测井的基不同岩石和矿物的电阻率各不相同，这是电阻率测井的基 础。主要原因是岩石的

5、导电类型不同（离子导电、电子导电和础。主要原因是岩石的导电类型不同（离子导电、电子导电和 附加导电等）。附加导电等）。 中国石油大学（华东）张福明6 岩石骨架岩石骨架：组成沉积岩石的固体颗粒部分。更一般地，指：组成沉积岩石的固体颗粒部分。更一般地，指 岩石中除泥质以外的固体颗粒部分。岩石中除泥质以外的固体颗粒部分。 泥质泥质：岩石中湿粘土和细粉砂的混合物。：岩石中湿粘土和细粉砂的混合物。 岩石骨架几乎不导电，沉积岩石的导电能力主要取决于地岩石骨架几乎不导电，沉积岩石的导电能力主要取决于地 层水电阻率。层水电阻率。 地层水性质主要包括含盐成分、矿化度、温度等。地层水性质主要包括含盐成分、矿化度、

6、温度等。 课本实例说明了利用水样分析资料课本实例说明了利用水样分析资料确定地层水电阻率确定地层水电阻率的方的方 法：等效法：等效NaCl溶液矿化度、温度溶液矿化度、温度- Rw 2. 与地层水性质的关系与地层水性质的关系 中国石油大学（华东）张福明7 3. 与地层孔隙度的关系与地层孔隙度的关系 岩石的储集物性主要取决于岩石的有效孔隙度。孔隙度大小岩石的储集物性主要取决于岩石的有效孔隙度。孔隙度大小 反映了岩石中储集流体的多少。反映了岩石中储集流体的多少。 R0：岩石孔隙中：岩石孔隙中100%充满水时的岩石电阻率。（充满水时的岩石电阻率。（牢记！牢记！） 实验研究：实验研究： （1）同一块纯岩样

7、）同一块纯岩样(同同)，饱和不同，饱和不同Rw，测，测R0、Rw （2）同一岩石不同岩样）同一岩石不同岩样(不同不同)，饱和同样，饱和同样Rw，测，测R0 实验结论：实验结论： （1）R0/Rw为常数，定义为常数，定义 ，称为地层因素；，称为地层因素； （2）F与与在双对数坐标中近似直线关系，可表示为在双对数坐标中近似直线关系，可表示为 0 w R F R m a F 0 m w Ra F R 称为称为阿尔奇公式阿尔奇公式 中国石油大学（华东）张福明8 4. 4. 与饱和度（含油性）的关系与饱和度（含油性）的关系 石油几乎不导电，因此岩石含油时比含水时电阻率要高。孔隙石油几乎不导电，因此岩石含

8、油时比含水时电阻率要高。孔隙 中流体电阻率对岩石电阻率影响很很大。中流体电阻率对岩石电阻率影响很很大。 电阻增大系数电阻增大系数I I：IRIRt t/R/R0 0。（牢记！）。（牢记！） 实验研究：实验研究： （1 1）选用研究区的典型岩样，先测出）选用研究区的典型岩样，先测出R R0 0； （2 2）然后逐渐压入石油，改变）然后逐渐压入石油，改变S So o，测，测RtRt，得一组，得一组S So o(S(Sw w) )、Rt(IRt(I) ) 实验结论：实验结论： I I与与S Sw w在双对数坐标中近似直线关系，即在双对数坐标中近似直线关系，即 (1)n o n w bb I SS 0

9、 (1) t nn wo Rbb I RSS 称为称为阿尔奇公式阿尔奇公式 中国石油大学（华东）张福明9 有关阿尔奇有关阿尔奇(Archie)(Archie)公式公式 意义：将孔隙度测井与电阻率测井联系起来，用于计算意义：将孔隙度测井与电阻率测井联系起来，用于计算 流体饱和度，是测井定量解释油水层的基础。流体饱和度，是测井定量解释油水层的基础。 适用条件：纯岩石（不含泥质）或含泥质很少的岩石。适用条件：纯岩石（不含泥质）或含泥质很少的岩石。 用法：孔隙度测井用法：孔隙度测井 电阻率测井电阻率测井 阿尔奇公式，在水阿尔奇公式，在水 层（电阻率测井得出层（电阻率测井得出R R0 0）可求出）可求出

10、RwRw；在油层可求出其；在油层可求出其R R0 0 并进而确定并进而确定SwSw。 参数的意义：参数的意义：F F、I I的定义及其主要影响因素，各参数、的定义及其主要影响因素，各参数、 资料的来源资料的来源 中国石油大学（华东）张福明10 二、普通电阻率测井原理二、普通电阻率测井原理 1. 1. 电阻率测量原理电阻率测量原理（右图所示）：（右图所示）： 习惯上，以习惯上，以A A、B B表示供电电极表示供电电极 MM、N N表示测量电极表示测量电极 （1 1）假设钻孔在电阻率为假设钻孔在电阻率为R Rt t的无限均匀的无限均匀 地层中，忽略井的影响，供电电流恒地层中，忽略井的影响，供电电流

11、恒 定为定为I I，则测得，则测得MM、N N处电位后计算出处电位后计算出 介质电阻率：介质电阻率： 1 4 t M R I U AM 1 4 t N R I U AN 4 MNMN t UUAM AN RK IIMN （K K称为电极系系数）称为电极系系数） 中国石油大学（华东）张福明11 11 , 44 MN RIRI UU AMAN 4 MN UAM ANU RK IIMN 则则 a U RK I （2 2）实际非均匀介质中实际非均匀介质中 纵向纵向：R Rt tRRs s； 横向横向( (径向径向) )： R Rm m R Rmc mc R Rxo xo R Ri i R Rt t 这

12、种情况测井得这种情况测井得 到的电阻率称为到的电阻率称为 视电阻率视电阻率R Ra a： 泥浆侵入作用：泥浆侵入作用： p 高侵高侵: R: Ri i R Rt t p 低侵低侵: R: Ri i R3R 3Rw w时，感应测井较好；时，感应测井较好； R Rmf mf接近或小于 接近或小于R Rw w时，优先使用侧向测井；时，优先使用侧向测井； p 高电阻率地层，侧向测井效果好；中低阻地层，感应测井好；高电阻率地层，侧向测井效果好；中低阻地层，感应测井好； p 高阻碳酸盐岩剖面或其它致密岩石剖面，选用侧向测井；砂泥岩高阻碳酸盐岩剖面或其它致密岩石剖面，选用侧向测井；砂泥岩 剖面用感应测井；剖

13、面用感应测井； p 考虑分层能力时，侧向好于感应；考虑分层能力时，侧向好于感应； p 有时需要两者结合，同时使用。有时需要两者结合，同时使用。 （2 2）侧向与感应测井方法的选择原则侧向与感应测井方法的选择原则 中国石油大学（华东）张福明37 侧向或感应测井的选择侧向或感应测井的选择 中国石油大学（华东）张福明38 划分渗透层（感应曲线划分渗透层（感应曲线“半幅点半幅点”）；）； 提供原状地层电阻率提供原状地层电阻率RtRt（常需校正）；（常需校正）； 定性判断油水层（高侵、低侵，定性判断油水层（高侵、低侵，下页图示下页图示）；）； 用于地层对比（感应比侧向效果好）；用于地层对比（感应比侧向效

14、果好）； 参与参与组合电阻率测井组合电阻率测井判断可动油气（深、中、浅电阻率对判断可动油气（深、中、浅电阻率对 比，见比，见后面后面2.42.4中的实例图中的实例图） 4. 4. 资料应用资料应用 中国石油大学（华东）张福明39 侧向测井资料定性判断油水层实例侧向测井资料定性判断油水层实例 油层：正差异（低侵），水层：负差异（高侵）油层：正差异（低侵），水层：负差异（高侵） 中国石油大学（华东）张福明40 低侵油层、高侵水层低侵油层、高侵水层 （油油水过渡水）（油油水过渡水） 中国石油大学（华东）张福明41 2.1 2.1 普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 2.2 2.2 聚焦电阻率测井原

15、理聚焦电阻率测井原理 2.3 2.3 微电阻率测井方法微电阻率测井方法 2.4 2.4 常用电阻率组合测井常用电阻率组合测井 2.5 2.5 标准测井标准测井 2.6 2.6 电阻率测井新技术简介电阻率测井新技术简介 第二章第二章 电阻率测井电阻率测井 中国石油大学（华东）张福明42 1. 1. 一般性说明一般性说明 微电阻率测井的电极尺寸小，电极间的距离较近，电流只流经地层微电阻率测井的电极尺寸小，电极间的距离较近，电流只流经地层 一较短的距离便返回至回流电极。探测深度较浅，测量的是渗透性一较短的距离便返回至回流电极。探测深度较浅，测量的是渗透性 地层的冲洗带电阻率地层的冲洗带电阻率R Rx

16、o xo。 。 为什么要测为什么要测R Rxo xo：电阻率测井主要目的是获取原状地层电阻率，进而 ：电阻率测井主要目的是获取原状地层电阻率，进而 求求S Sw w。在测量真电阻率时，测量结果受泥浆和侵入的影响。在对这。在测量真电阻率时，测量结果受泥浆和侵入的影响。在对这 些影响作校正时，需要知道离开井壁各个不同深度地层处的电阻率些影响作校正时，需要知道离开井壁各个不同深度地层处的电阻率 值。另外，值。另外，R Rxo xo还用来计算 还用来计算S Sxo xo，判断可动油气等。 ，判断可动油气等。 2.3 2.3 微电阻率测井方法微电阻率测井方法 中国石油大学（华东）张福明43 2. 2.

17、主要方法主要方法 （1 1）微电极（微电极（ML)ML)：主要依据是否存在泥浆侵入作用主要依据是否存在泥浆侵入作用 p 渗透层：有侵入，存在泥饼、冲洗带等，渗透层：有侵入，存在泥饼、冲洗带等，R Rxo xo(3 (35)R5)Rmc mc p 非渗透层：不存在泥饼和冲洗带。非渗透层：不存在泥饼和冲洗带。 p 测量曲线：微电位（测量曲线：微电位（R Rxo xo）、微梯度（ ）、微梯度（R Rmc mc） ） p 微梯度：微梯度： A0.025MA0.025M1 10.025M0.025M2 2 探测深度探测深度4cm4cm，反映，反映R Rmc mc p 微电位：微电位：A0.05MA0.0

18、5M2 2 探测深度探测深度10cm10cm，反映，反映R Rxo xo 中国石油大学（华东）张福明44 （4 4）八侧向八侧向(LL8)(LL8)： 以上均为贴井壁测量，以上均为贴井壁测量，LL8LL8是不贴井壁测量是不贴井壁测量RxoRxo的方法。它是在七侧的方法。它是在七侧 向电极系下方附近设屏流回路电极向电极系下方附近设屏流回路电极B1B1，在上方较远处设回路电极，在上方较远处设回路电极B2B2。 探测特性：探测特性： 探测半径：探测半径：ML(4cm,10cm)ML(4cm,10cm)，MLL 5MLL 59cm9cm，MSFL 5cmMSFL 5cm 分层能力：分层能力：ML 5c

19、mML 5cm，MLL 5cmMLL 5cm，MSFL 20cmMSFL 20cm （2 2）微侧向微侧向(MLL)(MLL)： 微电极测井中泥饼分流作用太大，测微电极测井中泥饼分流作用太大，测RxoRxo不准确，采用聚焦原理，形不准确，采用聚焦原理，形 成微侧向测井。成微侧向测井。 （3 3）微球形聚焦微球形聚焦(MSFL)(MSFL)： MLLMLL探测浅，受泥饼影响大。探测浅，受泥饼影响大。MSFLMSFL方法探测浅，又基本不受泥饼影方法探测浅，又基本不受泥饼影 响，是目前最好的响，是目前最好的RxoRxo测量方法。测量方法。 中国石油大学（华东）张福明45 几种微电阻率电极系测井电流分

20、布示意图几种微电阻率电极系测井电流分布示意图 微电极微电极MLML微球形聚焦微球形聚焦MSFLMSFL 微侧向微侧向MLLMLL 中国石油大学（华东）张福明46 3. 3. 微电极曲线的主要应用微电极曲线的主要应用 微电极最初设计用于确定微电极最初设计用于确定 R Rxo xo，但受泥饼影响较大， ，但受泥饼影响较大， 现基本不用来求取现基本不用来求取R Rxo xo。 。 泥质夹层泥质夹层 主要用途：主要用途： p划分渗透层和岩性；划分渗透层和岩性； p确定层界面确定层界面：曲线：曲线“分歧点分歧点”; p扣除夹层，确定有效厚度等。扣除夹层，确定有效厚度等。 中国石油大学（华东）张福明47

21、2.1 2.1 普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 2.2 2.2 聚焦电阻率测井原理聚焦电阻率测井原理 2.3 2.3 微电阻率测井方法微电阻率测井方法 2.4 2.4 常用电阻率组合测井常用电阻率组合测井 2.5 2.5 标准测井标准测井 2.6 2.6 电阻率测井新技术简介电阻率测井新技术简介 第二章第二章 电阻率测井电阻率测井 中国石油大学（华东）张福明48 2.4 2.4 常用电阻率组合测井常用电阻率组合测井 为了求得地层真电阻率，同时使用深、中、浅三种电阻率测量仪器为了求得地层真电阻率，同时使用深、中、浅三种电阻率测量仪器 可获得最佳结果。可获得最佳结果。 （1 1）目前使用的主

22、要组合测井：）目前使用的主要组合测井： 双侧向双侧向-Rxo-Rxo组合测井组合测井：包括深、浅侧向：包括深、浅侧向R RLLD LLD和 和R RLLS LLS，微球 ，微球 R RMSFL MSFL，井眼直径（由 ，井眼直径（由MSFLMSFL极板得到），极板得到），SPSP或或GRGR； 双感应双感应- -聚焦测井聚焦测井：包括深感应：包括深感应ILDILD，中感应，中感应ILMILM，浅聚焦，浅聚焦 （LL8LL8或或SFLSFL）。）。 （2 2）应用：）应用： 由深、中、浅电阻率可校正得到由深、中、浅电阻率可校正得到RtRt、RxoRxo和和didi ； 定性判断油气、水层或可动油

23、气。定性判断油气、水层或可动油气。 中国石油大学（华东）张福明49 中国石油大学（华东）张福明50 2.1 2.1 普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 2.2 2.2 聚焦电阻率测井原理聚焦电阻率测井原理 2.3 2.3 微电阻率测井方法微电阻率测井方法 2.4 2.4 常用电阻率组合测井常用电阻率组合测井 2.5 2.5 标准测井标准测井 2.6 2.6 电阻率测井新技术简介电阻率测井新技术简介 第二章第二章 电阻率测井电阻率测井 中国石油大学（华东）张福明51 2.5 2.5 标准测井标准测井 1. 1. 我国大部分油田常用的组合我国大部分油田常用的组合（测井项目测井项目）：）： l 2

24、.5m2.5m底部梯度（底部梯度（M2.25A0.5BM2.25A0.5B） l 0.5m0.5m电位（电位（B2.25A0.5MB2.25A0.5M） l 自然电位自然电位SPSP（或自然伽马（或自然伽马GRGR） l 井径井径CALCAL 在在一个油田或一个区域一个油田或一个区域内，为了研究岩性变化、构造形态内，为了研究岩性变化、构造形态 和大段油层组的划分等工作，常使用几种测井方法在和大段油层组的划分等工作，常使用几种测井方法在全地区的全地区的 各口井中各口井中，用相同的深度比例（常用，用相同的深度比例（常用1:5001:500）及横向比例，对）及横向比例，对 全井段进行测井全井段进行测井，这种组合测井称为标准测井。，这种组合测井称为标准测井。 中国石油大学（华东）张福明52 2. 2. 标准测井的应用标准测井的应用 初步（粗略）划分渗透层及油气水层初步（粗略）划分渗透层及油气水层 l 渗透层：渗透层：Ra Ra 高，高，SP SP 负异常，负异常，CAL CAL 缩径缩径 l 非渗透层：非渗透层：Ra Ra 低，低，SP SP 平直，平直，CAL CAL 扩径扩径 l 油层油层 Ra Ra 比水