《普通电阻率测井》ppt课件

1、 地地 球球 物物 理理 测测 井井资源与环境学院资源与环境学院 桑桑 琴琴 20212021年年9 9月月第一章第一章 电法测井电法测井地球物理测井地球物理测井普通电阻率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普通电阻率测井，是把一根普通的电极系放入井内，丈量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线，用内，丈量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线，用以研讨井所穿过的地质剖面和油气水层的测井方法。以研讨井所穿过的地质剖面和油气水层的测井方法。梯度电极系梯度电极系电位电极系电位电极系地球物理测井地球物理测井普通电阻率测井普通电阻率测井一、根本原理一、根本原理RprA(I)1 1、均

2、匀无限介质电场中电位与、均匀无限介质电场中电位与介质电阻率的关系介质电阻率的关系假设：假设：均匀无限介质电阻率为均匀无限介质电阻率为R R点电极点电极A A并供以强度为并供以强度为I I的电流的电流电流将以电流将以A A点为中心呈辐射状向各方向均点为中心呈辐射状向各方向均匀流出，电流线以匀流出，电流线以A A为中心指向周围为中心指向周围地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 由电流密度的定义可知，离点电源由电流密度的定义可知，离点电源A A为为r r间隔的恣意一点间隔的恣意一点P P的电流密度为：的电流密度为： j jIr0/4r2 Ir0/4r2 1 16 6电流密度电流密度j

3、 j是一个向量，是一个向量，r0r0是单位矢量，数值为是单位矢量，数值为1 1，其方向是射线，其方向是射线r r的方向。的方向。 根据微分方式的欧姆定律，根据微分方式的欧姆定律，p p点的电场强度点的电场强度E E为：为： E ERjRjRIr0/4r2 RIr0/4r2 1 17 7 对于恒定的电流场，电场强度等于电位梯度的负值，即对于恒定的电流场，电场强度等于电位梯度的负值，即 E gradV 18 gradVgradVdV/drdV/dr* *r0 r0 称为电位梯度，表示电位在变化最大的方向上每单称为电位梯度，表示电位在变化最大的方向上每单位长度的增量位长度的增量地球物理测井地球物理测

4、井岩石的导电特性岩石的导电特性E EdV/drdV/dr* *r0 r0 1 11010将将1 11010式代入式代入1 17 7，可得，可得 dV/drdV/drRI/4r2RI/4r2 V VRI/4r+CRI/4r+C由于由于r r 时，电位时，电位V=0V=0，故积分常数，故积分常数c c0 0，因此，因此 V VRI/4r RI/4r 1 11313上式阐明，在均匀无限介质中，恣意一点的电位上式阐明，在均匀无限介质中，恣意一点的电位V与介质的与介质的电阻率电阻率R及供电电流及供电电流I成正比，与该点至电源点之间的间隔成正比，与该点至电源点之间的间隔r成反比。成反比。地球物理测井地球物

5、理测井岩石的导电特性岩石的导电特性2 2、均匀无限介质电阻率的丈量、均匀无限介质电阻率的丈量 由由1 11313式可知，要丈量均匀无限介质的电阻率，只须式可知，要丈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在介质中放入点电源，测出场中一点的电位V V，在知供电电流，在知供电电流I I和测点与电源点的间隔和测点与电源点的间隔r r的情况下，就可以计算出介质的电阻率的情况下，就可以计算出介质的电阻率R 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，那么井下介质就其导电性，可视为无限率等于地层

6、的电阻率，那么井下介质就其导电性，可视为无限均匀介质。均匀介质。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性电源电源检流计检流计oM MN NA A电极矩电极矩井下介质电阻率的测定井下介质电阻率的测定BAA供电电极供电电极BB供电回路电极供电回路电极M M、NN丈量电极丈量电极供电回路供电回路丈量电路丈量电路地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 由由 V VRI/4r RI/4r 可知，在点电源可知，在点电源A A所构成的电场中，所构成的电场中，M M、N N点的电位为：点的电位为：VM=RI/4AMVN=RI/4ANM M、N N两个丈量电极之间的电位差为：两个丈量电

7、极之间的电位差为：VMNVMNVMVMVNVN44444 VMN地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性令令4K K是与各电极之间间隔有关的系数，称为电极系系是与各电极之间间隔有关的系数，称为电极系系数。数。A A、M M、N N组成电极系电极之间的间隔是固定的，组成电极系电极之间的间隔是固定的，因此电极系系数因此电极系系数K K是一个常数。是一个常数。RaRaH H地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性3 3、井下非均质介质情况、井下非均质介质情况1 1泥浆侵入储层的情况泥浆侵入储层的情况侵入：当侵入：当P P泥泥 P P地时地时 ，井眼周围的储层遭到不同程，井眼周

8、围的储层遭到不同程度的泥浆滤液和固体微粒的侵入。且侵入将改动原来度的泥浆滤液和固体微粒的侵入。且侵入将改动原来储集层的浸透性、电、声、放射性等物理特性，尤其储集层的浸透性、电、声、放射性等物理特性，尤其是浸透率是浸透率K K和电阻率特性和电阻率特性R R。 在钻井过程中为了防止井喷，往往使泥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。浆柱的压力大于地层孔隙流体压力。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性原状地层原状地层 侵入带侵入带 冲洗带冲洗带 泥饼泥饼井中泥浆井中泥浆地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性Rm-Rm-泥浆电阻率泥浆电阻率 (

9、mud) (mud)Rmf-Rmf-泥浆滤液电阻率泥浆滤液电阻率(mud fluid)(mud fluid)Rmc-Rmc-泥饼电阻率泥饼电阻率 (mud cakes) (mud cakes)Rw-Rw-地层水电阻率地层水电阻率 (water) (water)Rxo-Rxo-冲洗带电阻率冲洗带电阻率Ri-Ri-侵入带电阻率侵入带电阻率 (invasion) (invasion)Rt-Rt-原状地层电阻率原状地层电阻率 (true) (true)hmc-hmc-泥饼厚度泥饼厚度d-d-井的直径井的直径di-di-侵入带直径侵入带直径相应参数：相应参数：地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的

10、导电特性2 2井眼周围孔隙地层电阻率的径向变化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替代冲洗带：岩层中有绝大部分的流体被泥浆滤液所替代的环带。冲洗带电阻率用的环带。冲洗带电阻率用RXORXO。过渡带：冲洗带后边，离井眼越远，孔隙中被泥浆过渡带：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，构成一个过渡带。滤液取代的地层流体越来越少，构成一个过渡带。侵入带侵入带= =冲洗带冲洗带+ +过渡带过渡带原状地层：侵入带以外的地层原状地层：侵入带以外的地层地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性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

11、的侵入形状高侵增阻侵入：侵入带电阻率大于原状地层电阻率的侵入形状 低侵减阻侵入低侵减阻侵入 ：侵入带电阻率小于原状地层电阻率的侵入形状：侵入带电阻率小于原状地层电阻率的侵入形状 侵入剖面电阻率的高、低侵特征与储层所含流体性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质有关，还与泥浆滤液电阻率Rmf有关。有关。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性FRo/RmfI=Rxo/Ro=Rxo/FRmf=1/Sw2冲洗带：冲洗带：F FR0/RwR0/RwI=Rt/Ro=Rt/FRW=1/Sw2I=Rt/Ro=Rt/FRW=1/Sw2原状地层：原状地层：RtFRW

12、/Sw2RXOFRmf/Sxo2两式相除，根据阅历公式两式相除，根据阅历公式SxoSxoSw1/5Sw1/5RXO/RtRmf1S08/5/RwP20P20表表1-31-3地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性d泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩水层水层油层油层ddidi冲洗带冲洗带侵入带侵入带泥饼泥饼diRtRiRxoRmRmcRtRiRxoRmcRm增阻泥浆侵入增阻泥浆侵入减阻泥浆侵入减阻泥浆侵入地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性显然，当显然，当RxoRxoRtRt时，储层为高侵时，储层为高侵 RxoRxoRtRt时，储层为低侵时，储层为低侵 储层的高低侵形状

13、，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。只需在Rmf/Rw2-3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。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性4 4、井下非均质介质电阻率的丈量和视电阻率、井下非均质介质电阻率的丈量和视电阻率 实践测井时，电极系放入充溢泥浆的井中，井周围是各种不同厚度、不同电阻率的地层，对于浸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。怎样办？目前，在非均匀介质中，仍采用均匀介质中的丈量目前，在非均匀介质中，仍采用均匀介质中的丈量安装和电阻率计算公式安装和电阻率计算公式1-1

14、71-17a4 VMNRa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地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 在一切的影响要素中，地层真电阻率Rt对Ra的影响是最大的，因此，实践测井时，只需电极系选择恰当，利用视电阻率随井深变化的曲线可以直接划分地层剖面。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性电源电源检流计检流计oM MN NA A电极矩电极矩井井下下介介质质电电阻阻率率的的测测定定BAA供电电极供电电极BB供电回路电极供电回路电极M M、NN丈量电极丈量电极二、电极系二、电极系 所谓电极系，就是所谓电极系，就是丈量时放入井中的一组丈量时放入井中的一组电极。通常由三

15、个电极电极。通常由三个电极组成。组成。 A A、B B、M M； M M、N N、A A用途一样的两个叫用途一样的两个叫成对电极，其他的一成对电极，其他的一个叫不成对电极。个叫不成对电极。成对电极：成对电极：A A、B B或或M M、N N地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性梯度电极系梯度电极系指成对电极的间隔小于不成对电极到指成对电极的间隔小于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间间隔的电极系与它相邻那个成对电极之间间隔的电极系电位电极系电位电极系指成对电极的间隔大于不成对电极到指成对电极的间隔大于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间间隔的电极系与它相邻那个成对电极之间间隔的电

16、极系1 1、电极系的分类、电极系的分类见书见书P23P23图图1-161-16地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性梯度电极系梯度电极系顶部梯度电极系顶部梯度电极系成对电极在不成对电成对电极在不成对电极的下方井口方向极的下方井口方向底部梯度电极系底部梯度电极系成对电极在不成对电成对电极在不成对电 极的下方井底方向极的下方井底方向ANMMNA底部梯度底部梯度电极系电极系顶部梯度顶部梯度电极系电极系不不成成对对电电极极地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性2 2、电极系的记录点、电极矩和探测深度、电极系的记录点、电极矩和探测深度记录点记录点为确定电极系在井中某深度上测得

17、的视电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，作为视阻率的深度，在电极系上选择了一点，作为视 电阻电阻率的深度，该点称为记录点。用符号率的深度，该点称为记录点。用符号“O“O表示。表示。梯度电极系梯度电极系“O为成对电极的中点为成对电极的中点电位电极系电位电极系“O为为A、M电极的中点电极的中点ANMo oANMo o地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性电极距：表示电极系的长度。用电极距：表示电极系的长度。用“L“L表示表示电位电极系的电极矩：为非成对电极到相邻那个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间隔成对电极间的间隔(AM)(

18、AM)梯度电极系的电极距：为非成对电极到记录点梯度电极系的电极距：为非成对电极到记录点之间的间隔之间的间隔AOo oAMNLNMo oAL地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性电位电极系的探测半径为电位电极系的探测半径为2AM梯度电极系的探测半径为梯度电极系的探测半径为AOAO地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性三、视电阻率曲线特征三、视电阻率曲线特征1、梯度电极系视电阻率、梯度电极系视电阻率Ra曲线特征曲线特征高阻厚层高阻厚层hL高阻层对应高的视电阻率值，低值层对应低的视电阻率值；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

19、电极系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；顶部梯度电极系底界面有极大值，在顶界面有极小值；顶部梯度电极系Ra曲曲线与此相反线与此相反这是利用梯度曲线分层划界的根据这是利用梯度曲线分层划界的根据地层厚度地层厚度h3L时，在地层中部有视电阻率平直段，时，在地层中部有视电阻率平直段，Ra值接值接近近Rt值。随着层厚变薄，平直段消逝。值。随着层厚变薄，平直段消逝。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性高阻薄层高阻薄层h hL 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，对于底部梯度电极系，在高阻层下方离底界面一

20、个电极矩处，有一个有一个RaRa的假极大值；对于顶部梯度电极系，在高阻层上方的假极大值；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，有一个离顶界面一个电极矩处，有一个RaRa的假极大值；它们不指示的假极大值；它们不指示该深度上有高阻层。如图该深度上有高阻层。如图1-18a1-18a，该层的，该层的RaRa取极大值。取极大值。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性2、电位电极系视电阻率、电位电极系视电阻率Ra曲线特征曲线特征高阻厚层高阻厚层hL高阻层对应高的视电阻率值，低值层对应低的视电阻率值；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，上下

21、围岩电阻率相等时，Ra曲线对地层中部对称，地层中部有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极大值，很厚时接近地层真电阻率Rt，该层读数取极大值；，该层读数取极大值；曲线的半幅点上下外推一个电极矩曲线的半幅点上下外推一个电极矩L是地层界面，因此可用该结是地层界面，因此可用该结论分层。论分层。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性高阻薄层高阻薄层h hL L上下围岩电阻率相等时，上下围岩电阻率相等时，RaRa曲线对地层中部对称；曲线对地层中部对称；与厚层相反，高阻层对应与厚层相反，高阻层对应RaRa曲线有低值，在高阻层上下曲线有低值，在高阻层上下半个电极矩处

22、出现两个视电阻率极大值，它不反映对应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。深度有高阻层存在。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性3、视电阻率、视电阻率Ra曲线的影响要素曲线的影响要素在进展普通电阻率测井时，对测井值的主要影响要素有：在进展普通电阻率测井时，对测井值的主要影响要素有： 井的影响井的影响井眼直径、泥浆的导电性井眼直径、泥浆的导电性 非单一岩层的影响非单一岩层的影响 非均匀岩层的影响非均匀岩层的影响 倾斜岩层的影响倾斜岩层的影响地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性四、普通视电阻率四、普通视电阻率RaRa曲线的运用曲线的运用n

23、划分层界面用梯度曲线的极大值和极小值确定高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阻岩层的层界面n求地层的求地层的RaRa及其地层的真电阻率梯度电极系及其地层的真电阻率梯度电极系: H : H 3L 3L 读岩层的平直段读岩层的平直段;L H 3L ;L H 3L 用面积平均法读值用面积平均法读值; ; H L H L , :H L , 读极读极大值大值n划分岩性剖面例如砂岩高阻、泥岩低阻划分岩性剖面例如砂岩高阻、泥岩低阻n求含油层的求含油层的RORO，进而求含油饱和度利用，进而求含油饱和度利用ArchieArchie公公式式地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性

24、五、微电极测井及其运用五、微电极测井及其运用微电极测井特点：电极矩小，探测范围小，贴井壁微电极测井特点：电极矩小，探测范围小，贴井壁丈量，主要探测泥饼的存在，确定浸透层，可划分丈量，主要探测泥饼的存在，确定浸透层，可划分砂泥岩薄交互层和层中的泥质或钙质条带。砂泥岩薄交互层和层中的泥质或钙质条带。一、一、 微电极的丈量原理微电极的丈量原理贴井壁丈量的目的是减小泥浆对它的影响贴井壁丈量的目的是减小泥浆对它的影响电极系：电极系：A0.025M1 0.025 M2 A0.025M1 0.025 M2 构成构成 A 0.05 M2 A 0.05 M2 微电位微电位 A0.025M1 0.025 M2 A

25、0.025M1 0.025 M2 微梯度微梯度此两不同的电极系同时丈量此两不同的电极系同时丈量, ,纵横比例一样的情况下重叠记录纵横比例一样的情况下重叠记录记录两条测井曲线记录两条测井曲线地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 微电极测井原理图微电极测井原理图地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性由于两条曲线重叠记录，曲线的特点：由于两条曲线重叠记录，曲线的特点：在非浸透层：微电位近似等与微梯度，曲线无幅度差在非浸透层：微电位近似等与微梯度，曲线无幅度差浸透层：浸透层：RaRa位位RaRa梯度梯度 有较大的幅度差正差别有较大的幅度差正差别( (因微因微电位的探测半径

26、电位的探测半径 微梯度，微电位反映微梯度，微电位反映RxoRxo，微梯度反映，微梯度反映RmcRmc，普通情况下，普通情况下，Rxo Rmc)Rxo Rmc)Ra(Ra(欧姆米欧姆米H H深深度度地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性二二 微电极曲线的运用微电极曲线的运用1 1、划分浸透层、划分浸透层 ( (利用微电极曲利用微电极曲线有无幅线有无幅度差这一特点将浸透层和非浸透度差这一特点将浸透层和非浸透层分开层分开. .2 2、确定层界面，划分薄的交互、确定层界面，划分薄的交互层。层。 ( (曲线分开或重合处为层界曲线分开或重合处为层界面面) )3 3、确定含油砂岩的有效厚度、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度可求得油层的有效厚度=H - h=H - h地球物