B普通电阻率测井精讲.ppt

1、第 1 章 电法测井 （Electrical Logging） 第1节 普通电阻率测井 第2节 自然电位测井 第3节 侧向测井 第4节 感应测井,（北京）,本科生课程,地球物理测井方法,CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM,测量井剖面地层（岩石）的电阻率 最早使用、现在仍在部分使用的常规测井方法 资料应用：区分岩性、地层对比和划分油气水层等,第1節 普通電阻率測井,GaoJ-1-1,2,影响岩石电阻率的因素 普通电阻率测井原理 梯度电极系和电位电极系测井 微电极测井,岩石电阻率 R(.m),岩石电阻率：表示岩石导电能力的物理量，数值上相当于截面积为1m2，长度为1m的单位

2、体积岩样的电阻值，单位为欧姆.米 (.m),岩石电阻率与岩性、孔隙性、含油性、地层水性质有关,岩石电阻率的大小只与岩石本身的性质有关，与它的几何形状及尺寸无关,P = RL/S,G. S. Ohm (17871854),GaoJ-1-1,3,常见岩石、矿物电阻率,GaoJ-1-1,4,1. 岩石电阻率与岩性的关系,离子导电：,电子导电：,孔隙水中的盐离子导电,矿物本身的自由电子导电,沉积岩(砂岩、砾岩、泥岩等），导电能力强，电阻率低，取决于孔隙度、地层水电阻率、含油饱和度等。,火成岩，少量的自由电子，电阻率高,金属矿物自由电子多、导电能力强、电阻率低,泥岩的导电能力强，粘土矿物表面有离子双电层

3、,GaoJ-1-1,5,2. (含水纯)岩石电阻率(R0)与孔隙度的关系,100%含水纯砂岩结构,GaoJ-1-1,6,R0 孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率,Rw 孔隙中所含地层水的电阻率,F地层因素 （Formation Resistivity Factor）,对一块岩样,GaoJ-1-1,7,对同一岩性的n块岩样，测F和,GaoJ-1-1,8,a 岩性系数，不同岩性有不同的数值（0.61.5）,m 胶结指数(cementation exponent)，与岩石胶结情况和孔隙结构有关（1.53.0），2, 岩石孔隙度,GaoJ-1-1,9,3. (含油气纯)岩石电阻率(Rt)与饱和度的

4、关系,RtR0,GaoJ-1-1,10,Rt 含油气岩石电阻率,R0 该岩石完全含水时的电阻率,先测量岩样的R0 ，改变岩样的含水饱和度（Sw)，再测出岩样的电阻率Rt。,I 电阻增大系数（电阻率指数）( Formation Resistivity Index),GaoJ-1-1,11,b 岩性系数，常取b=1.0,n 饱和度指数 (saturation exponent)（1.04.3）（1.52.2居多，2）,Sw 含水饱和度,GaoJ-1-1,12,GaoJ-1-1,13,G.E. Archie (19071978),Archie公式建立的实验基础,含水饱和度与电阻率指数关系 （据Arc

5、hie，1942）,地层因素与孔隙度关系 （据Archie，1942）,14,4. 岩石电阻率与地层水性质的关系,(含盐类型、浓度（矿化度）、温度),地层水电阻率Rw,ppm=mg/L,GaoJ-1-1,15,地层水性质,16,地层水电阻率与水中的盐类型的关系,GaoJ-1-1,17,不同离子的换算系数图版,GaoJ-1-1,18,例题 某地层水水样分析结果为： Ca2+ : 460ppm；SO42 : 1400ppm； Na+Cl : 19000ppm 求该水样等效NaCl的矿化度,1）求水样的总矿化度： 总矿化度=460+1400+19000=20860ppm,2）求换算系数：Ca2+ :

6、 0.81, SO42 : 0.45,3）求等效NaCl溶液矿化度：,4600.81+14000.45+19000=20000ppm,GaoJ-1-1,19,一、岩样电阻率测量原理,1 普通电阻率测井原理,A、B供电电极,M、N测量电极,测电压UMN，电流I,K比例系数，S/L(形状因子）,GaoJ-1-1,20,从实验室测量得到的启示,(1) 要测量电阻率，必须供电，即提供人工电场,(2) 确定电场参数与电阻率之间的关系（研究电场分布规律）,(3) 测量电场参数，根据电场参数与电阻率的关系，得到介质的电阻率,GaoJ-1-1,21,二、普通电阻率测井原理,供电电极：A、B,测量电极：M、N,

7、有一个固定在地面，其余三个在井下（电极系）,GaoJ-1-1,22,“成对电极” “单电极”,欧姆定律的 微分形式,欧姆定律的微分形式推导,GaoJ-1-1,23,1. 均匀各向同性无穷介质中R与U、I的关系,设采用A M N电极系（B在地面），因为电极的尺寸比电极之间的距离小得多，将其近似为点电极。,电流密度：,电场强度：,电位：,由于,GaoJ-1-1,24,当r ，U 0 时，c =0，所以：,对上式积分得：,直流电阻率测井的基本原理公式！,常数,GaoJ-1-1,25,测量电极M、N的电位：,电位差：,GaoJ-1-1,26,由此得均匀各向同性介质电阻率：,当保持I不变，UMN随介质电

8、阻率而变化,或保持UMN不变，I 随介质电阻率而变化,GaoJ-1-1,27,2. 电位叠加原理,介质内存在若干个点电源时，某一点的电位是所有电源单独存在时的代数和。,对A B M 电极系：,N为电势0点，则,GaoJ-1-1,28,3. 电极系互换原理,如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电A M N变成双极供电M A B，且I不变，则在同一剖面上，测得的电位差相同，电极系系数相同。,GaoJ-1-1,29,4. 非均匀介质中电阻率的测量（视电阻率）,全非均匀介质：,GaoJ-1-1,30,围岩 (Rs),非均匀介质分布,井眼流体 泥饼 冲洗带 过渡带 围岩 原状地层,侵入带,GaoJ-

9、1-1,31,视电阻率Ra ：将电极系在实际井眼和地层条件下测量的电位差 UMN、电流I，按 计算的电阻率，称为视电阻率Ra 。普通电阻率测井按上式刻度测量得到的曲线称为视电阻率曲线。,说明： 1) 只要电极系选择合适，Ra 可以反映 Rt 的变化 2) 只有在均匀介质中，Ra = Rt 3) Ra曲线特征(大小和形态)与井眼、地层、电极系结构有关,Ra: apparent Resistivity,GaoJ-1-1,32,2 梯度电极系和电位电极系测井,一、电极系分类和基本参数,GaoJ-1-1,33,按成对电极与单电极之间的距离和相对位置不同分类和命名。 注意：从上到下书写电极符号和电极之间

10、的距离！,电位电极系,梯度电极系,（1）定义：单电极到靠近它的成对电极间的距离远大于成对电极间的距离时，称为梯度电极系。,1. 梯度电极系,（2）根据成对电极与单电极的相对位置分： 底部梯度：成对电极在下方 顶部梯度：成对电极在上方,（3）描述电极系参数 深度记录点（O）：成对电极的中点 电极距（L）：单电极到深度记录点的距离 探测半径：以单电极为球心，球体内包括的介质对测量结果贡献达到50%时，对应的球半径。,探测半径 r 1.4 L,（4）理想梯度电极系：,GaoJ-1-1,34,2. 电位电极系,（1）定义：单电极到靠近它的成对电极之间的距离小于成对电极之间的距离。,（2）参数 深度记录

11、点（O）：单电极到相邻的成对电极的中点。 电极距（L）：单电极到与它相邻的成对电极间的距离 探测半径：,我国常用A0.5M2.25N，L=0.5m。常称为0.5m电位。,（3）理想电位电极系,GaoJ-1-1,35,电位电极系,电极系分类表,GaoJ-1-1,36,二、梯度电极系视电阻率曲线,1. 理想梯度电极系视电阻率理论曲线,条件：理想梯度电极系，无井眼存在，地层看成纵向阶跃介质，用镜像法原理计算得到视电阻率曲线。,GaoJ-1-1,37,镜像法原理：,电阻率为R1和R2的均匀各向同性介质，由水平面分开，在R1中放入电极A(I),电场边界条件：界面上电位连续，界面上电流密度法向分量连续,G

12、aoJ-1-1,38,GaoJ-1-1,39,GaoJ-1-1,40,2. 理想梯度电极系视电阻率理论曲线定性分析,（1）视电阻率公式简化,GaoJ-1-1,41,“梯度电极系名称的由来！”,令：,Joj均匀介质中记录点处的电流密度,Jo记录点处的真实电流密度,Ro 记录点处的介质真电阻率,GaoJ-1-1,42,（2）Ra曲线分析（定性、提升分析）,GaoJ-1-1,43,a 曲线不对称,（3）曲线特征,高阻层底界面出现极大值,高阻层顶界面出现极小值,高阻层顶界面出现极大值,高阻层底界面出现极小值,确定地层界面,GaoJ-1-1,44,b 高阻层内有厚度为L的低阻区,顶部在底界面上,底部在顶

13、界面下,c 高阻层Ra的代表值,平均值*,极大值,（3）曲线特征,GaoJ-1-1,45,三、电位电极系视电阻率理论曲线,1 . 理想电位电极系视电阻率公式简化,GaoJ-1-1,46,“电位电极系名称的由来！”,h1=8L h2=2L h3=0.2L,(1)对称于地层中点， Ra的极值在地层中部,(2)地层界面在曲线上没有明显的特征,(3)代表值是Ramax,(4)hL时，高阻层中部出现Ramin，曲线失真,2. 曲线特征,GaoJ-1-1,47,四、实测视电阻率曲线及其影响因素,1.实测曲线,与理论曲线的基本形状相同,曲线变缓、数值变低,GaoJ-1-1,48,2.影响因素:,井径：,泥浆

14、：,d Ra,Rm Ra,不同类型：,相同类型：,曲线形状不同（同一剖面）,L不同，曲线不同,（3）围岩-层厚影响：,h、Rs Ra,高侵：,低侵：,RxoRt Ra,RxoRt Ra,1Rm0.1Rt；2Rm0.01Rt,（R1=R3=Rm；R2=10Rm；d井径）,井、电极系、围岩层厚、泥浆侵入等,GaoJ-1-1,49,高阻邻层可使目的层的视电阻率上升或者下降，称高阻邻层的屏蔽影响；前者称为增阻屏蔽，后者称为减阻屏蔽。 a. 单电极在高阻邻层之下， O点电流增大，使视电阻率增高，增阻屏蔽； b. 单电极在高阻邻层之上，O点电流减少，使视电阻率减小，减阻屏蔽。,（5）高阻邻层的屏蔽影响,G

15、aoJ-1-1,50,GaoJ-1-1,51,视电阻率模拟曲线,实测视电阻率曲线,由于实际电阻率测井时遇到的地层为非均匀介质，井的影响不能忽略，使用的电极系不满足理想条件，与计算理论曲线的假设条件不同，因此，实测的视电阻率曲线与理论曲线只是基本特点相同，实测曲线比较平滑。,实测视电阻率曲线的一般特征,GaoJ-1-1,52,1.划分岩性剖面,用视电阻率曲线特征点划分目的层的界面时，可以采用顶部和底部梯度电极系所测两条曲线的极大值所在深度分别确定高阻层的顶、底界面。即:,式中， 高阻层顶界面深度； 顶部梯度电极系曲线上视电阻率极大值深度； 高阻层底界面深度； 底部梯度电极系曲线上视电阻率极大值深

16、度。,高阻层的地层厚度：,GaoJ-1-1,53,五、视电阻率曲线的应用,3. 求地层含油饱和度,横向测井曲线实例,2. 求取岩层的真电阻率 Ra = f (Rt,Rm,Ri,Rs,d,h,L),GaoJ-1-1,54,3 微电极测井,Rmc=(1 3)Rm， hmc=0.52.5cm,Rxo=(35)Rmc， hxo=1050cm,非渗透层没有侵入:没有泥饼和冲洗带,区分渗透层和非渗透层,1. 方法的提出,划分储层中的非渗透薄夹层,GaoJ-1-1,55,用两个L不同、且L很小的电极系 一个反映Rmc，一个反映Rxo,选 A 0.025 M1 0.025 M2,A0.025M10.025M2

17、 (微梯度电极系,探测半径=1.4L=5.25cm,反映Rmc ),A0.05M2(微电位电极系,探测半径=2L=10cm,反映Rxo),解决办法：,GaoJ-1-1,56,2. 测量原理,（2）视电阻率：,K电极系系数，需用实验的方法得到,（1）电极系贴井壁测量,GaoJ-1-1,57,（3） 微电极测井曲线,曲线：以相同的基线、相同的横向比例尺重叠绘制,（视电阻率曲线）,GaoJ-1-1,58,3. 主要用途,（1）划分岩性和储集层(曲线不重合),（2）确定岩层界面：分歧点,GaoJ-1-1,59,（3）扣除夹层（非渗透层）,思考： 正差异？负差异？,GaoJ-1-1,60,GaoJ-1-

18、1,61,克拉玛依油田发现井 克1井(1955.10),横向测井技术在我国老油田的发现中起到了重要作用,GaoJ-1-1,62,大庆油田发现井 松基3井(1959.9),横向测井技术在我国老油田的发现中起到了重要作用！,胜利胜坨油田发现井 胜坨1井(1964.9),GaoJ-1-1,63,玉门老君庙油田I-25井电测井曲线（1948年）,64,GaoJ-1-1,本节作业 (A),1. 简述电极系互换原理的内容并证明,2. 定性分析理想顶部梯度电极系的理论曲线,3. 已知I、III为层厚和电阻率完全相同的地层，II为低阻夹层，且h=2m，分别采用 N 0.5 M 2.25 A A 2.25 M 0.5 N A 0.95 M 0.1 N 三种电极系进行测量，画出Ra曲线示意图，并解释原因。,GaoJ-1-1,65,本节作业 (B),4. 根据Archie公式回答：油层的电阻率有统一的标准吗？为什么？ 5. 有一上部含油下部含水的厚砂岩储层，由孔隙度测井