电法测井-1.ppt

1、2020/8/9,1,第七章 电法测井,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它性质。 本章先介绍岩石电阻率的影响因素，然后逐渐涉及不同电测井方法的基本原理，曲线特点及应用情况。,2020/8/9,2,岩石的电阻率与含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异，区分岩性、划分油水层是电阻率测井的主要任务。,2020/8/9,3,7.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度及含油饱和度的关系,岩石电阻率的大小决定以下因素： 1） 岩石的组织结构 2）

2、岩石孔隙内地层水中盐类的化学成分、浓度、温度 3） 岩石孔隙度 4） 岩石含油饱和度,2020/8/9,4,火成岩:高(致密 坚硬 不含地层水) 岩石电阻率 岩石骨架:不导电 沉积岩: 低 胶结物 油气:不导电 孔 隙 地层水:导电,一、岩石电阻率与岩性关系,2020/8/9,5,二、岩石电阻率与地层水性质的关系,图7-2 氯化钠溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版,2020/8/9,6,二、岩石电阻率与地层水性质的关系,2020/8/9,7,三、岩石电阻率与孔隙度关系,含水砂岩结构示意图,2020/8/9,8,a:与岩性有关的比例系数 (0.61.5) m:胶结指数(1.53)，随岩石胶结程度

3、不同而变化,三、岩石电阻率与孔隙度关系,2020/8/9,9,四、岩石电阻率和含油饱和度关系,I：电阻增大系数，与岩石的含油饱和度有关 b：比例系数，一般约等于1 n：饱和度指数，一般从1.5-2.5变化，通常取2,2020/8/9,10,电阻增大系数与饱和度关系图版实例,高温高压岩电实验,I=b/Swn,电阻率指数与含水饱和度关系曲线实例,2020/8/9,11,五、阿尔奇公式,综合地层因素和电阻增大系数可得到： 原状地层含水饱和度：Snw= abRw/(mRt) 冲洗带饱和度：Snw= abRmf/(mRxo),2020/8/9,12,7.2 普通电阻率法测井,包括普通电阻率测井、标准测井

4、、微电极测井。尽管这些方法的具体特点和所要解决的问题各不相同，但它们的实质都是进行电阻率测量，所以电阻率测井实质上时研究各种介质中的电场分布。,2020/8/9,13,7.2.1普通电阻率测井,1.实验室测量原理,一、测量原理,2020/8/9,14,2普通电阻率测量原理,一、测量原理,2020/8/9,15,1)均匀各向同性介质,图2-3 均匀介质中点电源的电场分布,一、测量原理,2020/8/9,16,2) 非均匀介质,一、测量原理,2020/8/9,17,放置在井中的三个电极系形成了一个相对位置不变的体系叫电极系.,二、电极系,2020/8/9,18,二、电极系,2020/8/9,19,

5、三、普通电阻率测井理论,2020/8/9,20,三、普通电阻率测井理论,2020/8/9,21,2020/8/9,22,三、普通电阻率测井理论,2020/8/9,23,三、普通电阻率测井理论,2020/8/9,24,2020/8/9,1.电位电极系曲线及其特点:,四、曲线特点,2020/8/9,25,2.梯度电极系曲线特点,四、曲线特点,2020/8/9,26,不同厚度的高阻层电阻率取值原则：,四、曲线特点,2020/8/9,27,五、视电阻率曲线影响因素 1.井的影响 2.电极系的影响 3 .侵入影响 泥浆高侵（增阻泥浆侵入）：地层孔隙中原来含有的流体的电阻率较 低，电阻率较高的泥浆滤液侵入

6、后，使侵入带岩石电阻率升高。这种情况 多出现在水层。 泥浆低侵（减阻泥浆侵入）：地层孔隙中原来含有的流体的电阻率比渗入地层中的泥浆滤液的电阻率高时，泥浆滤液侵入后，使侵入带岩石电阻率降低。这种情况一般出现在地层水矿化度不很高的油层。 4.围岩层厚的影响 5.高阻邻层的屏蔽影响 图 图 6.地层倾斜的影响,2020/8/9,28,六、 普通电阻率曲线的应用,一 划分岩性; 二 估算地层真电阻率; 三 计算含水饱和度,判断油水层; 四 进行标准测井(地层对比),主要应用,2020/8/9,29,7.2.2 标准测井,在一个油田或一个区域，为了研究岩性变化,构造形态和大段油层组的划分等工作，常常使用

7、几种测井方法在全地区的各井中用相同的深度比例(1:500)及相同的横向比例对全井段进行测井，这种组合测井叫标准测井. 标准测井主要包括普通电阻率测井(Ra)，自然电位测井(SP)及井径(d)测井(有的地区包括自然伽马测井)。,一、标准测井的概念,2020/8/9,30,1.在标准测井的电阻率曲线上，能清楚地划分地质剖面上的各种岩层，并准确地确定其界面。 2.标准电极系测量的视电阻率，尽可能接近岩层的真电阻率。,纵向分辨率,横向探测深度,二、标准电极系的选择,我国大部分砂泥岩剖面的油田，多用电极距为2.5m底部梯度电极系（M2.25A0.5B）及电极距为0.5m的电位电极系（B2.25A0.5M

8、）作为标准电极系。,2020/8/9,31,1.粗略划分岩性和油气、水层 2.地层对比 3.绘制单井综合录井图 4.研究沉积相,三、标准测井的主要应用,2020/8/9,32,返回,2020/8/9,33,1.粗略划分岩性和油气、水层 2.地层对比 3.绘制单井综合录井图 4.研究沉积相,三、标准测井的主要应用,2020/8/9,34,返回,2020/8/9,35,1.粗略划分岩性和油气、水层 2.地层对比 3.绘制单井综合录井图 4.研究沉积相,三、标准测井的主要应用,2020/8/9,36,返回,2020/8/9,37,1.粗略划分岩性和油气、水层 2.地层对比 3.绘制单井综合录井图 4

9、.研究沉积相,三、标准测井的主要应用,2020/8/9,38,三角洲平原分支河道砂体横剖面图,返回,2020/8/9,39,2020/8/9,39,7.2.3 微电极测井,一、测量原理,2020/8/9,40,2020/8/9,40,特点: 在渗透层两条曲线分开; 在非渗透层两条曲线基本重合在一起,二、微电极测井曲线,2020/8/9,41,2020/8/9,41,（1）确定岩层界面，划分薄层和薄的交互层 通常依据微电极测井曲线的半幅点或曲线分离点确定地层界面，一般可划分20cm厚的薄层，薄的交互层也有较清楚的显示。,三、微电极测井曲线的应用,2020/8/9,42,2020/8/9,42,（

10、2）判断岩性和确定渗透性地层 在渗透性地层处，微电极测井曲线出现正幅度差，在非渗透性地层处没有幅度差，或出现正负不定的幅度差。根据微电极测井视电阻率值的大小和幅度差的大小，可以判断岩性和确定地层的渗透性。 含油砂岩和含水砂岩一般都有明显的正幅度差。对于泥岩，微电极曲线幅度低，没有幅度差或有很小的正负不定的幅度差，曲线呈直线状，具有砂泥岩剖面中典型的非渗透岩层曲线特点。,三、微电极测井曲线的应用,2020/8/9,43,2020/8/9,（3）确定井径扩大井段 在井内，如有井壁坍塌形成大洞穴时，微电极系的极板悬空，所测视电阻率曲线幅度低，Ra 和Rm相同。 （4）确定冲洗带电阻率Rxo和泥饼厚度

11、hmc 微电极测井探测深度浅，因此可用来确定冲洗带电阻率Rxo和hmc。如图所示,三、微电极测井曲线的应用,2020/8/9,44,7.3 自然电位测井 (spontaneous potential),1 自然电位形成原因 2 自然电位测井曲线及其特点 3 自然电位曲线的影响因素 4 自然电位曲线的应用,沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别岩性和划分渗透层的测井方法叫自然电位测井。,2020/8/9,45,原理：测量井中自然电场,v,M,N,井中电极M与地面电极N 之间的电位差,7.3 自然电位测井,图 自然电位测井示意图,2020/8/9,46,1、扩散电动势,图 扩散电动势产生示意图,

12、关键词 浓度差 渗透性薄膜 离子扩散 动态平衡 扩散电动势（Ed）,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,47,扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关 也可写为: 其中 Kd:与温度和溶液成分有关的常数,1、扩散电动势,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,48,2、扩散吸附电动势,图 扩散吸附电动势产生示意图,关键词 浓度差 泥岩薄膜 离子扩散 动态平衡 扩散吸附电动势（Eda）,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,49,扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关 可写为: 其中: Kda:与温度和溶液成分有关的常数,阳

13、离子交换能力QV:不同岩层的吸附能力不同，岩层的吸附能力用QV来表示，它是1cm3的孔隙体积中偶电层阳离子的克当量数， QV也称为泥质的阳离子交换能力。,2、扩散吸附电动势,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,50,3、过滤电动势,过滤电位只有当地层与泥浆柱压力差很悬殊时，而且在泥饼形成以前，才有较大的显示。但一般钻井时要求泥浆柱压力只能稍大于地层压力，相差不是很大，而且在测井时已形成泥饼，因此一般井内过滤电位的作用可忽略不计。,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,51,井内自然电位产生的原因是复杂的，对于油井来说，主要有以下两个原因： (1

14、) 地层水矿化度（含盐量）与泥浆矿化度不同。 (2) 地层压力不同于泥浆柱压力。 主要有扩散电动势和扩散吸附电动势.,7.3 自然电位测井,一、自然电位形成原因,2020/8/9,52,1、井内自然电场的分布,7.3 自然电位测井,二、自然电位曲线,2020/8/9,53,SP曲线特点,(1)曲线对称于地层中点; (2)厚地层SP=SSP，曲线半幅度点正对地层界面; (3)厚度减小SP减小,地层中 间取得幅度最大值.,2、自然电位测井曲线及其特点,7.3 自然电位测井,二、自然电位曲线,2020/8/9,54,砂泥岩剖面： 泥岩处 SP曲线平直（基线） 砂岩处 负异常（Rmf Rw ) 负异常

15、幅度 与粘土含量成反比，Rmf / Rw 成正比,图 砂泥岩剖面自然电位曲线,7.3 自然电位测井,二、自然电位曲线,2020/8/9,55,1、泥浆矿化度的影响 2、岩性的影响 3、温度的影响 4、泥浆和地层水化学成分的影响 5、地层电阻率的影响 6、地层厚度影响 7、井径扩大和侵入带的影响,7.3 自然电位测井,三、自然电位的影响因素,2020/8/9,56,泥 浆 矿 化 度 的 影 响,1、泥浆矿化度的影响,图 高低矿化度自然电位曲线,7.3 自然电位测井,三、自然电位的影响因素,2020/8/9,57,2、岩性的影响,图 不同层厚、含泥砂岩自然电位曲线,7.3 自然电位测井,三、自然

16、电位的影响因素,2020/8/9,58,1、泥浆矿化度的影响 2、岩性的影响 3、温度的影响 4、泥浆和地层水化学成分的影响 5、地层电阻率的影响 6、地层厚度影响 7、井径扩大和侵入带的影响,7.3 自然电位测井,三、自然电位的影响因素,2020/8/9,59,1、识别岩性，划分渗透层 2、求地层水电阻率 3、判断水淹层 4、估算泥质含量,7.3 自然电位测井,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,60,1、识别岩性，划分渗透层,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,61,2、计算地层水电阻率,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,62,2、计算地层水电阻率,四、自然

17、电位曲线的主要应用,2020/8/9,63,返回,2、计算地层水电阻率,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,64,返回,2、计算地层水电阻率,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,65,3、SP曲线定性识别水淹层,（1）油层下部水淹,自然电位基线下部偏移底部水淹,图 油层下部水淹示意图,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,66,（2）油层上部水淹,自然电位基线上偏移 上部水淹,图 油层上部水淹示意图,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,67,（3）SP曲线基线偏移原因分析:,四、自然电位曲线的主要应用,由此可见，自然电位基线偏移的大小主要取决于水淹前后地层

18、水矿化度的比值。比值越大，偏移越大，油层水淹程度越高。,2020/8/9,68,4、估算泥质含量,PSP-含泥质砂岩的静自然电位 SSP-本地区含水纯砂岩的静自然电位,四、自然电位曲线的主要应用,2020/8/9,69,返回,2020/8/9,70,返回,2020/8/9,71,返回,2020/8/9,72,返回,2020/8/9,73,返回,2020/8/9,74,三角洲平原分支河道砂体横剖面图,返回,2020/8/9,75,2.1井壁介质的电阻率径向分布,一、泥浆侵入 在钻井过程中,通常保持泥浆柱压力稍微大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成泥饼,这种现象叫泥浆侵入. 泥浆侵入分两类: 高侵:侵入带电阻率Ri大于原状地层电阻率Rt; 低侵:侵入带电阻率Ri小于原状地层