普通电阻率测井

1 电法测井 第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第三章 侧向（聚焦）测井 第四章 感应侧井 第五章 电测井新方法简介 2 普通电阻率测井 Common Resistivity Log 2.1: 井壁介质的电阻率径向分布 2.2: 岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的关系 2.3: 普通电阻率测井原理 2.4: 普通电阻率测井曲线 2.5: 普通电阻率测井曲线应用 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. 4 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小于原状地层电阻率Rt 水层经常发生高侵现象,油层经常发生低侵现象 5 泥浆 Rm 泥饼 Rmc 冲洗带 Rxo 过渡带 侵入带 Ri 冲洗带过渡带 原状地层 Rt 二、井壁介质的电阻率径向分布 图2-1 渗透层附近介质电阻率径向分布 6 2.2 岩石电阻率与孔隙度、含油饱和度的关系 普通电阻率法所研究的参数是岩石电阻率，不同岩 石的电阻率各不相同，岩石电阻率的大小决定以下因素 ： 1） 岩石的组织结构 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 7 一 岩石电阻率与岩性关系 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 8 二、岩石电阻率与地层水性质的关系 岩石的导电能力主要取决于岩石孔隙中地层水的电 阻率，为了深入了解影响岩石电阻率的因素，必须首 先研究影响地层水的因素。地层水电祖率Rw的大小主 要决定于地层水的性质。 1. 地层水电阻率与地层水内所含盐类化学成分的关系 在油气天的地层水中，主要含有NaCl、KCl、Na2SO2 等盐分，其中NaCl含量占优势，因此，一般可以把地 层水近视地看成NaCl溶液去研究它的电学性质。求其电 阻率Rw时，可使用“NaCl溶液电阻率与其浓度和温度的 关系图版（P17 图1-18)。但有时其它盐类的含量较多 不能忽略，则将其它盐类含量换算成等效的NaCl含量， 换算时用（P27 图2-1）不同离子的换算系数图版，求 出换算系数后，再求电阻率Rw。 9 2. 地层水电阻率Rw与溶液矿化度的关系 以NaCl溶液为例，如果其浓度增高，由于溶液中离 子数目增多而溶液导电性增强，溶液电阻率变低 （参见表2-2）。 3. 地层水电阻率与温度的关系 当地层水的矿化度不变，如果溶液的温度升高， 离子的迁移率增大，溶液的导电能力加强，也使溶液 电阻率下降。 10 三、岩石电阻率与孔隙度关系 岩石电阻率与孔隙度大小有关. 一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导电能力越强,电阻率越小. 实验表明: 孔隙中完全充满水的岩石电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值 只与孔隙度 岩性有关.即当孔隙度 岩性一定时： 这个常数只与孔隙度 胶结情况和孔隙形状有关而与地层水 的电阻率无关.定义此常数为岩石的地层因素 (相对电阻率) 用 F（formation factor)表示： （2-1） 11 a: 与岩性有关的比例系数 (0.61.5) m: 胶结指数(1.53)，随 岩石胶结程度不同而变化 （2-2） 图2-2 地层因素与孔隙度关系曲线 12 地层因素与孔隙度关系图版实例高温高压岩电实验 a=2.2403 m=1.338 R=0.9921 a=2.2403 m=1.338 R=0.9921 F=a/m 图2-3 地层因素与孔隙度关系曲线实例 13 四 岩石电阻率和含油饱和度关系 当岩石含水和油时,油水在孔隙中的 分布特点(如图):水包围在岩石颗粒 的表面,孔隙中央部分充填石油.因 此含油岩石的电阻率Rt比岩石含水 时的电阻率高. 一般含油饱和度越高,岩石的电阻率 越高为此定义电阻增大系数I: I： 与岩石的含油饱和度有关 （23） 图2-4 含油岩石油水分布图 14 实验研究表明: b是比例系数，一般约等于1，n是饱和度指 数，一般从1.5-2.5变化，通常取2，它们表示 油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响. （2-4） 15 电阻增大系数与饱和度关系图版实例 高温高压岩电实验 b=1.0370 n=1.7760 r=0.9977 b=1.0397 n=1.7733 r=0.9976 I=b/Swn 图2-5 电阻率指数与含水饱和度关系曲线实例 16 a m b n值的统计结果 高温高压岩电实验 高温高压条件下a、m、b、n值的统计结果 ，孔隙度变化，与a、m有关，与b、n无关 井名 岩 性 a不强制为1时a强制为1时 bn 检3 检4 amam 20块砂 岩岩心 （所有 样品） 2.24031.338011.65761.03701.7760 16块砂 岩岩心 (9% 的样品) 1.19301.659711.75141.03971.7733 17 注入水矿化度对电阻率的影响 高温高压水驱油实验 低矿化度水注入岩心后 岩心电阻率随含水饱和 度增加有明显的增加 岩心注水后含水饱和度 低于60%时，岩心电阻率 随含水饱和度升高而减 小，高于60%之后，岩心 电阻率随含水饱和度升 高而升高，呈U字型变化 图2-6 注入水矿化度对电阻率的影响实例 18 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) （2-7） 冲洗带饱和度： Snw= abRmf/(mRxo) （2-8） （2-5） （2-6） 19 2.3 普通电阻率测井原理 一 测量原理 1 实验室测量原理 （2-9） 20 2 普通电阻率测量原理 1) 均匀各向同性介质 在电阻率为R均匀各 向同性介质中放一点电 源A发出电流I形成点电 源场,场中任何一点的 电流密度为： 21 2) 由微分形式的欧姆定律 因此只要知道任何一点的电位就可以得到电阻率 22 3) 非均匀介质 对于非均匀介质 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视电阻率Ra（aparent resistivity) 写为: 23 一套能够在钻孔中实 施供电和测量的装置- -这种装置叫电极系. 一般电极系包含: 供电电极:A B 测量电极:M N 有两种类型: 电位电极系 梯度电极系 二 电极系 24 1 电位电极系 定义:成对电极距离大于不成对电极到成对电极距离 的电极系叫电位电极系 电位电极系测量记录的是M点电位 25 2 梯度电极系 定义:成对电极距离小于不成对电极到成对电极距离的 电极系叫梯度电极系 梯度电极系测量记录的是MN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正装和倒装梯 度电极系 26 3 电极系的相关定义(P37) 1)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=MO; 2)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; 梯度电极系探测深度 3)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 图示法: 符号法 27 一 梯度电极系曲线及特点 1 梯度电极系曲线: 一般对于梯度电极系 3.4 普通电阻率测井曲线 *28 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: 2)A电极靠进高阻层底界面Ra逐渐 变大(ab段) : 3)A电极进高阻层记录点O在界面下:A 电极流出电流在界面上法向分量连续 , Ra不变(bc段) 4)记录点O进高阻层 29 6)记录点O离下界面很远时,下部低 阻层对电流”吸引”作用消失Ra不变 (ef段) 5)记录点O进入高阻层逐渐离开下界面,下部低 阻层对电流”吸引”作用减弱视电阻率Ra逐渐减 小(de段) 7)电极A靠近上界面时,上部低阻层 对电流”吸引”作用, Ra逐渐减小(fg 段) 30 8)A电极进低阻层记录点O在界面下:A电极流出电流在界 面上法向分量连续, Ra不变(gh段) 9)记录点O进入低阻层 10)记录点O进入低阻层逐渐离开上界 面,下部高阻层对电流”排斥”作用减 弱视电阻率Ra逐渐增大 11)电极系在上部围岩且远离高阻层: 31 1)视电阻率Ra曲线极大极小值 正对高阻层的上下界面; 2)厚层:中间平行段视电阻率Ra 曲线值为地层电阻率. 2 梯度电极系曲线特点 32 1)曲线对称于地层中部; 2)视电阻率Ra曲线对地层中部取 极值,当地层较厚时取极大,当 地层较小时取极小; 采用同样方式可以分析电位电极系 曲线及其特点: 33 二 视电阻率Ra曲线影响因素 1 电极系影响: 34 2 井眼影响 35 3 围岩层厚影响 36 4 侵入影响 37 5 高阻邻层屏蔽影响 38 6 地层倾角影响 39 3.5 普通电阻率曲线的应用 一 划分岩性;