测井判别岩性教材

1、地球物理测井应用第七章 普通电阻率测井第一节 岩石电阻率关系普通电阻率测井是地球物理测井中最基本最常用的测井方法， 它根据岩石导 电性的差别， 测量地层的电阻率， 在井内研究钻井地质剖面。 岩石电阻率与岩性、 储油物性、 和含油性有着密切的关系。 普通电阻率测井主要任务是根据测量的岩 层电阻率，来判断岩性，划分油气水曾研究储集层的含油性渗透性，和孔隙度。 普通电阻率测井包括梯度电极系、 电位电极系微电极测井。 本章先简要讨论岩石 电阻率的影响因素，然后介绍电阻率测井的基本原理，曲线特点及应用。 第一 节 岩石电阻率与岩性储油物性和含油物性的关系 各种岩石具有不同的导电能 力，岩石的导电能力可用

2、电阻率来表示。 由物理学可知， 对均匀材料的导体其电 阻率为： 其中 L ：导体长度， S：导体的横截面积， R：电阻率仅与材料性质有 关 由上式可以看出，导体的电阻不仅和导体的材料有关，而且和导体的长度、 横截面积有关。 从研究倒替性质的角度来说，测量电阻这个物理量显然是不确 切的，因此电阻率测井方法测量的是地层的电阻率，而不是电阻。 下面分别讨 论一下影响岩石电阻率的各种因素：1 、 岩石电阻率与岩石的关系： 按导电机理的不同，岩石可分成两大类， 离子导电的岩石很电子导电的岩石， 前者主要靠连同孔隙中所含的溶液的正负离 子导电； 后者靠组成岩石颗粒本身的自由电子导电。 对于离子导电的岩石，

3、 其电 阻率的大小主要取决于岩石孔隙中所含溶液的性质， 溶液的浓度和含量等 （如砂 岩、页岩等），虽然其造岩矿物的自由电子也可以传导电流，但相对于离子导电 来说是次要的，因此沉积岩主要靠离子导电，其电阻率比较底。 对于电子导电 的岩石，其电阻率主要由所含导电矿物的性质和含量来决定。 大部分火成岩 （如 玄武岩、 花岗岩等） 非常致密坚硬不含地层水， 主要靠造岩矿物中少量的自由电 子导电， 所以电阻率都很高。 如果火成岩含有较多的金属矿物， 由于金属矿物自 由电子很多，这种火成岩电阻率就比较底。2 、 岩石电阻率与地层水性质的关系： 沉积岩电阻率主要由孔隙溶液 （即 地层水）的电阻率决定， 所以

4、研究沉积岩的电阻率必须首先研究影响地层水电阻 率的因素。 地层水的电阻率， 取决于其溶解岩的化学成分， 溶液含盐浓度和地层 水的温度，电阻率与含盐浓度，及地层水的温度成正比，溶解盐的电离度越大， 离子价越高， 迁移率越大， 地层水电阻率越小。 也就是说岩石电阻率与地层水矿 化度温度之间存在正比关系。3、 含水岩石电阻率与孔隙度的关系 沉积岩的导电能力主要取决于单位体 积岩石中，孔隙体积（孔隙度）和地层水电阻率，孔隙度越大，地层水的电阻率 越低，岩石电阻率就越低 实验证明，对于沉积岩 其中： F 岩石的地层因素 或相对电阻， 对于给定的岩样， 它是一个常数这一比值与岩石的孔隙度和胶结情 况，孔隙

5、度形状有关。R0 孔隙中充满地层水时的岩石电阻率。Rw 地层水电阻率a 比例系数，不同岩石有不同的数值m 胶结指数，随岩石胶结程度而变化 岩石连同孔隙度上式就是测井中广泛引用的阿尔奇公式 四 含油岩石电阻率与油气饱和度 的关系 含油岩石电阻率比含水岩石的电阻率大，岩石含油越多（即含油饱和度 越高）岩石的电阻率也越高， 这时岩石电阻率除了与岩石的孔隙度， 胶结情况及 孔隙形状有关外，还与油水在孔隙中的分布状况及含油饱和度和含水饱和度有 关。第二节 普通电阻率测井普通电阻率测井是把一个普通的电极系 （由三个电极组成） 放入井内， 测量 井内岩石电阻率变化的曲线。在测量地层电阻率时，要受井径、泥浆电

6、阻率、上 下围岩及电极距等因素的影响， 测得的参数不等于地层的真电阻率， 而是被称为 地层的视电阻率。因此普通电阻率测井又称为视电阻率测井。 油藏在地下的电 阻率是一个既不能直接观察又不能直接测量的物理量， 只有当电流通过它的时候 才能间接的测出来。因此，在测量电阻率的时，必须向岩层通入一定的电流，然 后研究岩石电阻率不同对电场分布的影响， 从而进一步找出电位与电阻率之间的 关系。一 、电阻率的测量原理由物理学已知， 点电源电流场中任一点的电位 I 电流强度 （已知） r 该点到点电源的距离（已知） 因此只需要知道电位 U，就可以求得电阻率 R的 数值。 上图是普通电阻率测井的测量原理线路，将

7、由供电电极和测量电极组成 的电极系 A、M、M或 M、A、B 放入井内而把另一个电极 N或 B 放在地面泥浆池中， 作为接收回路电极， 电极系通过电缆与地面上的电源和记录仪想连接。 当电极系 由井内向井口移动时供电电极 A、 M供给电流 I 。测量 M、N电极间的电位差 通 过地面记录仪可将电位差转换为地层地层视电阻率 Ra 通过推导可得到 （对图 a） K 电极系系数，它的大小与电极系中三个电极之间的距离有关。二、 电极系的分类在电极系的三个电极中， 有两个在同一线路 C供电线路或测量线路中， 叫成 对电极或同名电极， 另外一个和地面电极在同一线路 （测量线路或供电线路） 中， 叫不成对电极

8、或单电极。 根据电极间的相对位置的不同可以分为梯度电极系和电 位电极系。1电位电极系的三个电极之间有三个距离： ， ， 或 ， ， 这三个距离 当中，如果成对电极之间的距离（ 或 ）最小，即 或 j 叫梯度电极系，梯度电 极系有分为顶部梯度电极系和底部梯度电极系两种： 顶部梯度：成对电极在不 成对电极之上的梯度电极系。底部梯度： 成对电极在不成对电极之下。当成对 电极间的距离无限小（在极限情况的 0）时的梯度电极系叫理想梯度电极系。2 电极系的三个电极之间如果成对电极之间的距离 （ 或 ）较大，即 或 就 叫电位电极系。 当成对电极系中的一个电极放到无限远处时，即 或 这种电位 电极系称为理想

9、电位电极系。3电极系的记录点电极系探测范围及表示方法 采用记录点这一概念是为了 便于更好的划分地层， 确定地层的顶底界面。 对于梯度电极系， 记录点选择在成 对电极的中点， 测量的视电阻率曲线的极大值和极小值正好对准地层界面。 电极 距为不成对电极到记录点的距离， 对于电位电极系， 记录点选择在两个相近电极A、M 的中点，记录的视电阻率曲线正好与响应地层的中心对称，电极距为单电 极到最近一个成对电极之间的距离。 记录点一般用“ O”表示，电极距电极距用 “L”表示，如上图。电极系的电极距表示电极系的长度， L 不同探测的范围不 同。探测范围通常以探测半径 r 表示，把电极系的探测范围理解为一个

10、假想的球 体。梯度电极系的不成对电极电极和电位电极系的 A 电极位于球心， 通常认为假 想球体对测量结果的影响占整个测量结果的 50%，则假想球体即为探测范围根据 这一规定，对均匀介质计算的结果是，梯度电极系的探测范围是 1.4 倍电极距， 而电位电极系的 r=2L ，由此可知， L 越大探测范围越大。 电极系的表示方法： 通常按照电极在井中的次序， 由上到下写出代表电极的字母， 字母间写出相应电 极间的距离，（以米为单位） 表示电极系的类 如：A0.4M0.1N表示电极距为 0.45m 的底部梯度电极系，电极 A、M之间的距离为 0.4m，M、N之间的距离为 0.1m 三 视电阻率曲线的特征

11、及影响因素 假定只有一个高电阻率地层，上下围岩的电阻 率相等，并且没有井的影响，采用理想电极系进行测量。（一） 梯度电极系视电阻率曲线特征 1曲线与地层中点不对称，对着高阻层，底部梯度电极系曲线在地层底界 面出现极大值，顶界面出现极小值， 顶部梯度电极曲线在高阻层顶界面出现极大 值，底界面出现极小值， 这是确定地层界面的重要特征， 来确定高阻层的顶底界 面。2 地层厚度很大时， 再地层中点附近， 有一段视电阻率曲线和深度轴平行 的直线，其值等于地层的真电阻率曲线（用来确定地层的真电阻率）3 对于 hL的中厚度岩层，其视电阻率曲线与厚度曲线形状相似，单随 着厚度的减小， 地层中部视电阻率曲线的平

12、直段变小直到消失。 不同厚度的高阻 层电阻率取值原则： （ 1）高阻厚层：取中部曲线段的平直段作为地层的真电阻 率。 （ 2）高阻薄层：取曲线唯一的一个尖峰（极大值） （ 3）高阻中厚层：取 面积平均值（具体取值见书）（二）电位电极系视电阻率曲线特征1、当上下围岩电阻率相等时，电位电极系的视电阻率曲线关于地层中心对 称2、当地层厚度大于电极距时，对应高电阻率地层中心，视电阻率曲线显示 极大值地层厚度越大，极大值越接近于地层真电阻率。 3 当地层厚度小于电极 距时，对应高阻层中心，曲线出现极小值。 4 对厚层取曲线的极大值作为电位 电极系的视电阻率数值，围岩上下界面对应界面处平直段的中点即 ，

13、的中点。（三）视电阻率曲线影响因素（略讲）1、采用不同电阻率的泥浆钻井时，会对渗透性地层产生泥浆高侵和泥浆低 侵现象，视电阻率会受到影响。2 、另外，井位、电极距、上下围岩性质都会对视电阻率产生影响。因此，在用视电阻率曲线来确定地层真电阻率时，必须经过多次校正。三、 微电极测井 微电极测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法， 它采用 特制的微电极测量井壁附近地层的电阻率。 普通电阻率测井能从剖面上划分出 高阻层，但它不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层， 另外，含油气地层经常 会遇到砂泥岩薄的交互层， 由于普通电极系的的电极距较长， 尽管能增加探测深 度，但难以划分薄层（这是一对

14、矛盾）。因此，为解决上述实际问题，在普通电 极系的基础上，采用了电极距很小的微电极测井。（一）微电极测井的原理微电极电极距比普通电极系的电极距小的多， 为了减小井的影响， 电极系采用 的特殊的结构，测井时使电极紧贴在井壁上， 这就大大减小了泥浆对结果的影响。 我国微电极测井普遍采用微梯度和微电位两种电极系，为微梯度的电极距为 0.0375m微电位的电极距为 0,05m 由于电极距很小， 实验证明微梯度电极系的探 测范围只有 5cm微电位为 8cm左右。 在渗透性地层处，由于泥浆滤液侵入地层 中，在井的周围形成泥浆滤液侵入带， 井壁上形成了泥饼， 侵入带内的泥浆滤液 是不不均匀的。靠近井壁附近，

15、 孔隙内几乎都是泥浆滤液， 这部分叫泥浆冲洗带， 它的电阻率大于 5 倍的泥饼电阻率，而泥饼电阻率约为泥浆电阻率的 13 倍， 在非渗透的致密层和泥岩层段， 没有泥饼和侵入带。 渗透层和非渗透层的这种区 别，是区分它们的重要依据。 由于微梯度和微电位电极系探测半径不同则泥饼 泥浆薄膜（极板与井壁之间夹的泥浆） 和冲洗带之间的电阻率不同， 探测半径较 大的微电位电极系主要受冲洗带电阻率的影响， 显示较高的数值。 微梯度受泥浆 影响较大， 显示较底的数值。 因此在渗透性地层处， 这个差异可以判断渗透性地 层，显示出的幅度差称为正幅度差， （反之， 显示出的幅度差称为负幅度差） 利 用微梯度和微电位

16、的视电阻率曲线的差别研究地层， 必须使微电极系和井壁的接 触条件保持不变，所以要求微梯度和微电位同时测量。（二）微电极测井曲线的应用 选用微梯度和微电位两种电极系以及相应的 电极距目的是要它们在渗透性地层上方出现明显的幅度差， 因此，不但要求两者 同时测量， 而且要将两条视电阻率曲线画在一起， 采用重叠法进行解释， 根据现 场实践微电极测井主要有以下两种应用：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。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， 非分

17、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。3确定冲洗带电阻率 Rxo和泥饼厚度 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，但需要使用符合一定条件的图版第二节 自然电位测井人们在测井时， 工程上出现一次偶然失误， 供电电极没供电， 但仍测出了电 位随井深的变化曲线。 由于这个电位是自然电位产生的， 所以称为自然电位， 用 SP 表示。一、井内自然电位产生的原因 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、地层水矿化度与泥浆矿化度不用 2、地层

18、压力不同于泥浆柱压力。 实践证明： 油井的自然电位主要由扩散作用产生的， 只有在泥浆柱和地层间的压力差很大的 情况下，过滤作用才成为较重要的因素。（一）扩散电位 如右图，在一个玻璃容器用渗透性的半透膜将之隔开，两 边 NaCl 溶液的浓度不同。左边为 Cw，右边为 Cm，且 CwCm 。离子在渗透压 力作用下， 高浓度溶液的离子要穿过半透膜移向较低浓度的溶液， 这种现象称为扩散。对 Nacl 溶液来说， Cl- 的迁移率大于 Na+的迁移率，经过一段时间的聚集 后，Cw 中有正离子， Cm 中有负离子。此时在良种不同浓度 NaCl 溶液的接触面 上产生自然电场，能测到电位差。当离子继续扩散时，

19、由于Cm的排斥， Cw 的吸引， Na+和 Cl-的迁移速度趋于相等，最终达到扩散的动态平衡，此时两侧的 电动势保持为一定值，此时的电动势称为扩散电动势或扩散电位。 扩散电动势 Kd：为扩散电位系数。 当溶液浓度不很大时，溶液浓度与电阻率成反比，所以 砂岩段由于其渗透性较好，一般产生扩散电位。（二）、扩散吸附电动势（ Eda） 实验装置同 1，只是将半透膜换成泥岩隔 膜。同样，在两种不同浓度溶液的接触面产生离子扩散，扩散方向仍是由 Cw 向 Cm 一方。但由于泥岩隔膜具有阳离子交换作用， 试空隙内溶液中的阳离子居多， 扩散结果是在浓度小的 Cm 方富集了大量的正电荷带正电，浓度大的一方带负 电

20、。这样就在泥岩隔膜处形成扩散吸附电位，记为 Eda，其表达式为 。 Kda 为 扩散吸附电位系数。（三）、过滤电位 在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产 生过滤电位。 只有当压力差很大时， 产生的过滤电位才是不可忽略的， 但一般钻 井时要求泥浆柱压力只能稍大雨地层压力， 因此一般井内过滤电位的作用可忽略 不计。 在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由扩散电位和扩散吸附电位组成。二、自然电位测井曲线特征及应用（一）、曲线特征 曲线特征为： 1、当地层泥浆是均匀的，上下围岩岩性相同，自然电位曲线关于目的地层 中心对称。2、在地层顶部界面处，自然电位变化最大，当地层较厚（h4d， d:井径）

21、时，可用曲线半幅点确定地层界面， 随着厚度的变小， 对应界面的曲线幅度值离 开半幅点向曲线峰值移动。3、地层中点取该曲线幅度的最大值，随地层的变薄极大值随之减小且曲线 变为平缓。4、渗透性砂岩的自然电位对泥岩基线而言，可向左或向右偏移，它主要取 决于地层水和泥浆溶液的相对矿化度。 由于泥岩（或页岩层）岩性稳定，在自 然电位测井曲线上显示为一条电位不变的直线，将它称为自然电位的泥岩基线； 在渗透性砂岩段， 自然电位曲线偏离泥岩基线， 在足够厚的砂岩层中， 曲线达到 固定的偏转幅度， 定为砂岩线。 自然电位曲线的异常幅度就是地层中点的自然电 位与基线的差值。 静自然电位：对于纯水层的砂岩的总电动势

22、。（二）、自然电位曲线影响因素及应用 1、渗透层自然电位异常幅度的计算 对于砂岩层段来说， 自然电流回路的总自然电位 Es（三者之和）经推导为： 自然电位系数， 砂岩的地层水矿化度， 泥浆滤液的矿化度。如右图， 我们实际测量的是自然电流流过井内泥浆电阻上的电位降 。 回路电流。2、曲线影响因素 ： （1）、取决于岩性和 （即 ），所以岩性和 直接 影响 的异常幅度。 （2）、地层厚度，当地层厚度一定，井径减小。（3）、地层电阻率 （或 ），使 （或 ）。 （4）、泥浆侵入的影响：泥浆侵入，相 当于井径扩大。3、自然电位曲线的应用（1）、判断岩性，确定渗透性地层： 自然电位主要是离子在岩石中的扩

23、散 吸附作用产生的， 而岩石的扩散吸附作用与岩石的成分、 组织结构、 胶结物成分 及含量有密切的关系，所以可根据自然曲线的变化判断岩性和分析岩性的变化。 砂岩随着岩性由粗变细 逐渐变成了泥岩 另外，自然电位曲线异常幅度的大小， 可以反映地层渗透性的好坏， 通常砂岩的渗透性与泥质含量有关， 泥质含量越少 其渗透性越好，自然电位曲线异常幅度值越大。（2）计算地层水电阻率。（3）估计地层的泥质含量。（4）判断水淹层位第三节 侧向测井为了评价含油性， 必须较准确的求出地层的电阻率， 再地层厚度较大， 地层 电阻率和泥浆电阻率相差不太悬殊的情况下， 可以采用普通电极系测井来求地层 电阻率， 但在地层较薄

24、电阻率很高， 或者在盐水泥浆的情况下， 由于泥浆电阻率 很低，使得电极流出的电流大部分都在井内和围岩中流过， 进入测量层的电流很 少。因此测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用来划分地层，判断岩性。另外， 在沙泥岩交互层地区， 高阻临层对普通电极系的屏蔽影响很大， 使其难以求出地 层真电阻率。 为解决上述的问题，就出现了带有聚焦电极的侧向测井，它能使 主电流成一定厚度的平板状电流束， 垂直进入地层， 使井的分流作用和围岩的影 响大大减少。 侧向测井开始为三侧向测井， 后来研制了七侧向， 现今已发展了双 侧向测井，双侧向测井 -微球形聚焦测井已成为盐水泥浆和高电阻率地层剖面的 必测项目。一、 三电极

25、侧向测井不同电阻率测井法的区别， 主要反映在它们的电极系上， 所以研究侧向测井 的原理， 主要讨论这种电极系的工作原理。 三侧向现已被双侧向所取代， 但作为 侧向测井最早的一种， 其聚焦的基本原理还是值得一讲。 （一）、 基本原理 三 侧向测井电极系是一个长的金属圆柱体， 它被绝缘物分隔成三部分， 如右图。 中 间的 A0 为主电极，两侧两端的 A1 、A2 通 以相同极性的电流，通过自动调节 装置，使 A1 、A2 的电位始终保持和 A0 的电位相等，主电极 A0 的电流 左屏 蔽电极电流的作用下， 呈水平层状射入地层。 这样大大减小了井和围岩的影响， 使之侧向具有 较高的分层能力。 三侧向

26、测井测量的是 A0 电极表面的电位 U， 其视电阻率 Ra 为Ra KU/I0K: 电极系系数 , 与地层的尺寸 , 可用理论计算方法获得也可用实验方法求出 . U/I0 称为接地电阻 , 用 r0 表示 , 它表示水平层状的主电极电流 , 从电极表面到无 限远之间介质的电阻 , 它与电流通过的空间所有介质的电阻率都有关系 , 但实际 上它主要取决于电极附近介质的电阻率。（二）、三侧向视电阻率的影响因素 Ra 的影响因素包括两方面，电极系参 数和地层参数。前者影响电极系 K，后者影响电极系的电位，下面仅讨论地层参 数的影响。1、 层厚和围岩的影响： 当层厚大于 4l0 （l0 为主电极长度）时

27、，围岩对 测量的 Ra基本上没有影响，然而对厚度小于或接近于 l0 的地层， Ra受围岩影 响比较明显，层厚较薄时，电流层受低阻围岩影响而分散，使Ra 值降低，地层越薄，围岩电阻率越小， Ra值降低越多。2、 侵入带的影响： 侵入带的影响与电极系的聚焦能力。侵入深度和侵入 带电阻率有关，侵入越深或电极系的聚焦能力越差，侵入带的影响则相对增加。 同样侵入深度相同条件下， 它对 Ra的影响也相对增加。 在侵入深度相同条件下， 增加侵入比减阻侵入对 Ra影响更大些。（三）、 三侧向测井曲线的解释： 三侧向测井实质上是视电阻率测井的一 种，它能解决的问题与普通电阻率测井法相同。但是它受井眼、层厚、围岩

28、的影 响较小，分层能力较强， 是划分不同电阻率地层的有效方法， 特别是划分高阻薄 层，比普通电极系视电阻率曲线要清楚的多。1、 深浅三侧向曲线重叠法判断油水层。 由于三侧向的视电阻率曲线受泥 浆侵入带的影响， 而油层和水层侵入的性质一般情况下是不同的。 油层多为减阻 侵入，而水层多为增阻侵入。一些油田曾采用两种不同探测深度（深浅）的三侧 向视电阻率曲线，进行重叠比较的方法判断油水层。 深浅三侧向的电极系结构 如下图： 它们的主要区别是，深侧向屏蔽电极较长，浅侧向屏蔽电极较短，深 侧向 B 电极距屏蔽电极较远， 浅侧向回路电极 B 电极在屏蔽电极附近， 这样对主 电极的聚焦能力不同， 电流线的分

29、布不同。 浅侧向流向地层的电流分散， 探测深 度较大。（画图说明） 在油层（泥浆低侵 ）处, 一般深三侧向的视电阻率 Ra值大 于浅三侧向的视电阻率 Ra的值, 曲线出现正异常 ,在水层（泥浆高侵）处, 一般深 三侧向的视电阻率 Ra 值小于浅三侧向的视电阻率 Ra值，曲线出现负异常。2、 确定地层电阻率。 利用三侧向的视电阻率确定地层电阻率时和普通电 极系一样，仍然遇到三个未知数 Rt（地层真电阻率）， Ri（侵入带电阻率）和 D （侵入半径）。结合微侧向测井求设 Ri ，再利用深浅三侧向的侵入校正图版就 可求出 Rt 和 D。3、划分地质剖面（分层）。 三侧向测井受井、层厚、临层的影响较小

30、， 纵向分层能力较强，通常在 Ra 曲线开始急剧上升的位置为地层界面。三、双侧向测井双侧向测井是在三侧向和七侧向的基础上发展起来的， 所以先大致讲一下七 侧向测井的工作原理。（一）七电极侧向测井（简称七侧向）基本原理： 七侧向原理上与三侧向基本相同， 只是电极系结构略有差异。 七侧向的电极 系有七个环状金属电极组成。一个主电极 A0，两对监督电极 M1和 M2，N1和 N2 以一对屏蔽电极 A1和 A2，每对电极对称地分布在 A0 两侧，并短路相接。 测量 时 A0 电极供以恒定电流 I0 ，屏蔽电极 A1和 A2流出相同极性的屏蔽电流 IS ，通 过自动调节，使监督电极 M1和 N1（M2和

31、 N2）之间的电位差为零，因此无论从 A0或 A1、A2 来的电流都不能穿过 M1、N1（M2与 N2）之间的介质。迫使电流沿 径向流入地层。主电极的 I0 电流呈圆盘状沿径向流入地层，圆盘厚度约为 O1O210 （ O1，O2分别 M1N1和 M2N2的中点） 七侧向 Ra=KUm/I0 UmM（1或 N1）电极相 对远处 N电极的电位。 I0 ：A0 电极的电流， K：电极系系数。 上述的七侧向是 深七侧向测井， 其探测深度较大， 为研究井壁附近侵入带的电阻率， 提出了浅七 侧向测井。除了深七侧向的七个电极外， 又在屏蔽电极 A1和 A2的外侧，加上回 路电极 B1和 B2，B1，B2 电

32、极的极性与 A0，A1，A2相反，因此，由 A0，A1、A2 流出的电流穿入地层后不远，即流向 B1，B2 电极。从而减小了探测深度，主要 反映侵入带电阻率的变化。（二）双侧向测井： 双侧向测井的原理与七侧向测井类似，采用两个柱状电极和七个环状电极， 主电极 A0通以恒定的测量电流 I0 ，M1和M2（N1和 N2）为测量电极，测量过程 中，通过自动调节电路保持监督电极 M1和 N1（M2和 N2）间的电位差为零，柱 状屏蔽电极 A1上的电位与环状屏蔽 A1 上的电位的比值为一常数 . 即 UA/UA=（或 ） 。进行深侧向测井时屏蔽电极 A1、A1合并为上屏蔽电极， A2 和 A2合并为下屏

33、蔽电极， 并发射极性与 A0 电极相同的屏蔽电流 IS 。浅侧向测 井时， A1，和 A2为屏蔽电极，极性与 A0 电极相同， A1， A2为回路电极，极 性与 A0相反，由 A0和屏蔽 A1,A2流出的电流进入地层后很快返回到 A1,A2 电极, 减少了探测深度。（三）微侧向测井和邻近侧向测井：微侧向测井虽然提高了纵向分辨率， 但由于受泥饼影响较大， 难以求准冲洗 带电阻率，为此提出了微侧向测井和邻近侧向测井。1、微侧向测井：微侧向利用七侧向的测量原理， 不同的是电极系小， 并装在绝缘极板上， 如 图是其电极系结构。电极系由主电极 A0，监督电极 M1、M2屏蔽电极 A1构成， M1，M2和

34、 A1 电极呈环状，电极间的距离为 A00.016M10.012M20.012A1。利用推 靠器将极板压向井壁，使电极与井壁直接接触。测量时 A0电解流出主电流 I0 ， A1，电极供以屏蔽电流 I1，I1 和 I0 极性相同，通过自动控制，调节 I1，使监 督电极 M1和 M2的电位相等， 从而迫使 I0 呈束状沿径向流入地层。 在井壁附近 的地层中，电流束的直径近于环形电极 M1和 M2的平均直径（约为 4.4cm），距 井壁较远处，电流束散开，其探测范围约为 7.5cm。 对于渗透性地层，往往形11 成泥饼，由于泥饼的电阻率通常地层电阻率，因此用微电极测井时， A电极的供 电电流被泥饼分

35、流，进入地层的电流较少，泥饼影响加剧。对于微侧向测井来说， 由于屏蔽电流的作用，使得主电流全部流入地层，从而减小了泥饼的影响，能更 好地求侵入带电阻率。 测量时，可用下式表示视电阻率： Ra=KUm/I0 应用时， 利用制作的微侧向测井与微电极的综合图版，利用图版可求得冲洗带电阻率。2、邻近侧向测井： 微侧向测井虽然在一定程度上克服了微电极测井受泥浆影响较大的缺陷， 但 其探测深度仍然较浅，为此提出了邻近侧向测井。邻近侧向测井由三个电极构成， 电极装在绝缘极板上，借推靠器压向井壁。主电极为 A0，A为屏蔽电极， M为 参考电位电极。测量时，调节 A电极屏蔽电流 Is ，使得 M电极的电位 UM

36、等于 仪器内已知的参考信号 U参。在测量过程中保持 UMU参常数，通过调节 A0 电极的电流 I0，使得 UA0UM，如果两者不等，再调节 I0 使它们相等， A0电极 与 M电极间的电位梯度为零，迫使 I0 沿径向射入地层。实践结果表明，由于邻近侧向测井的探测范围明显大于微侧向， 泥饼影响小 得多。当泥饼厚度 hmc0.75in(1.9cm) 时，泥饼影响可忽略不计，但当 hmc0.75in 时，需用邻近侧向测井校正图版进行校正，以求得侵入带电阻率 Rxo。 通常当侵入带直径大于 40in(1.02m) 时，原状地层几乎没有影响，邻近侧向得出 的就是侵入带电阻率 Rx0，但当侵入带直径小于

37、40in 时，原状地层电阻率 Rt 影 响增大，侵入愈浅，影响愈大。为了减小原状地层的影响，提出了球形聚焦测井， 其探测深度介于微侧向和邻近侧向之间，主要反映侵入带电阻率的变化。四、球形聚焦和微球形聚焦测井：(一)、球形聚焦测井：球形聚焦测井由九个电极组成， A0为主电极，在 A0上下对称排列着 M0和 M0，A和 A1，M1和 M1， M2和 M2四对电极(如图)，每对电极短路相 接。A1、A1电极与 A0电极极性相反，称为辅助电极。由 A0供给的电流一部分 流到 A1、A1，成为辅助电流，用 Ia 表示；另一部分电流进入地层，流经一段 距离后回到较远的回路电极 B，这部分电流成为测量电流，

38、用 I0 表示。测量时， 通过仪器自动控制，调节 Ia 和 I0 的大小，使 M0 (M0 )电极的电位与电极 M1、 M2(M1，M2 ) 中点电位差等于一固定的参考值，保持 M0到 M1、M2中点之间12 的电位差不变，此时，通过 M0到 M1、M2中点的等位面近似于球形，这就是球形 聚焦测井名称的由来。 同时，通过调节，要保持 M1、M2(M1，M2 ) 电极间 的电位差近似为零。由于 A1、A1与 A0相距较近，辅助电流 Ia 主要沿井眼流 动，迫使主电流 I0 流入地层，由于 M1、M2(M1，M2 ) 间的电位差为零，在 M1、M2(M1，M2 ) 电极以内， I0 不会流入井眼，

39、因此 I0 的变化就反映了地 层电阻率变化。通过选择回路电极 B及电极 M1、M2(M1，M2 )到 A0电极间 的距离，可改变球形聚焦的探测范围。 球形聚焦测井通常与深感应测井及微电 阻率进行组合测量，通过深感应球形聚焦 Rxo测井组合图版，可求出 Rxo、 Rt 和 D(侵入带直径 )。(二)、微球形聚焦测井： 微球形聚焦测井原理与球形聚焦测井完全相同， 只是电极系形状不同。主电 极呈矩形，其它电极是矩形环状，电极间的距离变小，并装在绝缘极板上，借助 于推靠器，使电极与静止直接接触，辅助电流 Ia 主要经泥饼流入 A1，这就减小 了泥饼的影响，迫使主电流 I0 流入地层中，对渗透性地层，即

40、流到侵入带中， 由于电极距小，探测深度浅，不受原状地层电阻率影响，主要是探测侵入带电阻 率 Rxo。微球形聚焦测井一般与双侧向组合成一种综合下井仪器。一次下井能提 供以下曲线： (1) 深侧向测井电阻率 (RLLd)曲线； (2) 浅侧向测井电阻率 (RLLs) 曲线； (3) 微球形聚焦测井电阻率 (RMSFL)曲线、井径曲线； (4) 自然电位曲线； (5) 泥饼厚度。实际应用前，先制作双侧向测井的井眼校正和围岩校正图版， 以及双侧向 微球形聚焦组合图版。然后对 RLLd和 RLLs进行井眼和围岩校正，利用微球给出 的侵入带电阻率 Rxo和组合图版得出地层电阻率 Rt。再利用相应的饱和度公

41、式 即可得出地层含油饱和度。用 Rxo可求出侵入带的残余油饱和度，从而可得出可 动油饱和度。第四节 感应测井前面所讨论的各种电阻率测井方法，都需要井内有导电的液体，使供电电极 的电流通过它进入地层，在井周围地层中形成直流电场，然后测量电场的分布， 得出地层的电阻率。这些方法只能用于导电性能较好的泥浆中， 但有时为了获得13 地层原始含油饱和度资料， 在个别的井中， 需用油基泥浆钻井， 有时还采用空气 钻井，在这样的条件下，井内没有导电介质，不能使用直流电法测井。为了解决 这一问题，根据电磁感应原理，提出了感应测井。一、 感应测井：（一）、基本原理：感应测井原理如右图所示。 图中上面为发射线圈

42、（T） 下面为接收线圈 （R） 。当 交变电流 I 通过发射线圈 T时，在 T周围地层中形成交变电磁场 , 设想把地层分 成许多以井轴为中心的截面积为一个单位， 且圆环面与井轴垂直的圆环， 每个圆 环相当于一导电环，称之为单元环。在交变电磁场 作用下，这些单元环就会产 生感应电流 I1 ，I1 是以井轴为中心的圆环的闭合电流环（涡流），涡流在地层 中流动，又会形成二次交变电磁场 ， 穿过接收线圈 R，并在 R中产生感应电动 势，从而被记录仪记录。在 R 中除了由 产生的感应电动势外，还有发射线圈直 接产生的感应电动势，前者反映地层的导电性，称为有用信号，用ER表示，后者与地层导电性无关， 称为

43、无用信号， 用 Eo 表示。当发射电流强度固定不变时， 接收线圈中的有用信号 ER与均匀介质的电导率 之间的关系： K 仪器常数或 线圈系数，当仪器结构一定，且电流强度保持不变时， K 为常数。 测量地层 的电导率。 对于非均匀介质， 如果二次交变磁场 在 R中产生的有用信号与电导 率为 的均匀介质产生的有用信号相同， 就把 称为非均匀介质的视电导率。 感应 测井记录的是一条随深度变化的视电导率 曲线，也可同时记录出视电阻率 Ra 变化曲线。（二）、感应测井的几何因子理论： 感应测井记录的有用信号， 是由于地层内感应电磁场的变化在接收线圈中产 生的感应电动势。 （要确定接收线圈感应电动势的大小

44、， 必须首先求出发射线圈 的交变磁场在地层中产生的感应电动势。 ）当发射线圈通以交变电流时， 它向地 层发射交变电磁场， 在每个单元环中产生感应电动势， 单元环的电流也是交变电 流，在它周围又产生交变电磁场， 接收线圈在这交变磁场的作用下可产生有用信 号，每个单元环产生总信号的一部分， 根据理论计算， 每个单元环在接收线圈中 产生的信号 e 为： K：仪器常数； ：单元环地层电导率； g：单元环几何因子。14 上式说明几何因子的物理意义是： 在均匀无限厚的地层中， 单元环在接收线圈中 产生的信号占全部地层在接收线圈产生总信号的百分数。 假定整个空间是均匀介 质，其电导率为 ，则接收线圈的总的感

45、应电动势 ER为：为无数多个位置和半径 不同的单元环的贡献。因全部空间对测量结果的贡献是 100%。 实际的地层是有 限厚的，并且有侵入带存在。井内泥浆、上下围岩、侵入带即地层电阻率都不相 同，这时感应测井的有用信号可用下式表示：式中 分别为井眼、侵入带、地层、 围岩的几何因子。 分别为井眼、侵入带、地层、围岩的电导率。因此在非均匀 介质中测量的视电导率为： 空间各部分介质对测量的总信号贡献的大小， 由各部 分介质的电导率与其几何因子所决定。在接收线圈中，除有用信号 外，还有由 发射线圈产生的无用信号 ，在测井过程中， 应该把 消除掉， 通常采用补偿线圈 的方法，使 降到最小，另外利用有用信号

46、和无用信号相位之间差 900，采用相 敏检波电路可把无用信号消除。（三）、感应测井线圈系的特性： 感应测井的纵向几何因子反映它的纵向分层能力， 而径向几何因子反映它的 探测深度。感应测井的线圈系分为双线圈系和多线圈系。1、双线圈系存在的问题：A、经研究发现， 双线圈系的纵向特性和径向特性都不够理想。 对纵向特性， 在均匀介质中，有 50%的信号来自线圈范围以外的介质，这说明在研究薄层时， 上下围岩的影响比较大，同时地层界面在曲线上的反映不明显，对于径向特性， 靠线圈洗介质（ r 1.7m时，曲线上在界面附近出现一对耳朵， 这是由于过聚 焦作用产生的，当 h3m时，曲线中部皆向外凸呈弧状， h=2m的地层，曲线中部 呈凹形。如果有井存在，“耳朵”变得不明显，当 h2m时，可用视电导率曲线 的半幅点划分地层界面。b、当 h2m的地层，地层中部的 曲线呈倾斜状，地层中点对于倾斜段的中点，对于 h4010510530