双频介电测井水淹层评价方法

1、双频介电测井水淹层评价方法双频介电测井水淹层评价方法汇报人汇报人：西南石油大学西南石油大学20162016年年3 3月月汇报内容汇报内容一、双频介电测井的基本原理一、双频介电测井的基本原理二、双频介电测井的解释原理二、双频介电测井的解释原理三、双频介电测井的影响因素三、双频介电测井的影响因素 表征材料电学性质有三个主要的参数：表征材料电学性质有三个主要的参数：电导率电导率 、磁、磁导率导率 和介电常数和介电常数 。一般来说，电磁波的传播特性是介质。一般来说，电磁波的传播特性是介质的电导率、磁导率、介电常数及频率的函数，所有的物质的电导率、磁导率、介电常数及频率的函数，所有的物质都具有一定的导电

2、能力和极化能力。在高频交流电场中，都具有一定的导电能力和极化能力。在高频交流电场中，极性分子显示很高的介电常数，介电测井的实质就是极性分子显示很高的介电常数，介电测井的实质就是通过通过对电磁波幅度衰减和相位移对电磁波幅度衰减和相位移来判断物质的极化能力。来判断物质的极化能力。 介电测井用处理电磁波幅度及相位差的方法测定介电介电测井用处理电磁波幅度及相位差的方法测定介电常数。常数。介电测井由于基本不受地层水矿化度的影响，因而介电测井由于基本不受地层水矿化度的影响，因而在评价水淹层方面有其独特的优势在评价水淹层方面有其独特的优势。双频介电测井的基本原理双频介电测井的基本原理物质物质介电常数介电常数

3、相位角相位角 p(度度) 传播时间传播时间tpl( ns/m）) 47MHZ200MHZ47MHZ200MHZ气气1.0612.03.33.3油油2.0-2.416-2226-374.7-5.24.7-5.2水水79.010016029.628.6砂岩砂岩4.6525.041.07.27.2灰岩灰岩7.5-9.232.052.09.1-10.29.1-10.2白云岩白云岩6.830.048.08.78.7石膏石膏6.3546468.48.4泥岩泥岩5.0-2541-9241-927.5-16.77.5-16.7地层中常见物质的介电常地层中常见物质的介电常数、相位角、传播时间数、相位角、传播时间

4、 双频双频介电测井仪向地层发射频率为介电测井仪向地层发射频率为4747MHZMHZ或或200200MHZMHZ的微波能量，并在的微波能量，并在两个接收器之间测量电磁波的两个接收器之间测量电磁波的相位移和幅度衰减相位移和幅度衰减，相位移以度为单位用时，相位移以度为单位用时间来刻度，根据两个接收器之间的距离，可以导出电磁波在地层中的传播间来刻度，根据两个接收器之间的距离，可以导出电磁波在地层中的传播速度。速度。 由于由于DIEL200DIEL200与与DIEL47DIEL47两种仪器的源距不同，两种仪器的源距不同，200200MHzMHz介电测井仪探测介电测井仪探测深度只有深度只有0.150.15

5、m m左右左右，探测深度较浅，所以，它主要探测，探测深度较浅，所以，它主要探测地层冲洗带地层冲洗带，主，主要反映冲洗带含水饱和度；而要反映冲洗带含水饱和度；而4747MHzMHz介电测井仪，由于其探测深度为介电测井仪，由于其探测深度为0.250.25m m左右，探测深度较深，所以，它主要探测油水左右，探测深度较深，所以，它主要探测油水过渡带过渡带，主要反映过渡带含，主要反映过渡带含水饱和度。针对不同的地质目的，它们可以单独测量，也可以并测。为了水饱和度。针对不同的地质目的，它们可以单独测量，也可以并测。为了提高测井效率，该仪器也能同其它裸眼井测井仪器组合，一次完成信息采提高测井效率，该仪器也能

6、同其它裸眼井测井仪器组合，一次完成信息采集。集。测井仪器原理及仪器指标测井仪器原理及仪器指标幅度测量衰减EATT介电测井仪器原理介电测井仪器原理项项目目 DIEL200 DIEL47 仪仪器器外外径径 4.5 英寸(11.4 厘米) 4.125 英寸(10.5 厘米) 仪仪器器长长度度 9.75 英尺(2.972 米) 12.25 英尺(3.734 米) 仪仪器器重重量量 113.4 81.7 发发射射线线圈圈数数 2 个 1 个 接接收收线线圈圈数数 2 个 2 个 耐耐温温 350F(177) 350F(177) 耐耐压压 2000Psi(13.79Mpa) 2000Psi(13.79Mp

7、a) 测测井井速速度度 60 英尺/分（18.3米/分） 60 英尺/分（18.3 米/分） 测测量量范范围围 0360 0360 探探测测深深度度 25英寸（512.7厘米） 210 英寸（ 12.725.4 厘米） 仪仪器器灵灵敏敏度度 R0.6M R3M 测测量量精精度度 相位2 幅度比2% 相位2 幅度比2% 垂垂直直分分辨辨率率 3 英寸（7.6 厘米） 7.87 英寸（20 厘米） 介电测井仪器指标介电测井仪器指标 对于对于4747MHZMHZ介电仪（介电仪（DIEL47DIEL47），），冲洗带电阻率应不小于冲洗带电阻率应不小于3 3欧欧姆米姆米，如果泥浆电阻率低，该值应适当提高

8、。实际上，若冲洗，如果泥浆电阻率低，该值应适当提高。实际上，若冲洗带电阻率低于该值，记录的曲线几乎平直，无使用价值。当电带电阻率低于该值，记录的曲线几乎平直，无使用价值。当电阻率达到阻率达到1010欧姆米时，效果趋于最好。另外井径小于欧姆米时，效果趋于最好。另外井径小于1414英寸，英寸，井眼环境对曲线影响较小，不须用校正。一般不要在超过井眼环境对曲线影响较小，不须用校正。一般不要在超过1414英英寸的大井眼中及小于寸的大井眼中及小于5 5英寸的小井眼中使用该仪器。英寸的小井眼中使用该仪器。 200200MHZMHZ介电仪（介电仪（DIEL200DIEL200）的的冲洗带电阻率门坎值为冲洗带电

9、阻率门坎值为0.60.6欧姆米欧姆米。当泥饼小于。当泥饼小于1 1英寸厚时，不作任何校正。当冲洗带电英寸厚时，不作任何校正。当冲洗带电阻率达到阻率达到2020欧姆时，评价效果就最好。在井眼小于欧姆时，评价效果就最好。在井眼小于6 6英寸及大英寸及大于于2020英寸时不宜使用该仪器。英寸时不宜使用该仪器。介电测井仪器性能介电测井仪器性能储 层 性 质地 层 水电 阻 率三 饱 和 度 剖 面Sw200 Sw47 S w地 层 水 或污 水 水 淹 层Rw=Rw100 0淡 水 水 淹 层RwRw油 层RwRw油 层Rw=Rw水 层RwRw水 层Rw=Rw三饱和度直观显示图在地层水矿化度变化较大的

10、地区，在地层水矿化度变化较大的地区，探测油气层探测油气层。利用介电测井资料可以有效地识别薄层并进行分析利用介电测井资料可以有效地识别薄层并进行分析，还可以，还可以确定砂岩的有效厚度确定砂岩的有效厚度。测定可动油与剩余油饱和度。测定可动油与剩余油饱和度。对注水、注汽井进行分析评价对注水、注汽井进行分析评价。介电测井资料的应用还可以介电测井资料的应用还可以估算地层水矿化度及地估算地层水矿化度及地层胶结系数层胶结系数。在油基泥浆井中在油基泥浆井中测定束缚水饱和度与浅电阻率测定束缚水饱和度与浅电阻率。双频介电测井应用范围双频介电测井应用范围 当储层中含有低矿化度地层水时，当储层中含有低矿化度地层水时，

11、常规的电阻率测井，区分常规的电阻率测井，区分油、水层的能力降低，有时几乎不可能油、水层的能力降低，有时几乎不可能。特别在地层水矿化度变。特别在地层水矿化度变化大的目的层段，以及二次、三次采油中，地层水电阻率难以确化大的目的层段，以及二次、三次采油中，地层水电阻率难以确定，此时所有基于地层水电阻率的计算含烃饱和度公式都变得不定，此时所有基于地层水电阻率的计算含烃饱和度公式都变得不可靠。由于淡水的介电常数不依赖于其矿化度，可靠。由于淡水的介电常数不依赖于其矿化度，介电测井资料受介电测井资料受地层水矿化度影响与电阻率测井比小得多，因此介电测井在这种地层水矿化度影响与电阻率测井比小得多，因此介电测井在

12、这种情况下表现了独特的优越性，不仅能更精确地计算储层含水饱和情况下表现了独特的优越性，不仅能更精确地计算储层含水饱和度，而且可估算地层水矿化度及电阻率。度，而且可估算地层水矿化度及电阻率。介电测井的优越性介电测井的优越性汇报内容汇报内容一、双频介电测井的基本原理一、双频介电测井的基本原理二、双频介电测井的解释原理二、双频介电测井的解释原理三、双频介电测井的影响因素三、双频介电测井的影响因素2111211cmacwc1wma 岩石的介电常数为各部分介电常数的加权平均值，其权系数就是各组分岩石的介电常数为各部分介电常数的加权平均值，其权系数就是各组分的相对体积。地层中的所有介质都可看作下面串联或并

13、联两种情况的组合：的相对体积。地层中的所有介质都可看作下面串联或并联两种情况的组合：因此，可以认为对于任何一种介质都有下面的形式：因此，可以认为对于任何一种介质都有下面的形式： 水的介电常数；水的介电常数； 岩石骨架的介电常数；岩石骨架的介电常数；c c介于介于+1+1和和-1-1之间。之间。双频介电测井的基本解释模型双频介电测井的基本解释模型maw1*1maw通常模型通常模型:矿化度较高地层模型矿化度较高地层模型:普通地层模型普通地层模型:shshaacVLwmawmac*L=0L=0，相当两个介质并联；相当两个介质并联；L=1L=1，相相当于两个介质串联。当于两个介质串联。双频介电测井解释

14、解释模型双频介电测井解释解释模型物质相对介电常数r空 气1.000585天然气1石 油22.4水5680砂 岩4.65白云岩6.9石灰岩7.59.2泥 岩525石 英3.8云 母5.4正长石4硬石膏6.35石 膏4.16岩 盐5.66.35常见岩石和流体的相对介电常数常见岩石和流体的相对介电常数 由此可见，由此可见，油、气、水、岩石矿物油、气、水、岩石矿物的相对介电常数之间具有显著的差别的相对介电常数之间具有显著的差别，所以，所以，相对介电常数是介电测井中判别相对介电常数是介电测井中判别油、气、水的重要参数之一油、气、水的重要参数之一。因为，淡。因为，淡水的相对介电常数明显大于油、气及岩水的相

15、对介电常数明显大于油、气及岩石矿物的相位角，所以，油层一旦被淡石矿物的相位角，所以，油层一旦被淡水水淹，则其相对介电常数将明显大于水水淹，则其相对介电常数将明显大于油层，但小于水层，介于两者之间；储油层，但小于水层，介于两者之间；储层的相对介电常数越接近水层，则说明层的相对介电常数越接近水层，则说明该层水淹程度越强，反之，储层的相对该层水淹程度越强，反之，储层的相对介电常数越接近油层，则说明该层水淹介电常数越接近油层，则说明该层水淹程度就越弱。程度就越弱。地层水电阻率和地层水介地层水电阻率和地层水介电常数之间的关系电常数之间的关系汇报内容汇报内容一、双频介电测井的基本原理一、双频介电测井的基本

16、原理二、双频介电测井的解释原理二、双频介电测井的解释原理三、双频介电测井的影响因素三、双频介电测井的影响因素l 频散现象对双频介电测井的影响l 泥质含量对岩石介电常数的影响l 矿化度对岩石介电常数的影响l 温度对岩石介电常数的影响双频介电测井的影响因素双频介电测井的影响因素 实验研究表明，在干岩石不存在频散现象，而湿岩石由于水膜的存实验研究表明，在干岩石不存在频散现象，而湿岩石由于水膜的存在，在在，在低频（小于低频（小于400400MHzMHz）区有频散现象区有频散现象；在高频（大于；在高频（大于400400MHzMHz）区基区基本无频散现象。在低频区，由于各种极化现象都存在，因此介电常数很本

17、无频散现象。在低频区，由于各种极化现象都存在，因此介电常数很大，当频率增加时，由于岩石和水的孔隙界面的极化随着频率的增加会大，当频率增加时，由于岩石和水的孔隙界面的极化随着频率的增加会很快减弱，因此频散现象愈来愈弱。很快减弱，因此频散现象愈来愈弱。 所以，对双频介电测井仪器来讲，所以，对双频介电测井仪器来讲，4747MHzMHz和和200200MHzMHz仪器测量的介电常仪器测量的介电常数都受到频散特性的影响，两者相比而言，数都受到频散特性的影响，两者相比而言，200200MHzMHz测井仪器测量的介电测井仪器测量的介电的频散现象较弱，实际应用中可以不考虑；但对的频散现象较弱，实际应用中可以不

18、考虑；但对4747MHzMHz的测井仪器测量的的测井仪器测量的介电的频散现象较强介电的频散现象较强，实际应用中必须考虑。，实际应用中必须考虑。频散现象对双频介电测井的影响频散现象对双频介电测井的影响 泥质含量对岩石介电常数特别是对含水岩石介电常数影泥质含量对岩石介电常数特别是对含水岩石介电常数影响较大。响较大。在含水量相同的情况下，含水岩石介电常数随在含水量相同的情况下，含水岩石介电常数随泥质含量增加而增大，泥质含量增加而增大，二者有较好的线性关系，这是由二者有较好的线性关系，这是由于泥质中吸附水和层间水在电场作用下极化的结果。于泥质中吸附水和层间水在电场作用下极化的结果。 含水岩石的介电常数

19、与泥质含量的关系不是单值关系，含水岩石的介电常数与泥质含量的关系不是单值关系，而是一个带，而是一个带，需要通过岩心分析得出关系曲线需要通过岩心分析得出关系曲线，然后通，然后通过关系曲线对地层介电常数进行必要的校正。过关系曲线对地层介电常数进行必要的校正。泥质含量对岩石介电常数的影响泥质含量对岩石介电常数的影响 岩石介电常数随所含溶液矿化度增加而增大，但影响不大岩石介电常数随所含溶液矿化度增加而增大，但影响不大。主。主要是由于盐离子表面形成偶电层而产生附加极化的结果。而且要是由于盐离子表面形成偶电层而产生附加极化的结果。而且当频当频率升到率升到100100MHzMHz以后，地层水的矿化度对介电测井曲线的影响可忽略以后，地层水的矿化度对介电测井曲线的影响可忽略不计不计。 实验研究表明，当地层孔隙度一定时，随着频率的增加，饱和实验研究表明，当地层