电法测井方法原理

1、1、电学性质表征参数电阻率R电导率Q介电常数£磁导率M2、各种测井方法的频率范围自然电位测井-直流侧向测井-30-300Hz感应测井-10-40kHz介电测井-几十MHz电磁波传播-11GHz普通电阻率-方波（v15Hz）3、岩石电阻率、介电常数的频率特性频率导电率电阻率/介电常数£f反映介质极化能力的宏观物理量P二（£-1）£0EP极化强度E卜加电场强度干岩样不存在频散，饱和油的岩样也不存在频散饱和水的岩样有明显频散现象频率增高ff介电常数/频散特性分三段：低于100kHzf频散剧烈；100kHz100MHzf频散较明显；高于100MHzf频散很弱；超

2、高频（UHF）段，即200MHz3000MHz基本无频散4、影响岩石电阻率的大小的主要因素不同岩石电阻率不同，岩石电阻率的大小主要取决于下列因素：岩石的组织结构岩性岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度岩石孔隙度岩石含水饱和度5、岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、饱和度的关系沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水的电阻率地层水电阻率ff地层岩石电阻率f含油饱和度ff地层电阻率f6、阿尔奇公式及其实验过程1、自然电位、静自然电位的概念在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势SSP，也称静自然电位2、扩散电动势及其产生机理扩散现象f受渗透压力作用高浓度f

3、低浓度f氯离子迁移率钠离子迁移率f低（高）浓度f氯（钠）离子富集f接触面正负离子迁移速度相同时f电荷富集停止f离子还在继续扩散f动平衡f动平衡时，电动势保持一定值一一扩散电动势Ed3、扩散吸附电动势及其产生机理将两种不同浓度的NaCl溶液用泥岩隔膜分开，浓度大的一方富集了负电荷，浓度小的一方富集了正电荷，这种现象起因是泥岩的特殊性质。泥岩颗粒由含硅或铝的晶体组成。由于晶格中的硅或铝离子被低价（钠）离子所取代，泥岩颗粒表面带负电。为达到平衡，必须吸附正离子平衡离子。泥岩（粘土）表面吸附阳（正）离子。所以泥质（粘土）的表面存在偶电层，里层为负，卜层为正，这样当负离子穿过时就会被吸附，而只有正离子通

4、过。扩散、吸附的结果f使浓度低的一方带正电，而使浓度高的一方带负电该过程产生的电动势叫扩散吸附电动势Eda,也叫薄膜电势4、井下自然电位产生机理及其等效电路钻井时，一般采用淡水钻井液钻进，即在测井时遇到的多为CW>Cmf情况，因此在砂岩层段井内富集负电荷，而在泥岩层段井内富集正电荷，从而形成扩散电动势和扩散吸附电动势所组成的自然电场。进行自然电位测井时，将测量电极N放在地面，电极M用电缆送至井下，沿井轴提升电极M测量自然电位随井深的变化，所记录的曲线就是SP曲线。5、井下自然电位的幅度规律0204060I砂岩线一一一一一一二+十+十十十十EdaiSSPSSPmax两岩层R悯相等自然电位幅

5、度示童图6、过虑电动势的概念钻井过程中，泥浆柱压力一般大于地层压力。在压力差作用下，泥浆滤液渗入地层。在岩石孔隙中的滤液带有相当多的正离子向压力低的地层一方移动聚集，而压力大的一端聚集较多的负离子，产生电位差即过滤电动势。1、岩性、温度、地层水和泥浆中所含离子成分、泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比、地层电阻率、地层厚度、井径大小等因素对自然电位影响规律。 地层水和钻井液滤液中含盐浓度比：以泥岩为基线当Cw>Cmf时，砂岩段出现自然电位负异常当CwvCmf时，砂岩段出现自然电位正异常当Cw=Cmf时，不产生自然电场电动势，自然电位没有异常 岩性：以泥岩为基线，砂质岩层自然电位常出现异常变化

6、。当目的层为纯砂岩时，它与围岩交界处SSP达到最大值SSPmaxo目的层含泥质时，SSP降低，自然电位异常幅度减小。剖面上泥岩性质变化（Qv变化）时，自然电位基线会偏移。 温度：Ed、Eda都和绝对温度T成正比。Ed、Eda值有差别时就导致不同埋藏深度的相同岩性的岩层的SP曲线上异常幅度有差异。 地层水和泥浆中所含离子成分：Ed和Eda由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中离子数的差异，不同离子的离子价和迁移率又不同，这就直接影响扩散吸附电动势系数，最终使得Ed和Eda变化。 地层电阻率：地层电阻率t-AUsp! 地层厚度：地层厚度ht-AUspt

7、 井径和侵入带：井径扩大t井的截面积加大t自然电流在井内的电位降变小！AUsp降低!。泥浆侵入地层-泥浆滤液与地层水的接触面向地层内推移-其效果相当于井径扩大tAUsp降低！2、自然电位曲线特征单个砂岩层：曲线对地层中点对称，地层中点处异常值（AUsp）最大；地层愈厚，AUsp愈接近SSP；地层厚度变小，AUsp也随之变小，曲线顶部变尖，根部变宽；地层厚度达到h/d>4时，自然电位的半幅点对应地层界面。厚地层用半幅点确定地层界面;地层变薄时，对应地层界面的自然电位值向曲线顶部移动。不能用半幅点确定地层界面。3、用自然电位曲线判断渗透层、估计渗透层厚度、估算泥质含量、确定地层水电阻率方法

8、判断渗透层：砂泥岩剖面中，RwvRmf时，以泥岩为基线，渗透层会出现负异常；渗透层（砂岩）越纯，负异常越大；泥质含量增加，负异常幅度变低。 估计渗透层厚度：确定渗透层界面一幅点法 估算泥质含量：直接法一把某地区各种含泥质的砂岩经取样测定，直接建立自然电位幅度AUsp（和相对自然电位Tsp）与泥质含Vsh的相关关系T=AUsp/SP=f（Vh）spmaxsh间接法经验公式Vsh=普通电阻率测井概念，测量原理概念：根据自然界中各种不同岩石的电阻率不同之特点，来区别钻井剖面上的岩石性质的一种测井方法原理：当对岩石通一电流，可以测定其电阻率，因此在进行电阻率测井时，都设有供电线路，通过供电电极A供给电

9、流I,通过电极B供给电流-I,在井内建立电场。然后用测量电极M、N进行电位测量。这个电位差反映了电场分布特点，电场分布特点又决定于周围介质的电阻率。电极系的概念及其分类，探测深度概念：A、B、M和N四个电极中的三个形成一个相对位置不变的体系，称为电极系。分类：电位电极系-不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离，小于成对电极间的距离（AMvMN）的电极系梯度电极系-不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离，大于成对电极间的距离（AM>MN）的电极系探测深度：均匀介质中，以供电电极为中心，以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的50，该半径电极系的探测深

10、度（或探测半径）。井眼周围泥浆侵入特征钻井液滤液电阻率Rmf>地层孔隙中原来含有的流体电阻率Rw：增阻侵入（高侵）RmfvRw：减阻侵入（低侵）视电阻率的概念视电阻率是在综合各种影响（井眼、侵入、围岩）条件下测出的岩层电阻率。它和岩层电阻率有直接关系。无限均匀各向同性介质电阻率计算pSP/SSP 确定地层水电阻率：确定含水层的SSP确定Rmfe值一根据SP-1版图求出RW1、实测电阻率曲线及其影响因素井眼影响电极系影响地层倾斜影响高阻邻层的屏蔽影响围岩厚度影响2、实测电阻率曲线的应用 划分岩层求岩层的真电阻率RT求岩层的孔隙度0求含油层的R0及含油饱和度S0确定“套管靴”、“鱼顶”的位置

11、（套管靴：顶部梯度;鱼顶：底部曲线）3、标准测井、横向测井的基本概念标准测井：一个地区，为了研究地质剖面中的岩性变化、构造形态和进行大段油层组的划分及对比工作，常用标准电极系和其它几种测井方法，在全地区井中，用相同深度比例（1：500）及相同的横向比例对全井段测井标准测井（对比测井）横向测井：是研究垂直井壁横向不同深度电阻率变化的一种测井方法，又称横向电测深。4、微电极测井及其特点与应用利用一种电极距很短，贴靠井壁测量的井下装置-微电极系来沿井身贴靠井壁进行视电阻率测量的方法叫微电极测井。特点：微梯度探测深度浅，主要反映泥饼电阻率；微电位探测深度略深，主要反映冲洗带电阻率，通常：Rmc=13R

12、m,Rxo>5Rmc；两种微电极曲线在渗透层通常有幅度差；油气层一般正幅度差，高矿化度水层可能负幅度差。应用：分层。可划分02m的薄层；划分岩性及渗透层；确定储层的有效厚度；确定井径扩大井段；确定冲洗带电阻率R与泥饼厚度h图版法。xomc1、三侧向、七侧向测井原理三侧向测井是三电极侧向测井的简称，其电极系由三个柱状电极组成。主电极A0较短，位于中间；屏蔽电极A1、A2较长，对称排列在A0两端，电极之间用绝缘材料隔开。A1、A2短路相接。测井时，A0与A1、A2通以相同极性的电流Io和Is,且Io为常数。通过调节Is,使A0与A1、A2三个电极的电位相等。沿纵向的电位梯度为零，确保主电流不

13、沿井轴方向流动。迫使Io电流呈源盘状沿径向流入地层（减小了井和围岩的影响，提高了纵向分层能力）。七侧向测井是七电极侧向测井的简称，其电极系由7个体积较小的环状电极组成。A0主电极，A1、A2屏蔽电极，M1与M2、叫'与M2'两对监督电极。以主电极为中心，3对电极对称排列，A1与A2等电位，M1与M2（M1与M2）等电位f迫使主电流水平地流入地层。2、深浅三侧向、七侧向电极系特点深三侧向_测深度较深f探测原状地层电阻率。浅三侧向一测深度较浅f探测侵入带电阻率。浅三侧向特点一屏蔽电极A1、A2尺寸较短，在A1、A2外又加极性相反的回路电极B1、B2,这样使得A0、A1、A2流出的电

14、流进入地层不远（侵入带）、就流向B1、B2电极深七侧向同七侧向，视电阻率曲线主要反映原状地层电阻率及其变化浅七侧向视电阻率曲线主要反映地段侵入带电阻率及其变化，其电极系在深七侧向电极系基础上增加了一对回流电极B1和B2，放置在屏蔽电极A1和A2的外面。4、视电阻率曲线特点上下围岩电阻率相同，视电阻率曲线对称于地层中部；上下界面处有两个“尖子”测量点通过界面时，屏流作用所至。1、双侧向测井原理测井时，主电极A0发出恒定电流I0,并通过两对屏蔽电极A1、A1，和A2、A2,发出与I0极性相同的屏蔽电流I1和I1。测井通过自动调节使得满足：屏蔽电极A1与A1（或A2与A2，）的电位比值为一常数，即U

15、A1TUA1=a；监督电极M1与M1（M2与M2）之间的电位差为零。然后，测量任一监督电极（如M1）和无穷远电极N之间的电位差（即UM1）在主电流I0恒定不变的条件下，测得的电位差和地层的视电阻率成正比。2、双侧向电极系结构与七侧向类似，不同的是在七电极系的外面再加上两个屏蔽电极A1、A2,o为了增加探测深度，屏蔽电极A1'、A2'不是环状，而是柱状（与三侧向屏蔽电极相同）3、双侧向、三侧向、七侧向特点 探测深度三侧向探测深度小，侵入影响大，深浅三侧向探测深度差异不大，判别油、气水层效果差。原因：主电极与屏蔽电极同电位，电极系长度有限，主电流发散快；七侧向一探测深度高于三侧向，

16、但高侵时，探测深度变浅。原因：采用监督电极M1'、M1'同电位来控制电流场。分布比sff屏流ff屏蔽电极电位ff探测深度仁双侧向一探测深度最大。原因：将屏蔽电极分成多段（两对）加长f控制各段电压f探测深度t 纵向分辨率三侧向一纵向分辨率高，能分辩0405m地层；七侧向、双侧向一纵向分辨率基本相同（0.6m左右），略低于三侧向。取决于O1、O2间距离 影响因素三侧向井眼、围岩影响较小，侵入影响大；七侧向深、浅七侧向受围岩影响程度不同（监督电极、屏蔽电极位置不同f主电流厚度不同）；双侧向一围岩、层厚对深、浅双侧向的影响相同。受井眼影响最小'4、双侧向测井资料应用地层对比裂缝

17、识别油、气、水层判别计算地层含水饱和度估算裂缝参数1、微侧向、邻近侧向、微球聚焦测井原理；微侧向、邻近侧向、微球聚焦测井电极系特点微侧向:电极系特点:由中心电极（主电极）A0和与A0同心的环状（监督）电极M1、M2及屏蔽电极A1组成。都装在绝缘极板上微侧向测井原理:测井时，A0电流恒定，屏蔽电极A1流出电流极性与A0相同，大小自动调节fM1M2间电位差为零。测量M1与无穷远参考电极N之间电位差，即UM1。其视电阻率为：PMLL=K*（UM1/I0）邻近侧向:电极系特点:由主电极A0、监督电极M、屏蔽电极A1组成，AO、A1的截面积比微侧向大,聚焦效果比微侧向好。测井原理:调节主电流I0,使UM

18、=UA0微球聚焦:电极系特点：尺寸较小，嵌在绝缘极板上，主电极A0是长方形，测量电极M0、辅助电极A1是矩形框状电极，测量电极M0、辅助电极A1是矩形框状电极，监督电极M1、M2是“一字”型电极，对称排列，短路连接，极板的金属护套作回流电极B。测井原理：主电极发出的电流一部分流入回流电极Bf主电流10，一部分流入辅助电极A1f辅助电流Ia；自动调节10、Iaf监督电极Ml、M2间电位差UM1M2=0f监督电极附近相当于有一个“绝缘塞”f阻止Ia沿井轴流动；10、Ia极性相同fIa主要沿泥饼流动fI0被排斥进入地层（冲洗带）f反映Rxo,测量M0与M1、M2之间电位差f确定视电阻率。2、双侧向微

19、球聚焦综合测井特点与应用适合泥浆矿化度较高的井和高阻（薄）地层深侧向视电阻率RLLDf原状地层电阻率Rt浅侧向视电阻率RLLSf侵入带电阻率Ri微球视电阻率RMSFLf冲洗带电阻率Rxo应用：判别流体性质；确定di、Rt、Rt/Rxo3、侧向测井径向几何因子概念rf0sR(r)G(r)drro=RmroJd/2G(r)dr+RJdi/2G(r)dr+RG(r)dr'd/2tJ/2iR(r)介质径向电阻率K电极系系数j径向电流密度I0主电流径向微分几何因子G(r)权系数等于G(r)dr1、感应测井基本原理线圈系：发射线圈T；接收线圈R振荡器f正弦交流电f发射线圈f形成交变电磁场设想地层为

20、许多以井轴为中心的导电圆环f交变电磁场作用f圆环产生以井轴为中心(同心环状)感应电流f涡流f形成二次交变电磁场f接收线圈产生感应电动势2、双线圈系感应电动势的计算3、视电导率、几何因子的概念、含义视电导率ba：有用信号与仪器常数之比(空间各个单元环的导电率加权平均值微分几何因子2P3P3TR，Tl和R0，R1，nR0,4、复合线圈系的构成、特点及几何因子复合线圈系：由串联在一起的多个发射线圈和串联在一起的多个接收线圈组成。它们分别用符号T0，T1，Tl和R0，R1，Rm表示。它们的匝数分别是nT0，nTl和nRm表示。它们的匝数nT0和nR0一定是最大的。0.8m六线圈系的特点：六线圈系的径向探测深度远比主线圈对的要大；六线圈系的微分几何因子除了“高峰”，还有“深谷”某些地方g取负