地球物理测＃电法测井ppt课件

1、 地地 球球 物物 理理 测测 井井心胸有多大，事业就有多大心胸有多大，事业就有多大包容有多少，拥有就有多少包容有多少，拥有就有多少第一章第一章 电法测井电法测井地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 电法测井包括测量岩层导电、介电和电化学特性的所有测井方法。这类方法通过测量岩层的导电、介电和电化学特性，来划分井下油气储层和确定油气层的含油气饱和度。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性一、岩石的电阻率和电导率一、岩石的电阻率和电导率 岩石的导电特性是指岩石在电场中传导电流的能力，用岩石的电阻率R和电导率来量度。 岩石的电阻率和电导率与岩石的岩性、物性、含油气性以及

2、所含水的性质相关，这是电阻率测井能够确定岩性、划分油气水层和计算含油气饱和度的基础。Rm欧姆欧姆米）米）mS/m毫西门子毫西门子/米）米）地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性1、欧姆定律 r=R L / S R=r S / L =1 / R 地层的电阻率只与地层的性质有关，而与其几何形状及尺寸无关，所以测量岩石的R而不是电阻。导电能力差的，电阻率高，电导率低；导电能力差的，电阻率高，电导率低；导电能力好的，电阻率低，电导率高。导电能力好的，电阻率低，电导率高。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性2、岩石电阻率与岩性的关系 由P21的表2-1 可知，岩石的电阻率间

3、的关系： （1） R火成岩 R 沉积岩 （2在沉积岩中: R 灰岩/云岩 R 砂岩 R 泥岩 （3矿物类：除金属和石墨外，其他矿物类电阻率都比较高，石油和天然气几乎是不导电的； （4岩性不同、含油气水不同的岩石，其电阻率也是不同的。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性3 3、不同岩性地层的电阻率、不同岩性地层的电阻率1 1、砂泥岩地层：、砂泥岩地层：R R砂砂RR泥质砂岩泥质砂岩RR泥岩泥岩2 2、碳酸岩盐地层：孔隙性的灰岩与砂岩类似、碳酸岩盐地层：孔隙性的灰岩与砂岩类似, ,含次生孔隙的岩含次生孔隙的岩 石石R R与孔隙的结构、孔隙度明显有关外，还与与孔隙的结构、孔隙度明显有

4、关外，还与 含油气、泥质含量和地层水的电阻率都有关。含油气、泥质含量和地层水的电阻率都有关。3 3、膏盐地层：因为很致密，通常无孔隙存在，所以它的、膏盐地层：因为很致密，通常无孔隙存在，所以它的R R很高。很高。二、二、 岩石的导电机理岩石的导电机理 1 1、岩石导电机理、岩石导电机理 电子导电电子导电 导电类型导电类型 离子导电在外加电场的情况下）离子导电在外加电场的情况下）地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性岩石岩石(纯岩石纯岩石体积物理模体积物理模型）型）固体骨架固体骨架Vma） 孔隙中的流体孔隙中的流体f）（靠自由电子导电的岩石称为电子型导电的岩石）自由电子自由电子 岩

5、石具有连通孔隙岩石具有连通孔隙（其中含有地层水）（其中含有地层水） 通常情况下沉积岩通常情况下沉积岩 中不含导电的矿物，中不含导电的矿物， 大都靠孔隙中的盐大都靠孔隙中的盐 类离子导电类离子导电2 2、粘土中的离子导电机理、粘土中的离子导电机理 孔隙岩石中含有粘土矿物时，孔隙中离子导电情况变得孔隙岩石中含有粘土矿物时，孔隙中离子导电情况变得更加复杂。更加复杂。 由粘土呈片状颗粒，比表面积大） （多层铝氧八面体 或硅氧四面体堆砌而成） Mg+2 Al+3 粘土表面 出现了过剩的负电荷 吸附附在粘土表面的阳离子形成偶电层。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性为了保持电中性为了保持电

6、中性由于由于交换交换导致导致粘土粘土 补偿阳补偿阳 离子离子 （CECCEC阳离子交换能力：单位体积所含的补偿阳离子量。阳离子交换能力：单位体积所含的补偿阳离子量。 单位：单位： 毫克当量毫克当量 / 100 / 100克克 库仑力：库仑力：F= F= （q1 q2q1 q2）/ / （4 4r2r2）（）（ ：介电常数）：介电常数） 因而，干粘土放在水中，因水的因而，干粘土放在水中，因水的最大，最大，F F水水 F R 泥质砂岩的泥质砂岩的 R R 纯泥岩的纯泥岩的 R R地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性通常补偿阳离子是通常补偿阳离子是Na+Na+。同种粘土矿物的同种粘土

7、矿物的CECCEC为一常数。为一常数。常见粘土矿物中，蒙脱石的常见粘土矿物中，蒙脱石的CECCEC伊利石伊利石CECCEC高岭石高岭石CECCEC；颗粒越小，；颗粒越小，CECCEC越大。越大。CECCEC的大小与粘土矿物类型以及颗粒分散度有关。的大小与粘土矿物类型以及颗粒分散度有关。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性三、影响岩石电阻率的因素三、影响岩石电阻率的因素以电子导电为主岩性致密，不含地层水）以电子导电为主岩性致密，不含地层水）以离子导电为主以离子导电为主(主要靠孔隙中地层水的主要靠孔隙中地层水的盐类离子导电盐类离子导电)火成岩火成岩:沉积岩：沉积岩：地球物理测井地球

8、物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性岩石岩石电阻电阻率率 R R离子数目离子数目离子速度离子速度离子运动路径离子运动路径地层水含盐量地层水含盐量CwCw地层水含量地层水含量粘土含量粘土含量 、分布、分布孔隙度孔隙度物性）物性）含水饱和度含水饱和度Sw （含油气性）（含油气性）温度温度t盐类盐类油水分布油水分布(岩石的亲水性）岩石的亲水性）孔隙结构岩性）孔隙结构岩性）地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 粘土含量、孔隙结构是岩石的岩性因素；地粘土含量、孔隙结构是岩石的岩性因素；地层水中的盐类、含量和它的温度是水性因素，可层水中的盐类、含量和它的温度是水性因素，可综合反映地层水电阻

9、率综合反映地层水电阻率Rw；孔隙度是物性因素；孔隙度是物性因素；含水饱和度和油水分布是含油气性因素。因而，含水饱和度和油水分布是含油气性因素。因而，岩石电阻率与岩石的岩性、水性、物性和含油气岩石电阻率与岩石的岩性、水性、物性和含油气性有关。性有关。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性本小节应掌握的内容：本小节应掌握的内容： 1 1、岩石导电机理、岩石导电机理 2 2、常见岩石的电阻率及其大小关系、常见岩石的电阻率及其大小关系 3 3、影响岩石电阻率的主要因素、影响岩石电阻率的主要因素地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 Archie Archie认为，对于饱含矿

10、化度大于认为，对于饱含矿化度大于20000mg/L20000mg/L的地层水的纯砂岩样品，孔隙中的地层水的纯砂岩样品，孔隙中100%100%含水时的电阻含水时的电阻率率RoRo与地层水电阻率与地层水电阻率RwRw之比值，即地层因素之比值，即地层因素F FR0/RwR0/Rw为一常数，且与岩样的孔隙度、胶结程度和为一常数，且与岩样的孔隙度、胶结程度和孔隙形状有关，与地层水电阻率无关。在以孔隙形状有关，与地层水电阻率无关。在以F F为纵为纵坐标、坐标、为横坐标的双对数坐标上，为横坐标的双对数坐标上， F- F- 关系基关系基本为一条直线。（本为一条直线。（P24P24图图2-32-3）四、地层因素

11、四、地层因素F F与孔隙度与孔隙度的关系的关系地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性10203050100孔隙度孔隙度% %12351020地地层层因因素素FF=0.675/F=0.675/F=F=/地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性假设：假设：1、岩石为纯地层岩石岩石骨架不含导电矿物、岩石为纯地层岩石岩石骨架不含导电矿物和泥质）和泥质）2、岩石孔隙中、岩石孔隙中100含地层水含地层水地层因素地层因素 FR0/Rwa/m阿尔奇阿尔奇aa岩性系数，岩性系数，0.40.41.51.5，与孔隙结构有关，与孔隙结构有关mm胶结指数，胶结指数，1.31.32.52.5，随

12、胶结程度增加而增大，随胶结程度增加而增大一般情况下，一般情况下，a=1,m=2a=1,m=2地层因数地层因数F F只与孔隙度和孔隙结构有关，而与地层水电阻率无关只与孔隙度和孔隙结构有关，而与地层水电阻率无关（Archie公式公式1）地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 a a、m m对解释结果有着非常重要的影响，而且对解释结果有着非常重要的影响，而且a a与与m m是互相制约、密切相关的。一般说，是互相制约、密切相关的。一般说， a a大，大， m m就小；就小；a a小，小， m m就大。由于就大。由于a a与与m m与岩石性质、胶与岩石性质、胶结情况、孔隙结构等有密切关系，

13、因而，解释时结情况、孔隙结构等有密切关系，因而，解释时应根据本地区的岩性来合理选择应根据本地区的岩性来合理选择a a与与m m值。值。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性五、电阻增大系数五、电阻增大系数I I与含水饱和度与含水饱和度SwSw的关系的关系 Archie Archie同样用实验发现，对于同样纯砂岩，在同样用实验发现，对于同样纯砂岩，在地层水电阻率和孔隙度一定时，岩样的含油饱和度地层水电阻率和孔隙度一定时，岩样的含油饱和度So=1-SwSo=1-Sw越高，则岩样的电阻率也越高；含油饱和越高，则岩样的电阻率也越高；含油饱和度越低，则岩样的电阻率也越低。度越低，则岩样的电

14、阻率也越低。 为了消除地层水和孔隙度的影响，采用电阻增为了消除地层水和孔隙度的影响，采用电阻增大系数大系数I I，即含油岩石电阻率，即含油岩石电阻率RtRt与该岩石完全含水与该岩石完全含水时的电阻率时的电阻率R0R0之比之比I= Rt/ R0I= Rt/ R0。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 在同样岩石中，电阻增大系数在同样岩石中，电阻增大系数I I只与岩石含油饱只与岩石含油饱和度和度So(So(或或Sw)Sw)有关，而与地层水电阻率有关，而与地层水电阻率RwRw和岩石孔和岩石孔隙度等因素无关。隙度等因素无关。I=Rt/Ro=b/Swn=b/(1-So)nI=Rt/Ro=

15、b/Swn=b/(1-So)n（Archie公式公式2） 在以在以I I为纵坐标、为纵坐标、 Sw Sw为横坐标的双对数坐标上，为横坐标的双对数坐标上， I-SwI-Sw关系基本为一条直线。（关系基本为一条直线。（P25P25图图2-52-5）b-b-与岩性有关的系数，常取与岩性有关的系数，常取1 1 n-饱和度指数，与油气水在孔隙中的分布状况有关，常取2地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性10203050100含水饱和度含水饱和度% %12351020电电阻阻增增大大系系数数II=0.75/SwI=0.75/Sw2 2I=I=/Sw/Sw979770地球物理测井地球物理测井岩

16、石的导电特性岩石的导电特性知：一岩层的孔隙度为知：一岩层的孔隙度为10%10%，RW =0.2RW =0.2欧姆米欧姆米, ,电阻率电阻率为为8080欧姆米欧姆米, ,求该岩层的含水饱和度及含油饱和度求该岩层的含水饱和度及含油饱和度, ,并并判断该岩层的流体性质。（判断该岩层的流体性质。（a=b=1, m=n=2a=b=1, m=n=2）例题：例题：地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性六、六、 Archie Archie公式及其应用公式及其应用F FR0/RwR0/Rwa/ma/mI=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Swn=b/(1-So)nI=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Sw

17、n=b/(1-So)naa与岩性有关的岩性系数，与岩性有关的岩性系数，0.40.41.51.5，与孔隙结构有关，与孔隙结构有关mm胶结指数，胶结指数，1.31.32.52.5，随胶结程度增加而增大，一般情况下，随胶结程度增加而增大，一般情况下，a=1,m=2a=1,m=2b-b-与岩性有关的系数，常取与岩性有关的系数，常取1 1n-n-饱和度指数，与油气水在孔隙中的分布状况有关，常取饱和度指数，与油气水在孔隙中的分布状况有关，常取2 2岩石有效孔隙度，小数岩石有效孔隙度，小数R0100%R0100%饱含地层水的岩石电阻率，饱含地层水的岩石电阻率，mmRwRw地层水电阻率，地层水电阻率，mmRt

18、Rt岩石真电阻率，岩石真电阻率，mmSw-Sw-岩石含水饱和度，小数岩石含水饱和度，小数Sh(So)-Sh(So)-岩石含油气饱和度，小数岩石含油气饱和度，小数F-F-地层因素，它是地层因素，它是100%100%饱含地层水的岩石电阻率饱含地层水的岩石电阻率R0R0与所含与所含地层水电阻率地层水电阻率RwRw的比值，其大小主要取决于地层孔隙度，且的比值，其大小主要取决于地层孔隙度，且与岩石性质、胶结情况和孔隙结构等有关，但与地层水电阻与岩石性质、胶结情况和孔隙结构等有关，但与地层水电阻率率RwRw无关无关I-I-电阻增大系数，它是含油气岩石真电阻率电阻增大系数，它是含油气岩石真电阻率RtRt与该

19、岩石与该岩石100%100%饱含地层水时的电阻率饱含地层水时的电阻率R0R0的比值，其大小基本决定于的比值，其大小基本决定于SwSwShSh） ，但与地层的孔隙度和地层水电阻率无关，但与地层的孔隙度和地层水电阻率无关 Archie Archie公式可用于绝大多数常见储集层公式可用于绝大多数常见储集层地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 在目前常用的测井解释关系式中，只有在目前常用的测井解释关系式中，只有ArchieArchie公式最公式最具有综合性质，它是连接孔隙度测井和电阻率测井的桥梁，具有综合性质，它是连接孔隙度测井和电阻

20、率测井的桥梁，因而成为测井资料综合定量解释得最基本的关系式。实际因而成为测井资料综合定量解释得最基本的关系式。实际应用时，一般：应用时，一般：先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度，用，用ArchieArchie公式公式计算地层因素计算地层因素F F；根据地层真电阻率根据地层真电阻率RtRt和地层水电阻率和地层水电阻率RwRw，由，由ArchieArchie公式公式计算地层含水饱和度计算地层含水饱和度SwSw或含油气饱和度或含油气饱和度ShSh。利用利用ArchieArchie公式求地层水电阻率：公式求地层水电阻率：FR0/Rwa/mI=Rt/Ro=b/SwnRwR0

21、m/aRo=RtSwn/bRwRwRtSwnm/abRtSwnm/ab地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性 在解释井段内选出岩性均匀、含泥质少、较厚在解释井段内选出岩性均匀、含泥质少、较厚的标准水层，采用深探测电阻率和孔隙度测井资料，的标准水层，采用深探测电阻率和孔隙度测井资料，既可用上式计算出地层水电阻率既可用上式计算出地层水电阻率RwRw。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性地层水电阻率地层水电阻率RwRw的确定方法：的确定方法：1 1、用水分析资料确定、用水分析资料确定RwRw用本井或邻井相同层位的用本井或邻井相同层位的水分析资料确定地层水电阻率是目前确定

22、水分析资料确定地层水电阻率是目前确定RwRw最有效的最有效的方法。方法。2 2、用自然电位计算、用自然电位计算适用于地层水中主要含适用于地层水中主要含NaClNaCl，可从可从SPSP曲线能得到好的静自然电位值。曲线能得到好的静自然电位值。3 3、利用、利用ArchieArchie公式以及相应的交会图确定公式以及相应的交会图确定RwRw。4 4、由地区统计规律确定、由地区统计规律确定RwRw。地球物理测井地球物理测井岩石的导电特性岩石的导电特性七、地层水电阻率与化学成分、浓度及温度的关系七、地层水电阻率与化学成分、浓度及温度的关系 如前所述，沉积岩的导电能力主要取决于岩石孔隙中地层水的导电能力，并且岩石的电阻率与所含地层水的电阻率成正比，要计算含油气岩石的含油气饱和度，就必须知道地层水电阻率Rw。 地层水电阻率地层水电阻率RwRw是计算地层含水饱和度是计算地层含水饱和度SwSw或含或含油气饱和度油气饱和度ShSh的极为重要的参数。的极为重