地球物理测井：电阻率测井原理

1、电阻率测井原理电学性质电阻率R电导率介电常数测井使用的电学参数电阻率R电导率介电常数普通电阻率测井侧向测井感应测井介电测井电磁波传播测井岩石电阻率与岩性的关系主要岩石、矿物的电阻率岩石名称电阻率矿物名称电阻率粘土1200石英10121014页岩10100白云母41011疏松砂岩250长石41011致密砂岩201000石油1091016含油气砂岩21000方解石5108 51012 泥灰岩5500无水石膏109石灰岩6006000石墨10-6310-4白云岩506000磁铁矿10-4310-3硬石膏104106黄铁矿10-4无烟煤0.011黄铜矿10-3烟煤1010000玄武岩、花岗岩60010

2、5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地层岩石电阻率岩石电阻率与地层水性质的关系1.地层水电阻率与地层水化学成分的关系溶液浓度(g/l)18C时的溶液电阻率(.m)NaClKClMgCl20.015365724310.144.658.24515.756.114.99地层水中常见盐类由于地层水中NaCl占优势，因此在研究地层水性质时，通常先将其它盐类含量换算成等效NaCl的含量NaCl、KCl、MgCl2、NaSO4等，其中， NaCl占优势不同离子的换算系数NaCl溶液电阻率浓度、温度关系.地层水电阻率与溶液浓度、温度的关系温度离子迁移率导电性电阻率浓度溶液在离子数

3、导电性电阻率温度溶解度导电性电阻率不同温度电阻率换算公式地面Rt地下Rt岩石电阻率与孔隙度的关系岩石孔隙空间岩心孔隙度孔隙度岩石孔隙空间体积与岩石总体积之比，是描述储层储积能力的重要常数有效孔隙度 总孔隙度 裂缝孔隙度 基质孔隙度 孔隙度种类地层因素F地层因素上述比值只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关，而与孔隙中所含水的电阻率无关岩石的地层因素（或相对电阻率）实验选一块孔隙度为、不含泥质的岩样，改变岩样孔隙中水的电阻率（分别为Rw1、Rw2、Rw3Rwn，对应测得岩石的电阻率为Ro1、Ro2、Ro3Ron，发现岩石电阻率不但随所含水的电阻率变化而变化，并且它们之间有近似的正比关系。比值为

4、常数阿尔奇公式公式 岩石电阻率越低最经典的电法测井理论m胶结指数，变化范围1.53，一般取2a岩性系数，变化范围0.51.5岩石孔隙度F地层因素含水砂岩 胶结程度越差地层水电阻率越低岩石孔隙度越高阿尔奇公式 关键参数m、a 岩石名称疏松砂岩弱胶结砂岩中等胶结砂岩疏松灰岩及白云岩中等致密灰岩与白云岩致密灰岩与白云岩a10.70.50.550.60.8m1.31.92.21.852.52.3F关系双对数坐标中，F呈线性关系岩石电阻率与饱和度的关系含水饱和度Sw含油饱和度So含气饱和度Sg含水体积占全部孔隙体积的百分数含油体积占全部孔隙体积的百分数含气体积占全部孔隙体积的百分数油层、油水层气层、气水

5、层油气水层1.饱和度束缚水饱和度、残余水饱和度、残余油气饱和度电阻增大系数I含油岩石电阻率：取决于含油饱和度So、地层水电阻率Rw和孔隙度亲水岩石：水包围在孔隙表面，石油位于孔隙中央岩石含油时的电阻率Rt与该岩石完全含水时的电阻率Ro之比含油饱和度地层电阻率电阻增大系数I电阻增大系数I只与So（或Sw)有关，而与Rw、及孔隙形状无关ISw关系选某地区代表性岩样，先测出岩样完全含水时的电阻率Ro；然后逐步向岩样中压入石油(改变岩样的含油饱和度So)，测出对应岩样的电阻率Rt，得到一组数据在双对数坐标中做出I=f(Sw)的关系曲线得到如下关系：n饱和度指数，一般取2b系数，接近1与岩性有关A、B、

6、M、N四个电极中的三个形成一个相对位置不变的体系电极系测量时，3个电极放入井中，1个(B或N)留在地面。提升过程中，地面仪器记录沿井身的电位差变化曲线。该电位差经刻度后，就得到视电阻率Ra。自然电位测井：直流电普通电阻率测井：低频矩形交流电电阻率测井时，M“代测”一条自然电位曲线视电阻率及测量测量岩样电阻率的原理电场交流电场直流电场自然电位测井普通电阻率测井均匀各向同性的介质均匀各向异性的介质在各个固定方向上，性质有差异，但一个固定方向上则保持相同的性质。物体中任意选择两个体积和形状完全相同的体积元，其全部的物理性质应完全相同。纵向阶跃介质 径向阶跃介质 电阻率不随R变化，而随Z阶跃变化 电阻

7、率不随Z变化，而随R阶跃变化 井下纵、横向阶跃介质 示意图无限均匀各向同性介质电阻率计算假定介质均匀、各向同性，介质电阻率R。以点源（电极）A为中心，以r为半径作一球，球面上任一点P处的电流密度j：依欧姆定律得电场强度：电场与电位的关系：积分得由边界条件时U0 ，得C0 或 地层电阻率计算电极系由A、M、N 组成地层电阻率电极系系数电极成对电极不成对电极把电极系中接在同一线路中的电极叫成对电极把和地面电极接在同一线路中的电极叫不成对电极MN成对电极AB不成对电极电极系电位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，小于成对电极间的距离(AMMN)的电极系电极系电极系示意图梯度电

8、极系电位电极系电位电极系不成对电极到靠近它的那个成对电极L=AM电极距记录点AM的中点，计为O点成对电极间(MN)距离很大时，认为较远的电极（N)对测量结果没有影响理想电位电极系理想电位电极系电位电极系由公式 电位电极系视电阻率计算公式当时UN=0式中，视电阻率和电位电极系中的测量点M的电位成正比这就是电位电极系名称的来历梯度电极系不成对电极到记录点的距离L=AO电极距记录点MN的中点，计为O点当电极系中MN距离接近于零时，这个电极系叫理想梯度电极系理想梯度电极系梯度电极系由公式 梯度电极系视电阻率计算公式当时式中，视电阻率Ra和记录点O的电位梯度E0成正比这就是梯度电极系名称的来历梯度电极系

9、据成对电极与不成对电极的相对位置分类：电极系几种分类方法据电极系中供电电极的个数分类：正装电极系底部梯度电极系成对电极在不成对电极下方正装电位电极系倒装电极系顶部梯度电极系成对电极在不成对电极上方倒装电位电极系单极供电电极系1个电极供电，电极系为A、M、N双极供电电极系2个电极供电，电极系为A、B、M电极系分类类型电位电极系梯度电极系单极供电双极供电单极供电双极供电正装倒装正装倒装正装倒装正装倒装图示电极距电极系全名单极供电正装电位电极系单极供电倒装电位电极系双极供电正装电位电极系双极供电倒装电位电极系单极供电正装（底部）梯度电极系单极供电倒装（顶部）梯度电极系双极供电正装（底部）梯度电极系双

10、极供电倒装（顶部）梯度电极系电极系互换原理把电极系中的电极和地面电极功能互换（原供电电极测量电极，原测量电极供电电极），各电极相对位置不变，所测得的视电阻率和原来的完全相同电极系互换原理。4种梯度电极系实质上为2种类型4种电位电极系实质上为1种类型根据电极系互换原理电位电极系成对电极间的距离足够大时，正装与倒装基本无差别电极系的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度（或探测半径）。电位电极系的探测半径梯度电极系的探测半径随着电极距的加大，电极系的探测深度也会增大现场一般根据地层特征、实际需要选择

11、电极距视电阻率曲线视电阻率曲线视电阻率测井时，将电极系放入井中，通以恒定电流，纪录一条电位差随井深变化的曲线，并按下式转换为视电阻率：高阻层厚层梯度电极系视电阻曲线高阻薄层梯度电极系视电阻率曲线图高阻层梯度电极系视电阻率曲线与层厚的关系低阻层梯度电极系视电阻率曲线与层厚的关系电位电极系视电阻率曲线定性解释图高阻层电位电极系视电阻率曲线与层厚的关系高阻电位电极系低阻电位电极系高阻层影响减值屏蔽增值屏蔽电阻率曲线的干扰因素一、漏电干扰二、交流电干扰三、感应干扰四、地面电极的接地干扰横向测井 从前苏联引进目的求Rt方法组合测井特点工作量大，人为误差大现今情况已被侧向测井、感应测井取代横向测井普通视电阻率测井作用：划分高阻层油气层致密层局限性：不能区分油气层与致密层探测深度很浅电极距极小的电极系微电极贴井壁测量微电极测井一、测量原理K微电极系系数。K与电极距、极板形状、大小有关，只能通过实验方法确定视电阻率微梯度电极系A0.025M0.025M2电极距：0.0375探测深度：40mm微电位电极系A0.05M2电极距：0.05探测深度：100mm正幅度差微电极系测井曲线特点通常：Rmc=13Rm， Rxo5Rmc微梯度探测深度浅，主要反映泥饼电阻率微电位探测