感应测井优选ppt资料

第五章感应(gǎnyìng)测井第一页，共100页。感应(gǎnyìng)测井普通电阻率测井、侧向测井方法只有在井内介质导电时才能(cáinéng)使用感应测井用交流电的互感原理(电磁场）测量地层的电导率感应测井对淡水泥浆、电阻率中到低的地层有较好的应用价值，在淡水砂泥岩剖面得到广泛的应用第二页，共100页。第一节感应(gǎnyìng)测井原理电磁感应(diàncí-gǎnyìng)现象第三页，共100页。一、井下仪器(yíqì)下井仪线圈系

发射(fāshè)线圈T接收(jiēshōu)线圈R振荡器（20kHz

）放大器相敏检波器第四页，共100页。二、原理(yuánlǐ)的定性描述1.给T供正弦(zhèngxián)交变电流IT3.Φ1在R中产生(chǎnshēng)一次感应电动势Vx在地层中产生涡流IL

4.交变电流IL产生二次交变电磁场Φ2

5.Φ2在R中产生二次感应电动势VR

2.在周围产生一次交变电磁场Φ1Φ1Φ26.VR与地层电导率σ有关第五页，共100页。7.解麦克斯韦方程(均匀(jūnyún)介质中）得接收(jiēshōu)线圈中感应电动势：第六页，共100页。一次感应(gǎnyìng)电动势Vx与二次感应(gǎnyìng)电动势VR相差90oVR与VX的相位(xiàngwèi)关系第七页，共100页。三、DOLL几何因子(yīnzǐ)理论1、单元(dānyuán)环的概念：将地层分割成无数个以井轴为中心(zhōngxīn)，截面积很小，半径不同的圆环，这些圆环的平面与井轴垂直，可把这些圆环看成导电线圈，称之为地层单元环（GroundLoop）第八页，共100页。2、DOLL几何(jǐhé)因子理论概述(1)线圈系周围介质(jièzhì)由无数个单元环组成(2)发射线圈(xiànquān)引起的涡流分别在单元环中流动(3)每个单元环都单独存在，且在接收线圈中产生感应电动势de（二次电动势）(4)接收线圈中感应电动势VR是所有单元环的de之和：假设单元环的电磁场之间互不发生作用假设电磁波瞬间便可通过地层(即时场)第九页，共100页。3、用Doll几何(jǐhé)因子理论导出VR在通过z的子午面上，用drdz面积(miànjī)元表示单元环以线圈中点(zhōnɡdiǎn)为坐标原点，井轴为Z轴，建柱坐标系rz设介质关于Z轴旋转对称取一个半径为r的单元环，在柱坐标系中，r=常数，z=常数，σ=常数第十页，共100页。（1）单元(dānyuán)环中感应电动势de、涡流dI（磁通量）

H（磁场强度(cíchǎngqiángdù)）积分(jīfēn)面积磁偶极子第十一页，共100页。1)磁偶极子的偶极距MM的方向(fāngxiàng)为载流线圈平面法线方向(fāngxiàng)，即井轴方向(fāngxiàng)式中：nT——发射线圈匝数ST——发射线圈面积(miànjī)I——发射电流的电流强度第十二页，共100页。PO2)M在部分球面上任一点的磁场强度矢径方向(fāngxiàng)的分量HR为：3)通过部分(bùfen)球面的磁通：球面(qiúmiàn)上面积元：第十三页，共100页。第十四页，共100页。4)单元(dānyuán)环的感应电动势de：第十五页，共100页。5)单元(dānyuán)环中涡流dI：由欧姆定律：

单元(dānyuán)环的电阻r环：第十六页，共100页。毕奥—沙伐尔定律：圆形电流上电流元dl在轴线上任一点P处（离电流元距离(jùlí)为R）的磁感应强度dB为：(2)、接收(jiēshōu)线圈中感应电动势dedB第十七页，共100页。1)接收线圈处磁场强度(cíchǎngqiángdù)Hz（z方向的）单元(dānyuán)环上的dl，在R处的磁场强度dH的值为：dH的方向(fāngxiàng)：在Z轴与ρR的平面上，且垂直于ρR第十八页，共100页。整个单元环中涡流在p点的磁场强度(cíchǎngqiángdù)Z分量为：第十九页，共100页。2)接收(jiēshōu)线圈中磁通（磁通链数nR）(一匝线圈(xiànquān)的)接收线圈是串联(chuànlián)的nR匝线圈，磁通总和：第二十页，共100页。3)接收线圈(xiànquān)中感应电动势de第二十一页，共100页。K——线圈系系数(xìshù)g——Doll微分(wēifēn)几何因子第二十二页，共100页。根据(gēnjù)三角形的正弦定律:第二十三页，共100页。图1-128微分几何(jǐhé)因子的三维图通过(tōngguò)T中心和R中心的圆弧上,由于φ不变,g值保持不变,即等“g”线是通过(tōngguò)T和R的圆弧。g的最大值在以L为直径(zhíjìng)的半圆上:第二十四页，共100页。OperatingPrinciple-PhysicsTheACcurrentsentthroughtransmittercoilgeneratesanalternatingmagneticfieldThefieldinducescurrentsintheformation,whichflowincircularground-looppathscoaxialwiththetransmittercoil.Theseground-loopcurrents,inturn,createmagneticfieldsthatinducesignalsinthereceivercoil.Theinducedreceiversignalsareproportionaltotheformationconductivity.GeometricFactor第二十五页，共100页。4)接收(jiēshōu)线圈中总的电动势VR如介质(jièzhì)是均匀无穷的,则可以(kěyǐ)证明：第二十六页，共100页。４、视电导率（非均匀(jūnyún)介质）第二十七页，共100页。5、g(DOLL微分几何因子)的物理(wùlǐ)意义均匀(jūnyún)介质：一个单元环在R中产生的电动势全空间单元环在R中产生的的全部电动势第二十八页，共100页。非均匀(jūnyún)介质：g是截面积为1的单元环真电导率对视(duìshì)电导率贡献的百分比（相对贡献大小）如截面积（单元(dānyuán)环）drdz=1，则：g是截面积为1的单元环的电动势占均匀无穷介质全空间电动势的百分比，单元环的位置不同，g的大小不同第二十九页，共100页。⑴接收线圈(xiànquān)处一次磁场的磁场强度（Z方向）:⑵接收(jiēshōu)线圈中磁通x:4、用Doll几何(jǐhé)因子理论导出VX第三十页，共100页。⑶Vx信号(xìnhào):（互感电动势）由几何因子(yīnzǐ)理论得到Vx与电导率无关(wúguān)VR与Vx相位相差900L=1m,f=20KHz,σ=1S/m,双线圈第三十一页，共100页。一、双线圈系的探测(tàncè)特性1、横向微分几何(jǐhé)因子grgr的物理(wùlǐ)意义：半径为r、厚度为1的无限长圆筒状介质对测量结果的相对贡献第二节感应测井仪(线圈系)探测特性定义:数学表达式K(k)、E(k)为第一及第二类完全椭圆积分第三十二页，共100页。00.51.01.52.02.53.03.54.0ŋ=r/LLgr0.80.70.60.50.40.30.20.1a.半径不同(bùtónɡ)的圆筒介质对测量结果的相对贡献不同(bùtónɡ)b.η达到极大值，说明η处介质(jièzhì)对测量结果贡献最大ηc.要增大探测深度(shēndù)，需增大线圈距L第三十三页，共100页。（2）横向(hénɡxiànɡ)积分几何因子定义(dìngyì)：物理意义：表示半径(bànjìng)为r的无限长圆柱介质对测量结果相对贡献探测深度(半径)定义：时的圆柱体半径第三十四页，共100页。横向积分几何因子(yīnzǐ)曲线00.51.01.52.02.53.0Gr

1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1r(m)a.因gr>0，故Gr是随r单调(dāndiào)递增的b.当r=0,Gr=0;r→∞,Gr=1,即全空间几何(jǐhé)因子为1Gr的圆柱体半径约（探测半径)第三十五页，共100页。2.纵向探测(tàncè)特性（1）纵向(zònɡxiànɡ)微分几何因子（Z轴原点在线圈系中点）定义(dìngyì)：物理意义：表示纵坐标为Z，厚度为1的无限延伸的水平状介质对测量结果相对贡献第三十六页，共100页。（a）T,R之间地层(dìcéng)gZ最大(1/2L),之外的介质贡献按1/Z2减小（b）gZ决定纵向分辨率，要提高(tígāo)纵向分辨率,使gZ曲线的峰窄而且高，要求L要小.(ξ=Z/L)第三十七页，共100页。（2）纵向积分(jīfēn)几何因子定义(dìngyì)：物理意义：表示厚度(hòudù)为2Z的无限延伸的平板状介质对测量结果的相对贡献，及围岩的影响（如Gz=80%，说明厚度(hòudù)为2Z的地层贡献占80%，围岩影响占20%）第三十八页，共100页。Gz曲线(qūxiàn)与Gr相似，单调递增,Z→∞,Gz→100.51.01.52.02.53.0Gz1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1Z(m)纵向(zònɡxiànɡ)积分几何因子曲线第三十九页，共100页。探测深度浅（r=0.8m)分辨率低(h=2m，Gz=0.7)无用信号(xìnhào)比有用信号(xìnhào)幅度高几十甚至上千倍结论：双线圈系不是(bùshi)实用的线圈系第四十页，共100页。第四十一页，共100页。

发射(fāshè)接收(jiēshōu)

-7-7R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32ΦT1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32T1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32T1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32+100-25+100-25二、复合线圈系设计(shèjì)原理米六线圈系有L×m个双线圈系，复合线圈系的VR是L×m个双线圈系VR的叠加第四十二页，共100页。T1R1——主线圈(xiànquān)对,各100匝T2R2——补偿线圈对,各25匝,减小井影响增加(zēngjiā)探测深度T3R3——聚焦线圈对，各7匝,提高分层能力，减小围岩(wéiyán)影响匝数正负规定：绕向与主发射线圈一致的发射线圈，为正，否则为负；绕向与主接收线圈一致的接收线圈，为正，否则为负米六线圈系第四十三页，共100页。1、复合(fùhé)线圈系的视电导率σaL个发射(fāshè)线圈，m个接收线圈，共有L×m个双线圈对（1）复合(fùhé)线圈系的VR第四十四页，共100页。(2)复合(fùhé)线圈系的线圈系系数K为了(wèile)归一化第四十五页，共100页。(3)复合(fùhé)线圈系的视电导率第四十六页，共100页。第四十七页，共100页。(4)复合线圈系单元(dānyuán)环微分几何因子第四十八页，共100页。2、复合(fùhé)线圈系设计基本原理(1).确定(quèdìng)主线圈（线圈距L、匝数n）a.考虑(kǎolǜ)分辨率，一般b.考虑井眼影响：要小如标准井径，则在gr曲线上的位置不应超过gr最大值的2/3主线圈匝数:决定信号的大小，常在100匝以上可选:L=0.833-1m,一般常用1m为基础设计线圈距L:第四十九页，共100页。(2).设置(shèzhì)补偿线圈

12发射(fāshè)接收(jiēshōu)

1--T1R1；2--T2R1；3--T1T2R1

3a.在主线圈内侧b.绕向于主线圈相反c.匝数明显少于主线圈第五十页，共100页。（2）两侧(liǎnɡcè)几何因子明显减小R3T1T3R1接收(jiēshōu)发射(fāshè)ogzZ312

1-T1R1；2-T1R3和T3R1；3-R3T1R1T3(3).设置聚焦线圈a.在主线圈外侧b.绕向与主线圈相反c.匝数少于主线圈第五十一页，共100页。(6).复合线圈系互感系数(hùɡǎnxìshù)最小：即使总的互感系数(hùɡǎnxìshù)趋于零：(4).线圈系结构(jiégòu)对称(视电导率曲线对称)(5).有用(yǒuyònɡ)信号损失不要过大(线圈匝数)第五十二页，共100页。六线圈系Doll微分(wēifēn)几何因子g三、复合线圈系的探测(tàncè)特性第五十三页，共100页。第五十四页，共100页。1-0.8m六线圈(xiànquān)系gr，2-0.8m六线圈(xiànquān)系Gr

3-主线圈(xiànquān)对的gr，4-主线圈(xiànquān)对的Gr312400.51.01.52.02.53.0r(m)1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.11、六线圈系的探测(tàncè)特性第五十五页，共100页。1324GZgZZ(m)3-主线圈(xiànquān)对的gz4-主线圈(xiànquān)对的Gz六线圈系gz六线圈系Gz第五十六页，共100页。（1）主线圈(xiànquān)距，记录点在L中点（2）井径(jǐnɡjìnɡ)小于，Gr≈0；无井眼的影响（3）当时(dàngshí)，，即探测半径约为（4）当目的层厚度为时，，且Gz出现一段平直线，说明地层厚度为时，围岩影响占20%。第五十七页，共100页。2、双感应(gǎnyìng)线圈系的探测特性(1503型)第五十八页，共100页。双感应(gǎnyìng)线圈系深感应(gǎnyìng)几何因子g第五十九页，共100页。双感应(gǎnyìng)线圈系中感应(gǎnyìng)几何因子g第六十页，共100页。

图6-10双感应(gǎnyìng)线圈系的横向特性

1-中感应(gǎnyìng)gr；2-深感应(gǎnyìng)gr；

3-中感应(gǎnyìng)Gr；4-深感应(gǎnyìng)Gr

1243Gr1.00.80.60.40.20grD(m)r(m)

1230.511.52-深感(shēnɡǎn)应gr3-中感应(gǎnyìng)Gr4-深感应Gr1-中感应gr双感应线圈系的横向特性曲线第六十一页，共100页。（1）当井径小于时，中感应Gr≈0，当井径小于时，深感应Gr≈0，它们的gr曲线(qūxiàn)都有负值，说明井眼补偿偏大（2）Gr=0.5中感应(gǎnyìng)探测半径约为，深感应(gǎnyìng)探测半径约。第六十二页，共100页。2143

h(m)Z(m)-1.5-1-0.51230.511.5GZ1.21.00.80.60.40.20gZ1-中感应(gǎnyìng)gz；2-深感(shēnɡǎn)应gz；3-中感应(gǎnyìng)Gz；4-深感应Gz第六十三页，共100页。（3）深感应(gǎnyìng)gZ曲线对称,σa曲线也将是对称的，而中感应(gǎnyìng)gZ曲线明显不对称,σa曲线也将是非对称的。(4)当时(dàngshí)，中感应对应地层厚度约深感应对应地层厚度约2m第六十四页，共100页。第六十五页，共100页。第六十六页，共100页。§3视电导率曲线(qūxiàn)及应用一、感应测井仪的模拟刻度(kèdù)原理（VR→a)制作(zhìzuò)a已知的介质,用仪器对其测量,得到VR建立VR与a的转换关系(线性关系需要两个刻度点）造a已知的介质：用几何因子理论用一个半径为r、电阻已知的圆环第六十七页，共100页。（1）把刻度环看成一个电导率为σ，截面积为drdz的，半径(bànjìng)为r的单元环.环电导(diàndǎo)：造a已知的刻度环的方法(fāngfǎ)：用一个半径为r、电阻为P的圆环第六十八页，共100页。（2）将刻度环套在仪器(yíqì)某一位置(g确定)（3）视电导率σa

几何因子(yīnzǐ)理论：环外介质是空气第六十九页，共100页。（4）给定刻度需要的σa，固定(gùdìng)刻度环位置(g固定(gùdìng))，计算需要的P如米六线圈(xiànquān)系，环位于线圈(xiànquān)中点，环半径第七十页，共100页。（5）常取σa=200、100、50ms/m刻度环需接入的电阻(diànzǔ)分别为、、9欧姆米建立(jiànlì)了VR与σa的转换关系第七十一页，共100页。z1、设大地纵坐标(zuòbiāo)为Z（原点在井口），向下为正，线圈系中点的坐标(zuòbiāo)为Z（深度记录点）2、仪器(yíqì)纵坐标为ξ，向上为正,原点在线圈系的中点；3、仪器坐标系中坐标为ξ的点,纵向微分(wēifēn)几何因子为gz(ξ),在大地坐标系中的坐标为Z-ξ,电导率σ(Z-ξ)二、感应测井视电导率理论曲线第七十二页，共100页。1.视电导率曲线(qūxiàn)计算第七十三页，共100页。2.视电导率曲线(qūxiàn)六线圈系)σt=100ms/m,σs=500ms/mH=10mσt=100ms/m,σs=500ms/mH=5m第七十四页，共100页。H=2mH=3m第七十五页，共100页。特点(tèdiǎn)：（1）曲线形态(xíngtài)对称于地层中点（2）H>2米，半幅点对应地层(dìcéng)界面；H<2米，半幅点厚度大于地层(dìcéng)厚度（3）代表值：极值（4）H越小,视电导率与真电导率的差别越大第七十六页，共100页。3.σa的校正(jiàozhèng)(1).井眼校正(jiàozhèng):(几何因子理论）σm-泥浆(níjiāng)的电导率Gm-井眼的径向积分几何因子σt-井眼校正后的地层电导率第七十七页，共100页。解麦克斯韦方程：得接收线圈(xiànquān)中感应电动势(2).均匀(jūnyún)介质传播效应校正第七十八页，共100页。将VR展开(zhǎnkāi)成级数，得：展开式中第一项为：第七十九页，共100页。将VX展开(zhǎnkāi)成级数，得：VX展开式的第一项是：第八十页，共100页。Pjk-第j个发射线圈与第k个接收(jiēshōu)线圈间的传播系数双线圈系:第八十一页，共100页。第八十八页，共100页。VX展开式的第一项是：02.造a已知的刻度环的方法(fāngfǎ)：用一个半径为r、电阻为P的圆环σm-泥浆(níjiāng)的电导率第八十五页，共100页。定义(dìngyì)：有用(yǒuyònɡ)信号损失不要过大(线圈匝数)毕奥·沙伐尔·拉普拉斯公式：结论：双线圈系不是(bùshi)实用的线圈系第四十七页，共100页。图6-10双感应(gǎnyìng)线圈系的横向特性

1-中感应(gǎnyìng)gr；第五十页，共100页。⑴接收线圈(xiànquān)处一次磁场的磁场强度（Z方向）:接收线圈是串联(chuànlián)的nR匝线圈，磁通总和：（a）T,R之间地层(dìcéng)gZ最大(1/2L),之外的介质贡献按1/Z2减小米六线圈系的传播效应校正(jiàozhèng)图版(传播效应校正(jiàozhèng)由地面处理程序完成)第八十二页，共100页。(3).层厚围岩(wéiyán)校正地层厚度H米六线圈系:σm=0,σs=666第八十三页，共100页。(4).侵入校正双感应—八侧向(cèxiànɡ)测井组合图版（Rxo>Rt）第八十四页，共100页。3、感应(gǎnyìng)测井的应用(1).应用(yìngyòng)条件：淡水泥浆(níjiāng),砂泥岩剖面,储层为中低阻,中厚层(2).双感应-聚焦测井组合仪包括：ILD（深感应）

ILM（中感应）浅聚焦（八侧向LL8或球形聚焦SFL）第八十五页，共100页。a、划分岩性剖面：H>2m，半幅点对应(duìyìng)地层界面b、确定(quèdìng)Rt→SwaRt井眼、侵入、围岩-层厚校正第八十六页，共100页。第八十七页，共100页。§4阵列(zhènliè)感应测井简介阵列感应(gǎnyìng)成像测井仪的主要特点：