第2章 普通电阻率测井(2课时)

矿场地球物理西安石油大学石油工程学院高辉2009.9矿场地球物理(GeophysicsWellLogging)145§第2章普通电阻率测井

(conventionalresistivitylogging)

前言2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2普通电阻率测井原理2.3视电阻率曲线特点及影响因素2.4视电阻率曲线应用2.5标准测井普通电阻率测井245前言

岩石的电阻率与岩性、储层物性、含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异区分岩性、划分油水层、进行剖面对比是普通电阻率测井的主要任务。普通电阻率测井M、N之间的电阻：

R只与导体的材料性质有关与几个形状无关。345§第2章普通电阻率测井

(conventionalresistivitylogging)前言2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2普通电阻率测井原理2.3视电阻率曲线特点及影响因素2.4视电阻率曲线应用2.5标准测井普通电阻率测井445一、岩石电阻率与岩性的关系不同的岩石电阻率不同

火成岩：致密坚硬，不含地层水，依靠造岩矿物中极少量的自由电子导电，电阻率很高。沉积岩：岩石颗粒之间有孔隙，其中充满了地层水，水中所含盐类呈离子状态，在外加电场作用下，这类岩石主要靠离子导电，导电能力强，电阻率低。目前所发现的油气田大部分埋藏在沉积岩石内，故石油勘探着重研究沉积岩石。沉积岩石电阻率的大小主要决定于组成岩石的颗粒大小、组织结构和岩石孔隙中所含流体的性质。普通电阻率测井2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系545二、岩石电阻率与地层水的关系（1）与地层水所含盐类化学成分有关温度、浓度相同条件下，溶液中所含盐类不同，其电阻率不同。普通电阻率测井2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系

组成沉积岩的固体颗粒部分称为岩石骨架，这部分主要靠很少的自由电子导电，导电能力差。沉积岩的导电能力主要取决于地层水的电阻率（2）地层水电阻率和矿化度有关矿化度增高，溶液内离子数目增多，其导电能力增强，电阻率降低。（3）电阻率与温度有关矿化度为常量时，溶液电阻率随着温度的升高而下降。因为温度升高，溶液中离子迁移速率增大，导电能力增强，电阻率下降。645三、岩石电阻率与孔隙度关系岩石电阻率与孔隙度大小有关一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导电能力越强,电阻率越小。实验表明:孔隙中完全充满水的岩石电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙度、岩性有关.即当孔隙度、岩性一定时：这个常数只与孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关而与地层水的电阻率无关.定义此常数为岩石的地层因素(相对电阻率)用F表示：a:与岩性有关的比例系数(0.6-1.5)m:胶结指数(1.5-3)普通电阻率测井2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系745四、岩石电阻率和含油饱和度关系当亲水岩石孔隙中含水和油时,油水在孔隙中的分布特点(如图):水包围在岩石颗粒的表面,孔隙中央部分充填石油，石油电阻率很高，因此含油岩石的电阻率比岩石含水时的电阻率高。含油岩石电阻率Rt取决于含油饱和度、地层水电阻率和孔隙度，在给定的岩样中，地层水电阻率和孔隙度一定时，含油饱和度越高,岩石的电阻率越高，实际中地层水电阻率和孔隙度都是变量，会对电阻率产生影响，为消除此影响，定义电阻增大系数I。

I：同样岩石中，只与岩石的含油饱和度有关系数b和饱和度指数n只与岩性有关,它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响.一般b接近于1,n接近于2普通电阻率测井2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系845§第2章普通电阻率测井

(conventionalresistivitylogging)前言2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2普通电阻率测井原理2.3视电阻率曲线特点及影响因素2.4视电阻率曲线应用2.5标准测井普通电阻率测井945均匀无限各向同性介质中电场的分布普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理均匀无限各向同性介质是一种理想的情况，但是通过它的讨论，可以得到一些有用的基本关系式也可以做为运用基本方程解决问题的简单例子。假设供电电极A位于坐标原点。因为介质的电性均匀，所以从A流出的电流线在各个方向上一样，即对于原点是对称的。均匀介质中点电源的电场分布一、均匀介质中的电阻率测井普通电阻率测井研究的是稳定电流1045球面上的电流密度：由欧姆定律的微分形式得：而电场强度则均匀介质中任一点的电位为：均匀介质中点电源的电场分布普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理

只要测量出人工电场中任意点的电位值，就可根据该式得到该点处介质的电阻率，这是电阻率测井的理论基础。1145普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理K为电位电极系系数1245对于右图情形：

均匀介质的电阻率与测量电极的结构、供电电流及测量的电位差有关，当电极系结构和供电电流大小一定时，均匀介质的电阻率与测量的电位差成正比。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理K为梯度电极系系数1345普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理普通电阻率测井曲线电位电极系和梯度电极系的电阻率通式：沿井身剖面提升电极系测量时，测出一条电位差随井深的变化曲线，经横向比例刻度后，该曲线为岩层电阻率随井深的变化曲线，即普通电阻率测井曲线。1445二、非均匀介质中的电阻率测井

理论分析：无限厚均匀介质各向同性，且没有井和泥浆影响的电阻率。

实际测井：导电介质大多数是非匀的，且有井的存在，井内有泥浆，泥浆污染了井壁附近的地层，地层具有有限厚度，使井周围介质的电阻率分布复杂化。在非均匀介质中，电极系所测的电阻率与井内泥浆、渗透层的侵入带，上下围岩的电阻率都有关系，各部分介质对测量结果的贡献大小很难用简单的方法计算出来，测量的岩层电阻率是各种影响的综合反映，这个电阻率称为视电阻率。视电阻率公式与前面的公式一样：普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理1545三、电极系电极相对位置不同，会形成不同的电场，也就组成了不同的电极系。根据成对电极和不成对电极的距离不同，可把电极系分为电位电极系和梯度电极系(成对电极即是同一线路中的电极，如供电线路的两个供电电极就是成对电极)。1、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，小于成对电极间距离的电极系称为电位电极系。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理1645电位电极系的电极距：单电极(不成对电极)到靠近它那个成对电极间的距离，即：L＝AM。电位电极系的深度记录点：AM的中点O，它表示电极系在井内的深度位置。在某一深度位置上测得的Ra，可看作记录点处的Ra。当MN→∞时，可认为N电极对测量无影响，只有A，M对测量是有意义的，这种电极系称为理想的电位电极系。从式中可看出视电阻率与测量点M的电位成正比，故此该电极系称为电位电极系。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理17452、梯度电极系

不成对电极到靠近它的成对电极之间的距离，大于成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。不成对电极到成对电极中点的距离称为称为梯度电极系的电极距，即L＝AO，O是MN的中点，称为梯度电极系的中点，称为梯度电极系的深度记录点。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理1845MN→0时的电极系称为理想梯度电极系。可见，视电阻率Ra与记录点O处沿井轴方向的电位梯度成正比，故电极系称为梯度电极系。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理19453、电极系的相关定义

根据成对电极与不成对电极的相对位置不同可把电极系分成两类：

成对电极在不成对电极下方的叫正装电极系。由于正装梯度电极系测出的Ra曲线在高阻层底界面出现极大值，也叫做底部梯度电极系。

成对电极在不成对电极上方叫倒装电极系，也叫顶部梯度电极系。根据供电电极在井下的个数又可将电极系分成两类，一个电极供电的叫单极供电电极系。井下有两个供电电极的称双极供电电极系。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理2045综上所述，根据梯度或电位、正装或倒装、单极供电或双极供电可把电极系分为八种不同的电极系：普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理2145电极系的书写表示方法按照电极系在井中自上而下的顺序写出电极的名称和电极之间的距离(以m为单位)。例如，M2.25A0.5B表示双极供电正装(底部)梯度电极系，电极距L＝MO＝2.5m，深度记录点在A、B的中点。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理22454、电极系互换原理

把电极系中的电极和地面电极功能互换(原供电电极改为测量电极，原测量电极改为供电电极)，而各极的相对位置不变，则所得到的视电阻率值不变，测得的曲线形状也不变，这叫做电极系互换原理。根据互换原理，表中的梯度电极系实质上只有两种类型，电位电极系只有一种类型。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理23455、电极系的探测深度在均匀介质中，以供电电极为中心，以某一半径为球面，若球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献为50％时，则此半径就是该电极系的探测深度(或探测半径)。一般电位电极系的探测半径为2倍的电极距AM；梯度的探测半径为测半径为1.4倍的电极距AO。普通电阻率测井2.2普通电阻率测井原理2445§第2章普通电阻率测井

(conventionalresistivitylogging)前言2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2普通电阻率测井原理2.3视电阻率曲线特点及影响因素2.4视电阻率曲线应用2.5标准测井普通电阻率测井25452.3视电阻率曲线特点及影响因素普通电阻率测井一、梯度电极系曲线特点1、顶部和底部梯度电极系视电阻率曲线形状相反；2、顶部梯度曲线上的视电阻率极大值、极小值分别出现在高阻层R2的顶界面和底界面，底部梯度曲线则相反，可用于划分高阻层界面;3、因为高阻层很厚，中间平行段视电阻率Ra曲线值为地层电阻率.

假设上下两个水平分界面地层模型中，高阻层的电阻率为R2、厚度h=10AO，上下围岩电阻率分别为R3、R1，围岩厚度充分大，没有井的影响。2645普通电阻率测井

中等厚度高阻层：底部梯度电极系理论曲线在高阻层界面附近特点与厚地层视电阻率曲线基本相同。中部差异较大，随着地层变薄，地层中部的直线段部分不再存在，曲线变化陡直，幅度变低。

高阻薄层（h<AO）的底部梯度理论曲线：在高阻层处只有极大值明显，另外在高阻层下方距高阻层底界面一个电极距的深度上出现一个假极大b点。2745二、电位电极系曲线特点采用同样方式可以分析电位电极系曲线及其特点：1、曲线对称于地层中部;2、视电阻率Ra曲线对地层中部取极值,当地层较厚h>AM时，地层中点得到Ra极大值，并且随着地层厚度增加视电阻率极大值接近于地层的真实电阻率，当h<AM时，对着高阻层的中点取得极小值。3、在地层界面处，曲线出现“小平台”其中点正对着地层界面。随着h减小“小平台”发生倾斜，当h<AM时，“小平台”靠地层外侧一点被夸大为高值，称为“假极大”。普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素2845三、视电阻率曲线的影响因素1、电极系的影响电极系AO不同，探测深度不同，泥浆电阻率和围岩电阻率对测量结果贡献不同。电极距小时井的影响较大，视电阻率幅度不高；随着电极距增大，探测深度增大，地层的贡献占主导地位，井的贡献相对减小，视电阻率曲线幅度升高；电极距增大到一定程度后，再增加电极距，视电阻率曲线幅度反而降低，因为低阻围岩的影响增大。普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素29452、井的影响普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素

井内泥浆电阻率比剖面上高阻岩层的电阻率低得多，对电极系供电电极造成的电场分布起分流作用。一、井存在时，所测视电阻率曲线比理论曲线变得幅度低、界面附近变化平缓；井径越大，包围在电极系周围的低阻泥浆越多，对测量的贡献越大，视电阻率曲线幅度越低。二、井内泥浆电阻率变化对测量结果的影响。泥浆电阻率减小，视电阻率曲线极大值急剧减小，曲线变得平缓。为真实反映井孔剖面上地层电阻率的变化，要求Rm大于5倍的地层水电阻率。30453、围岩和层厚的影响2.3视电阻率曲线特点及影响因素普通电阻率测井

电极选定后，电极距就固定了。渗透层厚度不同，视电阻率曲线幅度不同。

厚度减薄，电阻率值变小，因为此时围岩对测量结果的影响增大。

实际应用时应注意高阻薄层视电阻率被低估。31454、侵入影响普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素高侵：含水层段，由于泥浆滤液电阻率大于地层水电阻率所致。

视电阻率曲线幅度比无侵入时所测结果高。低侵：油层井段，泥浆滤液电阻率小于孔隙中所含液体电阻率所致。视电阻率曲线幅度比无侵入时所测结果低。该结论可用于判断油水层。32455、高阻邻层的屏蔽影响普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素

当夹层厚度he<<AO时，两个高阻层很难用曲线划分开。随着he增加，两个层可以从曲线上明显分作两层，但下方高阻层的电阻率降低了。因为电极系测量下边高阻层时，单电极A已穿过了上方高阻层，由于该层的屏蔽影响，记录点的电流密度要比单一地层时小，所测视电阻率比单一地层时所测曲线幅度低。当he稍大于AO时，在记录点下部高阻层测量时，单电极靠上方高阻层的底界面，受该层屏蔽影响电流密度增加，测量结果增高，称为增阻屏蔽影响。电极距不同，单电极A距高阻、低阻层的距离不同，测量结果不同。33456、地层倾斜或井斜的影响普通电阻率测井2.3视电阻率曲线特点及影响因素

随着地层倾角增加，曲线的极大值向地层中心移动使曲线趋近于对称；曲线的极大值随地层倾角的增加而减小，曲线变得平缓，极小值模糊不清，当β>60°时梯度曲线基本特点消失。3445§第2章普通电阻率测井

(conventionalresistivitylogging)前言2.1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系2.2普通电阻率测井原理2.3视电阻率曲线特点及影响因素2.4视电阻率曲线应用2.5标准测井普通电阻率测井35452.4视电阻率曲线应用普通电阻率测井2.4视电阻率曲线应用一、岩层的视电阻率读数高阻厚层：高阻层中部对应视电阻率曲线上，出现一个直线段，其幅度为Ra=Rt，实测曲线读数时，应取中部视电阻率曲线的几何平均值。3645中等厚度的高阻层：距顶（或底）界面一个电极距处作一条与井轴垂直的直线，找一条与井轴平行的直线，使面积A=B，该平行线在横轴上的值即为真电阻率。高阻薄层：在视电阻率曲线上只有一个较窄的尖峰，只有取极大值作为高阻薄层的视电阻率代表，认为只有它是最接近岩层的真电阻率。普通电阻率测井2.4视电阻率曲线应用37451、划分岩性剖面二、视电阻率曲线的应用

利用电阻率差异寻找高阻层，参考自然电位曲线，把负异常井段划分出来就是渗透层段，用顶部和底部梯度电极系所测两条曲线的极大值所在深度分别确定高阻层的顶、底界面。2、求岩层的真电阻率3、求岩层孔隙度4、求油层的So值5、进行标准测井(地层对比)首先在Ra曲线上找出厚度很大的含水纯地层，取其Ra值，将它作为岩层含水100%时的电阻率R0，再通过水样化验或其它资料求得Rw，然后利用阿尔奇公式求得φ。由孔隙度测井（Δt、ρ、中子）→F→Rw→Ro→