普通电阻率测井精讲

普通电阻率测井精讲第1页/共67页测量井剖面地层（岩石）的电阻率最早使用、现在仍在部分使用的常规测井方法资料应用：区分岩性、地层对比和划分油气水层等第1節普通電阻率測井GaoJ-1-12影响岩石电阻率的因素普通电阻率测井原理梯度电极系和电位电极系测井微电极测井第2页/共67页岩石电阻率R(Ω.m)岩石电阻率：表示岩石导电能力的物理量，数值上相当于截面积为1m2，长度为1m的单位体积岩样的电阻值，单位为欧姆.米(.m)

岩石电阻率与岩性、孔隙性、含油性、地层水性质有关岩石电阻率的大小只与岩石本身的性质有关，与它的几何形状及尺寸无关P=RL/SG.S.Ohm(1787~1854)GaoJ-1-13第3页/共67页常见岩石、矿物电阻率岩石名称电阻率(Ω.m)矿物名称电阻率(Ω.m)粘土1~2102石英1012~1014泥岩5~60白云母41011页岩10~100长石41011疏松砂岩2~50石油109~1016泥质页岩5~103方解石5108

~51012致密砂岩20~103硬石膏104~106含油砂石2~103无水石膏109贝壳石灰岩20~200石墨10-5

~310-4泥灰岩5~500磁铁矿10-4~610-3石灰岩60~6000黄铁矿10-4白云岩50~6000黄铜矿10-3玄武岩600~105花岗岩600~105GaoJ-1-14第4页/共67页1.岩石电阻率与岩性的关系导电类型离子导电：电子导电：孔隙水中的盐离子导电矿物本身的自由电子导电沉积岩(砂岩、砾岩、泥岩等），导电能力强，电阻率低，取决于孔隙度、地层水电阻率、含油饱和度等。火成岩，少量的自由电子，电阻率高金属矿物自由电子多、导电能力强、电阻率低泥岩的导电能力强，粘土矿物表面有离子双电层GaoJ-1-15第5页/共67页2.(含水纯)岩石电阻率(R0)与孔隙度的关系100%含水纯砂岩结构GaoJ-1-16第6页/共67页R0—孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率Rw—孔隙中所含地层水的电阻率F—地层因素（FormationResistivityFactor）对一块岩样GaoJ-1-17第7页/共67页对同一岩性的n块岩样，测F和φGaoJ-1-18第8页/共67页a—岩性系数，不同岩性有不同的数值（0.6~1.5）m—

胶结指数(cementationexponent)，与岩石胶结情况和孔隙结构有关（1.5~3.0），~2

—

岩石孔隙度

GaoJ-1-19第9页/共67页3.(含油气纯)岩石电阻率(Rt)与饱和度的关系Rt>R0GaoJ-1-110第10页/共67页Rt—含油气岩石电阻率R0—该岩石完全含水时的电阻率先测量岩样的R0

，改变岩样的含水饱和度（Sw)，再测出岩样的电阻率Rt。I

—

电阻增大系数（电阻率指数）(FormationResistivityIndex)GaoJ-1-111第11页/共67页b—岩性系数，常取b=1.0n

—饱和度指数(saturationexponent)（1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）Sw

—

含水饱和度GaoJ-1-112第12页/共67页Archie公式GaoJ-1-113G.E.Archie(1907~1978)第13页/共67页Archie公式建立的实验基础含水饱和度与电阻率指数关系（据Archie，1942）地层因素与孔隙度关系（据Archie，1942）14第14页/共67页4.岩石电阻率与地层水性质的关系(含盐类型、浓度（矿化度）、温度)地层水电阻率Rwppm=mg/LGaoJ-1-115地层水性质第15页/共67页16第16页/共67页地层水电阻率与水中的盐类型的关系溶液浓度（g/L）18℃时的溶液电阻率（Ω.m）NaClKClMgCl20.010.101.0053654.65.7557358.26.1143145.04.99GaoJ-1-117第17页/共67页不同离子的换算系数图版GaoJ-1-118第18页/共67页[例题]某地层水水样分析结果为：Ca2+:460ppm；SO42－

:1400ppm；Na++Cl－

:19000ppm求该水样等效NaCl的矿化度1）求水样的总矿化度：总矿化度=460+1400+19000=20860ppm2）求换算系数：Ca2+:0.81,SO42－

:0.453）求等效NaCl溶液矿化度：460×0.81+1400×0.45+19000=20000ppmGaoJ-1-119第19页/共67页一、岩样电阻率测量原理§1普通电阻率测井原理A、B——供电电极

M、N——测量电极

测电压ΔUMN，电流IK——比例系数，S/L(形状因子）

GaoJ-1-120第20页/共67页从实验室测量得到的启示(1)要测量电阻率，必须供电，即提供人工电场(2)确定电场参数与电阻率之间的关系（研究电场分布规律）(3)测量电场参数，根据电场参数与电阻率的关系，得到介质的电阻率GaoJ-1-121第21页/共67页二、普通电阻率测井原理供电电极：A、B

测量电极：M、N

有一个固定在地面，其余三个在井下（电极系）GaoJ-1-122“成对电极”“单电极”第22页/共67页欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式推导GaoJ-1-123第23页/共67页1.均匀各向同性无穷介质中R与U、I的关系

设采用AMN电极系（B在地面），因为电极的尺寸比电极之间的距离小得多，将其近似为点电极。电流密度：

电场强度：

电位：

由于

GaoJ-1-124第24页/共67页当r→∞，U→0

时，c=0，所以：对上式积分得：

直流电阻率测井的基本原理公式！常数GaoJ-1-125第25页/共67页测量电极M、N的电位：

电位差：

GaoJ-1-126第26页/共67页由此得均匀各向同性介质电阻率：当保持I不变，ΔUMN随介质电阻率而变化或保持ΔUMN不变，I随介质电阻率而变化GaoJ-1-127电极系系数第27页/共67页2.电位叠加原理介质内存在若干个点电源时，某一点的电位是所有电源单独存在时的代数和。对ABM电极系：N为电势0点，则MABI-IGaoJ-1-128第28页/共67页3.电极系互换原理如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电AMN变成双极供电MAB，且I不变，则在同一剖面上，测得的电位差相同，电极系系数相同。GaoJ-1-129MAIABIMN-I第29页/共67页4.非均匀介质中电阻率的测量（视电阻率）全非均匀介质：

泥饼(Rmc)泥浆(Rm)侵入带(Rxo)原状地层（Rt）围岩(Rs)GaoJ-1-130围岩(Rs)第30页/共67页

非均匀介质分布井眼流体泥饼冲洗带过渡带围岩原状地层侵入带GaoJ-1-131第31页/共67页视电阻率Ra

：将电极系在实际井眼和地层条件下测量的电位差UMN、电流I，按计算的电阻率，称为视电阻率Ra

。普通电阻率测井按上式刻度测量得到的曲线称为视电阻率曲线。说明：1)只要电极系选择合适，Ra可以反映Rt的变化2)只有在均匀介质中，Ra=Rt3)Ra曲线特征(大小和形态)与井眼、地层、电极系结构有关Ra:apparentResistivityGaoJ-1-132第32页/共67页§2梯度电极系和电位电极系测井一、电极系分类和基本参数GaoJ-1-133按成对电极与单电极之间的距离和相对位置不同分类和命名。注意：从上到下书写电极符号和电极之间的距离！电位电极系梯度电极系第33页/共67页（1）定义：单电极到靠近它的成对电极间的距离远大于成对电极间的距离时，称为梯度电极系。1.梯度电极系（2）根据成对电极与单电极的相对位置分：底部梯度：成对电极在下方顶部梯度：成对电极在上方（3）描述电极系参数

深度记录点（O）：成对电极的中点

电极距（L）：单电极到深度记录点的距离

探测半径：以单电极为球心，球体内包括的介质对测量结果贡献达到50%时，对应的球半径。探测半径r≈1.4L（4）理想梯度电极系：GaoJ-1-134第34页/共67页2.电位电极系（1）定义：单电极到靠近它的成对电极之间的距离小于成对电极之间的距离。（2）参数

深度记录点（O）：单电极到相邻的成对电极的中点。

电极距（L）：单电极到与它相邻的成对电极间的距离

探测半径：我国常用A0.5M2.25N，L=0.5m。常称为0.5m电位。（3）理想电位电极系GaoJ-1-135电位电极系第35页/共67页电极系分类表GaoJ-1-136第36页/共67页二、梯度电极系视电阻率曲线1.理想梯度电极系视电阻率理论曲线h=10Rt=5Ω·mRs=1Ω·m，d=0条件：理想梯度电极系，无井眼存在，地层看成纵向阶跃介质，用镜像法原理计算得到视电阻率曲线。GaoJ-1-137第37页/共67页镜像法原理：电阻率为R1和R2的均匀各向同性介质，由水平面分开，在R1中放入电极A(I)电场边界条件：界面上电位连续，界面上电流密度法向分量连续GaoJ-1-138第38页/共67页GaoJ-1-139第39页/共67页GaoJ-1-140第40页/共67页2.理想梯度电极系视电阻率理论曲线定性分析（1）视电阻率公式简化MANoL底部梯度电极系GaoJ-1-141“梯度电极系名称的由来！”第41页/共67页令：

Joj——均匀介质中记录点处的电流密度

Jo——记录点处的真实电流密度Ro——记录点处的介质真电阻率GaoJ-1-142第42页/共67页（2）Ra曲线分析（定性、提升分析）GaoJ-1-143第43页/共67页a曲线不对称（3）曲线特征高阻层底界面出现极大值高阻层顶界面出现极小值高阻层顶界面出现极大值高阻层底界面出现极小值底部梯度顶部梯度确定地层界面GaoJ-1-144第44页/共67页b高阻层内有厚度为L的低阻区顶部在底界面上底部在顶界面下c高阻层Ra的代表值平均值*h/L≥5:h/L≤5:极大值（3）曲线特征GaoJ-1-145第45页/共67页三、电位电极系视电阻率理论曲线1

.理想电位电极系视电阻率公式简化GaoJ-1-146“电位电极系名称的由来！”MANoL正装电位电极系第46页/共67页h1=8L

h2=2L

h3=0.2L

(1)对称于地层中点，Ra的极值在地层中部(2)地层界面在曲线上没有明显的特征(3)代表值是Ramax(4)h<L时，高阻层中部出现Ramin，曲线失真2.曲线特征GaoJ-1-147第47页/共67页四、实测视电阻率曲线及其影响因素1.实测曲线与理论曲线的基本形状相同曲线变缓、数值变低GaoJ-1-148第48页/共67页2.影响因素:（1）井的影响井径：泥浆：d↗→Ra↘Rm↘→Ra↘（2）电极系不同类型：相同类型：曲线形状不同（同一剖面）L不同，曲线不同（3）围岩-层厚影响：h↘、Rs↘→Ra↘（4）侵入影响：高侵：低侵：Rxo>Rt→Ra↗Rxo<Rt→Ra↘1－Rm＝0.1Rt；2－Rm＝0.01Rt

（R1=R3=Rm；R2=10Rm；d－井径）井、电极系、围岩层厚、泥浆侵入等GaoJ-1-149第49页/共67页高阻邻层可使目的层的视电阻率上升或者下降，称高阻邻层的屏蔽影响；前者称为增阻屏蔽，后者称为减阻屏蔽。a.单电极在高阻邻层之下，O点电流增大，使视电阻率增高，增阻屏蔽；b.单电极在高阻邻层之上，O点电流减少，使视电阻率减小，减阻屏蔽。（5）高阻邻层的屏蔽影响GaoJ-1-150第50页/共67页GaoJ-1-151视电阻率模拟曲线第51页/共67页实测视电阻率曲线由于实际电阻率测井时遇到的地层为非均匀介质，井的影响不能忽略，使用的电极系不满足理想条件，与计算理论曲线的假设条件不同，因此，实测的视电阻率曲线与理论曲线只是基本特点相同，实测曲线比较平滑。实测视电阻率曲线的一般特征GaoJ-1-152第52页/共67页1.划分岩性剖面用视电阻率曲线特征点划分目的层的界面时，可以采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。即:式中，—高阻层顶界面深度；

—顶部梯度电极系曲线上视电阻率极大值深度；

—高阻层底界面深度；

—底部梯度电极系曲线上视电阻率极大值深度。高阻层的地层厚度：GaoJ-1-153五、视电阻率曲线的应用第53页/共67页3.求地层含油饱和度横向测井曲线实例2.求取岩层的真电阻率Ra=f(Rt,Rm,Ri,Rs,d,h,L)GaoJ-1-154Rt/Rm第54页/共67页§3

微电极测井Rmc=(1~3)Rm，hmc=0.5~2.5cm

Rxo=(3~5)Rmc，hxo=10~50cm

渗透层有侵入非渗透层没有侵入:没有泥饼和冲洗带

区别区分渗透层和非渗透层1.方法的提出划分储层中的非渗透薄夹层要解决的问题GaoJ-1-155第55页/共67页用两个L不同、且L很小的电极系一个反映Rmc，一个反映Rxo

选A0.025M10.025M2A0.025M10.025M2(微梯度电极系,探测半径=1.4L=5.25cm,反映Rmc)A0.05M2(微电位电极系,探测半径=2L=10cm,反映Rxo)构成：解决办法：GaoJ-1-156第56页/共67页2.测量原理（2）视电阻率：

ΔU=

ΔUM1M2

UM2

K——电极系系数，需用实验的方法得到（1）电极系贴井壁测量GaoJ-1-157第57页/共67页（3）

微电极测井曲线曲线：以相同的基线、相同的横向比例尺重叠绘制（视电阻率曲线）GaoJ-1-158第58页/共67页3.主要用途（1）划分岩性和储集层(曲线不重合)储层泥岩（2）确定岩层界面：分歧点GaoJ-1-159第59页/共67页（3）扣除夹层（非渗透层）致密夹层泥质夹层思考：正差异？负差异？GaoJ-1-160第60页/共67页GaoJ-1-161第61页/共67页克拉玛依油田发现井

——克1井(1955.10)横向测井技术在我国老油田的发现中起到了重要作用GaoJ-1-162第62页/共67页大庆油田发现井

——松基3井