第四章 感应课件

第四章感应测井

电阻率测井仪要求井内介质必须具有一定的导电能力，在

油基泥浆井和空气钻进井内无法测量，而以电磁感应原理为基础的感应测井则可以实现电阻率的测量。

2023/12/131感应测井一、

电磁感应原理当一个导体回路中的电流变化时，在附近的另一个导体回路中将出现感应电流；或把一个磁铁在一个闭合导体回路附近移动时，回路中也将出现感应电流，即穿过一个回路的磁通发生变化时，在这个回路中将出现感应电动势，并在回路中产生电流，感应电动势等于磁通变化率的负值。这一现象称为电磁感应现象。第一节

感应测井原理2023/12/132感应测井其中：ε—感应电动势（伏特）；Φ—磁通量（韦伯）；

t—时间（秒）.

2023/12/133感应测井

二

、

感应测井仪的结构感应测井仪的井下部分如图4-1所示，它主要有线圈系和必须的电子线路组成。其中线圈系由发射线圈T和接收线圈R按一定方式组合而成的。各类线圈分别用匝数N和截面积S来描述。发射线圈和接收线圈间的距离称为线圈距L。

2023/12/134感应测井图4-1双线圈系感应测井原理2023/12/135感应测井

三、感应测井原理单元环：将仪器周围介质设想成，是由以井轴为中心，半径为r和深度为z的各不相同的许许多多个地层圆环组成的，这些圆环叫单元环。此时，可以把地层看作为有无数个半径不同但同轴的线圈组成的。1、一次磁场

测井时，发射线圈T（、）通有交流电，发射频率为20kHz。此时，在接收线圈（、）中产生的2023/12/136感应测井感应电动势与周围介质的电阻率无关，称为无用信号；在周围介质的线圈系中也产生感应电动势和感生电流。在单元环内产生的感应电动势及感生电流为：2023/12/137感应测井其中：σ—介质的电导率，（西门子/米），电阻率的倒数；μ—介质的磁导率；ω—交变电流的角频率；r—单元环的半径；I—发射电流强度。2023/12/138感应测井

2、二次磁场单元环内感生电流是涡流，也是交变电流，在周围空间产生二次磁场，二次磁场在接收线圈R中产生的感应电动势为：

、—分别为单元环到接收线圈和发射线圈的距离；

2023/12/139感应测井记

，

其中：—叫仪器常数；g—叫单元环几何因子，仅与单元环和线圈系的相对位置有关。则所有单元环在接收线圈内产生的感应电动势为：

2023/12/1310感应测井

3、地层视电导率

地层视电导率等于与仪器常数之比。

对于如图4-2分区均匀的介质，视电导率可以写为：

2023/12/1311感应测井其中：Gm、Gi、Gt、Gs分别为井、侵入带、原状地层、围岩的几何因子。

分别为井内介质、侵入带、原状地层、围岩的电导率。

、、、2023/12/1312感应测井图4-2分区均匀介质地质模型2023/12/1313感应测井

线圈系的探测特性主要包括线圈系的横向探测特性和纵向探测特性。

一、几何因子的特性

线圈系的几何因子反映了线圈系的探测特性，它满足归一化条件，即:第二节感应线圈系的探测特性2023/12/1314感应测井二、双线圈系的探测特性

1、横向几何因子1)、横向微分几何因子线圈系的横向微分几何因子定义为：其物理意义是半径为r一个单位厚度的无限长圆筒状介质的电导率

对的相对贡献。它可以说明线圈系2023/12/1315感应测井的横向探测特性，即井、侵入带、原状地层的电导率对的相对贡献。2)、横向积分几何因子横向积分几何因子定义为：2023/12/1316感应测井

其物理意义为直径为d的无限长圆柱状介质电导率对双线圈系测量结果的相对贡献。、与r的关系曲线分别叫横向微分及积分几何因子曲线，如图4-3、4-4所示。2023/12/1317感应测井图4-3横向微分几何因子特性曲线图4-4横向积分几何因子特性曲线2023/12/1318感应测井

2、纵向几何因子

为了研究地层厚度、围岩对视电导率的影响，须研究线圈系的纵向探测特性。1)、纵向微分几何因子线圈系的纵向微分几何因子定义为：

2023/12/1319感应测井其物理意义是z值一定，1个单位厚度的无限延伸的薄板状介质，对的相对贡献。它可以说明线圈系的纵向探测特性，即地层厚度、围岩对的相对贡献。

2)、纵向积分几何因子纵向积分几何因子定义为：2023/12/1320感应测井其物理意义为厚度为h、中心与线圈系中心重合的无限延伸的板状介质对双线圈系测量结果的相对贡献。

和与z的关系曲线分别叫纵向微分及积分几何因子曲线，如图4-5、4-6所示。2023/12/1321感应测井

图4-5纵向微分几何因子特性曲线2023/12/1322感应测井图4-6纵向积分几何因子特性曲线2023/12/1323感应测井

3、双线圈系的探测的局限性1)、井眼、侵入带影响大从横向积分几何因子曲线可以看出，r=0.5米的圆柱状介质对视电导率的相对贡献为22.5%，r=2.5米的圆柱状介质对视电导率的相对贡献为77%，r>2.5米以外的介质对视电导率的相对贡献为23%，由此可以得出：井的影响大，探测深度浅。

2023/12/1324感应测井

2)、地层厚度、围岩影响大

从纵向积分几何因子曲线可以看出，h=1米时，目的层和围岩对视电导率的相对贡献各为50%；当h<1m时，围岩影响起主要作用。只有当地层厚度h>2m，目的层对视电导率的相对贡献才大于70%。即地层足够厚时，围岩影响才可以忽略。

由此可以看出，双线圈系的探测特性不理想。

2023/12/1325感应测井三、复合线圈系——0.8m六线圈系探测特性1、0.8m六线圈系的组成它有三个发射线圈和三个接收线圈组成，其结构如图4-7所示。其中T0R0是主线圈对，两线圈之间的距离为0.8m，叫主线圈距，记为Loo。T1、R1分别为补偿发射线圈和补偿接收线圈，位于主线圈对的内侧，其作用是消除井的影响。T2、R2分别为聚焦发射线圈和聚焦接收线圈，位于主线圈对的外侧，其作用是减小围岩的影响，提高线圈系的纵向分层能力。2023/12/1326感应测井图4-70.8m六线圈系

2023/12/1327感应测井

2、0.8m六线圈系的探测特性1)、0.8m六线圈系横向探测特性0.8m六线圈系和其主线圈对的横向微分、积分几何因子特性曲线如图4-8所示。比较发现：0.8m六线圈系的横向微分几何因子的极大值对应的r小于主线圈对的横向微分几何因子极大值对应的r；0.8m六线圈系的横向积分几何因子曲线上升比较缓慢，而主线圈2023/12/1328感应测井对的横向积分几何因子曲线上升比较快。对应同一r，0.8m六线圈系的横向积分、微分几何因子均小于主线圈对的横向积分、微分几何因子。由此说明，0.8m六线圈系的横向探测特性优于主线圈对的横向探测特性。2023/12/1329感应测井图4-80.8m六线圈系和其主线圈对的横向微分和积分几何因子特性曲线1--六线圈系的横向微分几何因子;2--六线圈系的积向微分几何因子;3--主线圈对的横向微分几何因子;4--主线圈对的横向积分几何因子;2023/12/1330感应测井

2)、0.8m六线圈系纵向探测特性

0.8m六线圈系和其主线圈对的纵向微分、积分几何因子特性曲线如图4-9所示。比较发现：0.8m六线圈系的纵向微分几何因子的极大值小于主线圈对的纵向微分几何因子极大值，说明0.8m六线圈系的纵向分辨能力强。0.8m六线圈系的纵向积分几何因子曲线上升比较快，而主线圈对的横向积分几何因子曲线上升比较缓慢，说明0.8m六线圈系的纵向探测特性优于主线圈对的纵向探测特性。2023/12/1331感应测井图4-90.8m六线圈系和其主线圈对的纵向微分和积分几何因子特性曲线1--六线圈系的纵向微分几何因子;2--六线圈系的纵向微分几何因子;3--主线圈对的纵向微分几何因子;4--主线圈对的纵向积分几何因子;2023/12/1332感应测井第三节

感应测井曲线的特点及应用

一、

感应测井理论曲线的特点

感应测井得到的一条随深度的变化的介质电导率曲线，叫感应测井曲线。感应测井曲线具有以下特点

1、上、下围岩相同，地层电导率曲线的特点电导率曲线关于地层中心对称。厚层的中部，电导率等于地层值；随厚度的减小，视电导率受围岩电导率影响增加，与地层值的差异增大，相对其他地方，地层中部值与实际值最为接近。如图4-10所示.

2023/12/1333感应测井图4-10单一低电导率地层视电导率曲线

(纵向每格代表2米)2023/12/1334感应测井

2、上、下围岩不同，地层电导率曲线的特点

电导率曲线为非对称曲线。厚层的中部，电导率等于地层值；随厚度的减小，视电导率受围岩电导率影响增加，与地层值的差异增大，相对其他地方，地层中部值与实际值最为接近。如图4-11所示。

2023/12/1335感应测井图4-11上、下围岩不同,低电导率地层视电导率曲线

(纵向每格代表2米)2023/12/1336感应测井二、感应测井曲线的影响因素1、均质校正

指对电磁波在均匀无限介质中传播时，其幅度衰减和相位移动的校正,如图4-12所示。由于传播效应的影响，在均匀无限介质中测到的视电导率与真电导率存在下列关系：

2023/12/1337感应测井图4-12均质校正图版2023/12/1338感应测井其中：p—传播常数；L—线圈距。

2、围岩—层厚校正

根据图版，进行围岩—层厚校正。3、侵入校正

如果地层没有泥浆侵入，则经过均质校正及围岩—层厚校正后的电导率即为地层电导率。如果有泥浆侵入，则接着做侵入校正，得到地层电导率。

2023/12/1339感应测井二、感应测井曲线的应用1、划分渗透层

当地层厚度大于2米时，可用半幅点法确定地层界面；对于薄地层，应采用微