第二章第一节电法测井的基础知识

第二章普通电阻率测井

ResistivityLoggingMonday,March11,20241普通电阻率法测井是测井方法中使用最早，也是最常用的方法。到目前为止，在划分钻井地质剖面和判断岩性等工作中仍然起着重要作用。为了解决生产深入发展产生的新问题，除普通电阻率则井以外，又相继开发了标准测井、横向测井和微电极系测井。利用这些测井曲线可以划分岩性、确定渗透层及侵入带电阻率、确定岩层厚度、进行剖面对比、确定岩层的真电阻率及定性地判断油、气、水层等。但是在这里要指出的是有的方法目前已被新的方法所取代，但新方法的原理基础还是不变的。Monday,March11,20242主要内容一、电法测井的基础知识二、普通电阻率测井的基本概念三、普通电阻率测井的基本理论四、实测视电阻率曲线及其应用五、标准测井六、微电极系视电阻率测井七、地层微扫描测井及全井眼地层微成像仪简介Monday,March11,20243第一节电法测井的基础知识Monday,March11,20244主要内容一、岩石电阻率二、岩石电阻率与岩性的关系三、岩石电阻率与地层水性质的关系四、岩石电阻率与孔隙度的关系五、岩石电阻率与含油饱和度的关系六、油田水的性质Monday,March11,20245一、岩石电阻率1.电阻率的概念所有的电阻率测井都是建立在各种岩石具有不同的导电性这一基础上的。我们常用电阻率这一物理量来表示一种物质的导电性，导电能力差的物质电阻率高，导电能力好的物质则电阻率低。Monday,March11,20246一、岩石电阻率1.电阻率的概念由电阻定律，对一导电均匀的导体，其电阻值ρ与导体的长度L成正比，与截面积S成反比：比例系数R称为导体的电阻率，也可表示为：R的值只与导体的性质有关。Monday,March11,20247一、岩石电阻率1.电阻率的概念电阻率可以定义为：长为1m，横截面积为1m2的导体在20℃时的电阻值，此时单位为欧姆米(Ω·m)。岩石导电性的强弱也常用电导率C（或σ）来反映。电导率是电阻率的倒数，其单位为西门子／米(S/m)，在测井中为了避免使用小数，常采用毫西门子／米(mS/m)。Monday,March11,20248一、岩石电阻率2.影响岩石电阻率的主要因素2.1岩石的相关知识大多数油气是储集在沉积岩中的，因此，只讨论影响沉积岩电阻率的因素。沉积岩是在水中沉淀的岩石碎屑或矿物经胶结压实而成，其结构可视为矿物骨架与孔隙中流体的组合。岩石结构示意图Monday,March11,20249一、岩石电阻率2.岩石电阻率的主要影响因素粘土地层水电阻率地层水含量地层水分布Monday,March11,202410二、岩石电阻率与岩性的关系一些主要岩石、矿物的电阻率列于表2—1中。由表中可以看出，不同矿物，不同岩石的电阻率各不相同。Monday,March11,202411二、岩石电阻率与岩性的关系1组成沉积岩的矿物按导电性质不同可分为三大类：导电良好的矿物（金属矿等）粘土不导电的矿物（石英、长石、云母、方解石、白云石、岩盐、石膏、无水石膏等）Monday,March11,202412导电良好矿物不导电的矿物粘土Monday,March11,202413二、岩石电阻率与岩性的关系2砂泥岩层导电性砂岩的电阻率由几个欧姆米变至几千欧姆米；粘土、泥岩的电阻率比较低而稳定，一般为1～10欧姆米；一般地说，当地层水矿化度较低时，砂岩电阻率大于泥岩，泥质砂岩电阻率居于其中间，含油气砂岩层电阻率大于含水砂岩层；当地层水矿化度很高时，砂岩电阻率可能低于泥岩。Monday,March11,202414二、岩石电阻率与岩性的关系3碳酸盐岩层导电性一般说来碳酸盐岩层的孔隙度较小，岩层电阻率较高，致密的石灰岩、白云岩的电阻率可高达5一6千欧姆米。含油、气的碳酸盐岩电阻率大于含水的碳酸盐岩电阻率。Monday,March11,202415二、岩石电阻率与岩性的关系3碳酸盐岩层导电性碳酸盐岩层中含泥质会降低岩层电阻率数值。泥灰岩的电阻率较低。孔隙性石灰岩(如生物灰岩，鲕状灰岩、碎屑石灰岩等)的岩石结构与砂岩相似，电阻率特征也与砂岩相似。Monday,March11,202416二、岩石电阻率与岩性的关系4膏盐岩层导电性膏盐岩层是一种纯化学成因的岩层，由于蒸发作用沉淀而成。这类岩石的孔隙度极小，故岩石电阻率很高。Monday,March11,202417三、岩石电阻率与地层水性质的关系1.地层水性质的决定因素在造岩矿物不导电的情况下，岩石的导电作用仅靠地层水来实现。实验也证明了岩石电阻率与地层水电阻率成正比。所以我们要研究地层水电阻率。地层水的性质主要取决于地层水所含盐类、浓度（矿化度）和温度等因素。Monday,March11,202418三、岩石电阻率与地层水性质的关系2.地层水电阻率与地层水内所含盐类的关系由于不同盐类的正、负离子迁移率不同，相同浓度下的溶液电阻率也不同，如表2—2所示Monday,March11,202419三、岩石电阻率与地层水性质的关系2.地层水电阻率与地层水内所含盐类的关系由于油气田的地层水中，主要含有NaCl、KCl

、Na2SO4等盐分，其中NaCl含量占优势，因此一般可以把地层水近似看成是NaCl溶液来研究其电学性质。求地层水电阻率时可以使用“NaCI溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”（书上P17页）。Monday,March11,202420Monday,March11,202421三、岩石电阻率与地层水性质的关系2.地层水电阻率与地层水内所含盐类的关系如果其它盐类含量较多不能忽略时，则应把其它盐类含量换算成等效的NaCl含量。不同离子的换算系数图版见图2-1（书p27）。Monday,March11,202422Monday,March11,202423三、岩石电阻率与地层水性质的关系2.地层水电阻率与地层水内所含盐类的关系换算方法以例子说明：某地层水水样分析结果为：Ca2+460ppm,SO42-1400ppm,Na++Cl-19000ppm求该水样等效氯化钠的矿化度。1)求水样的总矿化度＝460+1400+19000＝20860ppm2)找相应的换算系数：Ca2+0.81，SO42-0.453)计算等效氯化钠的矿化度＝460×0.81+1400×0.45+19000＝20000ppm.Monday,March11,202424三、岩石电阻率与地层水性质的关系3.地层水电阻率与温度的关系温度升高，离子迁移率增大，溶液的导电能力加强，溶液电阻率下降。Monday,March11,202425四、岩石电阻率与孔隙度的关系1.孔隙度的概念孔隙度：孔隙体积占岩石体积的百分数，常用

表示；有效孔隙度：有效孔隙体积占岩石体积的百分数，常用

e表示；有效孔隙：具有储集性质的孔隙一般为孔隙直径在0.0002mm以上的连通孔隙；死孔隙：被岩石颗粒包围的孤立孔隙和被微毛细管包围的孤立孔隙。岩石结构示意图Monday,March11,202426四、岩石电阻率与孔隙度的关系2.岩石电阻率与孔隙度的关系实验研究发现孔隙中100％含水的地层电阻率R0与地层水电阻率Rw近似于正比关系，且比值为一常数。该比值被定义为岩石的地层因素，也叫相对电阻率，用F表示：Monday,March11,202427四、岩石电阻率与孔隙度的关系2.岩石电阻率与孔隙度的关系F与

的实验曲线Monday,March11,202428不同地区F与

的实验曲线Monday,March11,202429四、岩石电阻率与孔隙度的关系2.岩石电阻率与孔隙度的关系实验表明岩石的地层因素与孔隙度有如下关系（称为阿尔奇公式）：a——比例系数，其值决定于岩性，变化范围在0.4～1.5；m——胶结系数，随着岩石胶结程度不同而变化，一般为2左右，变化范围为1.3～2.5；Monday,March11,202430四、岩石电阻率与孔隙度的关系2.岩石电阻率与孔隙度的关系a、m的取值斯仑贝谢公司对软地层常取a＝0.62，m=2.15,也叫汉布尔公式；一般可参照书中表2-3Monday,March11,202431五、岩石电阻率与含油饱和度的关系1.相关概念含水饱和度Sw：是指含水孔隙体积占全部孔隙体积的百分数。当岩石孔隙内完全充满水时其含水饱和度为100％。含油饱和度So：是指含油孔隙体积

Vo占全部孔隙体积的百分数。含气饱和度Sg：是指含气孔隙体积Vg占全部孔隙体积的百分数。对于纯气层才采用含气饱和度的概念。含油气饱和度，也叫含烃饱和度，用Sh表示.注意：孔隙度、饱和度一般都用百分数来表示。Monday,March11,202432五、岩石电阻率与含油饱和度的关系1.相关概念对油水层或油气水层，有Sw+So=1对纯气层，有Sg+Sw=1Monday,March11,202433五、岩石电阻率与含油饱和度的关系1.相关概念残余水饱和度（Swr）：指束缚水和在一定条件下才能流动的水之体积占孔隙体积的百分数；剩余油饱和度（Sor）：指有条件才能流出的油和束缚油的体积占孔隙体积的百分数，也叫残余油饱和度。冲洗带含水饱和度（Sxo）：指冲洗带所含水之体积占孔隙体积的百分数；Monday,March11,202434五、岩石电阻率与含油饱和度的关系2.岩石电阻率与含油饱和度的关系实验证明，岩样的含油饱和度越高，岩石的电阻率越高，反之含油饱和度越低，岩石电阻率亦越低。但在自然界中地层水电阻率和岩层的孔隙度都是变化的，并且对Rt值有影响。为了消除(更确切地说是“隐含”)地层水电阻率和孔隙度的影响，引入“电阻增大系数”概念，或称电阻率指数，即含油岩石电阻率Rt与该岩石100％含水时的电阻率R0之比，用I表示：Monday,March11,202435五、岩石电阻率与含油饱和度的关系2.岩石电阻率与含油饱和度的关系实验得到的电阻率指数I与含油饱和度So关系曲线Monday,March11,202436不同地区I与Sh

的实验曲线Monday,March11,202437五、岩石电阻率与含油饱和度的关系2.岩石电阻率与含油饱和度的关系实验证明电阻率指数与含油饱和度关系如下（也称为阿尔奇公式）：系数b和饱和度指数n只与岩石的岩性有关，表示油水在孔隙中的分布状况对含油岩石的影响。一般常取b=1,n=2。Monday,March11,202438五、岩石电阻率与含油饱和度的关系2.岩石电阻率与含油饱和度的关系由岩石电阻率与孔隙度的关系式和岩石电阻率与含油饱和度的关系式可得常用阿尔奇公式形式Monday,March11,202439本节重点1.岩石电阻率的影响因素2.阿尔奇公式**Monday,March11,202440作业４（P93习题23）有一上部含油，下部含