测井解释教案

绪论（2学时）

一、测井学和测井技术的发展

测井学是一个边缘科学，是应用地球物理的一个分支，它是用物理学的原理解决地质学

的问题，并已在石油、天然气、金属矿、煤田、工程及水文地质等许多方面得到应用。30

年代首先开始电阻率测井，到50年代普通电阻率发展的比较完善，当时利用一套长短不同

的电极距进行横向测井，用以较准确地确定地层电阻率。60年代聚焦测井理论得以完善，

孔隙度形成了系列测井，各类聚焦电阻率测井仪器也得到了发展，精度也相应得以提高。测

井资料的应用也有了长足的发展，随着计算机的应用，车载计算机和数字测井仪也被广泛的

应用。到现在又发展了各种成像测井技术。

二、测井技术在勘探及开发中的应用

无论是金属矿床、非金属矿床、石油、天然气、煤等，在勘探过程中在地壳中只要富集,

就具有一定特点的物理性质，那我们就可以用地球物理测井的方法检测出来。特别是石油和

天然气，往往埋藏很深，只要具有储集性质的岩石，就有可能储藏有流体矿物。它不用像挖

煤一样。而是只要打一口井，确定出那段地层能出油，打开地层就可以开采。由于用测井资

料可以解决岩性，即什么矿物组成的岩石，它的孔隙度如何，渗透率怎么样，含油气饱和度

大小。沉积时是处于什么环境，是深水、浅水、还是急流河相，有无有机碳，有没有生油条

件，能不能富集。在勘探过程中，可以解决生油岩，盖层问题，也可以对储层给予评价，找

到目的层，解释出油、气、水。

在油气田开发过程中，用测井可以监测生产动态，解决工程方面的问题。井中产出的流

体性质，是油还是水，出多少水，油水比例如何，用流体密度，持水率都可以说明。注水开

发过程中，分层的注入量，有没有窜流，用注入剖面测井都可以解决。生产过程中，套管是

否变形，有没有损坏、脱落或变位，管外有无窜槽，射孔有没有射开，都需要测井来解决。

对于设计开发方案，计算油层有效厚度，寻找剩余油富集区都离不开测井。测井对石油天然

气勘探开发来说，自始至终都是不可缺少的，是必要的技术。它服务于勘探开发的全过程。

三、储层分类及需要确定的参数

L储集层的分类及特点

石油、天然气和有用的流体都是储存在储集层中，储集层是指具有一定储集空间的，并

彼此相互连通，存在一定渗透能力的的岩层。储层性质分析与评价是测井解释的主要任务。

1）碎屑岩储集层

它包括砾岩、砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩等。世界上有40%的油气储集在碎屑岩储集

层。碎屑岩由矿物碎屑，岩石碎屑和胶结物组成。最常见的矿物碎屑为石英，长石和其他碎

屑颗粒；胶结物有泥质、钙质、硅质和铁质等。控制岩石储集性质是以粒径大小、分选好坏、

磨圆度以及胶结物的成分，含量和胶结形式有关。一般粒径大，分选和磨圆度好，胶结物少,

则孔隙空间大，连通性好，为储集性质好。

2）碳酸盐岩储集层

世界上油气50%的储量和60%的产量属于这一类储集层。我国华北震旦、寒武及奥陶

系的产油层，四川的震旦系，二叠系和三叠系的油气层，均属于这类储层。

碳酸盐岩属于水化学沉积的岩石，主要的矿物有石灰石、白云石和过渡类型的泥灰岩。

它的储集空间有晶间孔隙、粒间孔隙、鲍状或钟孔状孔隙、生物腔体孔隙、裂缝、溶洞等。

从储层评价和测井解释的观点出发，将碳酸盐岩储集层的储集空间归为二类：一类为原生孔

隙，如晶间、粒间、鲍状孔隙等。另一类为次生孔隙如裂缝、溶洞等。前者孔隙较小分布均

匀。后者孔隙较大，形状不规则，分布不均匀。按孔隙结构特点碳酸盐岩储集层可分为三类:

孔隙型、裂缝型和溶洞型等。

(1)孔隙型碳酸盐岩储集层：它是粒间、晶间、生物腔体孔隙等，还有石灰岩白云岩化

后重结晶形成的均匀分布的孔隙。它们都是孔隙性的碳酸盐岩储集层。它们适用的测井方法

和解释方法与碎屑岩储集层基本相同，也是目前测井资料应用最成功的一类储集层。

(2)裂缝型碳酸盐岩储集层：这类储层的储集空间主要由构造裂缝和层间裂缝组成，由

于裂缝的数量，形状和分布可能极不均匀，故孔隙度和渗透率也可能有很大变化，油气分布

也不规律，并且裂缝发育带渗透率高。

(3)洞穴型碳酸盐岩储集层：这类储集层主要由溶蚀作用产生的。洞穴形状大小不一，

分布不均匀，往往具有偶然性。用常规测井方法进行解释有很大困难。

2.储集层的基本参数

在储集层的评价中，需要测井解释确定的参数有储层厚度、孔隙度、油气饱和度和渗透率。

1)孔隙度

岩石在形成过程及后期作用中会有粒间孔隙、晶间孔隙、裂缝及洞穴等。根据孔隙流

体在孔隙中能否流动，孔隙可分为总孔隙、有效孔隙。有效孔隙指互相联通的孔隙。总

孔隙指所有的孔隙空间。孔隙度是指岩石中孔隙所占的体积与岩石的体积之比。通常用

百分数表示。

2)饱和度

孔隙中油气所占孔隙的相对体积称为含油气饱和度，通常也用百分数表示。饱和度又

分为原状地层含烧饱和度、冲洗带残余烧饱和度、侵人带含燃饱和度，可动燃饱和度等。

束缚水饱和度是另一个重要的饱和度概念，通过它与总含水饱和度的关系可以

知道储集层是否能出水。

3)岩层厚度

主要指储集层的岩层厚度，指的是有效孔隙，含煌饱和度下限所确定的岩层顶底界所具

有厚度。

4)渗透率

为了评价储层的生产能力，应了解油气水流过岩石孔隙的难易程度。当粘度为

1XICT'Pa•s的流体，在单位时间1s钟内，两端压差为latm时，通过岩石单位截面1cm2

的流体体积为该岩石的渗透率为lunA渗透率分绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率，绝

对渗透率为岩石孔隙中只有一种流体存在时对岩石所测量的渗透率。有效渗透率为岩石孔隙

存在二种或二种以上的流体时，对其中某一流体所测量的渗透率，为该流体在这种岩石中的

有效渗透率。相对渗透率为有效渗透率与绝对渗透率的比值，它表示某种流体流过岩石的难

易程度。

四、测井系列的选择

合理和完善的测井系列是保障测井解释准确的先决条件。合理的测井系列可以解决岩性

问题，层厚、孔隙度、渗透率、饱和度及泥质含量问题。不同的地质条件，需要不同的测井

系列组合，见表1。

1.泥质指示和确定岩性的测井方法选择

泥质指示应能划分泥岩和非泥岩，并能确定泥质含量。基本上各种测井方法都能不同程

度的进行泥质解释。最常用的是自然伽马、自然电位和微电极。另外岩性测井和自然伽马能

谱测井也能解决这个问题。个别的地区，由于沉积速度快，自然电位不稳定，也可以用其他

测井方法解决泥质问题。在以后的泥质砂岩解释中有详细说明。测井系列选择的标准是能准

确的划分钻井剖面的岩性，能够准确的确定孔隙度，能够确定地层的含水饱和度，或油气饱

和度。如碳酸盐岩地层，三种孔隙度测井确定孔隙度，微球形聚焦确定冲洗带电阻率，双侧

向确定深浅电阻率，井径和自然伽马确定泥质含量。再如湖泊相河流相的沉积地层，至少有

一种孔隙度，微电极，深浅三侧向，加井径和自然电位，有时加自然伽马。

表1裸眼井测井系列

井内流体研究参数推荐的测井项目

岩性自然电位、自然伽马、自然能谱、岩性一密度测井

sw—Rw感应测井或侧向测井或电位一梯度电极系测井微球形聚集测井

淡水钻井SxoRmf（MSFL）或微侧向测井（MLL）或微电极测井

液①一Vclay密度测井、中子测井和（或）声波测井

K-p地层测试器（RFT）

几何参数地层倾角测井，四臂井径测井，井斜测量

岩性

自然伽马、自然能谱、岩性一密度测井，自然电位

Sw-Rw

双侧向测井

盐水钻井SxoRfllf

微球形聚焦测井或微侧向测井密度测井、中子测井和（或）声

液①一Vclay

波测井地层测试器（RFT）

K-P

地层倾角测井，四臂井径测井，井斜测量

几何参数

岩性自然伽马、自然能谱、岩性一密度测井

Sw-Rw感应测井

油基钻井

①一Vclay密度测井、中子测井和（或）声波测井地

液

K-P层测试器（RFT）

几何参数四臂井径测井，井斜测量

岩性自然伽马、自然能谱、岩性一密度测井

Sw-Rw感应测井

空井①一Vclay密度测井、中子测井

K-p温度测井

几何参数四臂井径测井、井斜测井

2.电阻率测井方法的选择

由于钻井后测井是在井眼中进行，井眼的大小。钻井液性能的差别，使得渗透层受不同

程度的污染，存在冲洗带、侵人带和原状地层的电阻率上的差异。电阻率测井应能反应冲洗

带、浅、中、深的电阻率数值上的变化。岩层的电阻率高低，岩层的厚薄，影响地层真电阻

率数值。所以选用的测井方法也不尽相同。这需要掌握各种方法的线性范围、探测半径、聚

焦的强弱、围岩和井的影响大小。对低电阻率地层一般选用双感应一八侧向、微球形聚焦。

主要取决于地层水和泥浆溶液的相对矿化度。当C.〉。时时，砂岩层段自然电位出现负异

常，当C“,<C时时，砂岩层段出现正异常；当c”,=c时时，不存在造成自然电场的条件，

则没有自然电位异常出现。C“，和C时的差别越大，造成自然电场的电动势越大。

第三节自然电位曲线影响因素

一、渗透层自然电位异常幅度的计算

对于砂泥岩层段来说，自然电流回路的总自然电位E,经推导为：

c

E，=Klgt（1-5）

式中：K=K,+K加一自然电位系数；

。皿一砂岩的地层水矿化度，

。时一泥浆滤液的矿化度。

自然电位AUSP实际上是自然电流在井内泥浆电阻上的电位降，即:

Es

△%(1-6)

rm+rsh+rt1+"

%

二、曲线影响因素

由（卜6）式可以看出，测量的自然电位幅度值AUsp与造成自然电场的总电动势SSP、

井内泥浆电阻乙“、泥岩电阻力以及砂岩电阻〃有关。

1）岩性和矿化度比值的影响

自然电位异常幅度值AUSP与总自然电动势E,成正比，Es取决于岩性和钻井液滤

液电阻率R时与地层水电阻率用.的比值R时/尺卬（即C/C时），所以岩性和地层水矿化

度与钻井液滤液矿化度的比值而直接影响。皿的异常幅度。在砂泥岩剖面，自然电位

曲线以泥岩为基线。在含水纯砂岩层中，自然电位幅度最大，AUSP«SSP；随泥质含量的

增加，SSP下降，导致AUSP下降。

2）地层厚度和井径的影响

图1-3为不同的地层厚度纯水砂岩的自然电位理论曲线，主要说明在其他条件完全相同

的情况下，地层厚度（h/d）对自然电位幅度和形状的影响。AOs?为记录的自然电位异常幅

度值，SSP为静自然电位，从图中可以看出，当地层厚度h>4d时，自然电位异常幅度近似

等于静自然电位；当地层厚度h<4d时，自然电位异常幅度小于静自然电位，厚度越小，差

别越大，异常顶部变窄，底部变宽，这时不能用半幅点确定地层界面。其原因是：地层厚度

减小，地层电阻〃增大，井内钻井液电阻减小，所以AUsp减小。若地层厚度一定时，井

径减小，h/d增大，井内钻井液电阻「“增大，则AUs?增大。

3）地层电阻率，钻井液电阻率以及围岩电阻率的影响

随着&/与“的增大，自然电位幅度值降低。这是由于与增大（或凡“减小），〃增大（或

与减小），则减小。

围岩电阻率4的变化，同样对自然电位异常幅度值有影响。围岩电阻率凡增大，贝什,

增大使自然电位异常幅度值减小。

4）钻井液侵入带的影响

在渗透性地层，钻井液滤液渗入到地层孔隙中，使钻井液滤液与地层水的接触面向地层

方向移动了一个距离。钻井液侵入带的存在，相当于井径扩大，因而是自然电位异常幅度值

降低，因此钻井液的侵入增大，自然电位异常幅度减小。

第四节自然电位曲线的应用

一、判断岩性，确定渗透性地层

自然电位主要是离子在岩石中的扩散吸附作用产生的，而岩石的扩散吸附作用与岩石

的成分、组织结构、胶结物成分及含量有密切的关系，所以可根据自然曲线的变化判断岩性

和分析岩性的变化。

在砂泥岩剖面中，当时（C”,〉C时）时，在SP曲线上，以泥岩为基线，出现负

异常的井段，可认为是渗透性岩层，其中纯砂岩井段出现最大的负异常；含泥质的砂岩层，

负异常幅度较低，而且随泥质含量的增多，异常幅度下降；止匕外，含水砂岩的还取决

于砂岩渗透层孔隙中所含流体的性质，一般含水砂岩的At7*比含油砂岩的At7*要高。

在识别出渗透层后，可用“半幅点”法确定渗透层的上下界面位置（条件：h>4d,d为井

径）。如果h〈4d,用“半幅点”法确定的渗透层厚度一般要大于实际地层的厚度，结果会产生

较大的误差。

二、计算地层水电阻率

在求地层水电阻率时，要选择剖面中较厚的饱含水的纯净砂岩层，读出该层的公。屹，

近似认为是静自然电位SSP,并根据泥浆资料确定R时，由下式计算地层水电阻率：

SSP=-Klg』(1-7)

Rw

三、估计地层的泥质含量

泥质含量和其存在状态对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影响，因此可根据自然电位

曲线估计泥质含量。如果在一个地区使用这种方法，必须进行大量的试验工作，通过建立

^Usp和泥质含量vsh之间的定量关系，然后才能利用自然电位曲线估计岩层的泥质含量

匕,。有以下两种方法：

（1）对某一地区，通过试验，应用数理统计方法建立匕〃与AU卬之间的关系曲线，再

根据自然电位曲线确定地层的泥质含量。

（2）利用经验公式估算：

号一爵(1-8)

式中：PSP含泥质砂岩的静自然电位；SSP为本地区含水纯砂岩的静自然电位。

四、判断水淹层位

为提高油田采收率，在油田开发过程中，采取分片切割注水采油的方法。由于油层渗透

率不同，注入水推进的速度也不一样。如果一口井的某个油层见了水，这个层就称水淹层。

水淹层在自然电位曲线上显示特点较多，由于各地区的储集层特点不同，故水淹层在自然电

位曲线上的特点不尽相同，所以要根据本地区的曲线变化规律判断水淹层。对部分水淹层（油

层底部或顶部见水），自然电位曲线的基线在该层上下发生偏移，出现台阶，见图1-5o这

是一种比较普遍的现象，据此可判断水淹层；另外，根据基线偏移的大小，可以估算水淹程

度。

第二章电阻率测井（8学时）

电阻率法测井是地球物理测井中最基本、最常用的测井方法，它包括普通电阻率测井、

微电极测井、侧向测井、感应测井和自然电位测井等，尽管这些方法的具体特点和所要解决

的问题各不相同，但它们的实质都是进行地层电阻率测量。在井孔中测量地层电阻率时，必

须向岩层通入一定的电流，在地层中形成电场，电场分布的特点取决于周围介质的电阻率和

供电电极及测量电极间的位置。因此，只要测量出各种介质的电场分布特点就可确定介质的

电阻率，所以电阻率测井实质是研究各种介质中电场的分布问题。

第一节普通电阻率测井

普通电阻率法测井是把一个普通的电极系（由三个电极组成）放入井内，另一个电极留

在地面，测量井内岩石电阻率变化的曲线。在测量地层电阻率时，要受井径、泥浆电阻率、

上下围岩及电极距等因素的影响，测得的参数不等于地层的真电阻率，而是被称为地层的视

电阻率。因此普通电阻率测井又称为视电阻率测井。

埋藏在地下的岩石的电阻率，是一个既不能直接观察又不能直接测量的物理量，只有当

电流通过它的时候才能间接地测出来。因此，在测量电阻率时，必须由供电电极A、B供电,

向岩层通入一定的电流，在井内建立电厂，然后用测量电极M、N进行电位差测量，研究

岩石电阻率不同对电场分布的影响，从而进一步找出电位差与岩石电阻率之间的关

系。A、B、M、N四个电极中的三个形成一个相对位置不变的体系，称为电极系，见图2-1。

测井时电极系放入井中，而另一个电极放在地面，当电极系由井底向井口移动时，便可测量

出一条岩石电阻率曲线。

一、均匀介质电阻率的测量

假定井眼所穿过的地层是均匀各向同性的无限大介质，即岩性相同，且电阻率都是R。

以点电源A（电流强度为I）,空间任取一点P,它到A的距离为r,以r为半径作一球，求

球面上任一点P的电位。

球面上的电流密度为：

由欧姆定律的微分形式可知:

du

dr

U=-fEdr=-fdr=^—+C

4/4"

当时rfoo,Uf0,C=0故，则均匀介质中任一点的电位为：

U=—（2-5）

4"

jDT

（1）若将点电源放在P点，则它在A点产生的电位也是——，电场的这种性质称为电

4"

位的互换原理。对于非均匀介质，这个原理也是适用的。

(2)如果在均匀介质中放置A,42…4个点电源，其电流强度分别为…/"，它

们距P点的距离分别为、，r2…rn,那么所有点电源在P点所产生的电位是各个点电源单

独在P点产生的电位的代数和，即：

U==+

电场的这种性质称为电位的叠加原理。在均匀介质中，电阻率R与电位U之间存在着简单的

关系，由即可求出R,普通电阻率测井正式利用了这一原理。

图2-1是普通电阻率测井的测量原理线路。将由供电电极和测量电极组成的电极系A、

M、N或M、A、B放入井内，而把另一个电极B或N放在地面泥浆池中，作为接地回路电极,

电极系通过电缆与地面上的电源和记录仪相连接。当电极系由井内向井口移动时，供电电极

A、B供给电流I,测量M、N电极间的电位差。通过地面记录仪可将电位差转换为地层视电

阻率&-

对图a,供电电极A的电流I和电极B的电流-I对测量电极M点的电位都有贡献。

N点离A,B点很远，则。'=0。

因此：△UMN=U=—(2-8)

MAMBM

4T.皿更j"

K—电极系系数，它的大小与电极系中三个电极之间的距离有关。

对如果用图b的线路进行测量，可以证明R的表达式与(2-9)式完全相同，但这时的电极

系系数为：

由此可见，均匀介质中的电阻率与测量电极系的结构、供电电流以及测量电位差有关，

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电位差成正比。

二、视电阻率

以上的分析，都是假定电极系处在均匀介质中，但实际测井遇到的情况要复杂得多。石

油勘探的目的层具有较好的孔隙性和渗透能力，钻井过程中，由于泥浆柱的压力大于地层压

力，泥浆的滤液向渗透层的孔隙中渗透，在渗透层靠近井壁的部分形成泥浆滤液的侵入带，

并在井壁上形成泥饼。侵入带内泥浆滤液的分布是不均匀的，靠近井壁的部分，泥浆滤液把

孔隙中原有的液体全部赶跑，占据了整个孔隙空间，这部分叫泥浆冲洗带，靠近冲洗带地层

孔隙中是泥浆滤液和地层流体的混合物，该部分称为过渡带。而地层中未被泥浆干扰的地层

称为原状地层。

另外，渗透层的厚度也是有限的，其顶部和底部都为非渗透的地层，称为目的层的上下

围岩。以上各个部分（原状地层，泥浆侵入带，泥饼，上下围岩，井内泥浆），其电阻率与、

耳（冲洗带电阻率用此。表示）、Rmc,凡和凡“通常是不同的。在这种井剖面的情况下，

测量的电位差除了受地层真电阻率叫影响外，还要受用、Rmc.R,、与“，井径d，侵入

带直径。，以及地层厚度h和电极系结构等因素的影响，因此不能用（2-9）式简单地求解

地层的真电阻率。但是在井中实际测量的电位差，仍然可以代入公式（2-9）中计算电阻率,

在这种复杂情况下求出的电阻率称为地层的视电阻率，用4表示，则：

RK”人（2-11）

。I

一般来说，地层的视电阻率不同于地层的真电阻率，但是选择适当的电极系和测量条件,

可以使测量的视电阻率主要反映地层电阻率的变化。因而可以利用在井内测量的视电阻率曲

线，来研究钻井剖面地层电阻率的相对变化。

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。在电极系的三个电

极中，有两个在同一线路（供电线路或测量线路）中，叫成对电极或同名电极，另外一个和地

面电极在同一线路（测量线路或供电线路）中，叫不成对电极或单电极。根据电极间的相对

位置的不同，可以分为梯度电极系和电位电极系。

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。电位电极系中成对电极之间的距离（丽或血）较大，即而<丽或

MA<ABo电位电极系的电极距为单电极（不成对电极）到最近它那个成对电极之间的距

离，即1=而。而的中点O称为深度记录点，表示电极在井内的深度位置，在某一深度

位置上测得的《可看作记录点处的区“。当成对电极系中的一个电极放到无限远处时，即

丽-8,可认为N电极对测量无影响，只有A、M对测量是有意义的，这种电位电极系

称为理想电位电极系。对理想电位电极系其所求得电阻率为：

---U

Ra=4乃.AW早(2-12)

从式中可看出视电阻率和测量点M的电位成正比，故此电极系称为电位电极系。此外,

电位电极系又可分为：

正装电位电极系：成对电极在不成对电极之下的电位电极系。

倒装电位电极系：成对电极在不成对电极之上的电位电极系。

另外，根据供电电极的多少，电位电极系又分为单极供电电位电极系和双极供电电位电

极系。

2.梯度电极系:不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离大于成对电极间距离的

电极系。电极系的三个电极之间有三个距离：AM,AN,丽或而，丽，而这三

个距离当中，梯度电极系中成对电极之间的距离（丽或瓦）最小，即而〉丽或

MA>AB,梯度电极系又分为正装梯度电极系和倒装梯度电极系两种：

正装梯度：成对电极在不成对电极之下的梯度电极系。由于正装梯度电极系测出的《

曲线在高阻层底界面出现极大值，所以也叫底部梯度电极系。

倒装梯度：成对电极在不成对电极之上的梯度电极系。由于倒装梯度电极系测出的《

曲线在高阻层顶界面出现极大值，所以也叫顶部梯度电极系。另外，根据供电电极的多少,

梯度电极系又分为单极供电梯度电极系和双极供电梯度电极系。

梯度电极系的电极距为不成对电极到成对电极中点之间的距离，即1=40。的中

点O称为深度记录点。当成对电极间的距离无限小(在极限情况下等于0)时的梯度电极系

叫理想梯度电极系。对理想梯度电极系其所求得电阻率为：

——2E

Ra=4乃•AO—(2-13)

从式中可看出视电阻率&和深度记录点0的电位梯度成正比，故此电极系称为梯度电

极系。

此外，电极系的表示方法：通常按照电极在井中的次序，由上到下写出代表电极的字母,

字母间写出相应电极间的距离，(以米为单位)表示电极系的类。如：AO.4M0.1N表示电极

距为0.45m的底部梯度电极系，电极A、M之间的距离为0.4m,M、N之间的距离为0.1m。

不同电极系的探测深度也是不同的。探测深度通常以探测半径r来表示，在均匀介质中，

以供电电极为中心，以某一半径划一假想球面，若假想球面内包含的介质对电极系测量结果

的贡献占整个测量结果的50%,则此半径r就是该电极系的探测深度或探测半径。一般梯度

电极系的探测范围是1.4倍电极距L,而电位电极系的r=2L。由此可知，L越大探测深度也

越大。

第二节视电阻率曲线的影响因素

一、视电阻率曲线特征

假定只有一个高电阻率地层，上下围岩的电阻率相等，并且没有井的影响，采用理想电

极系进行测量。来看一下视电阻率的理论曲线。

1.电位电极系视电阻率曲线特征

(1)当上下围岩电阻率相等时，电位电极系的视电阻率曲线关于地层中心对称

(2)当地层厚度大于电极距时，对应高电阻率地层中心，视电阻率曲线显示极大值；

地层厚度越大，极大值越接近于地层真电阻率(图2-3)；当地层厚度小于电极距时，对应

高阻层中心，曲线出现极小值。

(3)在地层界面处，曲线上出现“小平台”，其中点正对着地层的界面，随层厚降低,

“小平台”发生倾斜；当人〈而时，“小平台”靠地层外侧一点为高值点，出现假极大值。

(4)对厚层取曲线的极大值作为电位电极系的视电阻率数值。

2.梯度电极系视电阻率曲线特征

(1)曲线与地层中点不对称，对着高阻层，底部梯度电极曲线在地层底界面出现极大

值，顶界面出现极小值；顶部梯度电极曲线在高阻层顶界面出现极大值，底界面出现极小值,

而且两者的曲线形状正好倒转。这是确定地层界面的重要特征，由此可用来确定高阻层的顶

底界面，见图2-4。

(2)地层厚度很大时，在地层中点附近，有一段视电阻率曲线和深度轴平行的直线，

其值等于地层的真电阻率曲线(用来确定地层的真电阻率)。

(3)对于h>L的中厚度岩层，其视电阻率曲线与厚地层的视电阻率曲线形状相似，但

随着厚度的减小，地层中部视电阻率曲线的平直段变小直到消失，见图2-4。

(4)当用底部梯度电极系时，在薄的高阻层下方出现一个假极大值，它距高阻层底界

面为一个电极距，见图2-5。

视电阻率曲线的主要应用有划分岩性剖面，计算储层的孔隙度和含油饱和度，定性判断

油水层和进行地层对比。

二、视电阻率曲线影响因素

前面讨论的H“理论曲线是在理想条件下作出来的，即地层是水平的，采用理想电极系，

不考虑井的影响。实测曲线由于受井的影响变得平缓且曲线幅度降低，为正确使用视电阻率

曲线，有必要研究各种条件对视电阻率曲线的影响。

(1)井径、层厚的影响

当地层电阻率、电极距、泥浆电阻率等因素一定时，随着力/，降低(井径加大或地层厚

度减小)，视电阻率曲线变得平滑。所以在其它条件相同时，高阻薄层视电阻率曲线的幅度

值比厚层要偏低。井径变化对视电阻率曲线的影响，归根结底是由于井内泥浆的影响。通常

泥浆电阻率低于地层电阻率，井径扩大，井的扩大，井的分流作用增大，视电阻率值降低。

为了使视电阻率曲线具有很好的划分地层的能力，要求钻井泥浆的电阻率要大于五倍地层水

电阻率。

(2)电极系的影响

从理论曲线分析中可知，电极系类型不同，所测视电阻率曲线形状不同。即使同一类型

的电极系在同样的测量条件下，电极系的尺寸不同，所测的视电阻率曲线的形状及幅度也不

一样。

(3)侵入影响

采用不同电阻率的泥浆钻井时，会对渗透性地层产生泥浆高侵和泥浆低侵现象，视电阻

率会受到影响。

泥浆高侵(增阻泥浆侵入)：地层孔隙中原来含有的流体的电阻率较低，电阻率较高的

泥浆滤液侵入后，使侵入带岩石电阻率升高。这种情况多出现在水层。

泥浆低侵(减阻泥浆侵入)：地层孔隙中原来含有的流体的电阻率比渗入地层中的泥浆

滤液的电阻率高时，泥浆滤液侵入后，使侵入带岩石电阻率降低。这种情况一般出现在地层

水矿化度不很高的油层。泥浆侵入对于测量和确定岩层真电阻率凡是一种因素，但也可根

据侵入类型粗略地估计渗透层含油、水情况。

(4)高阻邻层的屏蔽影响

以上讨论的是单一高电阻率地层的视电阻率曲线。实际测井工作中，经常碰到的是许多

高电阻率地层和低电阻率地层交互出现。如果各高阻层之间的距离小于2个电极距，则相邻

高阻层对供电电极发出的电流产生屏蔽作用，因而使曲线形态发生畸变，见图2-6。实践证

明，高阻邻层的屏蔽作用，不仅与地层厚度，地层电阻率有关，而且还和电极系类型，电极

距，夹层厚度有关。在定性分析屏蔽影响时，要考虑以下几点：

a、位于单电极方向的高阻层，可对另一高阻层产生屏蔽影响，但后者对前者的读数基

本上不产生影响。

b、当两个高阻层之间的距离小于电极距时，可产生减阻屏蔽。

c、当两个高阻层之间的距离大于电极距时，可产生增阻屏蔽。

（5）地层倾斜的影响

理论曲线是在水平岩层中得出的结果，而实际上大部分岩层总有些倾斜，所以实测曲线

与理论曲线形状和幅度都有所不同，见图2-7。其它条件均相同，只改变地层倾角a,所测

的梯度电极系视电阻率曲线发生变化。若把利用倾斜地层中所测的《划分岩层所得到的厚

度定义为视厚度儿。其曲线特点为：

随地层倾角a增大，极大值向地层中心移动，使曲线变得较对称；曲线的极大值随a增

大而降低，曲线变得平缓，极小值模糊不清；ha>h,a越大，儿和/z差别越大。a<60°

时，曲线还保持曲线的基本特征，只是确定的岩层厚度偏高。因此，在用视电阻率曲线来确

定地层真电阻率时，必须经过多次校正。

三、标准测井

在一个地区或一个油田，为了研究岩性变化、构造形态和大段油层的划分和对比工作,

常用相同的深度比例（一般为1：500）及相同的横向比例，采用相同的测井系列，作为划

分标准层及进行地层对比的基本图件。标准测井包括有2.5米梯度电极系视电阻率测井和自

然电位测井以及井径测井。

第三节侧向测井

为了评价含油性，必须较准确的求出地层的电阻率，在地层厚度较大、地层电阻率和泥

浆电阻率相差不太悬殊的情况下，可以采用普通电极系测井来求地层电阻率;但在地层较薄、

电阻率很高，或者在盐水泥浆的情况下，由于泥浆电阻率很低，使得电极流出的电流大部分

都在井和围岩中流过，进入测量层的电流很少。因此测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用

来划分地层、判断岩性。另外，在存在砂泥岩交互层的地区，高阻邻层对普通电极系的屏蔽

影响很大，使其难以求出地层真电阻率。

一、三电极侧向测井基本原理

三侧向测井电极系是一个长的金属圆柱体，它被绝缘材料（绝缘环）分隔成三部分，如图

2-8。中间的4为主电极，两端的4、4为屏蔽电极，它们对称地排列在主电极两侧，且

相互短路。在电极系上方较远处设有对比电极N和回路电极B,电极系在井中的工作状态和

电流分布特点如图2-9。测井过程中，主电极为和屏蔽电极4、4分别通以相同极性的电

流和，保持为一常数，通过自动调节装置调节，使A、4的电位始终保持和&的电位相

等，沿纵向的电位梯度为零。这就保证了电流不会沿井轴方向流动，而绝大部分呈水平层状

进入地层，这样大大减小了井和围岩的影响，使三侧向具有较高的分层能力。测量的是主电

极（或任一屏蔽电极）上的电位值。因为主电流保持恒定，故测得的电位依赖于地层电阻率

的大小。三侧向电极系的深度记录点在主电极的中点，测得的视电阻率可表示为：

(2-14)

三侧向测井由主电极人流出的电流在屏蔽电极电流的作用下，呈水平层状进入地层,

这样大大减小了井和围岩的影响，使三侧向具有较高的分层能力，适合在高矿化度泥浆中使

用。

上述三侧向测井的分层能力较强，并且探测深度较深，通常把这种三侧向测井称为深二

侧向测井，它主要反映原状地层的电阻率变化。在三侧向测井测井中，为了准确了解径向电

阻率（如侵入带电阻率和原状地层电阻率）的变化，提出了浅三侧向测井。浅三侧向测井的

探测深度较浅，其电极系结构如图2-8所示。其特点是：屏蔽电极[、4的尺寸比深三侧

向测井要短，减弱了屏蔽电流对主电流的控制作用，并在A和4外面加上两个极性相反的

电极用和52，作为主电流和屏蔽电流的回路电极，使主电流径向流入地层不远处即发散。

所测出的视电阻率主要反映井壁附近岩层电阻率的变化。在渗透层井段就反映侵入带鸟的

变化。图2-8所给的是一种实际应用的深、浅三侧向电极系，电极系尺寸如下（单位为m）

（其中电极上面的数值表示该电极的长度，两个电极之间的数值表示电极之间相隔的距离）。

浅三侧向：

—0.2—0.025—0.025—0.2—

A14AQA2A2

深三侧向：

—0.2—0.025—0.025—0.2—

B]A{&A2B2

仪器全长3.6m,仪器直径为0.089m„

二、影响三侧向测井视电阻率的因素

1.曲线的影响因素

三侧向测井的视电阻率理论曲线特征与电位电极系的视电阻率曲线相似，当上下围岩

电阻率相等时，曲线关于地层中心对称，在高阻地层中，视电阻率出现极大值；当上、下围

岩电阻率不等时，则此曲线呈不对称形状，且极大值移向高阻围岩一方。&的影响因素包

括两方面，电极系参数和地层参数。前者影响电极系K,后者影响电极系的电位。电极系参

数包括电极系长度、主电极长度及电极系直径。电极系愈长，主电流聚焦越好，主电流进入

地层的深度也越深。

计算表明，当电极系尺寸大到一定程度后，该改变电极系长度，对探测深度几乎没有

什么影响。另外，主电极长图2-9深三侧向测井的电流分布

度对曲线的纵向分层能力有影响，主电极越短，分层能力越强。所以，为划分地层剖面，应

选择合适的主电极长度。下面讨论地层参数的影响。

（1）层厚和围岩的影响

当层厚大于4L（L为主电极长度）时，围岩对测量的此基本上没有影响，然而对厚度

小于或接近于L的地层，&受围岩影响比较明显，层厚较薄时，电流层受低阻围岩影响而

分散，使4值降低，地层越薄，围岩电阻率越小，4值降低越多。

（2）侵入带的影响

侵入带的影响与电极系的聚焦能力、侵入深度和侵入带电阻率有关，侵入越深或电极

系的聚焦能力越差，侵入带的影响则相对增加。在侵入深度相同条件下，随着侵入带电阻率

的增加，它对弓的影响也相对增加，并且增阻侵入比减阻侵入对《影响更大些。

2.曲线的主要应用

三侧向测井实质上是视电阻率测井的一种，它能解决的问题与普通电阻率测井相同。

但是它受井眼、层厚、围岩的影响较小，分层能力较强，是划分不同电阻率地层的有效方法,

特别是划分高阻薄层，比普通电极系视电阻率曲线要清楚得多。

（1）深浅三侧向曲线重叠法判断油水层。

由于二侧向的视电阻率曲线受泥浆侵入带的影响，而油层和水层侵入的性质一般情况

下是不同的。油层多为减阻侵入，而水层多为增阻侵入。一些油田曾采用两种不同探测深度

（深浅）的三侧向视电阻率曲线，进行重叠比较的方法判断油水层。在油层（泥浆低侵）处，

一般深三侧向的视电阻率此值大于浅三侧向的视电阻率凡的值，曲线出现正异常，在水层

（泥浆高侵）处，一般深三侧向的视电阻率尺值小于浅三侧向的视电阻率（值，曲线出现负

异常。

（2）划分地质剖面（分层）

三侧向测井受井眼、层厚、邻层的影响较小，纵向分层能力较强，通常在此曲线开始

急剧上升的位置为地层界面。

（3）确定地层电阻率

利用三侧向的视电阻率确定地层电阻率时和普通电极系一样，仍然遇到三个未知数凡

（地层真电阻率），凡.（侵入带电阻率）和D（侵入半径）。结合微侧向测井求得鸟，再利

用深浅三侧向的侵入校正图版就可求出凡和D。

三、双侧向视电阻率曲线特点及应用

双侧向测井是在三侧向和七侧向的基础上发展起来的,它采用两个柱状电极和七个体积

较小的环状电极，电极系结构如图2T0。其中是主电极，两对监督电极和〃2、N[

和N2以及两对屏蔽电极A和A、4和4，每对电极对称地分布在4两侧，并短路相接。

电极系深度记录点为主电极的中心，为增加探测深度，4和4不是环状而是柱状电极，与

三侧向的屏蔽电极相同。

测量时4电极供以恒定电流两对屏蔽电极A和42、4和4流出相同极性的屏

蔽电流乙、/；,通过自动调节电路保持监督电极和N1（或也和外）间的电位差为零,

柱状屏蔽4上的电位与环状屏蔽电极A上的电位的比值为一常数。即=a（或

UA/UA=a）o然后，测量任一监督电极（如M）和无穷远电极之间的百位装在主电

流I。恒定不变的情况下，测得的电位差和介质的视电阻率成正比：

Ra=K—(2-15)

Ai

其中：K为双侧向的电极系系数，可由实验或理论计算获得；。监为上的电位。

双侧向测井顾名思义，它也分为深双侧向和浅双侧向，深双侧向的探测深度较深，所测

的视电阻率主要反映原状地层电阻率；浅双侧向的探测深度较浅，所测的电阻率与侵入带电

阻率有关。双侧向电极系尺寸如下：

LO.8"。.22些。.08些。.18小。.18些。.08%。.22空。.8」

N?M24MN1AA（即

仪器全长9.36m。由此可见，浅双侧向与深双侧向的尺寸一样，其不同之处在于把柱状屏蔽

电极4和$改成电流的回路电极瓦、曷。

双侧向测井资料应用于三侧向基本相同。

第四节冲洗带电阻率测井

微电极测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法，它采用特制的微电

极测量井壁附近地层的电阻率。普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层，但它不能区分这

个高阻层是致密层还是渗透层；另外，在含油气地区经常会遇到砂泥岩的薄交互层，而由于

普通电极系的电极距较长，尽管能增加探测深度，但难以划分薄层（这是一对矛盾）。因此,

为解决上述实际问题，在普通电极系的基础上，采用了电极距很小的微电极测井。

一、微电极测井

1.微电极测井原理

微电极系的电极距比普通电极系的电极距小得多，为了减小井的影响，电极系采用了特

殊的结构，测井时使电极紧贴在井壁上，这就大大减小了泥浆对结果的影响。

我国微电极测井普遍采用微梯度和微电位两种电极系，其仪器结构是在一起的主体上装

2-3个弹簧片作为扶正器，其中一个弹簧片山装有硬橡胶板，在橡胶板上签有三个电极A、

〃i、M2,A为供电电极，〃］、A/2为测量电极，电极间的距离为0.025m,测量过程中，

装有弹簧片的扶正器使极板紧贴井壁进行测量，尽量减少钻井液对测量结果的影响。橡胶板

上的三个电极组成两种类型的微电极系，见图2-11„其中AO.025M10.025M2为微梯度电

极系，微梯度的电极距为0.0375m,由A0.05M2组成的微电位电极系电极距为05m。

由于电极距很小，它的探测深度都很小，实验证明微梯度电极系的探测范围只有5cm,

微电位的约为8cm左右。在渗透性地层处，由于泥浆滤液侵入地层中，在井的周围形成泥浆

滤液侵入带，井壁上形成了泥饼，侵入带内的泥浆滤液是不均匀的。靠近井壁附近，孔隙内

几乎都是泥浆滤液，这部分叫泥浆冲洗带，它的电阻率大于5倍的泥饼电阻率，而泥饼电阻

率约为泥浆电阻率的1〜3倍。在非渗透的致密层和泥岩层段，没有泥饼和侵入带。渗透层

和非渗透层的这种区别，是区分它们的重要依据。由于微梯度和微电位电极系探测半径不同，

因此泥饼、泥浆薄膜（极板与井壁之间夹的泥浆）和冲洗带电阻率对它们的影响不同，探测

半径较大的微电位电极系主要受冲洗带电阻率的影响，显示较高的数值。微梯度受泥浆影响

较大，显示较低的数值。因此在渗透性地层处，微梯度和微电位测量的视电阻率曲线出现幅

度差，利用这个差异可以判断渗透性地层。在渗透性地层处，微电位的读数大于微梯度的读

数，显示出的幅度差称为正幅度差，反之，显示出的幅度差称为负幅度差。

利用微梯度和微电位的视电阻率曲线的差别研究地层，必须使微电极系和井壁的接触条

件保持不变，所以要求微梯度和微电位同时测量。

2.微电极测井资料的应用

选用微梯度和微电位两种电极系以及相应的电极距，目的是要它们在渗透性地层段出现

明显的幅度差，因此，不但要求两者同时测量，而且要将两条视电阻率曲线画在一起，采用

重叠法进行解释，见图2-12。根据现场实践，微电极测井主要有以下几种应用：

1）确定岩层界面，划分薄层和薄的交互层

通常依据微电极测井曲线的半幅点或曲线分离点确定地层界面，一般可划分20cm厚的

薄层，薄的交互层也有较清楚的显示。

2）判断岩性和确定渗透性地层

在渗透性地层处，微电极测井曲线出现正幅度差，在非渗透性地层处没有幅度差，或出

现正负不定的幅度差。根据微电极测井视电阻率值的大小和幅度差的大小，可以判断岩性和

确定地层的渗透性。

（1）含油砂岩和含水砂岩一般都有明显的正幅度差，如果含油砂岩和含水砂岩的岩性

相同，则含水砂岩的幅度和幅度差都略低于含油砂岩。砂岩含油性越好，这种差别越明显这

是由于含油砂岩的冲洗带中，有残余油存在的缘故。如果砂岩含泥质较多，含油性变差，则

微电极曲线幅度和幅度差均要降低。

（2）泥岩。微电极曲线幅度低，没有幅度差或有很小的正负不定的幅度差，曲线呈直

线状，具有砂泥岩剖面中典型的非渗透岩层曲线特点。

（3）致密砂岩或钙质砂岩。微电极曲线幅度特别高，常呈锯齿状或刺刀状，由幅度大

小不等的正或负的幅度差。

3）确定井径扩大井段

在井内，如有井壁坍塌形成大洞穴时，微电极系的极板悬空，所测视电阻率曲线幅度低,

凡和凡相同。

4）扣夹层，求有效厚度

在评价有致密薄夹层和泥岩夹层的含油砂岩层时，需求出含油层的有效厚度。由于微电

极曲线具有划分薄层和区分渗透和非渗透岩层的两大特点。在油层中把非渗透性和致密薄夹

层从含油气层总厚度中扣除就得到有效厚度。

5）确定冲洗带电阻率七。和泥饼厚度如c

微电极测井探测深度浅，因此可利用校正图版来确定冲洗带电阻率R,0和4

二、微球形聚焦测井

微侧向和邻近侧向在合适条件下，确定A,。是可靠的。但是前者探测深度较浅，受泥饼

影响大，后者可克服泥饼厚度的影响，但探测深度较大，在一定范围内受原状地层电阻率的

影响，只适合侵入较深的地层。微球聚焦测井既具备了两者的优点，又克服了两者的缺点，

探测深度适当，介于微侧向和邻近侧向之间，受泥饼和原状地层的影响较小，主要反映侵入

带电阻率的变化。

1.微球形聚焦测井原理

微球形聚焦测井又称微球聚焦测井，其电极系结构如图所示。电极的尺寸较小，镶嵌在

绝缘极板上，借助于推靠器，使电极与井壁直接接触。主电极上为长方形，依次向外为测

量电极加0、辅助电极A以及监督电极〃1、M2,它们为矩形环状电极。极板的金属护套

和支撑板作为回路电极3。

由4供给的电流一部分流到辅助电极A，成为辅助电流，用表示；另一部分电流进

入地层，流经一段距离后回到较远的回路电极5,这部分电流称为测量电流，用表示。

测量时，通过仪器自动控制，调节/〃和的大小，使监督电极和〃2上的电位相等；而

测量电极与监督电极和〃2之间的电位差等于一固定参考值。此时，通过加0到〃1、

中点的等位面近似于球形，这就是球形聚焦测井名称的由来。

由于监督电极之间的电位差为零，辅助电流/“只能在测量井段内的泥饼中流动，这就

减小了泥饼的影响，由于/〃和极性相同，迫使主电流4以很细的电流束流入地层中，对

渗透性地层，即穿过泥饼，流到侵入带中，由于电极距小，探测深度浅，不受原状地层电阻

率影响。由于微球聚焦测井时极板紧贴在井壁上，测量结果受井眼影响较小，是确定侵入带

电阻率区屹较好的方法。测得的视电阻率可用下式表示：

RMSFL=K**（2-16）

（2）微球形聚焦测井资料的应用

微球聚焦测井探测深度介于微侧向和邻近侧向之间，受泥饼影响小，在确定冲洗带电

阻率7?皿中起重要作用，且纵向分层能力强。

1）划分薄层

由于主电流以很细的电流束穿过泥饼进入地层，受泥饼影响小，对地层的电阻率变化

十分敏感，在岩性不同的界面处有明显的变化，纵向分辨能力强。

2）确定

3）双侧向一微球形聚焦测井组合测井

微球形聚焦测井一般与双侧向组合成一种综合下井仪器。一次下井能提供以下曲线：

（1）深侧向测井电阻率（氏乙,）曲线

（2）浅侧向测井电阻率（R"）曲线

（3）微球形聚焦测井电阻率（氏始几）曲线

（4）自然电位曲线

（5）井径曲线

该组合具有三种不同的探测深度：深侧向、浅侧向及微球聚焦测井。

第五节感应测井

在前面讨论的直流电法测井（普通电阻率、侧向测井等）中，都是在井下地层形成直流电

场，通过测量井轴周围地层的电位分布，即可求出地层的电阻率。只有当井内有导电泥浆时,

才能使用这些方法。有时为了获得原始含油饱和度资料，需要油基泥浆钻井;有时为了避免

破坏地层的原始渗透性，采用空气钻井。在这样的条件下，井内没有导电介质，不能使用直

流电法测井。

为了解决这一问题，利用电磁感应原理。如图所示，当线圈A中通以交流电时，在A

的周围空间形成交变电磁场，并在线圈3中产生感应电动势。交变电磁场在导电介质中可

以传播，在不导电介质中也可以传播。因此可以应用电磁感应原理克服非导电介质的影响。

一、感应测井基本原理

把地层看成是一个环绕井轴的大线圈，把装有发射线圈T和接收线圈R的井下仪器，

如图2-14所示，放入井中，对发射线圈通以交变电流/,在发射线圈周围地层中产生了交

变磁场中1,这个交变磁场通过地层，在地层中感应出电流此电流环绕井轴流动，叫涡

流。涡流在地层中流动又产生交变磁场，这个磁场是地层中的感应电流产生的，叫二次磁场

①2,二次磁场中2穿过接收线圈R,并在R中感应出电流，从而被记录仪记录。很明显，

接收线圈R中感应产生的电动势大小与地层中产生的涡流大小有关，而涡流大小又与岩石

的导电性有关，地层电导率大，则涡流大，电导率小，则涡流小，涡流与电导率成正比，因

而接收线圈中的电动势也与电导率成正比。根据记录仪记录到的感应电动势的大小，就可

知道地层的电导率。

从图2-14中可以看出，接收线圈R不仅被二次磁场①2穿过，而且被一次磁场中1穿

过。因而接收线圈R中产生的信