地球物理测井方法原理Word格式文档下载.docx
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本实验教材的编写得到了中国石油大学(北京)资源与信息学院领导、测井中心、信息与地球物理系各位老师的帮助,在此表示衷心地感谢。
由于时间关系,编者水平有限,尚存在不足之处和尚需完善的地方,敬请专家、同行、同学们批评指正,以待再版时修改。
------------编者
地球物理测井方法原理部分:
地球物理测井资料处理与解释部分:
地球物理勘探部分:
实验一模型井中普通电阻率曲线测量
一、实验目的
1.本实验通过室内模型井的实验测量,学习、了解普通电阻率测井原理、测井方法。
2.通过模型井中普通电阻率测量,定性了解不同电极系数测量普通电阻率曲线的差异,加深对电法课程的学习、理解。
二、实验原理
普通电阻率测井,是把电极系数入井内,测量井下一定范围内地层的电阻率,用自动记录测井仪连续记录地层电阻率随井深的变化,所记录的测井曲线称为电阻率线,用以研究钻井所钻过的地层剖面和划分油、气、水层。
其测量原理是:
将电级系放入模型中井,由A、B电极供电M、N电极测量(可采用双供电电极系式或单供电电极系,详见图1-1,测定岩层电阻率的原理线路)。
在供电电流恒定的情况下,普通电阻率Ra与M、N之间的电位差成正比,即:
式中:
K=A/L——电极常数
测量时可用以下单位表示:
ΔV——毫伏(mv),I——毫安(mA),A——平方米(m2),L——米(m),则岩电阻率的单位是欧姆一米(Ω-M),K的单位是米(m)
实验证明,用同一个电极系,采用双电极供电或单电极供电,其测量结果完全一样,称为互换电极系。
因此在测井过程中,采用任何一种电极系排列都可以。
在实际的测井中,采用一定尺寸和类型的电极,所测得的某一种不均匀介质的视电阻率,是一种假想均匀各向同性介质的电阻率。
其视电阻率的大小与电极系附近地层的电阻率及其厚度、倾斜、井径、泥浆电阻率以及侵入带电阻率等因素有关。
介质不均匀,测得的视电阻率与岩层真电阻率的差别愈大;
只有在均匀介质中,视电阻率才与真电阻率相同。
图1-1测定岩层电阻率原理线路
(a)——双供电电极系;
(b)——单供电电极;
M、N——测量电极;
G——测量仪器;
mA——测量电流仪表;
E——供电电流;
R——调节电阻
三、实验内容
1.首先选定电极系的类型,尺寸进行模型井中视电阻率曲线的测定;
2.对测得的曲线形状,差别进行对比分析;
3.变换测量电极系的尺寸规格,观察曲线形状的变化。
四、实验设置
在测井中,井中介质的分布有一特点,即以井轴为中心,对称地分布在周围。
根据这一特点,我们可通过井轴作一平面,将介质对称地分成两半,这对于研究电场的分布规律不会产生任何影响。
模型井就是根据这一原理设计的。
在模型井中,用具有一定矿化度的水溶液模拟井眼中的泥浆——导电介质,用石蜡制成不同厚度的,作为模拟地层的高电阻率层。
制做的石蜡地层厚度分别为5cm、8cm、10cm、20cm,分别模拟高电阻率地层的薄层、中厚层、厚层。
石蜡地层在其一半的端平面中间开有一半圆槽口——模拟井眼,电极系测量时,从槽口内通过。
模型井内布有接地电极,在实验中作B电极或无限远电极。
1.模型井实验装置
(1)摇手
作为牵引电极系沿井轴方向往返均匀运动,同时带动深度信号发生器同步运转,一是可根据设定的深度比例计算所测模拟层的厚度、测量井段的距离,二是深度信号提供给实验中记录仪器—X—Y函数记录仪的x轴一个函数信号——深度信号。
(2)深度信号发生器(如图1-2所示);
有比例电位器Dwl,深度信号产生电位器(精密多圈镙旋电位器)Dw2,外加5V直流电压,组成深度信号源生器。
圈1—2深度信号发生器原理线路
改变电位器Dwl的阻值,可改变流过Dwl的电流,电流的增减,使得深度信号输出幅度成比例的增大或减小。
因此,Dwl可调节记录仪记录曲线的深度比例。
比如,采用深度比例为1:
10,即记录仪的记录笔沿X轴移动lcm,那么,电极系在模型井的井轴方向移动10cm。
图示1-2电路中的深度信号输出端接入到X—Y函数记录仪的X轴的正、负端子。
Dw2的滑动端上安有滑动轮,由摇手带动同步旋钮转。
使Dw2滑动端的位置与深度保持同步——并成线性关系。
改变Dw2的滑动端的位置,即可改变输出给X—Y函数记录仪X道记录信号的大小,由此控制记录笔X方向移动。
(3)供电电源
为了防止极化电位对测量造成的影响,本实验采用文氏电桥振荡器生成低频的正弦波信号,并串接一较大电阻,在测量电阻远小于恒流电阻的情况下,供电电流近似于恒流源,分别供电至A,B,测量电极两端的电压就与测量的电阻成正比,其测量电压送入精密整流电路,得到直流信号送记录仪。
(4)X——Y函数记录仪
X——Y函数记录仪是一种通用的自动记录仪,它可在坐标轴上自动绘制两个电量的函数关系,即Y=f(x),在本实验中,将测井信号△VMN由函数记录仪的Y轴输入端子输入,深度信声号由函数记录仪的x轴输入端子输入。
这样,函数记录仪可自动绘制出随深度变化的,在模型井测得的视电阻率曲线。
本实验采用国内新型的L—20自动X—Y函数记录仪。
该仪器的详细技术说明及仪器操作规程见附录部分。
五、实验步骤
1.调整的电极系尽寸,按测量线路的连接方法,将所有的测量仪器等一一连接好。
经教师检查确认无误后,可开启测量仪器的电源开关。
2.X——Y函数记录仪经一段时间预热后,即刻接通测量开关。
“Y轴”量程开始先旋转到量程档。
然后,根据记录曲线幅度的大小,逐档调节,直至清晰适宜为止。
“X轴”量程开关调节到适当位置,调节深度比例发生器Dwl电位器,并移动电极系,使之达到成比例的深度信号。
开始要调节设定记录笔零位置。
然后,将记录开关扳至“记录”位置上,记录笔落下,即可进行下在常测量。
3.见图l-3,设定四种不同的电极系测的视电阻率曲线。
一种电极系测完后,先将记录笔开关扳到“抬笔”位置。
然后,将电源控制开关扳至“关”位置,等待下一种电极系,视电阻率曲线的测量。
重复前面的操作,直至测完。
图1-3各类电极系Ra曲线测量位置图
六、实验要求
1.对测得的视电阻率曲线进行对比分析;
2.在模型井中,电极系的不同对测量的视电阻率曲线有何影响,分析影响因素:
3.模型井水溶液的矿化度不同,对测量结果有无影响。
图1-4电极系数分类图1-5电极系的另一种分类
图1-6理想梯度电极系电阻率曲线形状
ρ2—高电阻地层电阻率,ρ1、ρ3—低电阻围岩电阻率;
h—高电阻地层厚度;
ρx—视电阻率;
L—电极距
(a)—底部梯度电极系;
(b)—顶部梯率电极系;
实验二普通电阻率测井中屏蔽影响的测定
定性的了解高阻层对目的层的屏蔽影响。
单电极一方的高祖邻层可使目的层Ra升高或降低,前者称为高阻屏蔽,后者称为减阻屏蔽。
因为单电极靠近高阻邻层时,它迫使电流向记录点方向流动,使Ra升高,离高阻层愈近影响愈大;
而当单电极在高阻邻层之上时,高阻邻层又使流向记录点的电流减少,使Ra降低。
而在成对电极一方的高阻层,因它在电极系探测范围之外,原则上没有什么影响,但如果太靠近,则会使Ra降低。
a增阻屏蔽b增阻屏蔽c减阻屏蔽
本实验要求测三条视电阻率曲线,以观察地层屏蔽影响。
实验时改变高阻层与目的层的距离,观察高阻层对目的层的屏蔽影响的曲线特点。
夹层厚度(即水层厚度)可通过调节两个石蜡层之间的距离来改变。
夹层厚度可分别选择50cm、15cm、4cm。
四、实验设备及实验仪器、装置的连接
实验设备及实验仪器、装置的连接与“模型井中普通电阻率曲线测量”实验相同,实验仪器、装置的连接要在教师的指导下进行。
1.连接实验线路,检查确认无误后,开启直流稳压电源开关,X—Y函数记录仪开关。
关闭供电电流,可记录基线位置,可通过X轴调零旋钮走“基线”即零线。
调X轴的调零旋钮,对准某一个“深度”线,便可进行测量工作。
一条曲线测完后,关闭稳压电源开关,调X轴的调零旋钮,沿“基线”走一段,并闭“记录”旋钮,再开始下一条曲线的测量。
每条曲线的始末均应记录“基线”和“刻度线”,三条曲线的测量可参考下面图示安排在记录纸上的位置。
目的层与屏蔽层的厚度分别为10cm、6cm。
定量测定屏蔽影响的Ra曲线图
六、实验结果分析
通过实验测量,明确实验的原理。
将测得的三条曲线进行对比,分析曲线之间的差异、影响的原因。
分析由于屏蔽影响,目的层的数值Ra有何变化,在实际的测井曲线上如何进行判断和解释。
实验三感应测井复合线圈设计实验
1、实验目的
1.了解双线圈系和复合线圈系的Doll几何因子的理论推导过程。
2.了解复合线圈系的设计方法。
1、Doll几何因子理论概述
假设单元环的电磁场之间不发生相互作用。
假设电磁波瞬间便可通过地层。
(1)线圈系周围的介质是由无数个单元环组成。
(2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中存在。
(3)每个单元环都单独存在,且在接收线圈中产生有用信号de(感应电动势)。
(4)接收线圈中有用信号Vr(感应电动势)是所有单元环的有用信号de之和:
2、g的计算:
3、横向微分几何因子的计算:
4、横向积分几何因子的计算:
5、纵向微分几何因子的计算:
6、纵向积分几何因子的计算:
注:
以上均参考课本160页公式。
3、实验内容
1、0.8米双线圈系的Doll几何因子图形绘制,实验结果如下图所示(参考):
2、标准六线圈系的Doll几何因子图形绘制。
3、(过补偿)改变匝数六线圈系的Doll几何因子图形绘制。
n
(1),n
(2),n(3)为补偿线圈对,主线圈对,聚焦线圈对的匝数n=[-100,100,-7]
4、(过聚焦)改变匝数六线圈系的Doll几何因子图形绘制。
n
(1),n
(2),n(3)为补偿线圈对,主线圈对,聚焦线圈对的匝数n=[-25,100,-100]
四实验要求
1、改变线圈匝数,分析复合线圈系的纵向和横向探测特性。
2、改变线圈距大小,分析复合