常见的几种电阻率测井方法Word文档格式.docx
《常见的几种电阻率测井方法Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见的几种电阻率测井方法Word文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
地层水的电阻率，取决于其溶解岩的化学成分，溶液含盐浓度和地层水的温度，电阻率与含盐浓度，及地层水的温度成正比，溶解盐的电离度越大，离子价越高，迁移率越大，地层水电阻率越小。
也就是说岩石电阻率与地层水矿化度温度之间存在正比关系。
三含水岩石电阻率与孔隙度的关系
沉积岩的导电能力主要取决于单位体积岩石中，孔隙体积（孔隙度）和地层水电阻率，孔隙度越大，地层水的电阻率越低，岩石电阻率就越低
实验证明，对于沉积岩
匚R0aFR
wm
其中：
F一岩石的地层因素或相对电阻，对于给定的岩样，它是一个常数这一比值与岩石的孔隙度和胶结情况，孔隙度形状有关。
R0一孔隙中充满地层水时的岩石电阻率。
Rw一地层水电阻率
a一比例系数，不同岩石有不同的数值
m一胶结指数，随岩石胶结程度而变化
小一岩石连同孔隙度
上式就是测井中广泛引用的阿尔奇公式
四含油岩石电阻率与油气饱和度的关系
含油岩石电阻率比含水岩石的电阻率大，岩石含油越多（即含油饱和度越高）岩石的电阻率也越高，这时岩石电阻率除了与岩石的孔隙度，胶结情况及孔隙形状有关外，还与油水在孔隙中的分布状况及含油饱和度和含水饱和度有关。
第二节普通电阻率测井
普通电阻率测井是把一个普通的电极系（由三个电极组成）放入井内，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。
油藏在地下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的测出来。
因此，在测量电阻率的时，必须向岩层通入一定的电流，然后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与电阻率之间的关系。
一电阻率的测量原理
由物理学已知，点电源电流场中任一点的电位
U二里1
I—电流强度（已知）
r一该点到点电源的距离（已知）
因此只需要知道电位U,就可以求得电阻率R的数值。
上图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、M或M、A、B放入井内而把另一个电极N或B放在地面泥浆池中，作为接收回路电极，电极系通过电缆与地面上的电源和记录仪想连接。
当电极系由
井内向井口移动时供电电极A、M供给电流I。
测量M、N电极间的电位差AUmn
通过地面记录仪可将电位差转换为地层地层视电阻率Ra通过推导可得到（对图
a
AB
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。
二电极系的分类
在电极系的三个电极中，有两个在同一线路C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.电位电极系的三个电极之间有三个距离：
AM,AN,MN或AM,BM,
AB这三个距离当中，如果成对电极之间的距离（MN或AB）最小，即AM>
MN或
MA.>
ABj叫梯度电极系，梯度电极系有分为顶部梯度电极系和底部梯度电极系
两种：
顶部梯度：
成对电极在不成对电极之上的梯度电极系。
底部梯度：
成对电极在不成对电极之下
当成对电极间的距离无限小（在极限情况的0）时的梯度电极系叫理想梯度电极
系。
2.电极系的三个电极之间如果成对电极之间的距离（MN或AB）较大，即
AM<
MN或MA.aAB就叫电位电极系。
当成对电极系中的一个电极放到无限远处时，即MNt8或ABt笛这种电位电
极系称为理想电位电极系。
3.电极系的记录点电极系探测范围及表示方法
采用记录点这一概念是为了便于更好的划分地层，确定地层的顶底界面。
对于梯度电极系，记录点选择在成对电极的中点，测量的视电阻率曲线的极大值和极小值正好对准地层界面。
电极距为不成对电极到记录点的距离，对于电位电极系，记录点选择在两个相近电极A、M
的中点，记录的视电阻率曲线正好与响应地层的中心对称，电极距为单电极到最
近一个成对电极之间的距离。
记录点一般用“O”表示，电极距电极距用“L”表示，如上图。
电极系的电极距表示电极系的长度，L不同探测的范围不同。
探测范围通常以探测半径r表示，把电极系的探测范围理解为一个假想的球体。
梯度电极系的不成对电极电极和电位电极系的A电极位于球心，通常认为假想球体对测量结果的影响占整个测量结果的50%,则假想球体即为探测范围根据这一规定，对均匀介质计算的结果是，梯度电极系的探测范围是1.4倍电极距，而电位电极系的
r=2L,由此可知，L越大探测范围越大。
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：
A0.4M0.1N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
三视电阻率曲线的特征及影响因素
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。
（一）.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，底部梯度电极系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，这是确定地层界面的重要特征，来确定高阻层的顶底界面。
2.地层厚度很大时，再地层中点附近，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，具视电阻率曲线与厚度曲线形状相似，单随着厚度的减小，地层中部视电阻率曲线的平直段变小直到消失。
不同厚度的高阻层电阻率取值原则：
（1）高阻厚层：
取中部曲线段的平直段作为地层的真电阻率。
（2）高阻薄层：
取曲线唯一的一个尖峰（极大值）
（3）高阻中厚层：
取面积平均值（具体取值见书）
（二）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。
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。
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，围岩上下界面对
应界面处平直段的中点即bc,b'
c'
的中点。
（三）视电阻率曲线影响因素（略讲）
1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。
2另外，井位、电极距、上下围岩性质都会对视电阻率产生影响。
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。
四、微电极测井
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，含油气地层经常会遇到砂泥岩薄的交互层，由于普通电极
系的的电极距较长，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）微电极测井的原理
微电极电极距比普通电极系的电极距小的多，为了减小井的影响，电极系采用的特殊的结构，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，为微梯度的电极距为0.0375m微电位的电极距为0,05m由于电极距很小，实验证明微梯度电极系的探测范围只有5cm微电位为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则泥饼泥浆薄膜（极板与井壁之间
夹的泥浆）和冲洗带之间的电阻率不同，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，显示较底的数值。
因此在渗透性地层处，这个差异可以判断渗透性地层，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。
（二）微电极测井曲线的应用
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上方出现明显的幅度差，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，根据现场实践微电极测井主要有以下两种应用：
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，非分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。
3,确定冲洗带电阻率Rxo和泥饼厚度hmc
微电极测井探测深度浅，因此可用来确定冲洗带电阻率Rxo和hmc,但需
要使用符合一定条件的图版
第二节侧向测井
为了评价含油性，必须较准确的求出地层的电阻率，再地层厚度较大，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内和围岩中流过，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，在沙泥岩交互层地区，高阻临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。
为解决上述的问题，就出现了带有聚焦电极的侧向测井，它能使主电流成一定厚度的平板状电流束，垂直进入地层，使井的分流作用和围岩的影响大大减少。
侧向测井开始为三侧向测井，后来研制了七侧向，现今已发展了双侧向测井，双侧向测井-微球形聚焦测井已成为盐水泥浆和高电阻率地层剖面的必测项目。
一、三电极侧向测井
不同电阻率测井法的区别，主要反映在它们的电极系上，所以研究侧向测井的原理，主要讨论这种电极系的工作原理。
三侧向现已被双侧向所取代，但作为侧向测井最早的一种，具聚焦的基本原理还是值得一讲。
（一）、基本原理
三侧向测井电极系是一个长的金属圆柱体，它被绝缘物分隔成三部分，如
右图。
中间的A0为主电极，两侧两端的A1、A2通
以相同极性的电流，通过自动调节装置，使A1、A2
的电位始终保持和A0的电位相等，主电极A0的电流
左屏蔽电极电流的作用下，呈水平层状射入地层。
这样大大减小了井和围岩的影响，使之侧向具有
较高的分层能力。
三侧向测井测量的是A0电极表面的电位U,其视电阻率Ra为
Ra=KU/I0
K:
电极系系数，与地层的尺寸，可用理论计算方法获得也可用实验方法求出.
U/I0称为接地电阻，用m表示，它表示水平层状的主电极电流，从电极表面到无限远之间介质的电阻，它与电流通过的空间所有介质的电阻率都有关系，但实际上它主要取决于电极附近介质的电阻率。
（二）、三侧向视电阻率的影响因素
Ra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，下面仅讨论地层参数的影响。
1、层厚和围岩的影响
当层厚大于410（10为主电极长度）时，围岩对测量的Ra基本上没有影响，然而对厚度小于或接近于10的地层，Ra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Ra值降低，地层越薄，围岩电阻率越小，Ra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。
同样侵入深度相同条件下，它对Ra的影响也相对增加。
在侵入深度相同条件下，增加侵入比减阻侵入对Ra影响更大些。
3、三侧向测井曲线的解释
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法相同。
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的多。
1、深浅三侧向曲线重叠法判断油水层。
由于三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。
深浅三侧向的电极系结构如下图：
它们的主要区别是，深侧向屏蔽电极较长，浅侧向屏蔽电极较短，深侧向B电极距屏蔽电极较远，浅侧向回路电极B电极在屏蔽电极附近，这样对主电极的聚焦能力不同，电流线的分布不同。
浅侧向流向地层的电流分散，探测深度较大。
（画图说明）
在油层（泥浆低侵）处，一般深三侧向的视电阻率Ra值大于浅三侧向的视电阻率Ra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Ra值小于浅三侧向的视电阻率Ra值，曲线出现负异常.
2、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Rt（地层真电阻率），Ri（侵入带电阻率）和D（侵入半径）。
结合微侧向测井求设Ri,再利用深浅三侧向的侵入校正图版就可求出Rt和D。
3、划分地质剖面（分层）
三侧向测井受井、层厚、临层的影响较小，纵向分层能力较强，通常在Ra曲线开始急剧上升的位置为地层界面。
三、双侧向测井
双侧向测井是在三侧向和七侧向的基础上发展起来的，所以先大致讲一下七
侧向测井的工作原理
（一）七电极侧向测井（简称七侧向）基本原理
七侧向原理上与三侧向基本相同，只是电极系结构略有差异
七侧向的电极系有七个环状金属电极组成。
一个主电极A0,两对监督电极Mi和M2,Ni和N2以一对屏蔽电极Ai和A2,每对电极对称地分布在Ao两侧，并短路相接。
测量时Ao电极供以恒定电流Io,屏蔽电极Ai和A2流出相同极性的屏蔽电流Is,通过自动调节，使监督电极Mi和Ni（M2和N2）之间的电位差为零，因此无论从Ao或Ai、A2来的电流都不能穿过Mi、Ni（M2与N2）之间的介质。
迫使电流沿径向流入地层。
主电极的Io电流呈圆盘状沿径向流入地层，圆盘厚度约为OiO2（Qi,O2分别MiNi和M2N2的中点）
七侧向Ra=KUm/IoUmMi（或Ni）电极相对远处N电极的电位。
Io:
Ao
电极的电流，K:
电极系系数。
上述的七侧向是深七侧向测井，其探测深度较大，为研究井壁附近侵入带的电阻率，提出了浅七侧向测井。
除了深七侧向的七个电极外，又在屏蔽电极Ai和A2的外侧，加上回路电极Bi和B2,Bi,B2电极的极性与Ao,Ai,A2相反,因此，由Ao,Ai、A2流出的电流穿入地层后不远，即流向Bi,B2电极。
从而减小了探测深度，主要反映侵入带电阻率的变化。
（二）双侧向测井
双侧向测井的原理与七侧向测井类似，采用两个柱状电极和七个环状电极，主电极Ao通以恒定的测量电流Io,Mi和M2（Ni和N2）为测量电极，测量过程中，通过自动调节电路保持监督电极Mi和Ni（M2和N2）间的电位差为零，柱状屏蔽电极Ai,上的电位与环状屏蔽Ai上的电位的比值为一常数.即Ua/Ua=a
..1―,.
（或）。
进行深侧向测井时屏蔽电极Ai、Ai合并为上屏蔽电极，A2
和A2合并为下屏敝电极，并发射极性与Ao电极相同的屏敝电流Is。
浅侧向测井时，Ai,和A2为屏敝电极，极性与Ao电极相同，Ai,A2为回路电极，极性，一一・一一.'
—）.
与Ao相反，由Ao和屏敝Ai,A2流出的电流进入地层后很快返回到Ai,A2电极,减少了探测深度。
（三）微侧向测井和邻近侧向测井
微侧向测井虽然提高了纵向分辨率，但由于受泥饼影响较大，难以求准冲洗带电阻率，为此提出了微侧向测井和邻近侧向测井。
i、微侧向测井
微侧向利用七侧向的测量原理，不同的是电极系小，并装在绝缘极板上，如图是其电极系结构。
电极系由主电极A0,监督电极Mi、M2屏蔽电极Ai构成，Mi,M2和Ai电极呈环状，电极间的距离为A00.016Mi0.012M20.012Ai。
利用推靠器将极板压向井壁，使电极与井壁直接接触。
测量时A0电解流出主电流I。
，
Ai,电极供以屏蔽电流Ii,Ii和I0极性相同，通过自动控制，调节Ii,使监督电极Mi和M2的电位相等，从而迫使I0呈束状沿径向流入地层。
在井壁附近的地层中，电流束的直径近于环形电极Mi和M2的平均直径（约为4.4cm）,距井壁较远处，电流束散开，其探测范围约为7.5cm。
对于渗透性地层，往往形成泥饼，由于泥饼的电阻率通常地层电阻率，因此用微电极测井时，A电极的供电电流被泥饼分流，进入地层的电流较少，泥饼影响加剧。
对于微侧向测井来说，由于屏蔽电流的作用，使得主电流全部流入地层，从而减小了泥饼的影响，能更好地求侵入带电阻率。
测量时，可用下式表示视电阻率：
Ra=KUm/I0
应用时，利用制作的微侧向测井与微电极的综合图版，利用图版可求得冲洗带电阻率。
2、邻近侧向测井
微侧向测井虽然在一定程度上克服了微电极测井受泥浆影响较大的缺陷，但
其探测深度仍然较浅，为此提出了邻近侧向测井。
邻近侧向测井由三个电极构成，电极装在绝缘极板上，借推靠器压向井壁。
主电极为A0,A1为屏蔽电极，M为
参考电位电极。
测量时，调节A1电极屏蔽电流Is,使得M电极的电位Um等于仪器内已知的参考信号U参。
在测量过程中保持Um=U参=常数，通过调节A0电极的电流E使得Ua0=Um,如果两者不等，再调节I0使它们相等，A0电极与M电极间的电位梯度为零，迫使I0沿径向射入地层。
实践结果表明，由于邻近侧向测井的探测范围明显大于微侧向，泥饼影响小得多。
当泥饼厚度hmc<
0.75in（i.9cm）时，泥饼影响可忽略不计，但当hmc>
0.75in时，需用邻近侧向测井校正图版进行校正，以求得侵入带电阻率Rxoo
通常当侵入带直径大于40in（i.02m）时，原状地层几乎没有影响，邻近侧向得出的就是侵入带电阻率R0,但当侵入带直径小于40in时，原状地层电阻率R影响增大，侵入愈浅，影响愈大。
为了减小原状地层的影响，提出了球形聚焦测井，其探测深度介于微侧向和邻近侧向之间，主要反映侵入带电阻率的变化。
四、球形聚焦和微球形聚焦测井
（一）、球形聚焦测井
球形聚焦测井由九个电极组成，A0为主电极，在A0上下对称排列着M0和M0,Ai和Ai,Mi和Mi,M2和M2四对电极（如图），每对电极短路相接。
Ai、'
・、•…
Ai电极与A0电极极性相反，称为辅助电极。
由A0供给的电流一部分流到Ai、’...、一-.、・■
Ai,成为辅助电流，用Ia表小；
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B,这部分电流成为测量电流，用I0表示。
测量时，通过仪器自动控制，调节Ia和I0的大小，使M0（M0）电极的电包与电极Mi、M2（Mi,M2）中点电位差等于一固定的参考值，保持M0到Mi、M2中点之间的电位差不变，此时，通过M0到Mi、M2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。
一.一、一、，一一一一，'
同时，通过调节，要保持Mi、M2（Mi,M2）电极间的电位差近似为零。
由
-「.、......-
于Ai、Ai与Ao相距较近，辅助电流Ia主要沿井眼流动，迫使主电流Io流入地层，由于Mi、M2（Mi,M2）1可的电位差为零，在Mi、M2（Mi,M2）电极以内，Io不会流入井眼，因此Io的变化就反映了地层电阻率变化。
通过选择回路电极B
及电极Mi、M2（Mi,M2）到Ao电极间的距离，可改变球形聚焦的探测范围。
球形聚焦测井通常与深感应测井及微电阻率进行组合测量，通过深感应一球
形聚焦一Rxo测井组合图版，可求出Rx。
、Rt和D（侵入带直径）。
（二）、微球形聚焦测井
微球形聚焦测井原理与球形聚焦测井完全相同，只是电极系形状不同。
主电极呈矩形，其它电极是矩形环状，电极间的距离变小，并装在绝缘极板上，借助于推靠器，使电极与静止直接接触，辅助电流Ia主要经泥饼流入Ai,这就减小
了泥饼的影响，迫使主电流Io流入地层中，对渗透性地层，即流到侵入带中，由于电极距小，探测深度浅，不受原状地层电阻率影响，主要是探测侵入带电阻率Rxo。
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：
（i）深侧向测井电阻率（RLLd）曲线
（2）浅侧向测井电阻率（Rlls）曲线
（3）微球形聚焦测井电阻率（Rmsfl）曲线、井径曲线
（4）自然电位曲线
（5）泥饼厚度
实际应用前，先制作双侧向测井的井眼校正和围岩校正图版，以及双侧向一微球形聚焦组合图版。
然后对RLd和Rls进行井眼和围岩校正，利用微球给出的侵入带电阻率Ro和组合图版得出地层电阻率R。
再利用相应的饱和度公式即可得出地层含油饱和度。
用R。
可求出侵入带的残余油饱和度，从而可得出可动油饱和度。
第三节自然电位测井
人们在测井时，工程上出现一次偶然失误，供电电极没供电，但仍测出了电位随井深的变化曲线。
由于这个电位是自然电位产生的，所以称为自然电位，用SP表示。
一、井内自然电位产生的原因
井内自然电位产生的原因是复杂的，对于油井来说，主要有以下两个原因：
i、地
升级会员 