地球物理测井方法原理.docx

1、地球物理测井方法原理勘查技术与工程专业实验指导书付建伟 宋炜 高杰 王守东中国石油大学出版社前 言勘查技术与工程专业是国家重点学科（培育）地球探测与信息技术专业的本科专业，包括地球物理测井和地球物理勘探两个方向，作为石油行业的主干学科，在油气田勘探和开发中占有重要的位置。为了适应新的形势，培养合格人才，中国石油大学（北京）曾立项加强专业教学体系、课程体系、实验和实践教学体系建设，取得了丰硕成果。作为其成果的一部分，我们不断完善和发展了实验教学方法和内容，本教材就是其重要的成果之一。 本教材包括地球物理测井部分和地球物理勘探两个方面的内容，其中地球物理测井方法原理实验和地球物理测井资料处理与解释

2、部分实验是与地球物理测井方法原理和地球物理测井资料处理与解释部分相配套的内容，适用于勘查技术与工程专业的本科教学实验，同时对地质工程专业、石油工程等相关专业等专业开设的地球物理测井课程所设置的部分实验，可以根据学时安排参考本教材。地球物理勘探方向包括地球物理专业实习、地震资料数字处理实习和地震资料解释实习三方面的内容，分别是在学习完地球物理勘探原理、地震资料数字处理和地震资料解释课程后所开展的实践教学环节。本实验教材由勘查技术与工程专业学科组编写，地球物理测井方面由付建伟和高杰完成，宋炜、王守东、李国发和陈小宏参加了地球物理勘探方向的编写工作。在教材编写过程中，我们参考中国石油大学（华东）、大

3、庆石油学院、长春地质学院、江汉石油学院、中国地质大学（北京）等高校同类专业实验课程设计和实验指导书，吸取了众多教材的内容，在此表示衷心地感谢。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

4、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=AL电极常数测量时可用以下单位表示：V毫伏(mv)，I毫安（mA)，A平方米（m

5、2)，L米(m)，则岩电阻率的单位是欧姆一米(-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

6、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、20

7、cm，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XY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12深度信号发生器原理线路 改变电位器

8、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XY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XY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

9、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) XY函数记录仪 XY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L20自动XY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

10、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。2XY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

11、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2高电阻地层电阻率，1、3低电阻围岩电阻率；h高电阻地层厚度；x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一、实验目的定性的了解高阻层对目的层的屏蔽影响。二、实验原理单电极一方的高祖邻层可使目的

12、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减阻屏蔽三、实验内容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

13、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。五、实验步骤1连接实验线路，检查确认无误后，开启直流稳压电源开关，XY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

14、。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。二、实验原理 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

15、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,-74、（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