测井课件第二章普通电阻率测井 (1).pdf

第二章 普通电阻率测井第二章 普通电阻率测井 （（resisitivity logs resisitivity logs 第二章普通电阻率测井第二章普通电阻率测井 PDF created with pdfFactory Pro trial version 测量井剖面地层的测量井剖面地层的电阻率电阻率，， 是最早使用的测井方法，是最早使用的测井方法， 是现在仍在使用的常规测井方法，是现在仍在使用的常规测井方法， 是每口井从井口到井底必测项目，是每口井从井口到井底必测项目， 研究研究地质剖面，判断岩性，划分油气水层地质剖面，判断岩性，划分油气水层。。 第二章普通电阻率测井第二章普通电阻率测井 PDF created with pdfFactory Pro trial version 地层电阻率地层电阻率 地层电阻率表示地层导电能力的物理量，数值上相地层电阻率表示地层导电能力的物理量，数值上相 当于截面积为当于截面积为1m2，长度为，长度为1m的单位体积岩样的电阻值的单位体积岩样的电阻值, 单位为欧姆单位为欧姆米（米（Ωm r RL/s σ1/R （姆欧（姆欧/米，西门子）米，西门子） l地层电阻率与地层电阻率与岩性、物性、含油性、地层水性质岩性、物性、含油性、地层水性质有关有关 l地层电阻率的大小只与地层地层电阻率的大小只与地层 本身的性质有关，与地层的本身的性质有关，与地层的 几何形状及几何形状及尺寸无尺寸无关关 PDF created with pdfFactory Pro trial version 地层电阻率与地层电阻率与岩性岩性的关系的关系 导电导电类型类型 离离子导电子导电 电子导电电子导电 连连通通孔隙孔隙中盐离中盐离子导电子导电 岩岩石颗粒石颗粒本身的本身的自由自由电子导电电子导电 沉沉积岩（积岩（砂砂岩、岩、泥泥岩），导电能力岩），导电能力 强强，电阻率，电阻率低低，，取决取决与与孔隙孔隙度、地度、地 层水电阻率层水电阻率等等。。 火成火成岩，岩，少少量的量的自由自由电子，电阻率电子，电阻率高高 金属矿金属矿物物中自由中自由电子电子很多很多，导电能力，导电能力强强，， 电阻率电阻率低低 PDF created with pdfFactory Pro trial version 常见岩石、矿物电阻率常见岩石、矿物电阻率 600 105花岗岩花岗岩 600 105玄武岩玄武岩 10-3黄铜矿黄铜矿50 6000白云岩白云岩 10-4黄铁矿黄铁矿60 6000石灰岩石灰岩 10-4 10-3磁铁矿磁铁矿5 500泥灰岩泥灰岩 10-6 3 10-4石墨石墨20 200贝壳石灰岩贝壳石灰岩 109无水石膏无水石膏2 103含油砂石含油砂石 104 106硬石膏硬石膏20 103致密砂岩致密砂岩 5 103 5 1012方解石方解石5 103泥质页岩泥质页岩 109 1016石油石油2 50疏松砂岩疏松砂岩 4 1011长石长石10 100页岩页岩 4 1011白云母白云母560泥岩泥岩 1012 1010石英石英12102粘土粘土 电阻率，欧母电阻率，欧母米米矿物名称矿物名称电阻率，欧母电阻率，欧母米米岩石名称岩石名称 PDF created with pdfFactory Pro trial version 100含含水水地层电阻率与地层电阻率与孔隙孔隙度度的关系的关系 m W a R R F φ 0 R0 孔隙中充满孔隙中充满地层水地层水时时的的岩岩石石电阻率电阻率 Rw 孔隙中所孔隙中所含含地层水的电阻率地层水的电阻率 a 岩性岩性系系数，数，不同不同岩性岩性有有不同不同的数值的数值 m 孔隙结构指孔隙结构指数，数，随随岩岩石石胶结程胶结程度度而变化而变化 F地层地层因素因素 PDF created with pdfFactory Pro trial version 含油地层电阻率与含油地层电阻率与含油气含油气饱和饱和度度的关系的关系 n W t S b R R I 0 Rt 含油岩含油岩石石电阻率电阻率 Ro 该该岩岩石完全石完全含水含水时时的电阻率的电阻率 b 岩性岩性系系数，数，不同不同岩性岩性有有不同不同的数值的数值 n 饱和饱和度度指指数数 I电阻电阻增增大大系系数数 PDF created with pdfFactory Pro trial version 一、岩样电阻率测量原理一、岩样电阻率测量原理 2.1 普通电阻率测井普通电阻率测井原原理理 A、、B供电电极供电电极 M、、N测量电极测量电极 测电压测电压ΔΔUMN，电流，电流I I U r MN ∆ I U K L S I U R MNMN t ∆ ⋅ ∆ K比例系比例系数，数，S/L S L Rt PDF created with pdfFactory Pro trial version 从实验室测量得到的启示从实验室测量得到的启示 1.要测量电阻率，必须供电，形成要测量电阻率，必须供电，形成人工人工电电场场；； 2.研究电场分布规律，确定研究电场分布规律，确定电电场参场参数与电阻率的关数与电阻率的关系系; 3.测量电测量电场参场参数数，根据电场参数与电阻率的关系，得，根据电场参数与电阻率的关系，得 到到电阻率电阻率。。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、普通电阻率测井原理二、普通电阻率测井原理 供电电极供电电极A、、B 测量电极测量电极M、、N 有一个固定在地面，其有一个固定在地面，其 余余三个三个在井在井下下（电（电极系极系）） PDF created with pdfFactory Pro trial version 1、、均匀均匀各向各向同同性性无无穷穷介质中电阻率的测量原理介质中电阻率的测量原理 设采用设采用A M N电极系（电极系（B在地面），因为电极的尺寸在地面），因为电极的尺寸 比电极之间的距离小得多，将其看成比电极之间的距离小得多，将其看成点点电电极极。。 电流密度电流密度 r r I J r r 2 4 π 电电场强场强度度 r r RI JRE r rr 2 4π 电位电位 rd dU E r r − dr r RI rdEdU 2 4π −− r r PDF created with pdfFactory Pro trial version 当当r→ ∞，→ ∞，U→→ 0 时，时，c0，所以，所以 r RI U π4 对对上上式式积分积分得得 c r RI U π4 直直流流电阻率测井的电阻率测井的基基本关本关系系式式 dr r RI dU 2 4π − PDF created with pdfFactory Pro trial version 测量电极测量电极M、、N的电位的电位 AM RI U M π4 AN RI U N π4 电位电位差差 ANAM MNRI UUU NMMN −∆ π4 r RI U π4 PDF created with pdfFactory Pro trial version 由此得均匀各向同性介质电阻率 由此得均匀各向同性介质电阻率 I U k I U MN ANAM R MNMN ∆ ∆ π4 MN ANAM K π4 当当保持保持I不变不变，，ΔΔUMN随随介介质电阻率质电阻率而变化而变化 电电极系系极系系数数 PDF created with pdfFactory Pro trial version 2、电位叠加原理、电位叠加原理 介质内存在若干个点电源时，某一点的电位是所有介质内存在若干个点电源时，某一点的电位是所有 电源单独存在时的电源单独存在时的代代数数和和 对对A B M 电极系电极系 AM RI U A M π4 BM RI U B M π4 − AMBM RIAB UUU B M A MM π4 AMBM RIAB U MN π4 I U K I U AB AMBM R MNMN ∆ ∆ ⋅ π4 AB AMBM Kπ4 n n r RI r RI r RI U πππ444 2 2 1 1 L PDF created with pdfFactory Pro trial version 3、电极系互换原理、电极系互换原理 如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电AMN变变 成双极供电成双极供电MAB，且，且I不变，则在同一剖面上，测得的不变，则在同一剖面上，测得的 电位差相同，电极系系数相同。电位差相同，电极系系数相同。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 4、非均匀介质中电阻率的测量（视电阻率）、非均匀介质中电阻率的测量（视电阻率） 全非均匀介质全非均匀介质 st RR≠ txomcm RRRR≠≠≠ 泥饼泥饼 Rmc 泥泥浆浆 （（Rm 冲洗带冲洗带 （（Rxo 原原状地层状地层 （（Rt 围围岩岩 （（Rs PDF created with pdfFactory Pro trial version 视视电阻率电阻率Ra将电极系在实际井眼和地层条件下测将电极系在实际井眼和地层条件下测 量的电位差量的电位差 ∆UMN按按计算的电阻率，计算的电阻率， 称为视电阻率。普通电阻率测井按上式得到的曲线称称为视电阻率。普通电阻率测井按上式得到的曲线称 为视电阻率曲线。为视电阻率曲线。 I U KR MN ∆ 说明说明 1）只）只要要电电极系极系选择合适选择合适，，Ra 反映反映 Rt的的变化变化；； 2））Ra 大小及大小及曲线曲线形形态态与井与井眼眼、地层、电、地层、电极系结构极系结构有关有关；； PDF created with pdfFactory Pro trial version 2.2 梯度电极系和电位电极系测井梯度电极系和电位电极系测井 一、电极系分类和基本参数一、电极系分类和基本参数 PDF created with pdfFactory Pro trial version （（1）定义单电极到靠）定义单电极到靠 近它的成对电极间的距离近它的成对电极间的距离 大于成对电极间的距离大于成对电极间的距离 时，称为梯度电极系。时，称为梯度电极系。 1、梯度电极系、梯度电极系 （（2）根据成对电极与单电极）根据成对电极与单电极 的相对位置分的相对位置分 底部梯度成对电极在下方底部梯度成对电极在下方 顶部梯度成对电极在上方顶部梯度成对电极在上方 （（3）描述电极系参数）描述电极系参数 深深度度记录点记录点（（O））成对电极的中点成对电极的中点 电电极极距距（（L））单电极到深度记录点的距离单电极到深度记录点的距离 探探测测半径半径以单电极为球心，球体内包括的介质以单电极为球心，球体内包括的介质 对测量结果贡献达到对测量结果贡献达到50的时候，球的半径为探测半径的时候，球的半径为探测半径 探探测测半径半径 r 1.4 L （（4）理想梯度电极系）理想梯度电极系 0→MN PDF created with pdfFactory Pro trial version 2、电位电极系、电位电极系 （（1）定义单电极到靠近它的成对电极）定义单电极到靠近它的成对电极 之间的距离小于成对电极之间的距离。之间的距离小于成对电极之间的距离。 （（2）参数）参数 深度记录点（深度记录点（O）单电极到与它相邻）单电极到与它相邻 的成对电极的中点。的成对电极的中点。 电极距（电极距（L）单电极到与它相邻的成）单电极到与它相邻的成 对电极间的距离对电极间的距离 探测半径探测半径 AMLr22 我国常用我国常用A0.5M2.25N,L0.5。常称为。常称为0.5米电位米电位。。 （（3）理）理想想电位电电位电极系极系 ∞→AB PDF created with pdfFactory Pro trial version 电极系分类表电极系分类表 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、梯度电极系视电阻率曲线二、梯度电极系视电阻率曲线 1、、理理想想梯度电极系视电阻率梯度电极系视电阻率理理论论曲线曲线 h 10AO Rt 5ΩΩm Rs 1ΩΩm ，，d 0 条件条件理理想梯想梯度电度电极极 系系，，无无井井眼存眼存在，地在，地 层层看看成成纵纵向向阶跃介阶跃介 质，质，采采用用镜像镜像法法原原理理 计算计算出出视视电阻率电阻率曲线曲线。。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 镜像镜像法法原原理理 r IR r IR U M ′ ′ ππ44 11 11 r IR U M ′ ′ ′ ′ π4 2 12 点点电电荷荷的的平平面面镜像镜像 PDF created with pdfFactory Pro trial version 理想梯度电极系视电阻率理论曲线分析理想梯度电极系视电阻率理论曲线分析 1、视电阻率公式简化、视电阻率公式简化 I U MN ANAM Ra MN ∆ π4 IMN U AORa MN 1 4 2∆ ⋅ π I E AO 0 2 4 ⋅ π AOANAM o MN E MN U → ∆ 0→MN PDF created with pdfFactory Pro trial version 4 /4 2 2 AO I E I E AOR o o a π π o oj o oj o a R j j j E R 2 4AO I joj π 令令 joj均匀均匀介介质质中中记录点记录点处处的电的电流流密密度度 jo记录点记录点处处的的真真实实电电流流密密度度 Ro 记录点记录点处处的的介介质质真真电阻率电阻率 PDF created with pdfFactory Pro trial version （（2 Ra曲线分析（定性、提升分析）曲线分析（定性、提升分析） o oj o oj o a R j j j E R PDF created with pdfFactory Pro trial version （（1）曲线不对称）曲线不对称 曲线特征曲线特征 高阻层高阻层底底界界面面出现出现极极大值大值 高阻层高阻层顶顶界界面面出现出现极极小值小值 高阻层高阻层顶顶界界面面出现出现极极大值大值 高阻层高阻层底底界界面面出现出现极极小值小值 底部梯度底部梯度 顶部梯顶部梯度度 确确 定定 地地 层层 界界 面面 PDF created with pdfFactory Pro trial version 曲线特征曲线特征 （（2）高阻层内有）高阻层内有厚厚度为度为L的的低低阻阻区区 顶部顶部在底在底界界面上面上 底底部部在在顶顶界界面面下下 （（3））高高阻层阻层Ra的的代代表值表值 平平均均值值*h/L≥≥5 h/L≤≤5极极大值大值 PDF created with pdfFactory Pro trial version 三、电位电极系视电阻率理论曲线三、电位电极系视电阻率理论曲线 h18L h22Lh30.2L 1、对称于地层中点，、对称于地层中点， Ramax在地层中部在地层中部 2、地层界面在曲线上没有明显的特征、地层界面在曲线上没有明显的特征 3、代表值是、代表值是Ramax 4、、hRt →→ Ra↗↗ RxoRt →→ Ra↘↘ PDF created with pdfFactory Pro trial version 上次课内容回顾上次课内容回顾 3、若普通电阻率电极系为AMN，A为供点电极，3、若普通电阻率电极系为AMN，A为供点电极， M、N是测量电极，AM1.0米，MN2.0米，该M、N是测量电极，AM1.0米，MN2.0米，该 电极系的记录点与A的距离为_________；则该电极电极系的记录点与A的距离为_________；则该电极 系是系是电极系电极距电极系电极距， 该电极系， 该电极系 常数为常数为。。 1、说明影响1、说明影响岩石电阻率大小的主要因素岩石电阻率大小的主要因素和影响电阻和影响电阻 率率测量读数的因素测量读数的因素；写出Archie公式，注意标明各参；写出Archie公式，注意标明各参 数物理含义。数物理含义。 2、简述实际测井中为什么通常至少测量深、中、2、简述实际测井中为什么通常至少测量深、中、 浅三条电阻率测井曲线。浅三条电阻率测井曲线。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 一个高阻薄层与理想梯度电极系AMN的相对位置一个高阻薄层与理想梯度电极系AMN的相对位置 如下图，试用公式（上面） 近似分析三种情况如下图，试用公式（上面） 近似分析三种情况 下，高阻薄层对记录点处视电阻率的影响 下，高阻薄层对记录点处视电阻率的影响 o oj o a R j j R PDF created with pdfFactory Pro trial version 3 微微电极测井原理电极测井原理 Rmc1 3Rm，Rmc1 3Rm， hmc0.52.5cmhmc0.52.5cm Rxo35Rmc，hxo1050cmRxo35Rmc，hxo1050cm 渗透渗透层有层有侵入侵入 非非渗透渗透层层没没有有侵入侵入 区别区别 区区分分渗透渗透层层和和非非渗透致渗透致密密层层 一一、方法的、方法的提出提出 划分划分储储层层中中的小的小非非渗透夹渗透夹层层 需解需解决决的的问题问题 PDF created with pdfFactory Pro trial version 解决办法用两个解决办法用两个L不同不同、、L很很小小的电极系的电极系 一个反映一个反映Rmc，一个反映，一个反映Rxo 选选A 0.025 M1 0.025 M2 A0.025MA0.025M1 10.025M0.025M2 2（反映Rmc ）（反映Rmc ） A0.05MA0.05M2 2（反映Rxo ）（反映Rxo ） 构成构成 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、测量原理二、测量原理 2、视电阻率、视电阻率 0 I U KRa ∆ ΔΔU ΔΔUM1M2 UM2 K电电极系系极系系数，数，需需用用实验实验的方法的方法得得到到 1、电、电极系极系贴贴井井壁壁 PDF created with pdfFactory Pro trial version 3、微电极测井曲线、微电极测井曲线 曲线以相同的基线、相同的横向比例尺重叠绘制曲线以相同的基线、相同的横向比例尺重叠绘制 PDF created with pdfFactory Pro trial version 三、主要用途三、主要用途 1、划分岩性和储集层、划分岩性和储集层 储储层层 泥泥岩岩 2、、确定确定岩层岩层界界面分面分歧歧点点 PDF created with pdfFactory Pro trial version 第二章普通电阻率测井作业第二章普通电阻率测井作业 1、证明电极系的互换原理。1、证明电极系的互换原理。 2、根据镜像法原理和电场边界条件，推导一个水2、根据镜像法原理和电场边界条件，推导一个水 平分界面情况下的虚电源电流I′、I″的表达式。平分界面情况下的虚电源电流I′、I″的表达式。 3、定性分析理想顶部梯度电极系的理论曲线。3、定性分析理想顶部梯度电极系的理论曲线。 PDF created with pdfFactory Pro trial version