电法测井1.ppt

第七章 电法测井（Electrical logging),第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度及含油饱和度的关系 第二节 普通电阻率法测井 第三节 自然电位测井 第四节 侧向测井 第五节 感应测井,引言,电法测井是地球物理测井中三大测井方法之一,电阻率电导率介电常数,地质剖面判断岩性划分油气水层,储集层的含油性渗透性和孔隙性,第七章 电法测井,电 法测井,电学性质,电化学性质,引言,研究地层导电性质的各种电阻率测井,包括：普通电阻率测井、侧向测井、感应测井研究地层极化性质的各种介电常数测井，包括：电磁波传播测井研究地层电化学性质的电测井,包括：自然电位测井和人工自然电位测井,第七章 电法测井,电法测井,引言,电阻率测井是电法测井中使用最早，也是最常用的方法,电阻率测井,第七章 电法测井,岩石电阻率,引言,不同岩石电阻率各不相同，岩石电阻率决定于下列因素,岩石电阻率,第七章 电法测井,掌握了岩石电阻率与上述因素的关系，可由测量的电阻率确定岩石孔隙度、含油饱和度等参数。,第七章 电法测井第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度及含油饱和度的关系,第七章 电法测井,本节授课内容及重难点,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,岩石电阻率与岩性的关系,岩石电阻率与地层水性质的关系,岩石电阻率与孔隙度的关系,岩石电阻率与含油饱和度关系,本节授课内容,岩石的电阻率,一、岩石电阻率,各种岩石具有不同的导电能力，岩石的导电能力可用 电阻率来表示。由物理学可知对于均匀材料的导体，电阻r：,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,导体的材料导体长度 导体横截面积,导体电阻,导体的材料,几何形状（长度、截面积）,导体电阻率,电阻率测井通过测量地层电阻率来反映地层的岩性、孔隙度、含油饱和度等地质信息,通过测量流过岩样的电流（I）和M，N之间的差，可由欧姆定律确定岩样MN之间的电阻：,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,实验室电阻率测量,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,实际地层电阻率测量,普通电阻率的测量与岩样的测量原理是极其相似的。但是，井内电场电位的分布很复杂，与R之间的关系也很复杂，不能用上述方法求取。,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,二、岩石电阻率与岩性的关系,不同矿物、不同岩石的电阻率各不相同。,一些主要造岩矿物（石英、云母、方解石）的电阻率很高。,由于岩性及组织结构不同 其导电性质不同,火成岩电阻率高沉积岩电阻率低,金属矿物的电阻率极低（黄铁矿、磁铁矿）。,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,二、岩石电阻率与岩性的关系,连通孔隙中所含的溶液的正负离子导电,组成岩石颗粒本身的自由电子导电,岩石孔隙中所含溶液的性质、浓度和含量,火成岩,电阻率很高,电阻率低,自由电子,组成岩石颗粒本身的自由电子导电,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,二、岩石电阻率与岩性的关系,沉积岩,黏土,疏松砂岩,含油砂岩,石灰岩,白云岩,火成岩,玄武岩,花岗岩,三、岩石电阻率与地层水性质的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的固体颗粒部分因含有少量自由电子，故导电能力很差。孔隙溶液（即地层水）的电阻率 沉积岩的导电能力,地层水的电阻率Rw影响因素,溶解盐成分,溶液含盐浓度,地层水的温度,1.地层水电阻率与地层所含盐类化学成分的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,在温度、浓度相同的条件下，溶液内所含盐类不同，其电阻率也不同。油田地层水的主要盐类成分包括NaCl、KCl、Na2SO4、NaHCO3等求取地层水电阻率Rw：（1）当地层水中只有NaCl，或除NaCl外只含有微量的非NaCl盐类，则可将地层水视为纯NaCl溶液来研究它的电学性质，利用NaCl溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版求出地层水电阻率Rw。,1.地层水电阻率与地层所含盐类化学成分的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,氯化钠溶液电阻率与其浓度和温度的关系图板,（2）当地层水中所含的非NaCl盐类的含量不可忽略时，应先用“不同离子的换算系数图版”求出地层水中所含各种盐类离子的换算系数，得出该地层水中等效的NaCl溶液矿化度，再利用“氯化钠溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”确定Rw。,1.地层水电阻率与地层所含盐类化学成分的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,不同离子的换算系数图版,1.地层水电阻率与地层所含盐类化学成分的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,2.地层水电阻率Rw与溶液浓度和温度的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,溶液浓度，溶液中离子数，溶液的导电性，溶液电阻率。,溶液温度，离子迁移率，溶液的导电能力，溶液电阻率。（有些盐类例外：溶液温度，溶解度，溶液电阻。）,流 体：R石油 R地层水地 层：R油层 R水层,地层水电阻率,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,用水分析资料确定 是目前最有效的方法。其步骤如下：根据水样分析得到的地层水各种成分的含盐量，计算出混合液的总含盐量；由图版2查出非NaCl成分转化成等效NaCl的系数，然后，将每种离子等效系数与其含量乘积累加起来，可得到地层水等效NaCl的含盐量；根据地温梯度和深度确定地层温度；利用图版1确定地层温度下的地层水电阻率。一般，按下式计算地层温度：,岩石电阻率与地层水性质的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,例：某一地层的地层水分析结果是Ca2+=460PPM，SO42-=1400PPM，Na+Cl-=19000PPM，该地区地温梯度为 3.5/100米，地表温度为 T0=15,该地层的深度为 D1800米，试确定地层水电阻率。解：总矿化度为 46014001900020860 PPM。从图版2横坐标20860处查得，Ca2+的等效系数为0.81，SO42-的等效系数为0.45。等效NaCl的矿化度为：4600.8114000.451900020000 PPM。地层温度：T150.035180078。在图版1的纵坐标78处，对应20000PPM线交点，在横坐标的位置处，可查得Rw0.13。,岩石电阻率与地层水性质的关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,例：某一地层的地层水分析结果是Ca2+=460PPM，SO42-=1400PPM，Na+Cl-=19000PPM，该地区地温梯度为 3.5/100米，地表温度为 T0=15,该地层的深度为 D1800米，试确定地层水电阻率。解：总矿化度为 46014001900020860 PPM。从图版2横坐标20860处查得，Ca2+的等效系数为0.81，SO42-的等效系数为0.45。等效NaCl的矿化度为：4600.8114000.451900020000 PPM。地层温度：T150.035180078。在图版1的纵坐标78处，对应20000PPM线交点，在横坐标的位置处，可查得Rw0.13。,岩石电阻率与地层水性质的关系,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,孔隙度：岩石本身的孔隙体积和岩石体积之比值。它 是一个无量纲的量，它可以用小数或百分数表示。孔隙度划分为总孔隙度和有效孔隙度和缝洞孔隙度。,1.总孔隙度：岩石中总孔隙体积与岩石体积之比，用 表示。2.有效孔隙度：岩石中连通孔隙体积与岩石体积的比，用 表示。3.缝洞孔隙度：岩石中缝洞孔隙体积与岩石体积的比，用 表示。,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,饱含水岩石结构图,Ro表示含水砂岩电阻率，则：,Ro=f（Rw，岩性）,固定岩性，设法消除Rw的影响。给定的岩样（孔隙度，不含泥质）改变地层水的电阻率值Rw1，Rw2 Rwn 岩石电阻率Ro1，Ro2 Ron，R01/Rw1=R02/Rw2=R0n/Rwn,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,Ro与 的关系,定义：岩石的地层因素F,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,实验确定F与 关系方法 取同类岩石的n岩样，其孔隙度分别为，将各岩样饱和 水，并测出各岩样的电阻率分,，得：,且.在以F为纵座标，为横坐标的双对数坐标上得到F=f()关系式。,a 比例系数，不同岩性有不 同的数值，变化范围在 0.61.5m 胶结指数，随岩石胶结程度 而变化，一般为2,变化范 围1.53,F与 关系:,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,a)岩石孔隙度越大或地层水的电阻率越低，岩石导电能力越强，电阻率就越低。b)岩石孔隙度越小或地层水的电阻率高，岩石导电能力差，岩石电阻率高。,四、岩石电阻率与孔隙度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,结论：,五、岩石电阻率与含油饱和度关系,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,含水饱和度Sw：含水孔隙体积占有效孔隙体积 的百分数。含油饱和度So：含油孔隙体积占有效孔隙体积 的百分数。含气饱和度Sg：含气孔隙体积占有效孔隙体积 的百分数。岩石孔隙中仅含有油水时：So+Sw=1岩石孔隙中仅含有气水时：Sg+Sw=1,五、岩石电阻率与含油饱和度关系,亲水岩石孔隙中含有水和油时，岩性固定:,对于给定的岩样，Rw和 都一定时，So越高，Rt越大，反之，Rt 越小。,引入“电阻增大系数I”，即含油岩石电阻率Rt与该岩石完全含水时 的电阻率Ro之比:,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,五、岩石电阻率与含油饱和度关系,拟合岩石电阻增大系数I 与含水饱和度关系：,选择本地区不同孔隙度的岩样，先测出每块岩样完全含水时的Ro，然后向完全含水岩样中逐步压入石油，改变岩样的So，并测出对应的Rt。在双对数坐标纸上，以I为纵坐标，Sw为横坐标，作出 关系曲线。,b 比例系数，b=1。n 饱和度指数，n=2。b，n只与岩性有关，表 示油水在孔隙中的分布 状况对含油岩石电阻率 的影响。,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,阿尔奇公式,著名的阿尔奇公式,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,应用电阻率测井资料解释具有粒间孔隙的含水岩石和含油岩石的两个基本解释公式,阿尔奇公式举例,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,例：已知一含油气纯砂岩地层Rt=40(欧姆米)，Rw=0.4(欧姆米)，a=b=1，m=n=2，求Sw、Sh。解：根据阿尔奇公式，得：则：Sh=1-Sw=0.6,本节小结,岩石电阻率与岩性的关系,岩石电阻率与地层水性质的关系,岩石电阻率与孔隙度的关系,岩石电阻率与含油饱和度关系,本节小结,岩石的电阻率,第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系,第七章 电法测井 第二节 普通电阻率法测井（Resisitivity logs),本节授课内容及重难点,第二节 普通电阻率法测井,视电阻率曲线特点及影响因素,微电极测井,本节授课内容,普通电阻率测井,标准测井,电阻率法测井：是根据自然界中各种不同岩石和矿物的导电能力不同这一点来区别钻井剖面上岩石性质的一种方法。物理基础：岩石电阻率与岩性、物性、含油性的关 系数据采集：采用稳定电流场测量井下介质的电阻率,第二节 普通电阻率法测井,一、普通电阻率测井1、电阻率的测量原理电极系：放置在井中的三个电极形成的一个相对位置不变的体系。测井时，把电极系放入井中，而另一个电极（B或N）留在地面。当电极系由井底向井口移动时，有供电电极A，B供给电流I，有测量电极M，N测量电位差，电位差的变化就反映了井内不同地层电阻率的变化。,第二节 普通电阻率法测井,均匀介质中岩石电阻率的求取 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）为球心,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，得,第二节 普通电阻率法测井,而电场强度 对E积分得当 时，固C=0。均匀介质中任一点的电位：,第二节 普通电阻率法测井,两点结论：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位的互换原理。对于非均匀介质，这个原理也是适用的。如果在均匀介质中放置n个点电源，其电流强度分别为，.，它们距P点的距离分别为，.，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：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，由此即可求出R，普通电阻率测井正是利用这一原理求取地层电阻率的。,第二节 普通电阻率法测井,如果电极系由A,M,N 组成，则有则，（1）式中 K电极系系数，其大小只与三个电极之间的距离有关,第二节 普通电阻率法测井,若电极系由A，B，M组成，则电极A的电流I和电极B的电流-I对M点的电位均有贡献。N点离A,B点很远，因此，（2）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。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。,第二节 普通电阻率法测井,2.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。如井内有泥浆（Rm）、地层厚度(H)有限、储集层上下有围岩(Rs)，泥浆侵入使井眼周围横向方向形成不同的环带(Rmc,Rxo,R过，Rt)，要考虑这些所有情况进行理论计算是不可能的，但为了将普通电阻率测井用于生产，我们将实际的电极系在实际井眼和地层条件下测量的电位差按式（1）、（2）计算的电阻率称为视电阻率（apparent resisitivity),记为Ra,即 式中，K电极系系数 Ra是在综合条件影响下测出的岩层电阻率，它与岩层真电阻率Rt有直接的关系。,第二节 普通电阻率法测井,泥浆侵入使井眼周围横向（径向）方向形成不同的环带泥浆侵入：钻井过程中，由于泥浆柱的压力大于地层压力，压力差就会使泥浆滤液向地层中渗入，并置换了原渗透层孔隙中的流体。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。,第二节 普通电阻率法测井,3.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（或）较大，即，。电位电极系又分为正装电位电极系和倒装电位电极系两种：正装电位：成对电极在不成对 电极之下的电位电极系。倒装电位：成对电极在不成对 电极之上的电位电极系。,第二节 普通电阻率法测井,电位电极系的电极距为单电极（不成对电极）到靠近它最近那个成对电极之间的距离，即L=。L 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Ra可看作记录点处的Ra。当成对电极系中的一个电极放到无限远处时，即，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。对理想电位电极系有：当，有 此种电极系测出的是电阻率和测量电位M 的电位成正比，故此电极系称为电位电极系。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。,第二节 普通电阻率法测井,（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。梯度电极系又分为正装梯度电极系和倒装梯度电极系正装梯度（底部梯度）：成对电极在不成对电极之下。倒装梯度（顶部梯度）：成对电极在不成对电极之上。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，当 时，即：视电阻率和深度记录点O的电位梯度成正比，故此电极系称为梯度电极系。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。,第二节 普通电阻率法测井,综上所述，根据梯度或电位、正装或倒装、单极供电或双极供电，可以把电极系分为8种不同的电极系，见下表,第二节 普通电阻率法测井,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。（4）电极系互换原理 把电极系中的电极和地面电极功能互换（原供电电极改为测量电极，原测量电极改为供电电极），而各电极间的相对位置不变，则所得到的视电阻率值不变，这称为电极系互换原理。根据互换原理，表7-4中的梯度电极系实质上只有两种类型，电位电极系只有一种类型。（5）电极系探测深度 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 普通电阻率法测井,三、视电阻率曲线特点及影响因素1、电位电极系视电阻率理论曲线特征（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；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HAM时，“小平台”靠地层外侧一点为高值点，出现假极大值。（4）在选择电极系时，电极距L不能太大，一般选L hmin；由于井的影响，L 又不能太小。一般选取L0.5m，对于h 0.5m的地层，不能用电位电极系视电阻率曲线去分辨。在实际应用中，“小平台”和“假极大”均难以分辨。,第二节 普通电阻率法测井,2.梯度电极系视电阻率理论曲线特征 设R1=R3=Rs=1，R2=5，且不考虑井的影响，可以得到理想梯度电极系是电阻率曲线。可以看到，顶部和底部梯度电极系Ra曲线形状刚好相反,第二节 普通电阻率法测井,定性说明梯度电极系在厚、中、薄地层Ra变化规律的方法：由于忽略了井的影响，并使用理想梯度电极系，则Ra为式中为E0记录点O处的场强。令 为均匀介质的电流密度，记录点O处的实际电流密度为。根据微分形式的欧姆定律有：其中 为记录点O所在介质的真电阻率。在测量条件不变时(j0j不变），在某一深度上的Ra值与O点所在介质的电阻率Ro成正比，与O点处的电流密度jo成正比。举例用上式解释底部梯度电极系视电阻率曲线。,第二节 普通电阻率法测井,（1）高组厚层（测量条件不变，即I及AO不变）设R1=R3=Rs=1，R2=Rt=5a点以下 Ra=Rs=1ab段 Ra逐渐增大 bc段 Ra不变cd段 Ra达到最大值de段 Ra逐渐减小ef段 Ra不变fg段 Ra逐渐减小gh段 Ra不变hi段 Ra降至最低ij段 Ra逐渐增大j段以上 Ra不变,第二节 普通电阻率法测井,（2）中等厚度高组地层 同高组厚层Ra曲线形状基本特征相同。随地层厚度减小，曲线变得陡直，幅度降低。,第二节 普通电阻率法测井,(3)高组薄层（hAO)在高组层下方距高组层底界面一个电极距处出现“假极大”b点，随电极系上升Ra下降出现bc段，这是由于高组层很薄，A电极进入高组层底界面时，马上受到上部围岩的“吸引”，使j0降低，cd段是在A电极已进入上部围岩中得到的。当O穿过高组层底界面时，Ra有一个跳跃，取得视电阻率极大值。,第二节 普通电阻率法测井,总结：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。（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hL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。（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。,第二节 普通电阻率法测井,3.实测视电阻率曲线及影响因素（1）井的影响 实测视电阻率曲线比理论曲线幅度低，界面附近变得平缓；泥浆电阻率变化对测量结果的影响：Rm Ra井径大小对测量结果的影响 d Ra为保证视电阻率曲线的测量质量，一般要求Rm5Rw以上。,第二节 普通电阻率法测井,（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。当AO较小时，由于井的影响较大，Ra不高。随着AO的加大，探测深度加大，地层贡献占主导地位，Ra升高。当电极距增大到一定程度，在增大AO，Ra降低，这是由于低阻围岩影响的结果。,第二节 普通电阻率法测井,（3）围岩-层厚的影响目标层厚度变薄视电阻率值变小即 h Ra主要由于低阻围岩影响所致,第二节 普通电阻率法测井,（4）侵入影响 增阻侵入（泥浆高侵）：减阻侵入（泥浆低侵）：水层增阻侵入：RmRxoRw 油层（油水同层）减阻侵入：RmRxoRt,第二节 普通电阻率法测井,（5）高阻邻层的屏蔽影响当夹层厚度大于或等于电极距长度时（h夹层=AO），（a）、（b)增阻屏蔽，原因高阻层使O点所在处实际电流密度增大。当夹层厚度小于电极距长度时（h夹层AO）（c)减阻侵入，原因高阻层使O点所在处实际电流密度减小。,总结：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。,第二节 普通电阻率法测井,（6）地层倾角的影响随 曲线的极大值向地层中心移动，趋向以地层中心对称；曲线极大值随 而，且曲线变得平缓，极小值变得模糊；当60 时，梯度曲线的特点基本上不存在。,第二节 普通电阻率法测井,4.视电阻率曲线的应用（1）岩层的视电阻率读数对于不同岩层采取不同的取值方法，应选取最接近岩层正电阻率的Ra 高阻厚层实测曲线上读地层中部较直线段的Ra平均值,第二节 普通电阻率法测井,高组薄层Ra曲线上只有一个尖峰，尽管此极大值小于地层真电阻率Rt，但它是曲线上最接近Rt的一个值,第二节 普通电阻率法测井,高阻中厚层去掉屏蔽区，取面积平均值法屏蔽区（盲区）：在底部（顶部）梯度电极系视电阻率曲线上，在高组层内距顶（底）界面一个电极距的范围内，视电阻率值很低，这个范围称为屏蔽区或盲区。,第二节 普通电阻率法测井,（2）划分岩性剖面 划分岩层时，要利用曲线的突出特点。在实测的梯度曲线上，极小值已失去划分岩层的价值，而极大值却仍很突出。通常采用顶、底部梯度曲线上的极大值，分别确定高阻岩层的顶界面和底界面的深度。顶界面深度(顶部梯度曲线上Ra极大值的深度）底界面深度(底部梯度曲线上Ra极大值的深度）地层厚度h=Z底-Z顶 一般常用的电极距AO=1m的两种不同类型的梯度曲线上的极大值划分高阻岩层，且不需MN/2的校正。,第二节 普通电阻率法测井,四、标准测井标准测井：在全油区的各口井中，采用相同的几种测井组合，用相同的深度比例（1：500）或横向比例，对全井段进行测井。内容：视电阻率测井（Rt）、自然电位测井（SP）、井径测井（CAL）/自然伽玛测井（GR）应用：在一个油田内部或一个区域内，研究岩性变化、构造形态、大油组划分等工作。标准电极系选取原则：能够清楚划分地质剖面的岩性；能够尽量接近地层的真电阻率。,第二节 普通电阻率法测井,思考题1.何谓电位电极系？何谓梯度电极系？2.电极系的探测深度及其主要决定于什么？3.写出N0.8M3.4A表示的电极系种类、电极距。4.何谓含水饱和度、含油饱和度、含气饱和度？,第二节 普通电阻率法测井,五、微电极测井手段的提出（设计的目的)：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。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，采用了贴井壁电极距很小的微电极测井。物理基础：岩石电阻率与岩石的岩性、孔隙度、含油饱和度的关系。,第二节 普通电阻率法测井,1.微电极测井的原理 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，测井时使电极紧贴在井壁上，减小泥浆对结果的影响。,实验证明：微梯度的探测深度约为40mm，泥饼电阻率 微电位的探测深度约为100mm，冲洗带电阻率,第二节 普通电阻率法测井,2.微电极测井曲线 微电极系测量结果除受泥饼、侵入带和原状地层的影响外，还与极板的形状和大小有关。测量结果用视电阻率Ra表示，表达式为：,式中 K微电极系系数，K值与电极距和极板的形状、大小有关，由于极板和电极严重磨损都会使K值发生变化，因此应经常校验K值。一般是在微电极校验池中测量得到；微梯度测井时，微电位测井时，N为对比电极，一般用仪器主体作N电极,第二节 普通电阻率法测井,实测曲线变化规律：通常采用重叠法将微电位和微梯度两条曲线绘制在测井成果图上。幅度差：微电位与微梯度测井值的差异正幅度差微电位幅度微梯度负幅度差微电位幅度微梯度幅度差大小取决于Rmc/Rxo 及 泥饼厚度储层：一般有幅度差（常为正幅度差）砂泥岩剖面上，储层渗透性（幅度差）随泥质含量的变化而变化。非储层：一般无幅度差（或不规则差异）,第二节 普通电阻率法测井,3.微电极测井曲线的应用（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。,第二节 普通电阻率法测井,（2）判断岩性和确定渗透性地层 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。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。,第二节 普通电阻率法测井,（3）确定油层有效厚度 纵向分层能力强，可用以扣除夹层，得到有效厚度。（4）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，Ra 和Rm相同。（5）确定冲洗带电阻率及泥饼厚度 见教材P224,第二节 普通电阻率法测井,本节小结,第二节 普通电阻率法测井,视电阻率曲线特点及影响因素,微电极测井,本节小结,普通电阻率测井,标准测井,第七章 电法测井第三节 自然电位测井（Spontaneous potential logging),本节授课内容及重点,自然电位测井曲线,自然电位曲线的 因素,自然电位曲线的应用,本节授课内容,井内自然电位产生的原因,第三节 自然电位测井,人们在早期的实际测井中，在供电电极没有供电时，测量电极在井内移动时，仍能测量到与地层性质有关的电位变化。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电位，用SP表示。物理基础：电化学作用产生自然电场。资料应用：划分渗透层 估计泥质含量 确定地层水电阻率 判断水淹层,第三节 自然电位测井,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：(1)地层水矿化度（含盐量）与泥浆矿化度不同。(2)地层压力不同于泥浆柱压力。这样在井壁附近产生了电化学过程，结果产生了自然电动势，形成自然电场。实践证明：油井的自然电位主要由扩散作用（扩散电动势和扩散吸附电动势）和过滤作用（过滤电动势）产生的，只有在泥浆柱和地层间的压力差很大的情况下，过滤作用（过滤电动势）才成为较重要的因素。,第三节 自然电位测井,1、扩散电动势（Ed）在一个玻璃容器中，用渗透性的半透膜将之隔开，两边NaCl溶液的浓度不同。左边为C1，右边为C2，且C1C2。离子在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子要穿过半透膜移向较低浓度的溶液，这种现象称为离子扩散。,第三节 自然电位测井,此时溶液两侧的电动势保持为一定值，我们把这个电动势称为扩散电动势或扩散电位(Ed）。式中，Kd扩散电位系数,mv。对NaCl溶液来说，当t=18时，测得Kd-11.6mV。C1，C2 溶液浓度，g/L。当溶液浓度不很大时，溶液浓度与电阻率成反比，所以：,第三节 自然电位测井,与上述实验现象一样，井内自然电位的产生也是两种不同浓度的溶液相接触的产物。砂岩段由于其渗透性较好，一般产生扩散电位。这是由于浓度为Cw的地层水和浓度为Cmf的泥浆滤液在井壁附近接触产生扩散现象的结果。通常，Cw Cmf，所以一般扩散结果是地层水内富集正电荷，泥浆滤液中富集负电荷。此时有：,第三节 自然电位测井,总结扩散电动势：产生原因：泥浆和地层水矿化度不同产生电化学过程（带电离子扩散）产生电动势 自然电场产生过程：溶液浓度不同 带电离子扩散 带电离子的迁移率不同 两边富集正、负带电离子（延缓离子迁移速度）产生电动势（直到正负离子达到动态平衡为止）,第三节 自然电位测井,2.扩散吸附电动势（Eda）将半透膜换成泥岩隔膜。同样，在两种不同浓度溶液的 接触面产生离子扩散，扩散方向仍是由C向C一方。但由于泥岩隔膜具有阳离子交换作用，只允许阳离子通过，而阴离子被吸附在泥岩隔板上不能移动。这样就在泥岩隔膜处形成扩散吸附电位，记为Eda，其表达式为,式中，Kda：扩散吸附电位系数，t=18 时，Kda=58mv,第三节 自然电位测井,在砂泥岩井段，在泥岩井壁附近，由于泥浆滤液浓度与地层水的浓度不同（CwCmf）而产生的扩散吸附电动势为：不同岩层的吸附能力不同，岩层的吸附能力用 表示，它是1cm3的孔隙体积中偶电层阳离子的克当量数，也称泥岩的阳离子交换能力.越大，岩层的吸附能力越强。在t=18时，Eda中Kda的最大变化范围，从 0时-11.6mV到 时的58mV。,第三节 自然电位测井,总结扩散吸附电动势：产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 产生阳离子交换 产生电动势 自然电场产生过程：溶液浓度不同 带电离子扩散（泥岩）阳离子交换 孔隙内溶液阳离子增多 浓度小方富集正电荷，浓度大方富集负电荷 产生电动势（扩散吸附）,第三节 自然电位测井,3.过滤电动势 在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产生电位差。这是由于毛细管壁吸附负离子，使溶液中正离子相对增多。正离子在压力差的作用下，随同溶液向压力低的一端移动，因此在毛细管两端富集不同极性的离子。压力低的一方带正电，压力高的一端带负电，于是就产生了电位差。其表达式为：,式中：泥浆柱与地层之间的压力差；过滤电位系数，与溶液的成分浓度有关；泥浆溶液的电阻率；泥浆溶液粘度。,第三节 自然电位测井,在岩石中，颗粒和颗粒之间有很多孔隙，它们彼此连通，形成很细的孔道，相当于上述的毛细管。当泥浆柱的压力大于地层的压力时，由于岩层中的毛细管孔道壁和泥饼中的泥质颗粒要吸附泥浆滤液中的负离子，而正离子随着泥浆滤液向地层中移动，这样在井壁附近聚集大量负离子，在岩层内部有大量正离子。过滤电位只有当地层与泥浆柱压力差很悬殊时，而且在泥饼形成以前，才有较大的显示。但一般钻井时要求泥浆柱压力只能稍大于地层压力，相差不是很大，而且在测井时已形成泥饼，因此一般井内过滤电位的作用可忽略不计。,第三节 自然电位测井,二、自然电位测井曲线 在钻穿地层的过程中，地层与泥浆相接触，产生了扩散作用和扩散吸附作用，在泥浆与地层接触面上产生了自然电位。1.井内自然电位的分布 设砂岩、泥岩的地层水矿化度分别C2=Csd和C1=Csh，泥浆滤液的矿化度为 Cmf，且有C1C2Cmf。,第三节 自然电位测井,在砂岩和泥浆接触面上，由于扩散作用产生的扩散电位为：在泥岩和泥浆接触面上，由于扩散吸附作用产生的扩散吸附电位为：在砂岩和泥岩接触面上，由于扩散吸附作用产生的扩散吸附电位为：,砂岩线,泥岩线,第三节 自然电位测井,对于砂岩层段来说，自然电流回路的总自然电位Es（三者之和）是各接触面上自然电位的代数和，即：,自然电位系数Cw 砂岩中地层水 矿化度,通常称为静自然电位，用SSP表示。,当t=18时，K=|-11.6|+|58|=69.6mV。,第三节 自然电位测井,实际测井时以泥岩作自然电位曲线的基线（即零线），当CwCmf时，砂岩的自然电位异常为负值，因此上式可写为：,第三节 自然电位测井,渗透层自然电位异常幅度的计算 井内自然电流分布如图,中间渗透层为含水砂岩，上下围岩均为泥岩，令井内泥浆、砂岩、泥岩各段电阻分别为rm,rsd,rsh,由kirchoff定律得,第三节 自然电位测井,渗透层自然电位异常幅度的计算 渗透层处自然电位 实际上是自然电流在井内泥浆电阻（rm)上的电位降，即：,对于巨厚地层，砂岩层和泥岩层的截面积比井的截面积大得多，所以，而对于一般有限厚地层,第三节 自然电位测井,2.自然电位曲线特征 图7-46所示为含水纯砂岩的自然电位理论曲线。横坐标为自然电位与静自然电位之比纵坐标为地层厚度h，曲线号码为层厚与井径之比h/d。当上下围岩岩性相同时，曲线特征为：（1）自然电位曲线关于目的地层中心对称，地层中心处异常值最大；（2）地层越厚，越接近SSP，地层厚度变小，下降，曲线顶部变尖，底部变宽，SSP；,第三节 自然电位测井,（3）当地层较厚（h4d）时，的半幅点对应地层的界面，因此较厚地层可用曲线半幅点确定地层界面，随着厚度的变小，对应界面的曲线幅度值离开半幅点向曲线峰值移动（比实际底层要厚）。,第三节 自然电位测井,实测曲线与理论曲线特点基本相同，但由于测井时受多方面因素的影响，实测曲线不如理论曲线规则。使用自然电位曲线时应注意：自然电位曲线幅度 的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。,第三节 自然电位测井,三、自然电位曲线影响因素1.地层水和泥浆中含盐浓度比值（CwCmf）的影响由公式,可知，主要取决于自然电场的总电动势SSP。与SSP成正比，而SSP的大小受Cw/Cmf值的影响。表现（在渗透性地层）：A、当CwCmf：负异常 B、当CwCmf：正异常 C、当Cw=Cmf：无异常,第三节 自然电位测井,2.岩性影响 砂泥岩剖面 泥岩（纯泥岩）基线 纯砂岩等于SSP(h4d)当储层Vsh 自然电位幅度降低SSP,第三节 自然电位测井,3.温度影响 Kd和Kda 都和绝对温度有关（成正比）。温度与离子运动，离子扩散速率有关，不同地层层位温度不同，Kd和Kda 值就不同，从而导致自然电位曲线幅度产生差异。在一般情况下，往往把某一岩层温度为18 时的Kda求出，当地层温度为t时，有：,第三节 自然电位测井,4 地层水、泥浆中化学成分（含盐性质）影响 溶