第一章 普通电阻率测井_2012

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 电阻率测井,Resistivity Logging,第一节 有关基本知识,一、岩石的导电性,电子导体,：导电性好，如黄铁矿、黄铜矿等；,成分,造岩矿物,：导电性差，如长石、石英等；,矿物颗粒 电阻率,10,6,.m,；,(,骨架,),颗粒之间紧靠,：导电性好；,结构,颗粒之间分离,：导电性差；,岩石及矿物,油、气,：导电性差；电阻率,10,10,.m,；,的导电性 成分,淡 水,：导电性好；电阻率,10,.m,；,孔隙,盐 水,：导电性极好；电阻率很小,0.01,4,.m,；,(,流体,),孔隙连通,：导电性好；,结构,孔隙分离,(,不连通,),：导电性差；,胶结物：电阻率与胶结物的成分，结构以及胶结程度等有关。,物质,电阻率（,m,）,大理石,石英,石油,蒸馏水,盐水（,15,）,2,kppm,10,kppm,20,kppm,100,kppm,200,kppm,典型地层,粘土或泥岩,含盐水砂岩,含油砂岩,“致密”石灰岩,510,7,10,9,10,12,310,14,210,14,510,3,3.40,0.72,0.38,0.09,0.06,2,10,2,0.5,10,5,10,3,10,3,典型物质的电阻率表,类,别,名 称,电阻率,m,名 称,电阻率,m,松,散,层,粘土,含水粘土,亚粘土,砾石加粘土,110,0,210,2,210,-1,110,110,0,110,2,2.210,2,710,3,亚粘土含砾石,卵石,含水卵石,810,2.410,2,310,2,610,3,110,2,810,2,沉,积,岩,泥质页岩,砂岩,泥岩,砾岩,石灰岩,160,110,3,110,1,110,3,110,1,110,2,110,1,110,4,610,2,610,3,泥灰岩,白云岩,破碎含水白云岩,硬石膏,岩盐,110,0,110,2,510,1,610,3,1.710,2,610,2,110,4,110,6,110,4,110,6,变,质,岩,片麻岩,大理岩,石英岩,610,2,110,4,110,2,110,5,210,2,110,5,片岩,板岩,210,2,510,4,110,1,110,2,岩,浆,岩,花岗岩,正长岩,闪长岩,610,2,110,5,110,2,110,5,110,2,110,5,辉绿岩,辉长岩,玄武岩,110,2,110,5,110,2,110,5,110,2,110,5,其,它,地下水,河水,冰,10,2,110,-1,110,2,110,4,110,8,岩溶水,海水,1.510,0,310,0,110,-1,110,0,常见岩石电阻率数值表,引入概念：,1,）,地层因素,F,当岩石含,100,饱和流体时，孔隙流体的电阻率为,R,f,，该岩石的电阻率,R,t,，虽然,R,f,的变化引起,R,t,的变化，但它们的比值,R,t,/R,f,却总不变,(,保持一常数,F),，该比值称为地层因素,F,。,100,饱和流体时的该岩石电阻率,孔隙流体的电阻率,该比值与孔隙流体的电阻率无关，与岩性、孔隙度以及孔隙结构、胶结物等因素有关；有如下关系式：,a,（,Constant,）为比例系数，与岩性有关；,m,（,Constant,）为胶结系数，与岩石结构及胶结程度有关；,（,Porosity,）,为孔隙度。,当岩石含,100,饱和地层水时，地层水的电阻率为,R,w,，该岩石的电阻率,R,o,，公式变为：,100,饱和地层水时的该岩石电阻率,地层水的电阻率,阿尔奇公式,(,Archies,Formula),a,、,b,为比例系数，与岩性有关；,R,w,为地层水的电阻率；,S,w,为含水饱和度；,n,为饱和度指数；,（,Porosity,）,为孔隙度。,F,为地层因素，,I,为电阻率增大系数。,2,）,含油气岩石的电阻率,由以上公式可以看出：,1),，,R,t,；,2)S,w,，,R,t,；,3)R,w,，,R,t,。,地层因素,电阻率增大系数,100,饱和地层水时的该岩石电阻率为,Ro,，含油时该岩石电阻率为,R,t,电流密度,current density,1.,电流密度,2.,电流密度和电流强度的关系,导体中某点的电流密度，数值上等于,(,和该点正电荷定向移动方向垂直的,),单位面积上的电流强度。,方向：为该点正电荷定向移动的方向。,欧姆定律的微分形式,导体中任一点电流密度的方向,(,正电荷运动的方向,),和该点场强方向相同,有关系式,其中：,为电导率,二、均匀无限介质的点电流源的,j,、,E,、,U,这里所说的“,均匀无限,”是指整个地下空间内岩石的电阻率处处相等。“,各向同性,”是指岩石的电阻率不具有方向性。这显然是一种理想的、实际并不可能存在的情况。然而，许多复杂问题，也常常是从一些简单的问题入手研究并逐步加以深化的。,电流密度写成标量：,根据微分形式的欧姆定律，可以写出,M,点的电场强度,E,的表示式为：,式中：,R,为该均匀无限介质的电阻率。电场强度的方向与电流密度的方向一致。,写成标量：,U,与,E,的关系：,由于 时，电位,U=0,，故积分常数,C=0,，最后得,因此，有如下形式：,三、均匀无限介质电阻率的测定及视电阻率,A,M,N,B,B,加假设条件,A,M,N,式中,K,是装置系数。当,AM,、,AN,、,MN,一定时,R,与,V,MN,/I,的比值成正比。,引入,视电阻率,：当地下为非均匀介质，并且钻孔条件不能忽略时，电极周围的介质是极其复杂的不均匀体。因此不能用以上公式计算钻孔剖面上的岩石的电阻率。但是利用以上公式总还可以计算一个电阻率，为了将该电阻率与岩石的真电阻率加以区别，称该电阻率为视电阻率,(The apparent resistivity),，记为,R,a,。,测井原理图（普通电阻率测井）,第二节 测井电极系,Logging electrodes(,sondes,),不成对电极,：在井下除成对电极之外的一个电极。如井下电极为,A,、,M,、,N,，则,A,为不成对电极。,梯度电极系：成对电极的距离远小于不成对电极到任一成对电极距离。以,AMN,电极为例,MNAM,顶部梯度：成对电极位于不成对电极的上方，例如：,MNA,、,MN,位于,A,的上方；,底部梯度：成对电极位于不成对电极的下方，例如：,AMN,MN,位于,A,的下方,记录点,:,记录在成对电极的中点,O,处。如,MN,的中点。,电极距,:,成对电极中点,O,到不成对电极之间的距离,L,。,(,如,NMA,中的,L=AO),理想梯度电极系,:,成对电极之间的距离为零的梯度电极系。,成对电极,：同一回路的两个电极。如,A,、,B,电极,M,、,N,极。,一、梯度电极系,Lateral electrodes(,sondes,),1,、有关术语,测井电极系,:,普通电阻率测井一般井下三个电极,(,如,A,、,M,、,N),，地面一个电极,(,如,B),。这种测量装置称为测井电极系。测井电极系可分为梯度电极系，电位电极系。,2,、计算公式,以,NMA,梯度电极系为例。,1,）,非理想梯度电极系,的计算公式,2,）,理想梯度电极系,的计算公式,MN0,，,AM=AN=L,，,E=,lim,(,V,mn,/MN),所以有：,上式中,4,L,2,、,I,一定后，视电阻率与,O,点的电场强度,E(,电位的梯度,),成正比，因此该种电极系称为,梯度电极系,。,值得注意的是，在实际测量中,MN,之间的距离不可能为,0,，但如果,MN=0.44AO,时，这样的梯度电极系与理想的梯度电极系之间的误差,AM,记录点,:,记录在不成对电极到中间电极的中点,O,处。如,AM,的中点。,电极距,:,不成对电极到中间电极的距离。,如：,L,AM,理想电位电极系,:,成对电极之间的距离为的电位电极系。,二、电位电极系,1.,有关术语,电位电极系,2,、计算公式,以,NMA,电位电极系为例,1,）非理想电位电极系的计算公式,2,）,理想电位电极系的计算公式,因为,MN,，,AN,，,AN,MN,且,V,N,=0,V,MN,V,M,V,N,=V,M,所以,AM,、,I,一定后，,R,a,与,M,点的电位,V,M,成正比，因此称该电极系为,电位电极系,。,值得注意的是：在实际测量中,MN,之间的距离不可能为，但如果,MN/AM=19,时，这样的电极系与理想电位电极系之间的误差,19,。,电位电极系,3,）分析公式,J,o,为正常情况下的电流密度，,J,MN,为从,M,极到无穷远,N,极的电流密度平均值，,R,MN,为从,M,极到无穷远,N,极的电阻率的平均值。,电位电极系,三、电极系的书写及探测深度,1,、电极系的书写,通常是按电极系从上到下排列的顺序写出各电极的代表字母,并在字母间写出电极间的距离,(,以米为单位,),来表示电极系。例如：,N0.1M0.95A,A0.95M0.1N,A0.1M0.95N,A1.0O,A0.1M,2,、电极系的探测范围及探测半径,梯度电极系,电位电极系,探测范围,以,A,为球心,以,1.5,2L,为半径的球体,以,A,为球心,以,3,5L,为半径的球体,探测半径,1.5,2 L,3,5 L,探测范围的意义,1,、高阻厚层理想梯度电极系理论曲线分析,假设条件,1),岩层水平；,2),钻孔条件忽略；,3),理想顶部梯度,(NMA,，,AOMN),；,4),岩层为厚层。,分析公式,式中,J,o,=(I/4,L,2,),是一个常数，表示在均匀介质情况下,O,点的正常电流密度；,J,MN,是,O,点的实际电流密度；,R,MN,是,O,点的实际电阻率。,第三节 视电阻率测井理论曲线分析,一、梯度电极系理论曲线分析,2,、理想梯度电极系理论曲线分析特征,1),无论厚层、中厚层，还是薄层，,正对高阻岩层，曲线凸起,；正对,低阻岩层，曲线凹下,，因此可以用梯度电极系,Ra,曲线来判断岩层电阻率的高低。,2),对高阻层来说，使用,理想顶部梯度，,Ra,在岩层顶界面出现极大，底界面出现极小,，使用,理想底部梯度，,Ra,在岩层顶界面出现极小，底界面出现极大,，,对低阻层来说，,使用理想顶部梯度,，,Ra,在岩层顶界面出现极小，底界面出现极大；,使用理想底部梯度,，,Ra,在岩层顶界面出现极大，底界面出现极小。,分析公式,式中,J,o,为正常情况下的电流密度；,J,MN,为从,M,极到无穷远,N,极的电流密度平均值；,R,MN,为从,M,极到无穷远,N,极的电阻率的平均值。,二、电位电极系理论曲线分析,1,、,高阻厚层理想电位电极系理论曲线分析,假设条件,1),岩层水平,2),钻孔条件忽略,3),理想电位电极,(NMA,MNAM),4),岩层为厚层,2,、理想电位电极系理论曲线分析特征,1),在厚层、中厚层上，正对高阻岩层，曲线凸起，正对低阻岩层，曲线凹下，因此可以用电位电极系,Ra,曲线来判断岩层电阻率的高低。,2),在薄层上，正对高阻岩层，曲线凹下，正对低阻岩层，曲线凸起，因此利用电位电极,Ra,曲线来判断岩层电阻率的高低是不利的，所以要求：,AM0,油气层,Rt,、,Ri,分别用深浅探测深度的测井方法获得,Rt,Ri,0,渗透层,Rt,、,Ri,分别用微电位、微梯度测井方法获得,Ri,Rmc,=0,非渗透层,3,）判断油的比重,油的比重大时 残余油饱和度大,(,油的比重大时，泥浆滤液不完全替代冲 洗带部分的油,),；,油的比重小时 残余油饱和度小；,水层时 冲洗带中的水几乎被泥浆滤液替代。,二、井液的影响,井液的影响有几个特点,1),有井液影响时，,Ra,曲线变圆滑,2),有井液影响时，,Ra,曲线的突变段和常数段不存在了,3),极大值变小,极小值变大,4),最重要的特点是,Ra,曲线基本特征基本保留下来,减阻屏蔽：,当,AO,岩层厚度时，高阻层对,A,电流的强烈排斥作用，电流不易流向下层介质，使,O,点的电流密度减小，使下层的,Ra,减小