第三章普通電阻率測(cè)井

1、第二章第二章 普通電阻率測(cè)井普通電阻率測(cè)井 （resistivity logs )resistivity logs ) 測(cè)量井剖面地層（巖石）的測(cè)量井剖面地層（巖石）的電阻率電阻率 最早使用的測(cè)井方法最早使用的測(cè)井方法 現(xiàn)在仍在使用的常規(guī)測(cè)井方法現(xiàn)在仍在使用的常規(guī)測(cè)井方法 每口井從井口到井底全井段測(cè)量項(xiàng)目每口井從井口到井底全井段測(cè)量項(xiàng)目 地質(zhì)地質(zhì)研究研究:地層對(duì)比地層對(duì)比，沉積相沉積相等等 第二章：普通電阻率測(cè)井第二章：普通電阻率測(cè)井 巖石電阻率巖石電阻率 R( ) 巖石電阻率：表示巖石導(dǎo)電能力的物理量，數(shù)值巖石電阻率：表示巖石導(dǎo)電能力的物理量，數(shù)值 上相當(dāng)于截面積為上相當(dāng)于截面積為1m1m2

2、 2，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為1m1m的單位體積巖樣的單位體積巖樣 的電阻值的電阻值, ,單位為歐姆單位為歐姆 米（米（m)m) l巖石電阻率與巖石電阻率與巖性、孔隙性、含油性、地層水巖性、孔隙性、含油性、地層水 性質(zhì)有關(guān)性質(zhì)有關(guān) l巖石電阻率的大小只與巖石電阻率的大小只與巖巖 石本身的性質(zhì)石本身的性質(zhì)有關(guān)，與它的有關(guān)，與它的 幾何形狀及尺寸無(wú)關(guān)幾何形狀及尺寸無(wú)關(guān) r = r = R R L/sL/s m 常見(jiàn)常見(jiàn)巖石巖石、礦物礦物電阻率電阻率 巖石名稱巖石名稱電阻率，歐母電阻率，歐母米米礦物名稱礦物名稱電阻率，歐母電阻率，歐母米米 粘土粘土12 102石英石英1012 1010 泥巖泥巖560白云母白

3、云母4 1011 頁(yè)巖頁(yè)巖10 100長(zhǎng)石長(zhǎng)石4 1011 疏松砂巖疏松砂巖2 50 石油石油10109 9 10 1016 16 泥質(zhì)頁(yè)巖泥質(zhì)頁(yè)巖5 103方解石方解石5 103 5 1012 致密砂巖致密砂巖20 103硬石膏硬石膏104 106 含油砂石含油砂石2 103無(wú)水石膏無(wú)水石膏109 貝殼石灰?guī)r貝殼石灰?guī)r20 200石墨石墨10-6 3 10-4 泥灰?guī)r泥灰?guī)r5 500磁鐵礦磁鐵礦10-4 10-3 石灰?guī)r石灰?guī)r60 6000黃鐵礦黃鐵礦10-4 白云巖白云巖50 6000黃銅礦黃銅礦10-3 玄武巖玄武巖600 105 花崗巖花崗巖600 105 巖石電阻率與巖石電阻率與巖性

4、巖性的關(guān)系的關(guān)系 導(dǎo)電類型導(dǎo)電類型 離子導(dǎo)電：離子導(dǎo)電： 電子導(dǎo)電：電子導(dǎo)電： 孔隙水孔隙水中的鹽離子導(dǎo)電中的鹽離子導(dǎo)電 礦物本身的礦物本身的自由電子導(dǎo)電自由電子導(dǎo)電 沉積巖沉積巖(砂巖、礫巖、砂巖、礫巖、泥巖泥巖等），導(dǎo)等），導(dǎo) 電能力強(qiáng)，電阻率低，取決于孔隙電能力強(qiáng)，電阻率低，取決于孔隙 度、地層水電阻率、含油飽和度等。度、地層水電阻率、含油飽和度等。 火成巖，少量的自由電子，電阻率高火成巖，少量的自由電子，電阻率高 金屬礦物自由電子多、導(dǎo)電能力強(qiáng)、電阻率低金屬礦物自由電子多、導(dǎo)電能力強(qiáng)、電阻率低 泥巖的導(dǎo)電能力強(qiáng)，粘土礦物表面有離子雙電層泥巖的導(dǎo)電能力強(qiáng)，粘土礦物表面有離子雙電層 巖石電

5、阻率與巖石電阻率與孔隙度孔隙度的關(guān)系的關(guān)系 100%含水含水純純砂巖結(jié)構(gòu)砂巖結(jié)構(gòu) （含水（含水純純） W R R F 0 R R0 0 孔隙中充滿地層水時(shí)的孔隙中充滿地層水時(shí)的巖石電阻率巖石電阻率 Rw Rw 孔隙中所含孔隙中所含地層水的電阻率地層水的電阻率 F F地層因素地層因素 01020 12 n wwwn RRR RRR 對(duì)一塊巖樣對(duì)一塊巖樣 對(duì)同一巖性的對(duì)同一巖性的n n塊巖樣，測(cè)塊巖樣，測(cè)F F和和 0 1 1 w R F R 0 2 2 w R F R 0 n n w R F R a a 巖性系數(shù)，不同巖性系數(shù)，不同巖性巖性有不同的數(shù)值有不同的數(shù)值 m m 孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，表征孔吼

6、的復(fù)雜程度孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，表征孔吼的復(fù)雜程度 m W a R R F 0 巖石孔隙度巖石孔隙度 （含（含油氣純）油氣純）巖石電阻率（巖石電阻率（Rt)與與含油氣飽含油氣飽 和度和度的關(guān)系的關(guān)系 RtR0 0 R R I t R Rt t 含油氣巖石電阻率含油氣巖石電阻率 R R0 0 該巖石完全含水時(shí)的電阻率該巖石完全含水時(shí)的電阻率 先測(cè)量巖樣的先測(cè)量巖樣的R R0 0 ，改變巖樣的含油飽和度，改變巖樣的含油飽和度 （Sw)Sw)，測(cè)出巖樣的電阻率，測(cè)出巖樣的電阻率RtRt 0 t n W Rb I RS b b 巖性系數(shù)，不同巖性系數(shù)，不同巖性巖性有不同的數(shù)值有不同的數(shù)值 n n 飽和度指數(shù)飽

7、和度指數(shù) I I電阻增大系數(shù)電阻增大系數(shù) SwSw含水飽和度含水飽和度 m W a R R F 0 n W t S b R R I 0 阿爾奇公式阿爾奇公式 （Archie) 巖石電阻率與巖石電阻率與地層水性質(zhì)地層水性質(zhì)的關(guān)系的關(guān)系 含鹽類型、礦化度、溫度含鹽類型、礦化度、溫度 地層水電阻率地層水電阻率R RW W P19 地層水電阻率與水中的鹽類型的關(guān)系地層水電阻率與水中的鹽類型的關(guān)系 溶液濃度溶液濃度 （g/Lg/L） 1818時(shí)的溶液電阻率（時(shí)的溶液電阻率（.m.m） NaClKClMgCl2 0.010.01 0.100.10 1.001.00 536536 54.654.6 5.75

8、5.75 573573 58.258.2 6.116.11 431431 45.045.0 4.994.99 不同離子的換算系數(shù)圖版不同離子的換算系數(shù)圖版 例題例題 某地層水水樣分析結(jié)果為：某地層水水樣分析結(jié)果為： Ca2+ :460ppm；SO42 :1400ppm； ； Na+Cl :19000ppm 求該水樣等效求該水樣等效NaCl的礦化度的礦化度 1）求水樣的總礦化度：）求水樣的總礦化度： 總礦化度總礦化度=460+1400+19000=20860ppm 2）求換算系數(shù)：）求換算系數(shù)：Ca2+ :0.81, SO42 :0.45 3）求等效）求等效NaCl溶液礦化度：溶液礦化度： 46

9、00.8l+14000.45+19000=20000ppm 一、巖樣電阻率測(cè)量原理一、巖樣電阻率測(cè)量原理 2.1 2.1 普通電阻率測(cè)井原理普通電阻率測(cè)井原理 A A、B B供電電極供電電極 M M、N N測(cè)量電極測(cè)量電極 測(cè)電壓測(cè)電壓UUMN MN， ，電流電流I I I U r MN I U K L S I U R MNMN t K K比例系數(shù)，比例系數(shù)，S/LS/L( (形狀因子）形狀因子） S L Rt 從實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的啟示從實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的啟示 1.1.提供提供人工電場(chǎng)人工電場(chǎng), ,要測(cè)量電阻率，必須供電要測(cè)量電阻率，必須供電 2.2.確定確定電場(chǎng)參數(shù)與電阻率的關(guān)系電場(chǎng)參數(shù)與電阻率

10、的關(guān)系( (研究電場(chǎng)分研究電場(chǎng)分 布規(guī)律布規(guī)律) ) 3.3.測(cè)量電場(chǎng)參數(shù)測(cè)量電場(chǎng)參數(shù)，根據(jù)電場(chǎng)參數(shù)與電阻率的關(guān)，根據(jù)電場(chǎng)參數(shù)與電阻率的關(guān) 系，得到系，得到電阻率電阻率 二、普通電阻率測(cè)井原理二、普通電阻率測(cè)井原理 供電電極：供電電極：A A、B B 測(cè)量電極：測(cè)量電極：M M、N N 有一個(gè)固定在地面，其有一個(gè)固定在地面，其 余余三個(gè)在井下（電極系三個(gè)在井下（電極系） 4.4.非均勻介質(zhì)中電阻率的測(cè)量（視電阻率）非均勻介質(zhì)中電阻率的測(cè)量（視電阻率） 全非均勻介質(zhì)：全非均勻介質(zhì)： st RR timcm RRRR 泥餅?zāi)囡?(Rmc) 泥漿泥漿 （Rm)Rm) 侵入帶侵入帶 （R Ri i)

11、) 原狀地層原狀地層 （Rt)Rt) 圍巖圍巖 （Rs)Rs) 視視電阻率電阻率R Ra a ：將電極系在實(shí)際井眼和地層條將電極系在實(shí)際井眼和地層條 件下測(cè)量的電位差件下測(cè)量的電位差 U UMN MN、電流 電流I I按按 計(jì)算（刻度）的電阻率，稱為計(jì)算（刻度）的電阻率，稱為視視電阻率。普通電阻率。普通 電阻率測(cè)井按上式電阻率測(cè)井按上式刻度測(cè)量刻度測(cè)量得到的曲線稱為得到的曲線稱為視視 電阻率電阻率曲線。曲線。 MN U RK I 說(shuō)明：說(shuō)明： 1 1）只要）只要電極系電極系選擇合適，選擇合適，R Ra a 反映 反映 R Rt t 的變化 的變化 2 2）R Ra a 大小及曲線形態(tài)與井眼、地

12、層、 大小及曲線形態(tài)與井眼、地層、電極系結(jié)電極系結(jié) 構(gòu)構(gòu)有關(guān)有關(guān) 2.2 2.2 梯度梯度電極系和電極系和電位電位電極系測(cè)井電極系測(cè)井 一、電極系分類和基本參數(shù)一、電極系分類和基本參數(shù) （1 1）定義：）定義：?jiǎn)坞姌O單電極到到 靠近它的靠近它的成對(duì)電極成對(duì)電極間的間的 距離遠(yuǎn)大于成對(duì)電極間距離遠(yuǎn)大于成對(duì)電極間 的距離時(shí)，稱為梯度電的距離時(shí)，稱為梯度電 極系。極系。 1 1、梯度電極系、梯度電極系 （2 2）根據(jù)成對(duì)電極與單電）根據(jù)成對(duì)電極與單電 極的極的相對(duì)位置相對(duì)位置分：分： 底部梯度：成對(duì)電極在下方底部梯度：成對(duì)電極在下方 頂部梯度：成對(duì)電極在上方頂部梯度：成對(duì)電極在上方 （3 3）描述電

13、極系參數(shù)）描述電極系參數(shù) 深度記錄點(diǎn)（深度記錄點(diǎn)（O O）：成對(duì)電極的中點(diǎn)：成對(duì)電極的中點(diǎn) 電極距（電極距（L L）：?jiǎn)坞姌O到深度記錄點(diǎn)的距離：?jiǎn)坞姌O到深度記錄點(diǎn)的距離 探測(cè)半徑：探測(cè)半徑：以單電極為球心，球體內(nèi)包括的介質(zhì)對(duì)測(cè)以單電極為球心，球體內(nèi)包括的介質(zhì)對(duì)測(cè) 量結(jié)果貢獻(xiàn)達(dá)到量結(jié)果貢獻(xiàn)達(dá)到50%50%時(shí)，球的半徑時(shí)，球的半徑 探測(cè)半徑探測(cè)半徑 r 1.4 Lr 1.4 L （4 4）理想梯度電極系：）理想梯度電極系： 0MN 5 . 02 . 0/AMMN 2 2、電位電極系、電位電極系 （1 1）定義：?jiǎn)坞姌O到靠近它的成對(duì)）定義：?jiǎn)坞姌O到靠近它的成對(duì) 電極之間的距離小于成對(duì)電極之間電極之間

14、的距離小于成對(duì)電極之間 的距離。的距離。 （2 2）參數(shù)）參數(shù) 深度記錄點(diǎn)（深度記錄點(diǎn)（O O）：?jiǎn)坞姌O到與）：?jiǎn)坞姌O到與 它相鄰的成對(duì)電極的中點(diǎn)。它相鄰的成對(duì)電極的中點(diǎn)。 電極距（電極距（L L）：?jiǎn)坞姌O到與它相）：?jiǎn)坞姌O到與它相 鄰的成對(duì)電極間的距離鄰的成對(duì)電極間的距離 探測(cè)半徑：探測(cè)半徑： 22rLAM 我國(guó)常用我國(guó)常用A0.5M2.25N,L=0.5。常稱為。常稱為0.5米電位米電位。 （3 3）理想電位電極系）理想電位電極系 AB 9/AMAB 電極系分類表電極系分類表 二、梯度電極系視電阻率曲線二、梯度電極系視電阻率曲線 1.1.理想理想梯度電極系視電阻率梯度電極系視電阻率理論理論

15、曲線曲線( (正演正演得到）得到） h = 10h = 10AO Rt = 5Rt = 5m m Rs = 1Rs = 1m m ，d = 0 條件：理想梯度電極條件：理想梯度電極 系，無(wú)井眼存在，地系，無(wú)井眼存在，地 層看成縱向階躍介質(zhì)，層看成縱向階躍介質(zhì)， 用用鏡像法原理鏡像法原理計(jì)算得計(jì)算得 到視電阻率曲線。到視電阻率曲線。 鏡像法原理：鏡像法原理： 電阻率為電阻率為R1R1和和R2R2的均勻各向同性介質(zhì)，由水的均勻各向同性介質(zhì)，由水 平面分開(kāi)，在平面分開(kāi)，在R1R1中放入電極中放入電極A(I)A(I) r IR r IR U M 44 11 11 r IR U M 4 2 12 電場(chǎng)邊

16、界條件：界面上電位連續(xù)，界面上電流電場(chǎng)邊界條件：界面上電位連續(xù)，界面上電流 密度法向分量連續(xù)密度法向分量連續(xù) 透過(guò)系數(shù) 電流反射系數(shù) 12 12 12 1 12 12 12 12 1 1 2 K IKI RR R I K IKI RR RR I 理想梯度電極系理想梯度電極系視電阻率視電阻率理論曲線理論曲線定性定性分析分析 (1)(1)、視電阻率公式簡(jiǎn)化、視電阻率公式簡(jiǎn)化 I U MN ANAM Ra MN 4 21 4 MN RaAO U MNI 2 0 4AO E I AOANAM o MN E MN U 0MN M A N o L 底部梯度電極系 2 2 4/ () 4 o ao E R

17、A AO I I E O a oj oo oj o Ej R j R j 2 4AO I joj 令：令： j joj oj均勻介質(zhì) 均勻介質(zhì)中記錄點(diǎn)處的電流密度中記錄點(diǎn)處的電流密度 j jo o記錄點(diǎn)處的記錄點(diǎn)處的真實(shí)真實(shí)電流密度電流密度 R Ro o 記錄點(diǎn)處的介質(zhì) 記錄點(diǎn)處的介質(zhì)真真電阻率電阻率 （2)2) Ra曲線分析（定性、曲線分析（定性、提升提升分析）分析） o oj o oj o a R j j j E R 2 4 AO I joj 第二章：普通電阻率測(cè)井作業(yè)第二章：普通電阻率測(cè)井作業(yè) 1 1、簡(jiǎn)述電極系互換原理的內(nèi)容并證明簡(jiǎn)述電極系互換原理的內(nèi)容并證明 2 2、定性分析理想、定

18、性分析理想頂部梯度電極系頂部梯度電極系的理論曲線的理論曲線 3 3、已知已知l l、3 3為層厚和電阻率完全相同的地層，為層厚和電阻率完全相同的地層， 2 2為低阻夾層，且為低阻夾層，且h=2mh=2m，分別采用，分別采用 NO.5M2.25ANO.5M2.25A A2.25M0.5NA2.25M0.5N A0.95M0.1NA0.95M0.1N 三種電極系進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出三種電極系進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出R Ra a曲線示意圖曲線示意圖, ,并解并解 釋原因。釋原因。 a.a.曲線不對(duì)稱曲線不對(duì)稱 (3)曲線特征曲線特征 高阻層高阻層底界面底界面出現(xiàn)出現(xiàn)極大值極大值 高阻層頂界面出現(xiàn)高阻層頂界面出現(xiàn)極小

19、值極小值 高阻層高阻層頂界面頂界面出現(xiàn)出現(xiàn)極大值極大值 高阻層底界面出現(xiàn)高阻層底界面出現(xiàn)極小值極小值 底底部梯度部梯度 頂頂部梯度部梯度 確確 定定 地地 層層 界界 面面 b.b.高阻層內(nèi)有高阻層內(nèi)有厚度為厚度為L(zhǎng) L的低阻區(qū)的低阻區(qū) 頂部在底界面上頂部在底界面上 底部在頂界面下底部在頂界面下 c.c.高阻層高阻層RaRa的代表值的代表值 平均值平均值* *h/Lh/L5:5: h/Lh/L5:5:極大值極大值 (3)曲線特征曲線特征 三、電位電極系視電阻率理論曲線三、電位電極系視電阻率理論曲線 (1)(1)、視電阻率公式簡(jiǎn)化、視電阻率公式簡(jiǎn)化 4 MN AN M UA R N M I 1

20、MN AN MMN UU MN 4 a M RAM I U h1=8L h1=8L h2=2Lh2=2L h3=0.2L h3=0.2L (1)(1)、對(duì)稱于地層中點(diǎn)，、對(duì)稱于地層中點(diǎn)， R Ra a的極值在地層中部的極值在地層中部 (2)(2)、地層、地層界面界面在曲線上在曲線上 沒(méi)有明顯的特征沒(méi)有明顯的特征 (3)(3)、代表值是、代表值是R Ra amax max (4)(4)、hLhRt RaRxoRt Ra RxoRt RaRxoRt Ra 1Rm0.1Rt；2Rm0.01Rt （R1=R3=Rm；R2=10Rm；d井徑）井徑） 井、電極系、圍巖層厚、泥漿侵入井、電極系、圍巖層厚、泥

21、漿侵入等等 （5 5）高阻鄰層的屏蔽影響）高阻鄰層的屏蔽影響 o oj o a R j j R 高阻鄰層屏蔽影響：高阻鄰層屏蔽影響： 高阻鄰層可使高阻鄰層可使目的層目的層的視電阻率上升或者下的視電阻率上升或者下 降，稱高阻鄰層的屏蔽影響，前者稱為增阻降，稱高阻鄰層的屏蔽影響，前者稱為增阻 屏蔽，后者稱為減阻屏蔽。屏蔽，后者稱為減阻屏蔽。 3 3 微微電極測(cè)井原理電極測(cè)井原理 Rmc=(1 3)RmRmc=(1 3)Rm， hmc=0.52.5cmhmc=0.52.5cm Rxo=(35)RmcRxo=(35)Rmc， hxo=1050cmhxo=1050cm 滲透層有侵入滲透層有侵入 非滲透層

22、沒(méi)有侵入非滲透層沒(méi)有侵入: :沒(méi)有泥餅和沖洗帶沒(méi)有泥餅和沖洗帶 區(qū)別區(qū)別 區(qū)分滲透層和非滲透層區(qū)分滲透層和非滲透層 一、方法的提出：一、方法的提出： 劃分儲(chǔ)層中的小非滲透夾層劃分儲(chǔ)層中的小非滲透夾層 要解決的問(wèn)題要解決的問(wèn)題 用兩個(gè)用兩個(gè)L L不同、且不同、且L L很小很小的電極系的電極系 一個(gè)反映一個(gè)反映RmcRmc，一個(gè)反映一個(gè)反映RxoRxo 選選 A 0.025 M1 0.025 M2 A0.025MA0.025M1 10.025M0.025M2 2 ( (微梯度微梯度電極系電極系, ,探探 測(cè)半徑測(cè)半徑=1.4L=5.25cm,=1.4L=5.25cm,反映反映RmcRmc ) )

23、A0.05MA0.05M2 2( (微電位微電位電極系電極系, ,探測(cè)半徑探測(cè)半徑 =2L=10cm,=2L=10cm,反映反映RxoRxo) ) 構(gòu)成：構(gòu)成： 解決辦法：解決辦法： 二、測(cè)量原理二、測(cè)量原理 2 2、視電阻率：、視電阻率： 0 I U KRa U=U= UUM1M2 M1M2 U UM2 M2 K K電極系系數(shù)，需用電極系系數(shù)，需用實(shí)驗(yàn)的方法得到實(shí)驗(yàn)的方法得到 1 1、電極系貼井壁、電極系貼井壁 3 3、微電極測(cè)井曲線、微電極測(cè)井曲線 曲線：以相同的基線、相同的橫向比例尺重疊繪制曲線：以相同的基線、相同的橫向比例尺重疊繪制 （視電阻率曲線）（視電阻率曲線） 三、主要用途三、主

24、要用途 1 1、劃分巖性和儲(chǔ)集層、劃分巖性和儲(chǔ)集層( (曲線不重合曲線不重合) ) 儲(chǔ)層儲(chǔ)層 泥巖泥巖 2 2、確定巖層界面：、確定巖層界面：分歧點(diǎn)分歧點(diǎn) 3 3、扣除夾層（非滲透層）、扣除夾層（非滲透層） 致密夾層致密夾層 泥質(zhì)夾層泥質(zhì)夾層 4 4 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井 l主要用于主要用于粗略劃分巖性和油氣水層，粗略劃分巖性和油氣水層，進(jìn)進(jìn) 行行井間地層對(duì)比井間地層對(duì)比 l是一種簡(jiǎn)單的是一種簡(jiǎn)單的組合測(cè)井組合測(cè)井 l全區(qū)內(nèi)全區(qū)內(nèi)每口井每口井從井口到井底從井口到井底都必須測(cè)量都必須測(cè)量 l采用采用相同的深度比例相同的深度比例（1:5001:500） l同一種方法用同一種方法用相同的橫向比例相同的橫向比例 一、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井項(xiàng)目一、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井項(xiàng)目 原則：簡(jiǎn)單適用（粗略劃分巖性和油氣水層）原則：簡(jiǎn)單適用（粗略劃分巖性和油氣水層） 1.1.標(biāo)準(zhǔn)電極系測(cè)井（電阻率）標(biāo)準(zhǔn)電極系測(cè)井（電阻率） M2.25A0.5BM2.25A0.5B B2.25A0.5MB2.25A0.5M 反映界面清楚，但不對(duì)稱，反映界面清楚，但不對(duì)稱， 受高阻鄰層屏蔽影響受高阻鄰層屏蔽影響 界面不清，但