地球物理測(cè)井

1、地球物理測(cè)井教材目 錄緒 論（2學(xué)時(shí)）1第一章 自然電位測(cè)井（2學(xué)時(shí)）5第二章 電阻率測(cè)井（8學(xué)時(shí)）10第三章 聲波測(cè)井（6學(xué)時(shí)）26第四章 放射性測(cè)井（6學(xué)時(shí)）39第五章 工程測(cè)井方法（6學(xué)時(shí)）61第六章 生產(chǎn)測(cè)井（8學(xué)時(shí)）82第七章 測(cè)井資料綜合解釋（10學(xué)時(shí)）93緒 論（2學(xué)時(shí)）一、測(cè)井學(xué)和測(cè)井技術(shù)的發(fā)展 測(cè)井學(xué)是一個(gè)邊緣科學(xué)，是應(yīng)用地球物理的一個(gè)分支，它是用物理學(xué)的原理解決地質(zhì)學(xué)的問(wèn)題，并已在石油、天然氣、金屬礦、煤田、工程及水文地質(zhì)等許多方面得到應(yīng)用。30年代首先開(kāi)始電阻率測(cè)井，到50年代普通電阻率發(fā)展的比較完善，當(dāng)時(shí)利用一套長(zhǎng)短不同的電極距進(jìn)行橫向測(cè)井，用以較準(zhǔn)確地確定地層電阻率。

2、60年代聚焦測(cè)井理論得以完善，孔隙度形成了系列測(cè)井，各類聚焦電阻率測(cè)井儀器也得到了發(fā)展，精度也相應(yīng)得以提高。測(cè)井資料的應(yīng)用也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，車載計(jì)算機(jī)和數(shù)字測(cè)井儀也被廣泛的應(yīng)用。到現(xiàn)在又發(fā)展了各種成像測(cè)井技術(shù)。二、測(cè)井技術(shù)在勘探及開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用 無(wú)論是金屬礦床、非金屬礦床、石油、天然氣、煤等，在勘探過(guò)程中在地殼中只要富集，就具有一定特點(diǎn)的物理性質(zhì)，那我們就可以用地球物理測(cè)井的方法檢測(cè)出來(lái)。特別是石油和天然氣，往往埋藏很深，只要具有儲(chǔ)集性質(zhì)的巖石，就有可能儲(chǔ)藏有流體礦物。它不用像挖煤一樣。而是只要打一口井，確定出那段地層能出油，打開(kāi)地層就可以開(kāi)采。由于用測(cè)井資料可以解決巖性，即什

3、么礦物組成的巖石，它的孔隙度如何，滲透率怎么樣，含油氣飽和度大小。沉積時(shí)是處于什么環(huán)境，是深水、淺水、還是急流河相，有無(wú)有機(jī)碳，有沒(méi)有生油條件，能不能富集。在勘探過(guò)程中，可以解決生油巖，蓋層問(wèn)題，也可以對(duì)儲(chǔ)層給予評(píng)價(jià)，找到目的層，解釋出油、氣、水。 在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，用測(cè)井可以監(jiān)測(cè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，解決工程方面的問(wèn)題。井中產(chǎn)出的流體性質(zhì)，是油還是水，出多少水，油水比例如何，用流體密度，持水率都可以說(shuō)明。注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，分層的注入量，有沒(méi)有竄流，用注入剖面測(cè)井都可以解決。生產(chǎn)過(guò)程中，套管是否變形，有沒(méi)有損壞、脫落或變位，管外有無(wú)竄槽，射孔有沒(méi)有射開(kāi)，都需要測(cè)井來(lái)解決。對(duì)于設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方案，計(jì)算油層有效厚度

4、，尋找剩余油富集區(qū)都離不開(kāi)測(cè)井。測(cè)井對(duì)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，自始至終都是不可缺少的，是必要的技術(shù)。它服務(wù)于勘探開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。三、儲(chǔ)層分類及需要確定的參數(shù) 1儲(chǔ)集層的分類及特點(diǎn) 石油、天然氣和有用的流體都是儲(chǔ)存在儲(chǔ)集層中，儲(chǔ)集層是指具有一定儲(chǔ)集空間的，并彼此相互連通，存在一定滲透能力的的巖層。儲(chǔ)層性質(zhì)分析與評(píng)價(jià)是測(cè)井解釋的主要任務(wù)。 1)碎屑巖儲(chǔ)集層 它包括礫巖、砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖等。世界上有40的油氣儲(chǔ)集在碎屑巖儲(chǔ)集層。碎屑巖由礦物碎屑，巖石碎屑和膠結(jié)物組成。最常見(jiàn)的礦物碎屑為石英，長(zhǎng)石和其他碎屑顆粒；膠結(jié)物有泥質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)和鐵質(zhì)等?？刂茙r石儲(chǔ)集性質(zhì)是以粒徑大小、分選好壞、磨圓度以及

5、膠結(jié)物的成分，含量和膠結(jié)形式有關(guān)。一般粒徑大，分選和磨圓度好，膠結(jié)物少，則孔隙空間大，連通性好，為儲(chǔ)集性質(zhì)好。 2)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層 世界上油氣50的儲(chǔ)量和60的產(chǎn)量屬于這一類儲(chǔ)集層。我國(guó)華北震旦、寒武及奧陶系的產(chǎn)油層，四川的震旦系，二疊系和三疊系的油氣層，均屬于這類儲(chǔ)層。 碳酸鹽巖屬于水化學(xué)沉積的巖石，主要的礦物有石灰石、白云石和過(guò)渡類型的泥灰?guī)r。它的儲(chǔ)集空間有晶間孔隙、粒間孔隙、鮞狀或鐘孔狀孔隙、生物腔體孔隙、裂縫、溶洞等。從儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和測(cè)井解釋的觀點(diǎn)出發(fā)，將碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間歸為二類：一類為原生孔隙，如晶間、粒間、鮞狀孔隙等。另一類為次生孔隙如裂縫、溶洞等。前者孔隙較小分布均勻。后者孔

6、隙較大，形狀不規(guī)則，分布不均勻。按孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層可分為三類：孔隙型、裂縫型和溶洞型等。 (1)孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層：它是粒間、晶間、生物腔體孔隙等，還有石灰?guī)r白云巖化后重結(jié)晶形成的均勻分布的孔隙。它們都是孔隙性的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層。它們適用的測(cè)井方法和解釋方法與碎屑巖儲(chǔ)集層基本相同，也是目前測(cè)井資料應(yīng)用最成功的一類儲(chǔ)集層。 (2)裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層：這類儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要由構(gòu)造裂縫和層間裂縫組成，由于裂縫的數(shù)量，形狀和分布可能極不均勻，故孔隙度和滲透率也可能有很大變化，油氣分布也不規(guī)律，并且裂縫發(fā)育帶滲透率高。 (3)洞穴型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層：這類儲(chǔ)集層主要由溶蝕作用產(chǎn)生的。洞穴形狀大小

7、不一，分布不均勻，往往具有偶然性。用常規(guī)測(cè)井方法進(jìn)行解釋有很大困難。 2儲(chǔ)集層的基本參數(shù) 在儲(chǔ)集層的評(píng)價(jià)中，需要測(cè)井解釋確定的參數(shù)有儲(chǔ)層厚度、孔隙度、油氣飽和度和滲透率。1) 孔隙度 巖石在形成過(guò)程及后期作用中會(huì)有粒間孔隙、晶間孔隙、裂縫及洞穴等。根據(jù)孔隙流體在孔隙中能否流動(dòng)，孔隙可分為總孔隙、有效孔隙。有效孔隙指互相聯(lián)通的孔隙?？偪紫吨杆械目紫犊臻g?？紫抖仁侵笌r石中孔隙所占的體積與巖石的體積之比。通常用百分?jǐn)?shù)表示。 2)飽和度孔隙中油氣所占孔隙的相對(duì)體積稱為含油氣飽和度，通常也用百分?jǐn)?shù)表示。飽和度又分為原狀地層含烴飽和度、沖洗帶殘余烴飽和度、侵人帶含烴飽和度，可動(dòng)烴飽和度等。束縛水飽和度。

8、是另一個(gè)重要的飽和度概念，通過(guò)它與總含水飽和度的關(guān)系可以知道儲(chǔ)集層是否能出水。 3)巖層厚度 主要指儲(chǔ)集層的巖層厚度，指的是有效孔隙，含烴飽和度下限所確定的巖層頂?shù)捉缢哂泻穸取?4)滲透率 為了評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的生產(chǎn)能力，應(yīng)了解油氣水流過(guò)巖石孔隙的難易程度。當(dāng)粘度為1×10-3的流體，在單位時(shí)間1s鐘內(nèi)，兩端壓差為latm時(shí)，通過(guò)巖石單位截面lcm2的流體體積為該巖石的滲透率為1m2.滲透率分絕對(duì)滲透率、有效滲透率和相對(duì)滲透率，絕對(duì)滲透率為巖石孔隙中只有一種流體存在時(shí)對(duì)巖石所測(cè)量的滲透率。有效滲透率為巖石孔隙存在二種或二種以上的流體時(shí)，對(duì)其中某一流體所測(cè)量的滲透率，為該流體在這種巖石中的有

9、效滲透率。相對(duì)滲透率為有效滲透率與絕對(duì)滲透率的比值，它表示某種流體流過(guò)巖石的難易程度。四、測(cè)井系列的選擇 合理和完善的測(cè)井系列是保障測(cè)井解釋準(zhǔn)確的先決條件。合理的測(cè)井系列可以解決巖性問(wèn)題，層厚、孔隙度、滲透率、飽和度及泥質(zhì)含量問(wèn)題。不同的地質(zhì)條件，需要不同的測(cè)井系列組合，見(jiàn)表1。 1泥質(zhì)指示和確定巖性的測(cè)井方法選擇 泥質(zhì)指示應(yīng)能劃分泥巖和非泥巖，并能確定泥質(zhì)含量?；旧细鞣N測(cè)井方法都能不同程度的進(jìn)行泥質(zhì)解釋。最常用的是自然伽馬、自然電位和微電極。另外巖性測(cè)井和自然伽馬能譜測(cè)井也能解決這個(gè)問(wèn)題。個(gè)別的地區(qū)，由于沉積速度快，自然電位不穩(wěn)定，也可以用其他測(cè)井方法解決泥質(zhì)問(wèn)題。在以后的泥質(zhì)砂巖解釋中有

10、詳細(xì)說(shuō)明。測(cè)井系列選擇的標(biāo)準(zhǔn)是能準(zhǔn)確的劃分鉆井剖面的巖性，能夠準(zhǔn)確的確定孔隙度，能夠確定地層的含水飽和度，或油氣飽和度。如碳酸鹽巖地層，三種孔隙度測(cè)井確定孔隙度，微球形聚焦確定沖洗帶電阻率，雙側(cè)向確定深淺電阻率，井徑和自然伽馬確定泥質(zhì)含量。再如湖泊相河流相的沉積地層，至少有一種孔隙度，微電極，深淺三側(cè)向，加井徑和自然電位，有時(shí)加自然伽馬。表1 裸眼井測(cè)井系列井內(nèi)流體研究參數(shù)推薦的測(cè)井項(xiàng)目淡水鉆井液巖性swrwsxormfvclayk幾何參數(shù)自然電位、自然伽馬、自然能譜、巖性密度測(cè)井感應(yīng)測(cè)井或側(cè)向測(cè)井或電位梯度電極系測(cè)井微球形聚集測(cè)井（msfl）或微側(cè)向測(cè)井（mll）或微電極測(cè)井密度測(cè)井、中子測(cè)

11、井和（或）聲波測(cè)井地層測(cè)試器（rft）地層傾角測(cè)井，四臂井徑測(cè)井，井斜測(cè)量鹽水鉆井液巖性swrwsxormfvclayk幾何參數(shù)自然伽馬、自然能譜、巖性密度測(cè)井，自然電位雙側(cè)向測(cè)井微球形聚焦測(cè)井或微側(cè)向測(cè)井密度測(cè)井、中子測(cè)井和（或）聲波測(cè)井地層測(cè)試器（rft）地層傾角測(cè)井，四臂井徑測(cè)井，井斜測(cè)量油基鉆井液巖性swrwvclayk幾何參數(shù)自然伽馬、自然能譜、巖性密度測(cè)井感應(yīng)測(cè)井密度測(cè)井、中子測(cè)井和（或）聲波測(cè)井地層測(cè)試器（rft）四臂井徑測(cè)井，井斜測(cè)量空井巖性swrwvclayk幾何參數(shù)自然伽馬、自然能譜、巖性密度測(cè)井感應(yīng)測(cè)井密度測(cè)井、中子測(cè)井溫度測(cè)井四臂井徑測(cè)井、井斜測(cè)井2電阻率測(cè)井方法的選擇

12、 由于鉆井后測(cè)井是在井眼中進(jìn)行，井眼的大小。鉆井液性能的差別，使得滲透層受不同程度的污染，存在沖洗帶、侵人帶和原狀地層的電阻率上的差異。電阻率測(cè)井應(yīng)能反應(yīng)沖洗帶、淺、中、深的電阻率數(shù)值上的變化。巖層的電阻率高低，巖層的厚薄，影響地層真電阻率數(shù)值。所以選用的測(cè)井方法也不盡相同。這需要掌握各種方法的線性范圍、探測(cè)半徑、聚焦的強(qiáng)弱、圍巖和井的影響大小。對(duì)低電阻率地層一般選用雙感應(yīng)一八側(cè)向、微球形聚焦。對(duì)高電阻率地層一般選用，雙側(cè)向鄰近側(cè)向、微側(cè)向電阻率系列。對(duì)于較薄的地層微電極，三側(cè)向或普通電阻率測(cè)井也可以很好的解決地質(zhì)問(wèn)題。 3孔隙度測(cè)井方法的選擇 孔隙度測(cè)井一般探測(cè)深度較淺，對(duì)于儲(chǔ)集層一般僅限于

13、沖洗帶。聲速測(cè)井方法適用于粒間和晶間孔隙，不能反映次生孔隙中的裂縫溶洞，適用于均勻分布的孔隙度。中子孔隙度測(cè)井只反映巖層的含氫量的大小，并隨含氫量的增加探測(cè)深度減小。密度測(cè)井反映的是巖石的總孔隙度，分不清原生孔隙和次生孔隙。天然氣對(duì)三種孔隙度都有影響，巖性對(duì)孔隙度也有影響。第一章 自然電位測(cè)井（2學(xué)時(shí)）在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有人工供電的情況下，測(cè)量電極m在井內(nèi)移動(dòng)時(shí)，仍測(cè)量與巖性有關(guān)的電位隨井深的變化曲線。由于這個(gè)電位是自然電位產(chǎn)生的，所以稱為自然電位，用sp表示。第一節(jié) 井內(nèi)自然電位產(chǎn)生的原因井內(nèi)自然電位產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的，對(duì)于油井來(lái)說(shuō)，主要有以下兩個(gè)原因：地層水礦化度與泥漿礦化度不同，引起

14、離子擴(kuò)散作用和巖石顆粒對(duì)離子的吸附作用；地層壓力與鉆井泥漿柱壓力不同時(shí)，在地層的微孔隙中產(chǎn)生過(guò)濾作用。實(shí)踐證明：油井的自然電位主要由擴(kuò)散作用產(chǎn)生的，只有在泥漿柱和地層間的壓力差很大的情況下，過(guò)濾作用才成為較重要的因素。一、擴(kuò)散電位井內(nèi)自然電位的產(chǎn)生也是兩種不同濃度的溶液相接觸的產(chǎn)物。由于砂巖的滲透性較好，當(dāng)?shù)貙铀疂舛群湍酀{濾液濃度不同時(shí)（通常）并在井壁附近接觸時(shí)，離子在滲透壓力作用下，高濃度溶液的離子要穿過(guò)砂巖向溶液濃度較低的地層中擴(kuò)散，由于的遷移速率大于，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的聚集后，地層內(nèi)富集正電荷，泥漿濾液中富集負(fù)電荷，見(jiàn)圖1-1。當(dāng)擴(kuò)散最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在砂巖中兩種不同濃度溶液的接觸面上產(chǎn)生

15、自然電場(chǎng)，產(chǎn)生自然電位差。此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)稱為擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)或擴(kuò)散電位。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)（）可由下式進(jìn)行表示： （1-1）當(dāng)溶液濃度不很大時(shí)，溶液濃度與電阻率成反比，所以 （1-2）式中 擴(kuò)散電位系數(shù)； 泥漿濾液電阻率；地層水電阻率.二、擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)（）在井內(nèi)泥巖表面附近，由于泥漿濾液濃度與地層水的濃度不同（），離子在滲透壓力作用下，仍然要由高濃度溶液向低溶液濃度中擴(kuò)散，由于泥巖具有選擇吸附陰離子的能力，在粘土顆粒表面可以大量地吸附陰離子，而可以自由擴(kuò)散，擴(kuò)散結(jié)果是在泥漿濾液中富集大量正電荷，而在地層中富集了負(fù)電荷，見(jiàn)圖1-1。這樣就在泥巖表面處形成擴(kuò)散吸附電位，記為，其表達(dá)式為： （1-3）式

16、中：擴(kuò)散吸附電位系數(shù)； 地層水濃度； 泥漿濾液濃度三、過(guò)濾電位在巖石中，顆粒和顆粒之間有很多孔隙，它們彼此連通，形成很細(xì)的孔道，稱為毛細(xì)管。當(dāng)泥漿柱的壓力大于地層的壓力時(shí)，泥漿向地層過(guò)渡，泥漿濾液通過(guò)井壁在巖石孔道中流過(guò)。由于巖石顆粒的選擇吸附性，孔道壁上吸附泥漿濾液中的負(fù)離子僅有正離子向地層中移動(dòng)，這樣在井壁附近聚集了大量負(fù)離子， 圖1-2 過(guò)濾電位形成示意圖在地層內(nèi)部聚集了大量正離子，這樣在地層和泥漿接觸面兩端形成的電位稱為過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)，用表示，如圖1-2所示。在泥漿壓力大于地層壓力的條件下，滲透層處，過(guò)濾電位與擴(kuò)散吸附電位方向一致，其數(shù)值與地層和泥漿柱之間的壓力差及過(guò)濾溶液的電阻率成正比，

17、與過(guò)濾溶液的粘度成反比，即： （1-4）式中：壓力差，； 過(guò)濾電位系數(shù)，與溶液的成分濃度有關(guān)； 過(guò)濾溶液的電阻率，過(guò)濾溶液粘度，。過(guò)濾電位只有當(dāng)?shù)貙优c泥漿柱壓力差很懸殊時(shí)，而且在泥餅形成以前，才有較大的顯示。但一般鉆井時(shí)要求泥漿柱壓力只能稍大于地層壓力，相差不是很大，而且在測(cè)井時(shí)已形成泥餅，因此一般井內(nèi)過(guò)濾電位的作用可忽略不計(jì)。在砂泥巖剖面的井中的自然電場(chǎng)主要由擴(kuò)散電位和擴(kuò)散吸附電位組成。第二節(jié) 自然電位測(cè)井曲線特征由于泥巖（或頁(yè)巖層）巖性穩(wěn)定，在自然電位測(cè)井曲線上顯示為一條電位不變的直線，將它稱為自然電位的泥巖基線；在滲透性砂巖段，自然電位曲線偏離泥巖基線，在足夠厚的砂巖層中，曲線達(dá)到固定的

18、偏轉(zhuǎn)幅度，定為砂巖線。自然電位曲線的異常幅度就是地層中點(diǎn)的自然電位與基線的差值。如圖1-3所示，圖1-3為含水純砂巖的自然電位理論曲線。通常把井中巨厚純水層砂巖井段的自然電位幅度近似地認(rèn)為是靜自然電位，其值等于擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)與擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)之和。橫坐標(biāo)為自然電位與靜自然電位之比，縱坐標(biāo)為地層厚度，曲線號(hào)碼為層厚與井徑之比。當(dāng)上下圍巖巖性相同時(shí)，曲線特征為：（1）當(dāng)?shù)貙幽酀{是均勻的，上下圍巖巖性相同時(shí)，自然電位曲線關(guān)于目的地層中心對(duì)稱，地層中心處異常值最大；（2）地層越厚，越接近，地層厚度變小，下降，曲線頂部變尖，底部變寬；（3）當(dāng)?shù)貙虞^厚（4）時(shí)，的半幅點(diǎn)對(duì)應(yīng)地層的界面，因此較厚地層可用曲線半幅點(diǎn)

19、確定地層界面，隨著厚度的變小，對(duì)應(yīng)界面處的曲線幅度值離開(kāi)半幅點(diǎn)向曲線峰值移動(dòng)。 實(shí)測(cè)曲線與理論曲線特點(diǎn)基本相同，但由于測(cè)井時(shí)受多方面因素的影響，實(shí)測(cè)曲線不如理論曲線規(guī)則，見(jiàn)圖1-4。滲透性砂巖的自然電位對(duì)泥巖基線而言，可向左或向右偏移，它主要取決于地層水和泥漿溶液的相對(duì)礦化度。當(dāng)時(shí)，砂巖層段自然電位出現(xiàn)負(fù)異常，當(dāng)時(shí)，砂巖層段出現(xiàn)正異常；當(dāng)時(shí)，不存在造成自然電場(chǎng)的條件，則沒(méi)有自然電位異常出現(xiàn)。和的差別越大，造成自然電場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)越大。第三節(jié) 自然電位曲線影響因素一、滲透層自然電位異常幅度的計(jì)算對(duì)于砂泥巖層段來(lái)說(shuō)，自然電流回路的總自然電位經(jīng)推導(dǎo)為： （1-5）式中：自然電位系數(shù)；砂巖的地層水礦化度，

20、泥漿濾液的礦化度。自然電位實(shí)際上是自然電流在井內(nèi)泥漿電阻上的電位降，即： （1-6）二、曲線影響因素由（1-6）式可以看出，測(cè)量的自然電位幅度值與造成自然電場(chǎng)的總電動(dòng)勢(shì)、井內(nèi)泥漿電阻、泥巖電阻以及砂巖電阻有關(guān)。1）巖性和礦化度比值的影響 自然電位異常幅度值與總自然電動(dòng)勢(shì)成正比，取決于巖性和鉆井液濾液電阻率與地層水電阻率的比值（即），所以巖性和地層水礦化度與鉆井液濾液礦化度的比值直接影響的異常幅度。在砂泥巖剖面，自然電位曲線以泥巖為基線。在含水純砂巖層中，自然電位幅度最大，；隨泥質(zhì)含量的增加，下降，導(dǎo)致下降。2）地層厚度和井徑的影響 圖 1-3為不同的地層厚度純水砂巖的自然電位理論曲線，主要說(shuō)明

21、在其他條件完全相同的情況下，地層厚度（h/d）對(duì)自然電位幅度和形狀的影響。為記錄的自然電位異常幅度值，為靜自然電位，從圖中可以看出，當(dāng)?shù)貙雍穸萮>4d時(shí)，自然電位異常幅度近似等于靜自然電位；當(dāng)?shù)貙雍穸萮<4d時(shí)，自然電位異常幅度小于靜自然電位，厚度越小，差別越大，異常頂部變窄，底部變寬，這時(shí)不能用半幅點(diǎn)確定地層界面。其原因是：地層厚度減小，地層電阻增大，井內(nèi)鉆井液電阻減小，所以減小。若地層厚度一定時(shí)，井徑減小，h/d增大，井內(nèi)鉆井液電阻增 大，則增大。 3）地層電阻率，鉆井液電阻率以及圍巖電阻率的影響 隨著的增大，自然電位幅度值降低。這是由于增大（或減小），增大（或減小），則減小。

22、 圍巖電阻率的變化，同樣對(duì)自然電位異常幅度值有影響。圍巖電阻率增大，則增大使自然電位異常幅度值減小。 4）鉆井液侵入帶的影響 在滲透性地層，鉆井液濾液滲入到地層孔隙中，使鉆井液濾液與地層水的接觸面向地層方向移動(dòng)了一個(gè)距離。鉆井液侵入帶的存在，相當(dāng)于井徑擴(kuò)大，因而是自然電位異常幅度值降低，因此鉆井液的侵入增大，自然電位異常幅度減小。第四節(jié) 自然電位曲線的應(yīng)用一、 判斷巖性，確定滲透性地層自然電位主要是離子在巖石中的擴(kuò)散吸附作用產(chǎn)生的，而巖石的擴(kuò)散吸附作用與巖石的成分、組織結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物成分及含量有密切的關(guān)系，所以可根據(jù)自然曲線的變化判斷巖性和分析巖性的變化。在砂泥巖剖面中，當(dāng)()時(shí)，在sp曲線上，

23、以泥巖為基線，出現(xiàn)負(fù)異常的井段，可認(rèn)為是滲透性巖層，其中純砂巖井段出現(xiàn)最大的負(fù)異常；含泥質(zhì)的砂巖層，負(fù)異常幅度較低，而且隨泥質(zhì)含量的增多，異常幅度下降；此外，含水砂巖的還取決于砂巖滲透層孔隙中所含流體的性質(zhì)，一般含水砂巖的比含油砂巖的要高。在識(shí)別出滲透層后，可用“半幅點(diǎn)”法確定滲透層的上下界面位置（條件：h>4d，d為井徑）。如果h<4d，用“半幅點(diǎn)”法確定的滲透層厚度一般要大于實(shí)際地層的厚度，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。二、計(jì)算地層水電阻率在求地層水電阻率時(shí)，要選擇剖面中較厚的飽含水的純凈砂巖層，讀出該層的，近似認(rèn)為是靜自然電位，并根據(jù)泥漿資料確定，由下式計(jì)算地層水電阻率： （1-7）

24、三、估計(jì)地層的泥質(zhì)含量泥質(zhì)含量和其存在狀態(tài)對(duì)砂巖產(chǎn)生的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)有直接影響，因此可根據(jù)自然電位曲線估計(jì)泥質(zhì)含量。如果在一個(gè)地區(qū)使用這種方法，必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)工作，通過(guò)建立和泥質(zhì)含量之間的定量關(guān)系，然后才能利用自然電位曲線估計(jì)巖層的泥質(zhì)含量。有以下兩種方法： (1)對(duì)某一地區(qū)，通過(guò)試驗(yàn)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建立與之間的關(guān)系曲線，再根據(jù)自然電位曲線確定地層的泥質(zhì)含量。(2)利用經(jīng)驗(yàn)公式估算： （1-8）式中：psp含泥質(zhì)砂巖的靜自然電位；ssp為本地區(qū)含水純砂巖的靜自然電位。四、判斷水淹層位為提高油田采收率，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采取分片切割注水采油的方法。由于油層滲透率不同，注入水推進(jìn)的速度也不一

25、樣。如果一口井的某個(gè)油層見(jiàn)了水，這個(gè)層就稱水淹層。水淹層在自然電位曲線上顯示特點(diǎn)較多，由于各地區(qū)的儲(chǔ)集層特點(diǎn)不同，故水淹層在自然電位曲線上的特點(diǎn)不盡相同，所以要根據(jù)本地區(qū)的曲線變化規(guī)律判斷水淹層。對(duì)部分水淹層（油層底部或頂部見(jiàn)水），自然電位曲線的基線在該層上下發(fā)生偏移，出現(xiàn)臺(tái)階，見(jiàn)圖1-5。這是一種比較普遍的現(xiàn)象，據(jù)此可判斷水淹層；另外，根據(jù)基線偏移的大小，可以估算水淹程度。 第二章 電阻率測(cè)井（8學(xué)時(shí)）電阻率法測(cè)井是地球物理測(cè)井中最基本、最常用的測(cè)井方法，它包括普通電阻率測(cè)井、微電極測(cè)井、側(cè)向測(cè)井、感應(yīng)測(cè)井和自然電位測(cè)井等，盡管這些方法的具體特點(diǎn)和所要解決的問(wèn)題各不相同，但它們的實(shí)質(zhì)都是進(jìn)行

26、地層電阻率測(cè)量。在井孔中測(cè)量地層電阻率時(shí)，必須向巖層通入一定的電流，在地層中形成電場(chǎng)，電場(chǎng)分布的特點(diǎn)取決于周圍介質(zhì)的電阻率和供電電極及測(cè)量電極間的位置。因此，只要測(cè)量出各種介質(zhì)的電場(chǎng)分布特點(diǎn)就可確定介質(zhì)的電阻率，所以電阻率測(cè)井實(shí)質(zhì)是研究各種介質(zhì)中電場(chǎng)的分布問(wèn)題。第一節(jié) 普通電阻率測(cè)井普通電阻率法測(cè)井是把一個(gè)普通的電極系（由三個(gè)電極組成）放入井內(nèi)，另一個(gè)電極留在地面，測(cè)量井內(nèi)巖石電阻率變化的曲線。在測(cè)量地層電阻率時(shí)，要受井徑、泥漿電阻率、上下圍巖及電極距等因素的影響，測(cè)得的參數(shù)不等于地層的真電阻率，而是被稱為地層的視電阻率。因此普通電阻率測(cè)井又稱為視電阻率測(cè)井。埋藏在地下的巖石的電阻率，是一個(gè)既

27、不能直接觀察又不能直接測(cè)量的物理量，只有當(dāng)電流通過(guò)它的時(shí)候才能間接地測(cè)出來(lái)。因此，在測(cè)量電阻率時(shí)，必須由供電電極a、b供電，向巖層通入一定的電流，在井內(nèi)建立電廠，然后用測(cè)量電極m、n進(jìn)行電位差測(cè)量，研究巖石電阻率不同對(duì)電場(chǎng)分布的影響，從而進(jìn)一步找出電位差與巖石電阻率之間的關(guān)系。a、b、m、n四個(gè)電極中的三個(gè)形成一個(gè)相對(duì)位置不變的體系，稱為電極系，見(jiàn)圖2-1。測(cè)井時(shí)電極系放入井中，而另一個(gè)電極放在地面，當(dāng)電極系由井底向井口移動(dòng)時(shí)，便可測(cè)量出一條巖石電阻率曲線。一、均勻介質(zhì)電阻率的測(cè)量假定井眼所穿過(guò)的地層是均勻各向同性的無(wú)限大介質(zhì)，即巖性相同，且電阻率都是r。以點(diǎn)電源a（電流強(qiáng)度為i）,空間任取一

28、點(diǎn)p，它到a的距離為r，以r為半徑作一球，求球面上任一點(diǎn)p的電位。球面上的電流密度為： （2-1）由歐姆定律的微分形式可知： （2-2）而 （2-3）所以 （2-4）當(dāng)時(shí)，c=0故，則均勻介質(zhì)中任一點(diǎn)的電位為： （2-5）（1）若將點(diǎn)電源放在p點(diǎn)，則它在a點(diǎn)產(chǎn)生的電位也是，電場(chǎng)的這種性質(zhì)稱為電位的互換原理。對(duì)于非均勻介質(zhì)，這個(gè)原理也是適用的。（2）如果在均勻介質(zhì)中放置，個(gè)點(diǎn)電源，其電流強(qiáng)度分別為，它們距p點(diǎn)的距離分別為，那么所有點(diǎn)電源在p點(diǎn)所產(chǎn)生的電位是各個(gè)點(diǎn)電源單獨(dú)在p點(diǎn)產(chǎn)生的電位的代數(shù)和，即： （2-6）電場(chǎng)的這種性質(zhì)稱為電位的疊加原理。在均勻介質(zhì)中，電阻率r與電位u之間存在著簡(jiǎn)單的關(guān)系，

29、由即可求出r，普通電阻率測(cè)井正式利用了這一原理。 圖2-1是普通電阻率測(cè)井的測(cè)量原理線路。將由供電電極和測(cè)量電極組成的電極系a、m、n或m、a、b放入井內(nèi)，而把另一個(gè)電極b或n放在地面泥漿池中，作為接地回路電極，電極系通過(guò)電纜與地面上的電源和記錄儀相連接。當(dāng)電極系由井內(nèi)向井口移動(dòng)時(shí)，供電電極a、b供給電流i，測(cè)量m、n電極間的電位差。通過(guò)地面記錄儀可將電位差轉(zhuǎn)換為地層視電阻率。對(duì)圖a，供電電極a的電流i和電極b的電流-i對(duì)測(cè)量電極m點(diǎn)的電位都有貢獻(xiàn)。 （2-7）n點(diǎn)離a,b點(diǎn)很遠(yuǎn)，則。因此 ： （2-8） （2-9）電極系系數(shù)，它的大小與電極系中三個(gè)電極之間的距離有關(guān)。對(duì)如果用圖b的線路進(jìn)行測(cè)

30、量，可以證明r的表達(dá)式與（2-9）式完全相同，但這時(shí)的電極系系數(shù)為： (2-10) 由此可見(jiàn)，均勻介質(zhì)中的電阻率與測(cè)量電極系的結(jié)構(gòu)、供電電流以及測(cè)量電位差有關(guān)，當(dāng)電極系結(jié)構(gòu)和供電電流大小一定時(shí)，均勻介質(zhì)的電阻率與測(cè)量電位差成正比。二、視電阻率以上的分析，都是假定電極系處在均勻介質(zhì)中，但實(shí)際測(cè)井遇到的情況要復(fù)雜得多。石油勘探的目的層具有較好的孔隙性和滲透能力，鉆井過(guò)程中，由于泥漿柱的壓力大于地層壓力，泥漿的濾液向滲透層的孔隙中滲透，在滲透層靠近井壁的部分形成泥漿濾液的侵入帶，并在井壁上形成泥餅。侵入帶內(nèi)泥漿濾液的分布是不均勻的，靠近井壁的部分，泥漿濾液把孔隙中原有的液體全部趕跑，占據(jù)了整個(gè)孔隙空

31、間，這部分叫泥漿沖洗帶，靠近沖洗帶地層孔隙中是泥漿濾液和地層流體的混合物，該部分稱為過(guò)渡帶。而地層中未被泥漿干擾的地層稱為原狀地層。另外，滲透層的厚度也是有限的，其頂部和底部都為非滲透的地層，稱為目的層的上下圍巖。以上各個(gè)部分（原狀地層，泥漿侵入帶，泥餅，上下圍巖，井內(nèi)泥漿），其電阻率、（沖洗帶電阻率用表示）、和通常是不同的。在這種井剖面的情況下，測(cè)量的電位差除了受地層真電阻率影響外，還要受、，井徑，侵入帶直徑，以及地層厚度h和電極系結(jié)構(gòu)等因素的影響，因此不能用（2-9）式簡(jiǎn)單地求解地層的真電阻率。但是在井中實(shí)際測(cè)量的電位差，仍然可以代入公式（2-9）中計(jì)算電阻率，在這種復(fù)雜情況下求出的電阻率

32、稱為地層的視電阻率，用表示，則： （2-11）一般來(lái)說(shuō)，地層的視電阻率不同于地層的真電阻率，但是選擇適當(dāng)?shù)碾姌O系和測(cè)量條件，可以使測(cè)量的視電阻率主要反映地層電阻率的變化。因而可以利用在井內(nèi)測(cè)量的視電阻率曲線，來(lái)研究鉆井剖面地層電阻率的相對(duì)變化。三、電極系電極相對(duì)位置不同，會(huì)形成不同的電場(chǎng)，也就組成了不同的電極系。在電極系的三個(gè)電極中，有兩個(gè)在同一線路(供電線路或測(cè)量線路)中，叫成對(duì)電極或同名電極，另外一個(gè)和地面電極在同一線路（測(cè)量線路或供電線路）中，叫不成對(duì)電極或單電極。根據(jù)電極間的相對(duì)位置的不同，可以分為梯度電極系和電位電極系。1.電位電極系：不成對(duì)電極到靠近它的那個(gè)成對(duì)電極之間的距離小于成

33、對(duì)電極間距離的電極系。電位電極系中成對(duì)電極之間的距離（或）較大，即或。電位電極系的電極距為單電極（不成對(duì)電極）到最近它那個(gè)成對(duì)電極之間的距離，即l=。的中點(diǎn)o稱為深度記錄點(diǎn)，表示電極在井內(nèi)的深度位置，在某一深度位置上測(cè)得的可看作記錄點(diǎn)處的。當(dāng)成對(duì)電極系中的一個(gè)電極放到無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí)，即，可認(rèn)為n電極對(duì)測(cè)量無(wú)影響，只有a、m對(duì)測(cè)量是有意義的，這種電位電極系稱為理想電位電極系。對(duì)理想電位電極系其所求得電阻率為： （2-12）從式中可看出視電阻率和測(cè)量點(diǎn)m的電位成正比，故此電極系稱為電位電極系。此外，電位電極系又可分為：正裝電位電極系：成對(duì)電極在不成對(duì)電極之下的電位電極系。倒裝電位電極系：成對(duì)電極在不成

34、對(duì)電極之上的電位電極系。另外，根據(jù)供電電極的多少，電位電極系又分為單極供電電位電極系和雙極供電電位電極系。2.梯度電極系：不成對(duì)電極到靠近它的那個(gè)成對(duì)電極之間的距離大于成對(duì)電極間距離的電極系。電極系的三個(gè)電極之間有三個(gè)距離：，或，這三個(gè)距離當(dāng)中，梯度電極系中成對(duì)電極之間的距離（或）最小，即或，梯度電極系又分為正裝梯度電極系和倒裝梯度電極系兩種：正裝梯度：成對(duì)電極在不成對(duì)電極之下的梯度電極系。由于正裝梯度電極系測(cè)出的曲線在高阻層底界面出現(xiàn)極大值，所以也叫底部梯度電極系。倒裝梯度：成對(duì)電極在不成對(duì)電極之上的梯度電極系。由于倒裝梯度電極系測(cè)出的曲線在高阻層頂界面出現(xiàn)極大值，所以也叫頂部梯度電極系。另

35、外，根據(jù)供電電極的多少，梯度電極系又分為單極供電梯度電極系和雙極供電梯度電極系。梯度電極系的電極距為不成對(duì)電極到成對(duì)電極中點(diǎn)之間的距離，即l=。的中點(diǎn)o稱為深度記錄點(diǎn)。當(dāng)成對(duì)電極間的距離無(wú)限小（在極限情況下等于0）時(shí)的梯度電極系叫理想梯度電極系。對(duì)理想梯度電極系其所求得電阻率為： （2-13）從式中可看出視電阻率和深度記錄點(diǎn)o的電位梯度成正比，故此電極系稱為梯度電極系。此外，電極系的表示方法：通常按照電極在井中的次序，由上到下寫(xiě)出代表電極的字母，字母間寫(xiě)出相應(yīng)電極間的距離，（以米為單位）表示電極系的類。如：a0.4m0.1n表示電極距為0.45m的底部梯度電極系，電極a、m之間的距離為0.4m

36、，m、n之間的距離為0.1m。不同電極系的探測(cè)深度也是不同的。探測(cè)深度通常以探測(cè)半徑r來(lái)表示，在均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，以某一半徑劃一假想球面，若假想球面內(nèi)包含的介質(zhì)對(duì)電極系測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn)占整個(gè)測(cè)量結(jié)果的50%，則此半徑r就是該電極系的探測(cè)深度或探測(cè)半徑。一般梯度電極系的探測(cè)范圍是1.4倍電極距l(xiāng)，而電位電極系的r=2l。由此可知，l越大探測(cè)深度也越大。第二節(jié) 視電阻率曲線的影響因素一、視電阻率曲線特征假定只有一個(gè)高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，并且沒(méi)有井的影響，采用理想電極系進(jìn)行測(cè)量。來(lái)看一下視電阻率的理論曲線。 1. 電位電極系視電阻率曲線特征（1）當(dāng)上下圍巖電阻率相等時(shí)，電位電

37、極系的視電阻率曲線關(guān)于地層中心對(duì)稱（2）當(dāng)?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時(shí)，對(duì)應(yīng)高電阻率地層中心，視電阻率曲線顯示極大值；地層厚度越大，極大值越接近于地層真電阻率（圖2-3）；當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮陔姌O距時(shí)，對(duì)應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值。（3）在地層界面處，曲線上出現(xiàn)“小平臺(tái)”，其中點(diǎn)正對(duì)著地層的界面，隨層厚降低，“小平臺(tái)”發(fā)生傾斜；當(dāng)時(shí)，“小平臺(tái)”靠地層外側(cè)一點(diǎn)為高值點(diǎn)，出現(xiàn)假極大值。（4）對(duì)厚層取曲線的極大值作為電位電極系的視電阻率數(shù)值。2. 梯度電極系視電阻率曲線特征（1）曲線與地層中點(diǎn)不對(duì)稱，對(duì)著高阻層，底部梯度電極曲線在地層底界面出現(xiàn)極大值，頂界面出現(xiàn)極小值；頂部梯度電極曲線在高阻層頂界面出現(xiàn)極大值，

38、底界面出現(xiàn)極小值，而且兩者的曲線形狀正好倒轉(zhuǎn)。這是確定地層界面的重要特征，由此可用來(lái)確定高阻層的頂?shù)捉缑?，?jiàn)圖2-4。（2）地層厚度很大時(shí)，在地層中點(diǎn)附近，有一段視電阻率曲線和深度軸平行的直線，其值等于地層的真電阻率曲線（用來(lái)確定地層的真電阻率）。 （3）對(duì)于h>l的中厚度巖層，其視電阻率曲線與厚地層的視電阻率曲線形狀相似，但隨著厚度的減小，地層中部視電阻率曲線的平直段變小直到消失，見(jiàn)圖2-4。（4）當(dāng)用底部梯度電極系時(shí)，在薄的高阻層下方出現(xiàn)一個(gè)假極大值，它距高阻層底界面為一個(gè)電極距，見(jiàn)圖2-5。視電阻率曲線的主要應(yīng)用有劃分巖性剖面，計(jì)算儲(chǔ)層的孔隙度和含油飽和度，定性判斷油水層和進(jìn)行地層

39、對(duì)比。二、視電阻率曲線影響因素前面討論的理論曲線是在理想條件下作出來(lái)的，即地層是水平的，采用理想電極系，不考慮井的影響。實(shí)測(cè)曲線由于受井的影響變得平緩且曲線幅度降低，為正確使用視電阻率曲線，有必要研究各種條件對(duì)視電阻率曲線的影響。（1）井徑、層厚的影響當(dāng)?shù)貙与娮杪?、電極距、泥漿電阻率等因素一定時(shí)，隨著h/d降低（井徑加大或地層厚度減小），視電阻率曲線變得平滑。所以在其它條件相同時(shí)，高阻薄層視電阻率曲線的幅度值比厚層要偏低。井徑變化對(duì)視電阻率曲線的影響，歸根結(jié)底是由于井內(nèi)泥漿的影響。通常泥漿電阻率低于地層電阻率，井徑擴(kuò)大，井的擴(kuò)大，井的分流作用增大，視電阻率值降低。為了使視電阻率曲線具有很好的劃

40、分地層的能力，要求鉆井泥漿的電阻率要大于五倍地層水電阻率。 （2）電極系的影響從理論曲線分析中可知，電極系類型不同，所測(cè)視電阻率曲線形狀不同。即使同一類型的電極系在同樣的測(cè)量條件下，電極系的尺寸不同，所測(cè)的視電阻率曲線的形狀及幅度也不一樣。（3）侵入影響采用不同電阻率的泥漿鉆井時(shí)，會(huì)對(duì)滲透性地層產(chǎn)生泥漿高侵和泥漿低侵現(xiàn)象，視電阻率會(huì)受到影響。泥漿高侵（增阻泥漿侵入）：地層孔隙中原來(lái)含有的流體的電阻率較低，電阻率較高的泥漿濾液侵入后，使侵入帶巖石電阻率升高。這種情況多出現(xiàn)在水層。泥漿低侵（減阻泥漿侵入）：地層孔隙中原來(lái)含有的流體的電阻率比滲入地層中的泥漿濾液的電阻率高時(shí)，泥漿濾液侵入后，使侵入帶

41、巖石電阻率降低。這種情況一般出現(xiàn)在地層水礦化度不很高的油層。泥漿侵入對(duì)于測(cè)量和確定巖層真電阻率是一種因素，但也可根據(jù)侵入類型粗略地估計(jì)滲透層含油、水情況。 （4）高阻鄰層的屏蔽影響以上討論的是單一高電阻率地層的視電阻率曲線。實(shí)際測(cè)井工作中，經(jīng)常碰到的是許多高電阻率地層和低電阻率地層交互出現(xiàn)。如果各高阻層之間的距離小于2個(gè)電極距，則相鄰高阻層對(duì)供電電極發(fā)出的電流產(chǎn)生屏蔽作用，因而使曲線形態(tài)發(fā)生畸變，見(jiàn)圖2-6。實(shí)踐證明，高阻鄰層的屏蔽作用，不僅與地層厚度，地層電阻率有關(guān)，而且還和電極系類型，電極距，夾層厚度有關(guān)。在定性分析屏蔽影響時(shí)，要考慮以下幾點(diǎn)：a、位于單電極方向的高阻層，可對(duì)另一高阻層產(chǎn)生

42、屏蔽影響，但后者對(duì)前者的讀數(shù)基本上不產(chǎn)生影響。b、當(dāng)兩個(gè)高阻層之間的距離小于電極距時(shí)，可產(chǎn)生減阻屏蔽。c、當(dāng)兩個(gè)高阻層之間的距離大于電極距時(shí)，可產(chǎn)生增阻屏蔽。 （5）地層傾斜的影響理論曲線是在水平巖層中得出的結(jié)果，而實(shí)際上大部分巖層總有些傾斜，所以實(shí)測(cè)曲線與理論曲線形狀和幅度都有所不同，見(jiàn)圖2-7。其它條件均相同，只改變地層傾角，所測(cè)的梯度電極系視電阻率曲線發(fā)生變化。若把利用傾斜地層中所測(cè)的劃分巖層所得到的厚度定義為視厚度。其曲線特點(diǎn)為：隨地層傾角增大，極大值向地層中心移動(dòng)，使曲線變得較對(duì)稱；曲線的極大值隨增大而降低，曲線變得平緩，極小值模糊不清；，越大，和差別越大。時(shí)，曲線還保持曲線的基本特

43、征，只是確定的巖層厚度偏高。因此，在用視電阻率曲線來(lái)確定地層真電阻率時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多次校正。 三、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井在一個(gè)地區(qū)或一個(gè)油田，為了研究巖性變化、構(gòu)造形態(tài)和大段油層的劃分和對(duì)比工作，常用相同的深度比例（一般為1：500）及相同的橫向比例，采用相同的測(cè)井系列，作為劃分標(biāo)準(zhǔn)層及進(jìn)行地層對(duì)比的基本圖件。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井包括有2.5米梯度電極系視電阻率測(cè)井和自然電位測(cè)井以及井徑測(cè)井。第三節(jié) 側(cè)向測(cè)井為了評(píng)價(jià)含油性，必須較準(zhǔn)確的求出地層的電阻率，在地層厚度較大、地層電阻率和泥漿電阻率相差不太懸殊的情況下，可以采用普通電極系測(cè)井來(lái)求地層電阻率；但在地層較薄、電阻率很高，或者在鹽水泥漿的情況下，由于泥漿電阻率很低，使

44、得電極流出的電流大部分都在井和圍巖中流過(guò)，進(jìn)入測(cè)量層的電流很少。因此測(cè)量的視電阻率曲線變化平緩，不能用來(lái)劃分地層、判斷巖性。另外，在存在砂泥巖交互層的地區(qū)，高阻鄰層對(duì)普通電極系的屏蔽影響很大，使其難以求出地層真電阻率。 一、三電極側(cè)向測(cè)井基本原理三側(cè)向測(cè)井電極系是一個(gè)長(zhǎng)的金屬圓柱體，它被絕緣材料(絕緣環(huán))分隔成三部分，如圖2-8。中間的為主電極，兩端的、為屏蔽電極，它們對(duì)稱地排列在主電極兩側(cè)，且相互短路。在電極系上方較遠(yuǎn)處設(shè)有對(duì)比電極n和回路電極b，電極系在井中的工作狀態(tài)和電流分布特點(diǎn)如圖2-9。測(cè)井過(guò)程中，主電極和屏蔽電極、分別通以相同極性的電流和，保持為一常數(shù)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，使、的

45、電位始終保持和的電位相等，沿縱向的電位梯度為零。這就保證了電流不會(huì)沿井軸方向流動(dòng)，而絕大部分呈水平層狀進(jìn)入地層，這樣大大減小了井和圍巖的影響，使三側(cè)向具有較高的分層能力。測(cè)量的是主電極（或任一屏蔽電極）上的電位值。因?yàn)橹麟娏鞅３趾愣?，故測(cè)得的電位依賴于地層電阻率的大小。三側(cè)向電極系的深度記錄點(diǎn)在主電極的中點(diǎn)，測(cè)得的視電阻率可表示為： （2-14）三側(cè)向測(cè)井由主電極流出的電流在屏蔽電極電流的作用下，呈水平層狀進(jìn)入地層，這樣大大減小了井和圍巖的影響，使三側(cè)向具有較高的分層能力，適合在高礦化度泥漿中使用。上述三側(cè)向測(cè)井的分層能力較強(qiáng)，并且探測(cè)深度較深，通常把這種三側(cè)向測(cè)井稱為深三側(cè)向測(cè)井，它主要反映

46、原狀地層的電阻率變化。在三側(cè)向測(cè)井測(cè)井中，為了準(zhǔn)確了解徑向電阻率（如侵入帶電阻率和原狀地層電阻率）的變化，提出了淺三側(cè)向測(cè)井。淺三側(cè)向測(cè)井的探測(cè)深度較淺，其電極系結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。其特點(diǎn)是：屏蔽電極、的尺寸比深三側(cè)向測(cè)井要短，減弱了屏蔽電流對(duì)主電流的控制作用，并在和外面加上兩個(gè)極性相反的電極和，作為主電流和屏蔽電流的回路電極，使主電流徑向流入地層不遠(yuǎn)處即發(fā)散。所測(cè)出的視電阻率主要反映井壁附近巖層電阻率的變化。在滲透層井段就反映侵入帶的變化。圖2-8所給的是一種實(shí)際應(yīng)用的深、淺三側(cè)向電極系，電極系尺寸如下（單位為m）（其中電極上面的數(shù)值表示該電極的長(zhǎng)度，兩個(gè)電極之間的數(shù)值表示電極之間相隔的距離

47、）。淺三側(cè)向：深三側(cè)向：儀器全長(zhǎng)3.6m，儀器直徑為0.089m。二、影響三側(cè)向測(cè)井視電阻率的因素 1.曲線的影響因素三側(cè)向測(cè)井的視電阻率理論曲線特征與電位電極系的視電阻率曲線相似，當(dāng)上下圍巖電阻率相等時(shí)，曲線關(guān)于地層中心對(duì)稱，在高阻地層中，視電阻率出現(xiàn)極大值；當(dāng)上、下圍巖電阻率不等時(shí)，則曲線呈不對(duì)稱形狀，且極大值移向高阻圍巖一方。的影響因素包括兩方面，電極系參數(shù)和地層參數(shù)。前者影響電極系k，后者影響電極系的電位。電極系參數(shù)包括電極系長(zhǎng)度、主電極長(zhǎng)度及電極系直徑。電極系愈長(zhǎng)，主電流聚焦越好，主電流進(jìn)入地層的深度也越深。計(jì)算表明，當(dāng)電極系尺寸大到一定程度后，該改變電極系長(zhǎng)度，對(duì)探測(cè)深度幾乎沒(méi)有什

48、么影響。另外，主電極長(zhǎng) 圖2-9 深三側(cè)向測(cè)井的電流分布度對(duì)曲線的縱向分層能力有影響，主電極越短，分層能力越強(qiáng)。所以，為劃分地層剖面，應(yīng)選擇合適的主電極長(zhǎng)度。下面討論地層參數(shù)的影響。 （）層厚和圍巖的影響當(dāng)層厚大于4l（l為主電極長(zhǎng)度）時(shí)，圍巖對(duì)測(cè)量的基本上沒(méi)有影響，然而對(duì)厚度小于或接近于l的地層，受圍巖影響比較明顯，層厚較薄時(shí)，電流層受低阻圍巖影響而分散，使值降低，地層越薄，圍巖電阻率越小，值降低越多。（2）侵入帶的影響侵入帶的影響與電極系的聚焦能力、侵入深度和侵入帶電阻率有關(guān)，侵入越深或電極系的聚焦能力越差，侵入帶的影響則相對(duì)增加。在侵入深度相同條件下，隨著侵入帶電阻率的增加，它對(duì)的影響也

49、相對(duì)增加，并且增阻侵入比減阻侵入對(duì)影響更大些。2.曲線的主要應(yīng)用 三側(cè)向測(cè)井實(shí)質(zhì)上是視電阻率測(cè)井的一種，它能解決的問(wèn)題與普通電阻率測(cè)井相同。但是它受井眼、層厚、圍巖的影響較小，分層能力較強(qiáng)，是劃分不同電阻率地層的有效方法，特別是劃分高阻薄層，比普通電極系視電阻率曲線要清楚得多。（）深淺三側(cè)向曲線重疊法判斷油水層。由于三側(cè)向的視電阻率曲線受泥漿侵入帶的影響，而油層和水層侵入的性質(zhì)一般情況下是不同的。油層多為減阻侵入，而水層多為增阻侵入。一些油田曾采用兩種不同探測(cè)深度（深淺）的三側(cè)向視電阻率曲線，進(jìn)行重疊比較的方法判斷油水層。在油層(泥漿低侵)處，一般深三側(cè)向的視電阻率值大于淺三側(cè)向的視電阻率的值

50、，曲線出現(xiàn)正異常，在水層(泥漿高侵)處，一般深三側(cè)向的視電阻率值小于淺三側(cè)向的視電阻率值，曲線出現(xiàn)負(fù)異常。 （2）劃分地質(zhì)剖面（分層）三側(cè)向測(cè)井受井眼、層厚、鄰層的影響較小，縱向分層能力較強(qiáng)，通常在曲線開(kāi)始急劇上升的位置為地層界面。 （3）確定地層電阻率利用三側(cè)向的視電阻率確定地層電阻率時(shí)和普通電極系一樣，仍然遇到三個(gè)未知數(shù)（地層真電阻率），（侵入帶電阻率）和 d（侵入半徑）。結(jié)合微側(cè)向測(cè)井求得，再利用深淺三側(cè)向的侵入校正圖版就可求出和d。三、雙側(cè)向視電阻率曲線特點(diǎn)及應(yīng)用雙側(cè)向測(cè)井是在三側(cè)向和七側(cè)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采用兩個(gè)柱狀電極和七個(gè)體積較小的環(huán)狀電極，電極系結(jié)構(gòu)如圖2-10。其中是主

51、電極，兩對(duì)監(jiān)督電極和、和以及兩對(duì)屏蔽電極和、和，每對(duì)電極對(duì)稱地分布在兩側(cè)，并短路相接。電極系深度記錄點(diǎn)為主電極的中心，為增加探測(cè)深度, 和不是環(huán)狀而是柱狀電極，與三側(cè)向的屏蔽電極相同。測(cè)量時(shí)電極供以恒定電流，兩對(duì)屏蔽電極和、和流出相同極性的屏蔽電流、，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)電路保持監(jiān)督電極和（或和）間的電位差為零，柱狀屏蔽上的電位與環(huán)狀屏蔽電極上的電位的比值為一常數(shù)。即(或)。然后，測(cè)量任一監(jiān)督電極（如）和無(wú)窮遠(yuǎn)電極之間的電位差。在主電流恒定不變的情況下，測(cè)得的電位差和介質(zhì)的視電阻率成正比： （2-15）其中：k 為雙側(cè)向的電極系系數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)或理論計(jì)算獲得；為上的電位。雙側(cè)向測(cè)井顧名思義，它也分為深雙

52、側(cè)向和淺雙側(cè)向，深雙側(cè)向的探測(cè)深度較深，所測(cè)的視電阻率主要反映原狀地層電阻率；淺雙側(cè)向的探測(cè)深度較淺，所測(cè)的電阻率與侵入帶電阻率有關(guān)。雙側(cè)向電極系尺寸如下： 儀器全長(zhǎng)9.36m。由此可見(jiàn)，淺雙側(cè)向與深雙側(cè)向的尺寸一樣，其不同之處在于把柱狀屏蔽電極和改成電流的回路電極、。雙側(cè)向測(cè)井資料應(yīng)用于三側(cè)向基本相同。第四節(jié) 沖洗帶電阻率測(cè)井微電極測(cè)井是在普通電阻率測(cè)井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)井方法，它采用特制的微電極測(cè)量井壁附近地層的電阻率。普通電阻率測(cè)井能從剖面上劃分出高阻層，但它不能區(qū)分這個(gè)高阻層是致密層還是滲透層；另外，在含油氣地區(qū)經(jīng)常會(huì)遇到砂泥巖的薄交互層，而由于普通電極系的電極距較長(zhǎng)，盡管能增加

53、探測(cè)深度，但難以劃分薄層（這是一對(duì)矛盾）。因此，為解決上述實(shí)際問(wèn)題，在普通電極系的基礎(chǔ)上，采用了電極距很小的微電極測(cè)井。一、 微電極測(cè)井1.微電極測(cè)井原理微電極系的電極距比普通電極系的電極距小得多，為了減小井的影響，電極系采用了特殊的結(jié)構(gòu)，測(cè)井時(shí)使電極緊貼在井壁上，這就大大減小了泥漿對(duì)結(jié)果的影響。 我國(guó)微電極測(cè)井普遍采用微梯度和微電位兩種電極系，其儀器結(jié)構(gòu)是在一起的主體上裝2-3個(gè)彈簧片作為扶正器，其中一個(gè)彈簧片山裝有硬橡膠板，在橡膠板上簽有三個(gè)電極、，為供電電極，、為測(cè)量電極，電極間的距離為0.025m，測(cè)量過(guò)程中，裝有彈簧片的扶正器使極板緊貼井壁進(jìn)行測(cè)量，盡量減少鉆井液對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。橡

54、膠板上的三個(gè)電極組成兩種類型的微電極系，見(jiàn)圖2-11。其中0.0250.025為微梯度電極系，微梯度的電極距為0.0375m，由0.05組成的微電位電極系電極距為0.05m。由于電極距很小，它的探測(cè)深度都很小，實(shí)驗(yàn)證明微梯度電極系的探測(cè)范圍只有5cm，微電位的約為8cm左右。在滲透性地層處，由于泥漿濾液侵入地層中，在井的周圍形成泥漿濾液侵入帶，井壁上形成了泥餅，侵入帶內(nèi)的泥漿濾液是不均勻的?？拷诟浇?，孔隙內(nèi)幾乎都是泥漿濾液，這部分叫泥漿沖洗帶，它的電阻率大于5倍的泥餅電阻率，而泥餅電阻率約為泥漿電阻率的13倍。在非滲透的致密層和泥巖層段，沒(méi)有泥餅和侵入帶。滲透層和非滲透層的這種區(qū)別，是區(qū)分它們的重要依據(jù)。由于微梯度和微電位電極系探測(cè)半徑不同，因此泥餅、泥漿薄膜（極板與井壁之間夾的泥漿）和沖洗帶電阻率對(duì)它們的影