石油工程測井電法測井普通電阻率測井

1、 主講教師：吳主講教師：吳 豐豐 單單 位位 ：資源與環(huán)境學院：資源與環(huán)境學院二零一二年十一月二零一二年十一月一、地球物理測井一、地球物理測井二、地層的地球物理特性二、地層的地球物理特性三、用途三、用途 電化學性電化學性 導電性導電性 介電性介電性 聲學特性聲學特性 核、磁、熱特性核、磁、熱特性石石油油工工程程測測井井u巖層的電化學特性巖層的電化學特性：自然電位測井（自然電位測井（SPSP）u巖層的介電特性巖層的介電特性：電磁波傳播測井電磁波傳播測井（ETPETP）電法測井的分類電法測井的分類u巖層的導電特性巖層的導電特性：電阻率測井電阻率測井雙側(cè)向電阻率測井（雙側(cè)向電阻率測井（DLL）地層傾

2、角測井（地層傾角測井（SHDT）微球形聚焦電阻率測井（微球形聚焦電阻率測井（ MSFL ）感應測井（感應測井（ DIL ）、陣列感應成像測井（）、陣列感應成像測井（ HDIL、AIT）隨鉆電阻率測井（隨鉆電阻率測井（ LWD ）過套管電阻率測井（過套管電阻率測井（ CHFR ）方位電阻率成像測井（方位電阻率成像測井（ ARI ）地層微電阻率掃描測井（地層微電阻率掃描測井（ FMS ）石石油油工工程程測測井井 巖石電阻率測井基礎巖石電阻率測井基礎 電阻率測井的分類電阻率測井的分類 普通電阻率測井普通電阻率測井 雙側(cè)向電阻率測井雙側(cè)向電阻率測井主 要 內(nèi) 容 微球形聚焦測井微球形聚焦測井 感應測井

3、感應測井 成像測井成像測井 隨鉆測井（隨鉆測井（LWD） 套管井電阻率測井套管井電阻率測井 地層傾角測井或電磁波傳播測井地層傾角測井或電磁波傳播測井石石油油工工程程測測井井1.1 電阻及電阻率的概念電阻及電阻率的概念 電阻電阻(r)(r)是物質(zhì)反抗電流流動的能力。若物體是物質(zhì)反抗電流流動的能力。若物體兩端的電壓為兩端的電壓為V V，通過的電流為，通過的電流為I I，則電阻定義為電，則電阻定義為電壓與電流的比值。壓與電流的比值。IVrMN其單位為：歐姆（其單位為：歐姆（）1.1.巖石電阻率測井基礎（巖石電阻率測井基礎（P P9 9）石石油油工工程程測測井井1.1 電阻及電阻率的概念電阻及電阻率的

4、概念rLSIVLSRMN電導率（電導率（）是電阻率的倒數(shù)。即是電阻率的倒數(shù)。即= 1/R= 1/R 對于電阻為對于電阻為r r均勻材料的柱狀導體，若其橫截面均勻材料的柱狀導體，若其橫截面積為積為S S，長度為，長度為L L，則物體的，則物體的電阻率（電阻率（R R）定義為：定義為：其單位為：歐姆米（其單位為：歐姆米（.m）其單位為：每米毫西門子其單位為：每米毫西門子(mS/m)(mS/m)石石油油工工程程測測井井看書，看書，P9P9見表見表1-11-1及文字及文字（3 3分鐘）分鐘）u 了解三大巖類；了解三大巖類；u 了解常見巖石、礦物及流體電阻率；了解常見巖石、礦物及流體電阻率；u 有什么特

5、點？有什么特點？u 電阻率測井？電阻率測井？ 石石油油工工程程測測井井常見礦物、巖石電阻率數(shù)值表常見礦物、巖石電阻率數(shù)值表礦物名稱礦物名稱電阻率（歐姆米）電阻率（歐姆米）巖石名稱巖石名稱電阻率（歐姆米）電阻率（歐姆米）石英石英1010121210101414粘土粘土1 12 210102 2長石長石4 410101111泥巖泥巖5 56060白云母白云母4 410101111頁巖頁巖101010102 2方解石方解石5 510103 35 510101212疏松砂巖疏松砂巖2 25050石油石油10109 910101616致密砂巖致密砂巖202010103 3氣氣含鹽水砂巖含鹽水砂巖0.20

6、.24 4水水？含油砂巖含油砂巖2 210103 3石墨石墨1010-6-63 31010-4-4礫巖礫巖10102 210103 3磁鐵礦磁鐵礦3.63.61010-4-46 61010-3-3石灰?guī)r石灰?guī)r5 510102 21 110104 4黃鐵礦黃鐵礦1010-1-11010-4-4泥灰?guī)r泥灰?guī)r5 55 510102 2無煙煤無煙煤1010-4-41 1貝殼灰?guī)r貝殼灰?guī)r20202 210103 3鉀鹽鉀鹽1010141410101515白云巖白云巖50501 110104 4硫硫10109 910101616硬石膏硬石膏10104 410106 6石膏石膏10103 3花崗巖花崗巖6

7、610102 210105 5玄武巖玄武巖6 610102 210105 5石石油油工工程程測測井井三大巖類：三大巖類：沉積巖沉積巖、巖漿巖（火成巖）巖漿巖（火成巖）、變質(zhì)巖變質(zhì)巖。不同巖性、不同礦物、不同流體具有不同的不同巖性、不同礦物、不同流體具有不同的電阻率。電阻率。R火成巖火成巖 R沉積巖沉積巖R油氣油氣 R水水沉積巖，沉積巖，R灰云巖灰云巖 R砂巖砂巖 R泥巖泥巖一一般般情情況況下下R金屬金屬、R無煙煤無煙煤 小小石石油油工工程程測測井井巖石結(jié)構(gòu)、巖石礦物成分、粘土含量巖石結(jié)構(gòu)、巖石礦物成分、粘土含量1.2 1.2 影響巖石電阻率的因素影響巖石電阻率的因素巖石含水飽和度巖石含水飽和度

8、巖石孔隙空間中巖石孔隙空間中地層水地層水的巖類成分、離的巖類成分、離子濃度、溫度；子濃度、溫度；巖石孔隙度巖石孔隙度不同巖石電阻率各不相同，巖石電阻率取決于下不同巖石電阻率各不相同，巖石電阻率取決于下列因素列因素:石石油油工工程程測測井井1 1、巖石電阻率與、巖石電阻率與巖性巖性的關(guān)系的關(guān)系礦物名稱礦物名稱電阻率（歐姆米）電阻率（歐姆米）巖石名稱巖石名稱電阻率（歐姆米）電阻率（歐姆米）石英石英1010121210101414粘土粘土1 12 210102 2長石長石4 410101111泥巖泥巖5 56060白云母白云母4 410101111頁巖頁巖101010102 2方解石方解石5 510

9、103 35 510101212疏松砂巖疏松砂巖2 25050石油石油10109 910101616致密砂巖致密砂巖202010103 3氣氣含鹽水砂巖含鹽水砂巖0.20.24 4水水？含油砂巖含油砂巖2 210103 3石墨石墨1010-6-63 31010-4-4礫巖礫巖10102 210103 3磁鐵礦磁鐵礦3.63.61010-4-46 61010-3-3石灰?guī)r石灰?guī)r5 510102 21 110104 4黃鐵礦黃鐵礦1010-1-11010-4-4泥灰?guī)r泥灰?guī)r5 55 510102 2無煙煤無煙煤1010-4-41 1貝殼灰?guī)r貝殼灰?guī)r20202 210103 3鉀鹽鉀鹽1010141

10、410101515白云巖白云巖50501 110104 4硫硫10109 910101616硬石膏硬石膏10104 410106 6石膏石膏10103 3花崗巖花崗巖6 610102 210105 5玄武巖玄武巖6 610102 210105 5石石油油工工程程測測井井 孔隙度：巖石本身的孔隙體積和巖石體積孔隙度：巖石本身的孔隙體積和巖石體積之比值。它是一個無量綱的量，它可以用之比值。它是一個無量綱的量，它可以用小數(shù)或百分數(shù)表示。小數(shù)或百分數(shù)表示。 孔隙度劃分為總孔隙度和有效孔隙度?？紫抖葎澐譃榭偪紫抖群陀行Э紫抖?。1.1.總孔隙度：巖石中總孔隙體積與巖石體積之比，總孔隙度：巖石中總孔隙體積與

11、巖石體積之比， 用用t t表示。表示。2.2.有效孔隙度：巖石中連通孔隙體積與巖石體積之有效孔隙度：巖石中連通孔隙體積與巖石體積之比，用比，用 e e表示。表示。2 2、巖石電阻率與、巖石電阻率與物性物性的關(guān)系的關(guān)系石石油油工工程程測測井井 當?shù)貙涌紫吨胁缓蜌鈺r，巖石孔隙當?shù)貙涌紫吨胁缓蜌鈺r，巖石孔隙度的大小決定了孔隙地層中水的含量。度的大小決定了孔隙地層中水的含量。當當?shù)貙铀V化度一定時，地層水礦化度一定時，孔隙度越大，地層孔隙度越大，地層水含量越多，巖石電阻率越低，反之，孔水含量越多，巖石電阻率越低，反之，孔隙度越小，巖石電阻率越高。隙度越小，巖石電阻率越高。2 2、巖石電阻率與、巖石

12、電阻率與物性物性的關(guān)系的關(guān)系石石油油工工程程測測井井3 3、巖石電阻率與、巖石電阻率與水性水性( (地層水電阻率地層水電阻率) )的關(guān)的關(guān)系系巖石骨架：組成沉積巖的造巖礦物的導電能巖石骨架：組成沉積巖的造巖礦物的導電能力很差力很差, ,沉積巖的導電能力取決于孔隙中地沉積巖的導電能力取決于孔隙中地層水的電阻率。層水的電阻率。實驗證明，實驗證明，巖石電阻率巖石電阻率與與地層水電阻率地層水電阻率成成正比正比。石石油油工工程程測測井井 石油和天然氣具有很高的電阻率，可視為不導石油和天然氣具有很高的電阻率，可視為不導電的物質(zhì)。在油、氣運移過程中，油、氣進入巖石電的物質(zhì)。在油、氣運移過程中，油、氣進入巖石

13、孔隙擠走了同體積的地層水，使巖石中的離子數(shù)減孔隙擠走了同體積的地層水，使巖石中的離子數(shù)減少，電阻率增加，進入孔隙中的油、氣越多，巖石少，電阻率增加，進入孔隙中的油、氣越多，巖石電阻率越高。電阻率越高。4 4、巖石電阻率與、巖石電阻率與含油氣性含油氣性的關(guān)系的關(guān)系流流 體：體： R R石油石油 R R地層水地層水地地 層：層： R R油層油層 R R水層水層石石油油工工程程測測井井1.3 1.3 電阻率測井概念電阻率測井概念石石油油工工程程測測井井1.4 Archie1.4 Archie公式公式 _巖石電阻率和孔隙度、飽和流體的關(guān)系巖石電阻率和孔隙度、飽和流體的關(guān)系 G. E. ArchieG.

14、 E. Archie最早通過大量的巖芯試驗研最早通過大量的巖芯試驗研究了這種關(guān)系。究了這種關(guān)系。假設：假設：u 巖石為純巖石（巖石骨架不含導電礦物和巖石為純巖石（巖石骨架不含導電礦物和泥質(zhì)，或泥質(zhì)，或Vsh5VshRt減阻減阻侵入侵入RiRt石石油油工工程程測測井井怎樣理解怎樣理解P P1111，Para3Para3？用高低侵來判別流體性質(zhì)（油氣、水）用高低侵來判別流體性質(zhì)（油氣、水）使用條件：使用條件：淡水泥漿井淡水泥漿井（C CmfmfCRRw w）高侵：水層高侵：水層低侵：油氣層低侵：油氣層高侵（增阻侵入）：高侵（增阻侵入）：侵入帶電阻率大于原狀地層侵入帶電阻率大于原狀地層電阻率的侵入狀

15、態(tài)電阻率的侵入狀態(tài) 低侵（減阻侵入）低侵（減阻侵入）：侵入帶電阻率小于原狀地層侵入帶電阻率小于原狀地層電阻率的侵入狀態(tài)電阻率的侵入狀態(tài)石石油油工工程程測測井井d泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖泥巖水層水層油層油層ddidi沖洗帶沖洗帶侵入帶侵入帶Ri泥泥餅餅diRtRiRxoRmRmcRtRiRxoRmcRm增阻泥漿侵入增阻泥漿侵入減阻泥漿侵入減阻泥漿侵入過渡帶過渡帶石石油油工工程程測測井井 井眼穿過地層后，有兩種方法用來測量地層井眼穿過地層后，有兩種方法用來測量地層的電阻率。的電阻率。 一種是一種是傳導電流法傳導電流法，該方法使用該方法使用直流電，直流電，需要井眼有導電泥漿需要井眼有導電泥漿。傳

16、導電流法測量的是傳導電流法測量的是電電阻率阻率。 另一種是另一種是感應法感應法，使用，使用交流電交流電，井內(nèi)可以，井內(nèi)可以含有任何流體（空氣、天然氣或任何種類的導電含有任何流體（空氣、天然氣或任何種類的導電或不導電泥漿）。感應法測量的是或不導電泥漿）。感應法測量的是電導率電導率，它與，它與電阻率互為倒數(shù)。電阻率互為倒數(shù)。 2.2.電阻率測井的分類電阻率測井的分類石石油油工工程程測測井井3.3.普通視電阻率測井普通視電阻率測井視電阻率視電阻率(R(Ra a) )：Apparent formationApparent formation resistivityresistivity，測井儀器探測到

17、的電阻率，受泥餅，侵入帶等的，測井儀器探測到的電阻率，受泥餅，侵入帶等的影響，不等于真實的地層電阻率，只是其近似值，影響，不等于真實的地層電阻率，只是其近似值，稱為稱為視電阻率視電阻率。普通視電阻率測井：普通視電阻率測井：是把一根普通的是把一根普通的電極系電極系放入井放入井內(nèi)，測量井筒周圍地層電阻率隨井深變化的曲線。內(nèi)，測量井筒周圍地層電阻率隨井深變化的曲線。石石油油工工程程測測井井電源電源檢流計檢流計oM MN NA A電極矩電極矩井井下下介介質(zhì)質(zhì)電電阻阻率率的的測測定定BAA供電電極供電電極BB供電回路電極供電回路電極M M、NN測量電極測量電極電極系電極系 所謂電極系，就是所謂電極系，就

18、是測量時放入井中的一組測量時放入井中的一組電極。通常由三個電極電極。通常由三個電極組成。組成。 A A、B B、M M； M M、N N、A A（用途相同的兩個叫（用途相同的兩個叫成對成對電極電極，其余的一個叫其余的一個叫不成不成對電極對電極。）。）成對電極：成對電極：A A、B B或或M M、N N石石油油工工程程測測井井梯度電極系梯度電極系：成對電極之間的距離成對電極之間的距離小于小于不成對電極不成對電極到它到它相鄰相鄰那個成對電極電極之間的距離的電極系。那個成對電極電極之間的距離的電極系。電位電極系電位電極系：成對電極之間的距離成對電極之間的距離大于大于不成對電極不成對電極到與它到與它相

19、鄰相鄰的那個成對電極間的距離的電極系。的那個成對電極間的距離的電極系。頂部頂部( (倒裝倒裝) ) 電極系：成對電極在不成對電極的電極系：成對電極在不成對電極的上方上方 底部（正裝）底部（正裝）電極系：成對電極在不成對電極的電極系：成對電極在不成對電極的下方下方 石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井0.52.25NMA0.52.25BAM2.5米頂部梯度電極系米頂部梯度電極系0.5米頂部電位電極系米頂部電位電極系石石油油工工程程測測井井記錄點：記錄點：電極系的記錄點、電極距和探測深度電極系的記錄點、電極距和探測深度1為了確定電極系在井中某位置測為了確定電極系

20、在井中某位置測得的電阻率的深度，需在電極系得的電阻率的深度，需在電極系上選擇一點作為電阻率的深度，上選擇一點作為電阻率的深度，這一點稱為記錄點，用這一點稱為記錄點，用O表示。表示。電位電極：記錄點選在電位電極：記錄點選在A、M的中點的中點梯度電極：記錄點選在成對電極的中點梯度電極：記錄點選在成對電極的中點位于距離最位于距離最小的兩個電小的兩個電極的中間極的中間石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井電極距電極距2為了表示電極系的長度，定義了為了表示電極系的長度，定義了電極系的電極距，用符號電極系的電極距，用符號L L表示。表示。電位電極：電位電極：AMAM（不成對電極到靠近它的那個成對

21、電極不成對電極到靠近它的那個成對電極）梯度電極：梯度電極：單極供電：單極供電：AO雙極供電：雙極供電：MO不成對電極到記錄點的距離不成對電極到記錄點的距離石石油油工工程程測測井井電極系的記錄點、電極距和探測深度電極系的記錄點、電極距和探測深度（續(xù)續(xù)）OL=2.5L=0.5O石石油油工工程程測測井井探測深度探測深度/探測半徑探測半徑/探測范圍探測范圍：3以某一半徑劃一球面，如果球面內(nèi)包括的介質(zhì)對電極以某一半徑劃一球面，如果球面內(nèi)包括的介質(zhì)對電極系測量結(jié)果的貢獻占總結(jié)果的系測量結(jié)果的貢獻占總結(jié)果的5050，此半徑稱為，此半徑稱為AM2AO石石油油工工程程測測井井普通視電阻率測量原理普通視電阻率測量

22、原理回路電極回路電極供電電極供電電極測量電極測量電極石石油油工工程程測測井井IUKRMNa石石油油工工程程測測井井普通視電阻率測量原理普通視電阻率測量原理石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井梯度電極系視電阻率曲線特征梯度電極系視電阻率曲線特征1.1.高阻層高阻層對應有對應有高高視電阻率值視電阻率值；低阻低阻層層對應有對應有低電阻率低電阻率值。值。2.2.曲線曲線對地層中部對地層中部不不對稱對稱，底部梯度電極，底部梯度電極系的視電阻率曲線在系的視電阻率曲線在高阻層的底界面有高阻層的底界面有RaRa極大值；在頂界面有極大值；在頂界面有RaRa極小值。頂部梯度極小值。頂部梯度電極系相反。

23、電極系相反。3.3.當當h3Lh3L時，在地層中部有平直段，時，在地層中部有平直段，RaRaRtRt。石石油油工工程程測測井井電位電極系視電阻率曲線特征電位電極系視電阻率曲線特征1.1.高阻層對應有高的視電阻高阻層對應有高的視電阻率值；低阻層對應有低的電率值；低阻層對應有低的電阻率值。阻率值。2.2.上下圍巖電阻率相等時，上下圍巖電阻率相等時，RaRa視電阻率曲線視電阻率曲線對稱于地層中部對稱于地層中部，地層中部有，地層中部有RaRa極大值，很厚極大值，很厚時接近于地層真電阻率。時接近于地層真電阻率。3.3.曲線的曲線的半幅點上下外推一半幅點上下外推一個電極距個電極距是地層的是地層的層界面層界

24、面，可利用這一結(jié)論分層?？衫眠@一結(jié)論分層。石石油油工工程程測測井井視電阻率曲線的應用視電阻率曲線的應用石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井石石油油工工程程測測井井4 . 04025. 04 . 01122ntmwwRabRS6 . 01whSSmwaRRF0nwtSbRRI0解：根據(jù)阿爾奇公式解：根據(jù)阿爾奇公式 可得可得石石油油工工程程測測井井3.3 3.3 微電極測井微電極測井 微電極測井是在普通電阻率測井的基礎上發(fā)展微電極測井是在普通電阻率測井的基礎上發(fā)展起來的一種測井方法。普通電阻率測井能從剖面上起來的一種測井方法。普通電阻率測井能從剖面上劃分出高阻層，但它劃分出高阻層，但

25、它不能區(qū)分這個高阻層是致密層不能區(qū)分這個高阻層是致密層還是滲透層還是滲透層；另外，在含油氣地區(qū)經(jīng)常會遇到砂泥；另外，在含油氣地區(qū)經(jīng)常會遇到砂泥巖的薄交互層，而由于普通電極系的電極距較長，巖的薄交互層，而由于普通電極系的電極距較長，盡管能盡管能增加探測深度，但難以劃分薄層增加探測深度，但難以劃分薄層（這是一對（這是一對矛盾）。因此，為解決上述實際問題，在普通電極矛盾）。因此，為解決上述實際問題，在普通電極系的基礎上，采用了系的基礎上，采用了貼井壁電極距很小的微電極測貼井壁電極距很小的微電極測井井。貼井壁測量的目的是減小泥漿對它的影響貼井壁測量的目的是減小泥漿對它的影響石石油油工工程程測測井井 微

26、電極測井原理微電極測井原理（看書（看書P P1313，注意圖，注意圖1-71-7）石石油油工工程程測測井井 微電極測井特征及應用微電極測井特征及應用（看書（看書P P1414. . 注意圖注意圖1-91-9）微電極測井儀一次下井可同時得到微梯微電極測井儀一次下井可同時得到微梯度和微電極兩條視電阻率曲線，并以相度和微電極兩條視電阻率曲線，并以相同縱橫比例重疊繪制在一起（圖同縱橫比例重疊繪制在一起（圖1-91-9）。）。貼靠井壁貼靠井壁石石油油工工程程測測井井 在非滲透層在非滲透層沒有幅度差沒有幅度差。微電極視電阻率曲線特征：微電極視電阻率曲線特征： 通常在滲透層段微電位通常在滲透層段微電位( (沖洗帶沖洗帶) )大于微梯度大于微梯度（泥餅），存在（泥餅），存在幅度差幅度差顯示顯示正差異正差異。幅度差的幅度差的大小決定于泥餅電阻率和沖洗帶電阻率的相對大小決定于泥餅電阻率和沖洗帶電阻率的相對大小。大小。幅度差：微電位與微梯度測井值的差異幅度差：微電位與微梯度測井值的差異石石油油工工程程測測井井微電極視電阻率曲線應用：微電極視電阻率曲