電法測井的基礎(chǔ)知識

關(guān)于電法測井的基礎(chǔ)知識第1頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20222

普通電阻率法測井是測井方法中使用最早，也是最常用的方法。到目前為止，在劃分鉆井地質(zhì)剖面和判斷巖性等工作中仍然起著重要作用。為了解決生產(chǎn)深入發(fā)展產(chǎn)生的新問題，除普通電阻率則井以外，又相繼開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)測井、橫向測井和微電極系測井。利用這些測井曲線可以劃分巖性、確定滲透層及侵入帶電阻率、確定巖層厚度、進(jìn)行剖面對比、確定巖層的真電阻率及定性地判斷油、氣、水層等。但是在這里要指出的是有的方法目前已被新的方法所取代，但新方法的原理基礎(chǔ)還是不變的。第2頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20223主要內(nèi)容一、電法測井的基礎(chǔ)知識二、普通電阻率測井的基本概念三、普通電阻率測井的基本理論四、實(shí)測視電阻率曲線及其應(yīng)用五、標(biāo)準(zhǔn)測井六、微電極系視電阻率測井七、地層微掃描測井及全井眼地層微成像儀簡介第3頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20224第一節(jié)電法測井的基礎(chǔ)知識第4頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20225主要內(nèi)容一、巖石電阻率二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系六、油田水的性質(zhì)第5頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20226一、巖石電阻率1.電阻率的概念所有的電阻率測井都是建立在各種巖石具有不同的導(dǎo)電性這一基礎(chǔ)上的。我們常用電阻率這一物理量來表示一種物質(zhì)的導(dǎo)電性，導(dǎo)電能力差的物質(zhì)電阻率高，導(dǎo)電能力好的物質(zhì)則電阻率低。第6頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20227一、巖石電阻率1.電阻率的概念由電阻定律，對一導(dǎo)電均勻的導(dǎo)體，其電阻值ρ與導(dǎo)體的長度L成正比，與截面積S成反比：比例系數(shù)R稱為導(dǎo)體的電阻率，也可表示為：R的值只與導(dǎo)體的性質(zhì)有關(guān)。第7頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20228一、巖石電阻率1.電阻率的概念電阻率可以定義為：長為1m，橫截面積為1m2的導(dǎo)體在20℃時(shí)的電阻值，此時(shí)單位為歐姆米(Ω·m)。巖石導(dǎo)電性的強(qiáng)弱也常用電導(dǎo)率C（或σ）來反映。電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，其單位為西門子／米(S/m)，在測井中為了避免使用小數(shù)，常采用毫西門子／米(mS/m)。第8頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.20229一、巖石電阻率2.影響巖石電阻率的主要因素2.1巖石的相關(guān)知識大多數(shù)油氣是儲集在沉積巖中的，因此，只討論影響沉積巖電阻率的因素。沉積巖是在水中沉淀的巖石碎屑或礦物經(jīng)膠結(jié)壓實(shí)而成，其結(jié)構(gòu)可視為礦物骨架與孔隙中流體的組合。巖石結(jié)構(gòu)示意圖第9頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202210一、巖石電阻率2.巖石電阻率的主要影響因素粘土地層水電阻率地層水含量地層水分布第10頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202211二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系一些主要巖石、礦物的電阻率列于表2—1中。由表中可以看出，不同礦物，不同巖石的電阻率各不相同。第11頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202212二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系1組成沉積巖的礦物按導(dǎo)電性質(zhì)不同可分為三大類：導(dǎo)電良好的礦物（金屬礦等）粘土不導(dǎo)電的礦物（石英、長石、云母、方解石、白云石、巖鹽、石膏、無水石膏等）第12頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202213導(dǎo)電良好礦物不導(dǎo)電的礦物粘土第13頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202214二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系2砂泥巖層導(dǎo)電性砂巖的電阻率由幾個歐姆米變至幾千歐姆米；粘土、泥巖的電阻率比較低而穩(wěn)定，一般為1～10歐姆米；一般地說，當(dāng)?shù)貙铀V化度較低時(shí)，砂巖電阻率大于泥巖，泥質(zhì)砂巖電阻率居于其中間，含油氣砂巖層電阻率大于含水砂巖層；當(dāng)?shù)貙铀V化度很高時(shí)，砂巖電阻率可能低于泥巖。第14頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202215二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系3碳酸鹽巖層導(dǎo)電性一般說來碳酸鹽巖層的孔隙度較小，巖層電阻率較高，致密的石灰?guī)r、白云巖的電阻率可高達(dá)5一6千歐姆米。含油、氣的碳酸鹽巖電阻率大于含水的碳酸鹽巖電阻率。第15頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202216二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系3碳酸鹽巖層導(dǎo)電性碳酸鹽巖層中含泥質(zhì)會降低巖層電阻率數(shù)值。泥灰?guī)r的電阻率較低。孔隙性石灰?guī)r(如生物灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r、碎屑石灰?guī)r等)的巖石結(jié)構(gòu)與砂巖相似，電阻率特征也與砂巖相似。第16頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202217二、巖石電阻率與巖性的關(guān)系4膏鹽巖層導(dǎo)電性膏鹽巖層是一種純化學(xué)成因的巖層，由于蒸發(fā)作用沉淀而成。這類巖石的孔隙度極小，故巖石電阻率很高。第17頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202218三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系1.地層水性質(zhì)的決定因素在造巖礦物不導(dǎo)電的情況下，巖石的導(dǎo)電作用僅靠地層水來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)也證明了巖石電阻率與地層水電阻率成正比。所以我們要研究地層水電阻率。地層水的性質(zhì)主要取決于地層水所含鹽類、濃度（礦化度）和溫度等因素。第18頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202219三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系2.地層水電阻率與地層水內(nèi)所含鹽類的關(guān)系由于不同鹽類的正、負(fù)離子遷移率不同，相同濃度下的溶液電阻率也不同，如表2—2所示第19頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202220三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系2.地層水電阻率與地層水內(nèi)所含鹽類的關(guān)系由于油氣田的地層水中，主要含有NaCl、KCl、Na2SO4等鹽分，其中NaCl含量占優(yōu)勢，因此一般可以把地層水近似看成是NaCl溶液來研究其電學(xué)性質(zhì)。求地層水電阻率時(shí)可以使用“NaCI溶液電阻率與其濃度和溫度的關(guān)系圖版”（書上P17頁）。第20頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202221第21頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202222三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系2.地層水電阻率與地層水內(nèi)所含鹽類的關(guān)系如果其它鹽類含量較多不能忽略時(shí)，則應(yīng)把其它鹽類含量換算成等效的NaCl含量。不同離子的換算系數(shù)圖版見圖2-1（書p27）。第22頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202223第23頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202224三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系2.地層水電阻率與地層水內(nèi)所含鹽類的關(guān)系換算方法以例子說明：某地層水水樣分析結(jié)果為：Ca2+460ppm,SO42-1400ppm,Na++Cl-19000ppm求該水樣等效氯化鈉的礦化度。1)求水樣的總礦化度＝460+1400+19000＝20860ppm2)找相應(yīng)的換算系數(shù)：Ca2+0.81，SO42-0.453)計(jì)算等效氯化鈉的礦化度＝460×0.81+1400×0.45+19000＝20000ppm.第24頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202225三、巖石電阻率與地層水性質(zhì)的關(guān)系3.地層水電阻率與溫度的關(guān)系溫度升高，離子遷移率增大，溶液的導(dǎo)電能力加強(qiáng)，溶液電阻率下降。第25頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202226四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系1.孔隙度的概念孔隙度：孔隙體積占巖石體積的百分?jǐn)?shù)，常用表示；有效孔隙度：有效孔隙體積占巖石體積的百分?jǐn)?shù)，常用e表示；有效孔隙：具有儲集性質(zhì)的孔隙一般為孔隙直徑在0.0002mm以上的連通孔隙；死孔隙：被巖石顆粒包圍的孤立孔隙和被微毛細(xì)管包圍的孤立孔隙。巖石結(jié)構(gòu)示意圖第26頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202227四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系2.巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)孔隙中100％含水的地層電阻率R0與地層水電阻率Rw近似于正比關(guān)系，且比值為一常數(shù)。該比值被定義為巖石的地層因素，也叫相對電阻率，用F表示：第27頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202228四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系2.巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系F與的實(shí)驗(yàn)曲線第28頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五不同地區(qū)F與的實(shí)驗(yàn)曲線第29頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202230四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系2.巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)表明巖石的地層因素與孔隙度有如下關(guān)系（稱為阿爾奇公式）：a——比例系數(shù)，其值決定于巖性，變化范圍在0.4～1.5；m——膠結(jié)系數(shù)，隨著巖石膠結(jié)程度不同而變化，一般為2左右，變化范圍為1.3～2.5；第30頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202231四、巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系2.巖石電阻率與孔隙度的關(guān)系a、m的取值斯侖貝謝公司對軟地層常取a＝0.62，m=2.15,也叫漢布爾公式；一般可參照書中表2-3第31頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202232五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系1.相關(guān)概念含水飽和度Sw：是指含水孔隙體積占全部孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)巖石孔隙內(nèi)完全充滿水時(shí)其含水飽和度為100％。含油飽和度So：是指含油孔隙體積Vo占全部孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。含氣飽和度Sg：是指含氣孔隙體積Vg占全部孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。對于純氣層才采用含氣飽和度的概念。含油氣飽和度，也叫含烴飽和度，用Sh表示.注意：孔隙度、飽和度一般都用百分?jǐn)?shù)來表示。第32頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202233五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系1.相關(guān)概念對油水層或油氣水層，有Sw+So=1對純氣層，有Sg+Sw=1第33頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202234五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系1.相關(guān)概念殘余水飽和度（Swr）：指束縛水和在一定條件下才能流動的水之體積占孔隙體積的百分?jǐn)?shù)；剩余油飽和度（Sor）：指有條件才能流出的油和束縛油的體積占孔隙體積的百分?jǐn)?shù)，也叫殘余油飽和度。沖洗帶含水飽和度（Sxo）：指沖洗帶所含水之體積占孔隙體積的百分?jǐn)?shù)；第34頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202235五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系2.巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)證明，巖樣的含油飽和度越高，巖石的電阻率越高，反之含油飽和度越低，巖石電阻率亦越低。但在自然界中地層水電阻率和巖層的孔隙度都是變化的，并且對Rt值有影響。為了消除(更確切地說是“隱含”)地層水電阻率和孔隙度的影響，引入“電阻增大系數(shù)”概念，或稱電阻率指數(shù)，即含油巖石電阻率Rt與該巖石100％含水時(shí)的電阻率R0之比，用I表示：第35頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202236五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系2.巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)得到的電阻率指數(shù)I與含油飽和度So關(guān)系曲線第36頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五不同地區(qū)I與Sh

的實(shí)驗(yàn)曲線第37頁，共42頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期五05.11.202238五、巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系2.巖石電阻率與含油飽和度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)證明電阻率指數(shù)與含油飽和度關(guān)系如下（也稱為阿爾奇公式）