感應(yīng)測井優(yōu)選ppt資料

第五章感應(yīng)(gǎnyìng)測井第一頁，共100頁。感應(yīng)(gǎnyìng)測井普通電阻率測井、側(cè)向測井方法只有在井內(nèi)介質(zhì)導(dǎo)電時才能(cáinéng)使用感應(yīng)測井用交流電的互感原理(電磁場）測量地層的電導(dǎo)率感應(yīng)測井對淡水泥漿、電阻率中到低的地層有較好的應(yīng)用價值，在淡水砂泥巖剖面得到廣泛的應(yīng)用第二頁，共100頁。第一節(jié)感應(yīng)(gǎnyìng)測井原理電磁感應(yīng)(diàncí-gǎnyìng)現(xiàn)象第三頁，共100頁。一、井下儀器(yíqì)下井儀線圈系

發(fā)射(fāshè)線圈T接收(jiēshōu)線圈R振蕩器（20kHz

）放大器相敏檢波器第四頁，共100頁。二、原理(yuánlǐ)的定性描述1.給T供正弦(zhèngxián)交變電流IT3.Φ1在R中產(chǎn)生(chǎnshēng)一次感應(yīng)電動勢Vx在地層中產(chǎn)生渦流IL

4.交變電流IL產(chǎn)生二次交變電磁場Φ2

5.Φ2在R中產(chǎn)生二次感應(yīng)電動勢VR

2.在周圍產(chǎn)生一次交變電磁場Φ1Φ1Φ26.VR與地層電導(dǎo)率σ有關(guān)第五頁，共100頁。7.解麥克斯韋方程(均勻(jūnyún)介質(zhì)中）得接收(jiēshōu)線圈中感應(yīng)電動勢：第六頁，共100頁。一次感應(yīng)(gǎnyìng)電動勢Vx與二次感應(yīng)(gǎnyìng)電動勢VR相差90oVR與VX的相位(xiàngwèi)關(guān)系第七頁，共100頁。三、DOLL幾何因子(yīnzǐ)理論1、單元(dānyuán)環(huán)的概念：將地層分割成無數(shù)個以井軸為中心(zhōngxīn)，截面積很小，半徑不同的圓環(huán)，這些圓環(huán)的平面與井軸垂直，可把這些圓環(huán)看成導(dǎo)電線圈，稱之為地層單元環(huán)（GroundLoop）第八頁，共100頁。2、DOLL幾何(jǐhé)因子理論概述(1)線圈系周圍介質(zhì)(jièzhì)由無數(shù)個單元環(huán)組成(2)發(fā)射線圈(xiànquān)引起的渦流分別在單元環(huán)中流動(3)每個單元環(huán)都單獨(dú)存在，且在接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢de（二次電動勢）(4)接收線圈中感應(yīng)電動勢VR是所有單元環(huán)的de之和：假設(shè)單元環(huán)的電磁場之間互不發(fā)生作用假設(shè)電磁波瞬間便可通過地層(即時場)第九頁，共100頁。3、用Doll幾何(jǐhé)因子理論導(dǎo)出VR在通過z的子午面上，用drdz面積(miànjī)元表示單元環(huán)以線圈中點(diǎn)(zhōnɡdiǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，井軸為Z軸，建柱坐標(biāo)系rz設(shè)介質(zhì)關(guān)于Z軸旋轉(zhuǎn)對稱取一個半徑為r的單元環(huán)，在柱坐標(biāo)系中，r=常數(shù)，z=常數(shù)，σ=常數(shù)第十頁，共100頁。（1）單元(dānyuán)環(huán)中感應(yīng)電動勢de、渦流dI（磁通量）

H（磁場強(qiáng)度(cíchǎngqiángdù)）積分(jīfēn)面積磁偶極子第十一頁，共100頁。1)磁偶極子的偶極距MM的方向(fāngxiàng)為載流線圈平面法線方向(fāngxiàng)，即井軸方向(fāngxiàng)式中：nT——發(fā)射線圈匝數(shù)ST——發(fā)射線圈面積(miànjī)I——發(fā)射電流的電流強(qiáng)度第十二頁，共100頁。PO2)M在部分球面上任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度矢徑方向(fāngxiàng)的分量HR為：3)通過部分(bùfen)球面的磁通：球面(qiúmiàn)上面積元：第十三頁，共100頁。第十四頁，共100頁。4)單元(dānyuán)環(huán)的感應(yīng)電動勢de：第十五頁，共100頁。5)單元(dānyuán)環(huán)中渦流dI：由歐姆定律：

單元(dānyuán)環(huán)的電阻r環(huán)：第十六頁，共100頁。畢奧—沙伐爾定律：圓形電流上電流元dl在軸線上任一點(diǎn)P處（離電流元距離(jùlí)為R）的磁感應(yīng)強(qiáng)度dB為：(2)、接收(jiēshōu)線圈中感應(yīng)電動勢dedB第十七頁，共100頁。1)接收線圈處磁場強(qiáng)度(cíchǎngqiángdù)Hz（z方向的）單元(dānyuán)環(huán)上的dl，在R處的磁場強(qiáng)度dH的值為：dH的方向(fāngxiàng)：在Z軸與ρR的平面上，且垂直于ρR第十八頁，共100頁。整個單元環(huán)中渦流在p點(diǎn)的磁場強(qiáng)度(cíchǎngqiángdù)Z分量為：第十九頁，共100頁。2)接收(jiēshōu)線圈中磁通（磁通鏈數(shù)nR）(一匝線圈(xiànquān)的)接收線圈是串聯(lián)(chuànlián)的nR匝線圈，磁通總和：第二十頁，共100頁。3)接收線圈(xiànquān)中感應(yīng)電動勢de第二十一頁，共100頁。K——線圈系系數(shù)(xìshù)g——Doll微分(wēifēn)幾何因子第二十二頁，共100頁。根據(jù)(gēnjù)三角形的正弦定律:第二十三頁，共100頁。圖1-128微分幾何(jǐhé)因子的三維圖通過(tōngguò)T中心和R中心的圓弧上,由于φ不變,g值保持不變,即等“g”線是通過(tōngguò)T和R的圓弧。g的最大值在以L為直徑(zhíjìng)的半圓上:第二十四頁，共100頁。OperatingPrinciple-PhysicsTheACcurrentsentthroughtransmittercoilgeneratesanalternatingmagneticfieldThefieldinducescurrentsintheformation,whichflowincircularground-looppathscoaxialwiththetransmittercoil.Theseground-loopcurrents,inturn,createmagneticfieldsthatinducesignalsinthereceivercoil.Theinducedreceiversignalsareproportionaltotheformationconductivity.GeometricFactor第二十五頁，共100頁。4)接收(jiēshōu)線圈中總的電動勢VR如介質(zhì)(jièzhì)是均勻無窮的,則可以(kěyǐ)證明：第二十六頁，共100頁。４、視電導(dǎo)率（非均勻(jūnyún)介質(zhì)）第二十七頁，共100頁。5、g(DOLL微分幾何因子)的物理(wùlǐ)意義均勻(jūnyún)介質(zhì)：一個單元環(huán)在R中產(chǎn)生的電動勢全空間單元環(huán)在R中產(chǎn)生的的全部電動勢第二十八頁，共100頁。非均勻(jūnyún)介質(zhì)：g是截面積為1的單元環(huán)真電導(dǎo)率對視(duìshì)電導(dǎo)率貢獻(xiàn)的百分比（相對貢獻(xiàn)大小）如截面積（單元(dānyuán)環(huán)）drdz=1，則：g是截面積為1的單元環(huán)的電動勢占均勻無窮介質(zhì)全空間電動勢的百分比，單元環(huán)的位置不同，g的大小不同第二十九頁，共100頁。⑴接收線圈(xiànquān)處一次磁場的磁場強(qiáng)度（Z方向）:⑵接收(jiēshōu)線圈中磁通x:4、用Doll幾何(jǐhé)因子理論導(dǎo)出VX第三十頁，共100頁。⑶Vx信號(xìnhào):（互感電動勢）由幾何因子(yīnzǐ)理論得到Vx與電導(dǎo)率無關(guān)(wúguān)VR與Vx相位相差900L=1m,f=20KHz,σ=1S/m,雙線圈第三十一頁，共100頁。一、雙線圈系的探測(tàncè)特性1、橫向微分幾何(jǐhé)因子grgr的物理(wùlǐ)意義：半徑為r、厚度為1的無限長圓筒狀介質(zhì)對測量結(jié)果的相對貢獻(xiàn)第二節(jié)感應(yīng)測井儀(線圈系)探測特性定義:數(shù)學(xué)表達(dá)式K(k)、E(k)為第一及第二類完全橢圓積分第三十二頁，共100頁。00.51.01.52.02.53.03.54.0?=r/LLgr0.80.70.60.50.40.30.20.1a.半徑不同(bùtónɡ)的圓筒介質(zhì)對測量結(jié)果的相對貢獻(xiàn)不同(bùtónɡ)b.η達(dá)到極大值，說明η處介質(zhì)(jièzhì)對測量結(jié)果貢獻(xiàn)最大ηc.要增大探測深度(shēndù)，需增大線圈距L第三十三頁，共100頁。（2）橫向(hénɡxiànɡ)積分幾何因子定義(dìngyì)：物理意義：表示半徑(bànjìng)為r的無限長圓柱介質(zhì)對測量結(jié)果相對貢獻(xiàn)探測深度(半徑)定義：時的圓柱體半徑第三十四頁，共100頁。橫向積分幾何因子(yīnzǐ)曲線00.51.01.52.02.53.0Gr

1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1r(m)a.因gr>0，故Gr是隨r單調(diào)(dāndiào)遞增的b.當(dāng)r=0,Gr=0;r→∞,Gr=1,即全空間幾何(jǐhé)因子為1Gr的圓柱體半徑約（探測半徑)第三十五頁，共100頁。2.縱向探測(tàncè)特性（1）縱向(zònɡxiànɡ)微分幾何因子（Z軸原點(diǎn)在線圈系中點(diǎn)）定義(dìngyì)：物理意義：表示縱坐標(biāo)為Z，厚度為1的無限延伸的水平狀介質(zhì)對測量結(jié)果相對貢獻(xiàn)第三十六頁，共100頁。（a）T,R之間地層(dìcéng)gZ最大(1/2L),之外的介質(zhì)貢獻(xiàn)按1/Z2減?。╞）gZ決定縱向分辨率，要提高(tígāo)縱向分辨率,使gZ曲線的峰窄而且高，要求L要小.(ξ=Z/L)第三十七頁，共100頁。（2）縱向積分(jīfēn)幾何因子定義(dìngyì)：物理意義：表示厚度(hòudù)為2Z的無限延伸的平板狀介質(zhì)對測量結(jié)果的相對貢獻(xiàn)，及圍巖的影響（如Gz=80%，說明厚度(hòudù)為2Z的地層貢獻(xiàn)占80%，圍巖影響占20%）第三十八頁，共100頁。Gz曲線(qūxiàn)與Gr相似，單調(diào)遞增,Z→∞,Gz→100.51.01.52.02.53.0Gz1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1Z(m)縱向(zònɡxiànɡ)積分幾何因子曲線第三十九頁，共100頁。探測深度淺（r=0.8m)分辨率低(h=2m，Gz=0.7)無用信號(xìnhào)比有用信號(xìnhào)幅度高幾十甚至上千倍結(jié)論：雙線圈系不是(bùshi)實(shí)用的線圈系第四十頁，共100頁。第四十一頁，共100頁。

發(fā)射(fāshè)接收(jiēshōu)

-7-7R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32ΦT1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32T1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32T1T2800R3R2R1T325002000400600+/-3

Φ59Φ32+100-25+100-25二、復(fù)合線圈系設(shè)計(shèjì)原理米六線圈系有L×m個雙線圈系，復(fù)合線圈系的VR是L×m個雙線圈系VR的疊加第四十二頁，共100頁。T1R1——主線圈(xiànquān)對,各100匝T2R2——補(bǔ)償線圈對,各25匝,減小井影響增加(zēngjiā)探測深度T3R3——聚焦線圈對，各7匝,提高分層能力，減小圍巖(wéiyán)影響匝數(shù)正負(fù)規(guī)定：繞向與主發(fā)射線圈一致的發(fā)射線圈，為正，否則為負(fù)；繞向與主接收線圈一致的接收線圈，為正，否則為負(fù)米六線圈系第四十三頁，共100頁。1、復(fù)合(fùhé)線圈系的視電導(dǎo)率σaL個發(fā)射(fāshè)線圈，m個接收線圈，共有L×m個雙線圈對（1）復(fù)合(fùhé)線圈系的VR第四十四頁，共100頁。(2)復(fù)合(fùhé)線圈系的線圈系系數(shù)K為了(wèile)歸一化第四十五頁，共100頁。(3)復(fù)合(fùhé)線圈系的視電導(dǎo)率第四十六頁，共100頁。第四十七頁，共100頁。(4)復(fù)合線圈系單元(dānyuán)環(huán)微分幾何因子第四十八頁，共100頁。2、復(fù)合(fùhé)線圈系設(shè)計基本原理(1).確定(quèdìng)主線圈（線圈距L、匝數(shù)n）a.考慮(kǎolǜ)分辨率，一般b.考慮井眼影響：要小如標(biāo)準(zhǔn)井徑，則在gr曲線上的位置不應(yīng)超過gr最大值的2/3主線圈匝數(shù):決定信號的大小，常在100匝以上可選:L=0.833-1m,一般常用1m為基礎(chǔ)設(shè)計線圈距L:第四十九頁，共100頁。(2).設(shè)置(shèzhì)補(bǔ)償線圈

12發(fā)射(fāshè)接收(jiēshōu)

1--T1R1；2--T2R1；3--T1T2R1

3a.在主線圈內(nèi)側(cè)b.繞向于主線圈相反c.匝數(shù)明顯少于主線圈第五十頁，共100頁。（2）兩側(cè)(liǎnɡcè)幾何因子明顯減小R3T1T3R1接收(jiēshōu)發(fā)射(fāshè)ogzZ312

1-T1R1；2-T1R3和T3R1；3-R3T1R1T3(3).設(shè)置聚焦線圈a.在主線圈外側(cè)b.繞向與主線圈相反c.匝數(shù)少于主線圈第五十一頁，共100頁。(6).復(fù)合線圈系互感系數(shù)(hùɡǎnxìshù)最?。杭词箍偟幕ジ邢禂?shù)(hùɡǎnxìshù)趨于零：(4).線圈系結(jié)構(gòu)(jiégòu)對稱(視電導(dǎo)率曲線對稱)(5).有用(yǒuyònɡ)信號損失不要過大(線圈匝數(shù))第五十二頁，共100頁。六線圈系Doll微分(wēifēn)幾何因子g三、復(fù)合線圈系的探測(tàncè)特性第五十三頁，共100頁。第五十四頁，共100頁。1-0.8m六線圈(xiànquān)系gr，2-0.8m六線圈(xiànquān)系Gr

3-主線圈(xiànquān)對的gr，4-主線圈(xiànquān)對的Gr312400.51.01.52.02.53.0r(m)1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.11、六線圈系的探測(tàncè)特性第五十五頁，共100頁。1324GZgZZ(m)3-主線圈(xiànquān)對的gz4-主線圈(xiànquān)對的Gz六線圈系gz六線圈系Gz第五十六頁，共100頁。（1）主線圈(xiànquān)距，記錄點(diǎn)在L中點(diǎn)（2）井徑(jǐnɡjìnɡ)小于，Gr≈0；無井眼的影響（3）當(dāng)時(dàngshí)，，即探測半徑約為（4）當(dāng)目的層厚度為時，，且Gz出現(xiàn)一段平直線，說明地層厚度為時，圍巖影響占20%。第五十七頁，共100頁。2、雙感應(yīng)(gǎnyìng)線圈系的探測特性(1503型)第五十八頁，共100頁。雙感應(yīng)(gǎnyìng)線圈系深感應(yīng)(gǎnyìng)幾何因子g第五十九頁，共100頁。雙感應(yīng)(gǎnyìng)線圈系中感應(yīng)(gǎnyìng)幾何因子g第六十頁，共100頁。

圖6-10雙感應(yīng)(gǎnyìng)線圈系的橫向特性

1-中感應(yīng)(gǎnyìng)gr；2-深感應(yīng)(gǎnyìng)gr；

3-中感應(yīng)(gǎnyìng)Gr；4-深感應(yīng)(gǎnyìng)Gr

1243Gr1.00.80.60.40.20grD(m)r(m)

1230.511.52-深感(shēnɡǎn)應(yīng)gr3-中感應(yīng)(gǎnyìng)Gr4-深感應(yīng)Gr1-中感應(yīng)gr雙感應(yīng)線圈系的橫向特性曲線第六十一頁，共100頁。（1）當(dāng)井徑小于時，中感應(yīng)Gr≈0，當(dāng)井徑小于時，深感應(yīng)Gr≈0，它們的gr曲線(qūxiàn)都有負(fù)值，說明井眼補(bǔ)償偏大（2）Gr=0.5中感應(yīng)(gǎnyìng)探測半徑約為，深感應(yīng)(gǎnyìng)探測半徑約。第六十二頁，共100頁。2143

h(m)Z(m)-1.5-1-0.51230.511.5GZ1.21.00.80.60.40.20gZ1-中感應(yīng)(gǎnyìng)gz；2-深感(shēnɡǎn)應(yīng)gz；3-中感應(yīng)(gǎnyìng)Gz；4-深感應(yīng)Gz第六十三頁，共100頁。（3）深感應(yīng)(gǎnyìng)gZ曲線對稱,σa曲線也將是對稱的，而中感應(yīng)(gǎnyìng)gZ曲線明顯不對稱,σa曲線也將是非對稱的。(4)當(dāng)時(dàngshí)，中感應(yīng)對應(yīng)地層厚度約深感應(yīng)對應(yīng)地層厚度約2m第六十四頁，共100頁。第六十五頁，共100頁。第六十六頁，共100頁。§3視電導(dǎo)率曲線(qūxiàn)及應(yīng)用一、感應(yīng)測井儀的模擬刻度(kèdù)原理（VR→a)制作(zhìzuò)a已知的介質(zhì),用儀器對其測量,得到VR建立VR與a的轉(zhuǎn)換關(guān)系(線性關(guān)系需要兩個刻度點(diǎn)）造a已知的介質(zhì)：用幾何因子理論用一個半徑為r、電阻已知的圓環(huán)第六十七頁，共100頁。（1）把刻度環(huán)看成一個電導(dǎo)率為σ，截面積為drdz的，半徑(bànjìng)為r的單元環(huán).環(huán)電導(dǎo)(diàndǎo)：造a已知的刻度環(huán)的方法(fāngfǎ)：用一個半徑為r、電阻為P的圓環(huán)第六十八頁，共100頁。（2）將刻度環(huán)套在儀器(yíqì)某一位置(g確定)（3）視電導(dǎo)率σa

幾何因子(yīnzǐ)理論：環(huán)外介質(zhì)是空氣第六十九頁，共100頁。（4）給定刻度需要的σa，固定(gùdìng)刻度環(huán)位置(g固定(gùdìng))，計算需要的P如米六線圈(xiànquān)系，環(huán)位于線圈(xiànquān)中點(diǎn)，環(huán)半徑第七十頁，共100頁。（5）常取σa=200、100、50ms/m刻度環(huán)需接入的電阻(diànzǔ)分別為、、9歐姆米建立(jiànlì)了VR與σa的轉(zhuǎn)換關(guān)系第七十一頁，共100頁。z1、設(shè)大地縱坐標(biāo)(zuòbiāo)為Z（原點(diǎn)在井口），向下為正，線圈系中點(diǎn)的坐標(biāo)(zuòbiāo)為Z（深度記錄點(diǎn)）2、儀器(yíqì)縱坐標(biāo)為ξ，向上為正,原點(diǎn)在線圈系的中點(diǎn)；3、儀器坐標(biāo)系中坐標(biāo)為ξ的點(diǎn),縱向微分(wēifēn)幾何因子為gz(ξ),在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Z-ξ,電導(dǎo)率σ(Z-ξ)二、感應(yīng)測井視電導(dǎo)率理論曲線第七十二頁，共100頁。1.視電導(dǎo)率曲線(qūxiàn)計算第七十三頁，共100頁。2.視電導(dǎo)率曲線(qūxiàn)六線圈系)σt=100ms/m,σs=500ms/mH=10mσt=100ms/m,σs=500ms/mH=5m第七十四頁，共100頁。H=2mH=3m第七十五頁，共100頁。特點(diǎn)(tèdiǎn)：（1）曲線形態(tài)(xíngtài)對稱于地層中點(diǎn)（2）H>2米，半幅點(diǎn)對應(yīng)地層(dìcéng)界面；H<2米，半幅點(diǎn)厚度大于地層(dìcéng)厚度（3）代表值：極值（4）H越小,視電導(dǎo)率與真電導(dǎo)率的差別越大第七十六頁，共100頁。3.σa的校正(jiàozhèng)(1).井眼校正(jiàozhèng):(幾何因子理論）σm-泥漿(níjiāng)的電導(dǎo)率Gm-井眼的徑向積分幾何因子σt-井眼校正后的地層電導(dǎo)率第七十七頁，共100頁。解麥克斯韋方程：得接收線圈(xiànquān)中感應(yīng)電動勢(2).均勻(jūnyún)介質(zhì)傳播效應(yīng)校正第七十八頁，共100頁。將VR展開(zhǎnkāi)成級數(shù)，得：展開式中第一項為：第七十九頁，共100頁。將VX展開(zhǎnkāi)成級數(shù)，得：VX展開式的第一項是：第八十頁，共100頁。Pjk-第j個發(fā)射線圈與第k個接收(jiēshōu)線圈間的傳播系數(shù)雙線圈系:第八十一頁，共100頁。第八十八頁，共100頁。VX展開式的第一項是：02.造a已知的刻度環(huán)的方法(fāngfǎ)：用一個半徑為r、電阻為P的圓環(huán)σm-泥漿(níjiāng)的電導(dǎo)率第八十五頁，共100頁。定義(dìngyì)：有用(yǒuyònɡ)信號損失不要過大(線圈匝數(shù))畢奧·沙伐爾·拉普拉斯公式：結(jié)論：雙線圈系不是(bùshi)實(shí)用的線圈系第四十七頁，共100頁。圖6-10雙感應(yīng)(gǎnyìng)線圈系的橫向特性

1-中感應(yīng)(gǎnyìng)gr；第五十頁，共100頁。⑴接收線圈(xiànquān)處一次磁場的磁場強(qiáng)度（Z方向）:接收線圈是串聯(lián)(chuànlián)的nR匝線圈，磁通總和：（a）T,R之間地層(dìcéng)gZ最大(1/2L),之外的介質(zhì)貢獻(xiàn)按1/Z2減小米六線圈系的傳播效應(yīng)校正(jiàozhèng)圖版(傳播效應(yīng)校正(jiàozhèng)由地面處理程序完成)第八十二頁，共100頁。(3).層厚圍巖(wéiyán)校正地層厚度H米六線圈系:σm=0,σs=666第八十三頁，共100頁。(4).侵入校正雙感應(yīng)—八側(cè)向(cèxiànɡ)測井組合圖版（Rxo>Rt）第八十四頁，共100頁。3、感應(yīng)(gǎnyìng)測井的應(yīng)用(1).應(yīng)用(yìngyòng)條件：淡水泥漿(níjiāng),砂泥巖剖面,儲層為中低阻,中厚層(2).雙感應(yīng)-聚焦測井組合儀包括：ILD（深感應(yīng)）

ILM（中感應(yīng)）淺聚焦（八側(cè)向LL8或球形聚焦SFL）第八十五頁，共100頁。a、劃分巖性剖面：H>2m，半幅點(diǎn)對應(yīng)(duìyìng)地層界面b、確定(quèdìng)Rt→SwaRt井眼、侵入、圍巖-層厚校正第八十六頁，共100頁。第八十七頁，共100頁。§4陣列(zhènliè)感應(yīng)測井簡介陣列感應(yīng)(gǎnyìng)成像測井儀的主要特點(diǎn)：