測(cè)井原理總結(jié)

PAGE28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。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，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。控制巖石儲(chǔ)集性質(zhì)是以粒徑大小、分選好壞、磨圓度以及膠結(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?？紫抖葞r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。總孔隙指所有的孔隙空間?？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。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?)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1μm2.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。基本上各種測(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Sw—RwSxo—RmfФ—VclayK—ρ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)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Sw—RwSxo—RmfФ—VclayK—ρ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Sw—RwФ—VclayK—ρ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Sw—RwФ—VclayK—ρ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，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)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，—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?。?，增大（或減?。?，則減小。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，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）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，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(chǔ)、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)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?。ㄔ跇O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，由上到下寫出代表電極的字母，字母間寫出相應(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，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，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，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?。?，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）。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。（１）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。（１）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，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紫秲?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1～3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)它們的影響不同，探測(cè)半徑較大的微電位電極系主要受沖洗帶電阻率的影響，顯示較高的數(shù)值。微梯度受泥漿影響較大，顯示較低的數(shù)值。因此在滲透性地層處，微梯度和微電位測(cè)量的視電阻率曲線出現(xiàn)幅度差，利用這個(gè)差異可以判斷滲透性地層。在滲透性地層處，微電位的讀數(shù)大于微梯度的讀數(shù)，顯示出的幅度差稱為正幅度差，反之，顯示出的幅度差稱為負(fù)幅度差。利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別研究地層，必須使微電極系和井壁的接觸條件保持不變，所以要求微梯度和微電位同時(shí)測(cè)量。2.微電極測(cè)井資料的應(yīng)用選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應(yīng)的電極距，目的是要它們?cè)跐B透性地層段出現(xiàn)明顯的幅度差，因此，不但要求兩者同時(shí)測(cè)量，而且要將兩條視電阻率曲線畫在一起，采用重疊法進(jìn)行解釋，見(jiàn)圖2-12。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，微電極測(cè)井主要有以下幾種應(yīng)用：1）確定巖層界面，劃分薄層和薄的交互層通常依據(jù)微電極測(cè)井曲線的半幅點(diǎn)或曲線分離點(diǎn)確定地層界面，一般可劃分20cm厚的薄層，薄的交互層也有較清楚的顯示。2）判斷巖性和確定滲透性地層在滲透性地層處，微電極測(cè)井曲線出現(xiàn)正幅度差，在非滲透性地層處沒(méi)有幅度差，或出現(xiàn)正負(fù)不定的幅度差。根據(jù)微電極測(cè)井視電阻率值的大小和幅度差的大小，可以判斷巖性和確定地層的滲透性。（1）含油砂巖和含水砂巖一般都有明顯的正幅度差，如果含油砂巖和含水砂巖的巖性相同，則含水砂巖的幅度和幅度差都略低于含油砂巖。砂巖含油性越好，這種差別越明顯這是由于含油砂巖的沖洗帶中，有殘余油存在的緣故。如果砂巖含泥質(zhì)較多，含油性變差，則微電極曲線幅度和幅度差均要降低。（2）泥巖。微電極曲線幅度低，沒(méi)有幅度差或有很小的正負(fù)不定的幅度差，曲線呈直線狀，具有砂泥巖剖面中典型的非滲透巖層曲線特點(diǎn)。（3）致密砂巖或鈣質(zhì)砂巖。微電極曲線幅度特別高，常呈鋸齒狀或刺刀狀，由幅度大小不等的正或負(fù)的幅度差。3）確定井徑擴(kuò)大井段在井內(nèi)，如有井壁坍塌形成大洞穴時(shí)，微電極系的極板懸空，所測(cè)視電阻率曲線幅度低，和相同。4）扣夾層，求有效厚度在評(píng)價(jià)有致密薄夾層和泥巖夾層的含油砂巖層時(shí)，需求出含油層的有效厚度。由于微電極曲線具有劃分薄層和區(qū)分滲透和非滲透巖層的兩大特點(diǎn)。在油層中把非滲透性和致密薄夾層從含油氣層總厚度中扣除就得到有效厚度。5）確定沖洗帶電阻率和泥餅厚度微電極測(cè)井探測(cè)深度淺，因此可利用校正圖版來(lái)確定沖洗帶電阻率和。二、微球形聚焦測(cè)井微側(cè)向和鄰近側(cè)向在合適條件下，確定是可靠的。但是前者探測(cè)深度較淺，受泥餅影響大，后者可克服泥餅厚度的影響，但探測(cè)深度較大，在一定范圍內(nèi)受原狀地層電阻率的影響，只適合侵入較深的地層。微球聚焦測(cè)井既具備了兩者的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩者的缺點(diǎn)，探測(cè)深度適當(dāng)，介于微側(cè)向和鄰近側(cè)向之間，受泥餅和原狀地層的影響較小，主要反映侵入帶電阻率的變化。1.微球形聚焦測(cè)井原理微球形聚焦測(cè)井又稱微球聚焦測(cè)井，其電極系結(jié)構(gòu)如圖所示。電極的尺寸較小，鑲嵌在絕緣極板上，借助于推靠器，使電極與井壁直接接觸。主電極為長(zhǎng)方形，依次向外為測(cè)量電極、輔助電極以及監(jiān)督電極、，它們?yōu)榫匦苇h(huán)狀電極。極板的金屬護(hù)套和支撐板作為回路電極。由供給的電流一部分流到輔助電極，成為輔助電流，用表示；另一部分電流進(jìn)入地層，流經(jīng)一段距離后回到較遠(yuǎn)的回路電極，這部分電流稱為測(cè)量電流，用表示。測(cè)量時(shí)，通過(guò)儀器自動(dòng)控制，調(diào)節(jié)和的大小，使監(jiān)督電極和上的電位相等；而測(cè)量電極與監(jiān)督電極和之間的電位差等于一固定參考值。此時(shí)，通過(guò)到、中點(diǎn)的等位面近似于球形，這就是球形聚焦測(cè)井名稱的由來(lái)。由于監(jiān)督電極之間的電位差為零，輔助電流只能在測(cè)量井段內(nèi)的泥餅中流動(dòng)，這就減小了泥餅的影響，由于和極性相同，迫使主電流以很細(xì)的電流束流入地層中，對(duì)滲透性地層，即穿過(guò)泥餅，流到侵入帶中，由于電極距小，探測(cè)深度淺，不受原狀地層電阻率影響。由于微球聚焦測(cè)井時(shí)極板緊貼在井壁上，測(cè)量結(jié)果受井眼影響較小，是確定侵入帶電阻率較好的方法。測(cè)得的視電阻率可用下式表示：（2-16）（2）微球形聚焦測(cè)井資料的應(yīng)用微球聚焦測(cè)井探測(cè)深度介于微側(cè)向和鄰近側(cè)向之間，受泥餅影響小，在確定沖洗帶電阻率中起重要作用，且縱向分層能力強(qiáng)。1)劃分薄層由于主電流以很細(xì)的電流束穿過(guò)泥餅進(jìn)入地層，受泥餅影響小，對(duì)地層的電阻率變化十分敏感，在巖性不同的界面處有明顯的變化，縱向分辨能力強(qiáng)。2）確定3）雙側(cè)向—微球形聚焦測(cè)井組合測(cè)井微球形聚焦測(cè)井一般與雙側(cè)向組合成一種綜合下井儀器。一次下井能提供以下曲線：(1)深側(cè)向測(cè)井電阻率()曲線(2)淺側(cè)向測(cè)井電阻率()曲線(3)微球形聚焦測(cè)井電阻率()曲線(4)自然電位曲線(5)井徑曲線該組合具有三種不同的探測(cè)深度：深側(cè)向、淺側(cè)向及微球聚焦測(cè)井。第五節(jié)感應(yīng)測(cè)井在前面討論的直流電法測(cè)井(普通電阻率、側(cè)向測(cè)井等)中，都是在井下地層形成直流電場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量井軸周圍地層的電位分布，即可求出地層的電阻率。只有當(dāng)井內(nèi)有導(dǎo)電泥漿時(shí)，才能使用這些方法。有時(shí)為了獲得原始含油飽和度資料，需要油基泥漿鉆井;有時(shí)為了避免破壞地層的原始滲透性，采用空氣鉆井。在這樣的條件下，井內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電介質(zhì)，不能使用直流電法測(cè)井。為了解決這一問(wèn)題，利用電磁感應(yīng)原理。如圖所示，當(dāng)線圈中通以交流電時(shí)，在的周圍空間形成交變電磁場(chǎng)，并在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。交變電磁場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中可以傳播，在不導(dǎo)電介質(zhì)中也可以傳播。因此可以應(yīng)用電磁感應(yīng)原理克服非導(dǎo)電介質(zhì)的影響。一、感應(yīng)測(cè)井基本原理把地層看成是一個(gè)環(huán)繞井軸的大線圈，把裝有發(fā)射線圈和接收線圈的井下儀器，如圖2-14所示，放入井中，對(duì)發(fā)射線圈通以交變電流，在發(fā)射線圈周圍地層中產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)Φ1，這個(gè)交變磁場(chǎng)通過(guò)地層，在地層中感應(yīng)出電流，此電流環(huán)繞井軸流動(dòng)，叫渦流。渦流在地層中流動(dòng)又產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)是地層中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的，叫二次磁場(chǎng)Φ2，二次磁場(chǎng)Φ2穿過(guò)接收線圈，并在中感應(yīng)出電流，從而被記錄儀記錄。很明顯，接收線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小與地層中產(chǎn)生的渦流大小有關(guān)，而渦流大小又與巖石的導(dǎo)電性有關(guān)，地層電導(dǎo)率大，則渦流大，電導(dǎo)率小，則渦流小，渦流與電導(dǎo)率成正比，因而接收線圈中的電動(dòng)勢(shì)也與電導(dǎo)率成正比。根據(jù)記錄儀記錄到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，就可知道地層的電導(dǎo)率。從圖2-14中可以看出，接收線圈不僅被二次磁場(chǎng)Φ2穿過(guò)，而且被一次磁場(chǎng)Φ1穿過(guò)。因而接收線圈中產(chǎn)生的信號(hào)有兩種：一是由地層產(chǎn)生的，與地層導(dǎo)電性有關(guān)的信號(hào)，稱為有用信號(hào)，用VR表示。另一種是由儀器的發(fā)射線圈直接感應(yīng)產(chǎn)生的，這是一種干擾因素，稱為無(wú)用信號(hào),用VX表示。二者在相位上相差90°。二、復(fù)合線圈系復(fù)合線圈系是由串聯(lián)在一起的多個(gè)發(fā)射線圈和串聯(lián)在一起的多個(gè)接收線圈所組成。它們分別用，，……，和，，……，代表,其匝數(shù)分別是，……,和，……，，其中和稱為主發(fā)射和主接收線圈，它們的匝數(shù)和一定是最大的。匝數(shù)正、負(fù)規(guī)定如下：發(fā)射線圈的纏繞方向與主發(fā)射線圈一致的，匝數(shù)為正，否則為負(fù);接收線圈的纏繞方向與主接收線圈一致的，匝數(shù)為正，否則為負(fù)。為了排除井內(nèi)介質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，減小侵入帶的影響，可增加補(bǔ)償線圈，補(bǔ)償線圈通常放在主雙線圈之間，其繞制方向與主線圈相反，這就消除了井影響。同樣，為了消除遠(yuǎn)處介質(zhì)的影響，使探測(cè)深度變淺，也可增加另外的補(bǔ)償線圈，所以通過(guò)對(duì)補(bǔ)償線圈的選擇，可以改善線圈系的探測(cè)深度以及補(bǔ)償所要排除部分的幾何因子。為了消除上下圍巖對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可增加聚焦線圈，其原理與補(bǔ)償線圈類似。為使縱向微分特性曲線具有對(duì)稱性，應(yīng)成對(duì)地增加聚焦線圈，使對(duì)線圈系的中點(diǎn)呈對(duì)稱分布。聚焦線圈使圍巖影響顯著降低，而且界面也比較清楚。（增加的聚焦線圈應(yīng)放在主雙線圈之外）我國(guó)曾廣泛使用過(guò)的0.8m六線圈系，是由三個(gè)發(fā)射線圈和三個(gè)接收線圈組成的復(fù)合線圈系，其主要參數(shù)如下:0.60.20.40.20.6-7100-25-25100-7、—主線圈對(duì)，分別為主發(fā)射和主接收線圈，之間的距離為，叫主線圈距?！a(bǔ)償發(fā)射和補(bǔ)償接收線圈，位于主線圈對(duì)內(nèi)部，用于改善線圈系的徑向特性，減小井、侵入帶的影響；線圈符號(hào)間的數(shù)字是以m為單位的距離，線圈系下邊的數(shù)字為線圈的匝數(shù)，負(fù)號(hào)的意義是該線圈的繞向與主線圈相反，見(jiàn)圖2-15。三、感應(yīng)測(cè)井曲線的應(yīng)用由于地層電阻率是確定地層含油飽和度的重要參數(shù)，必須采取各種手段求準(zhǔn)它，感應(yīng)測(cè)井曲線是求準(zhǔn)地層電阻率的重要依據(jù)，由于感應(yīng)測(cè)井原理是電磁感應(yīng)，所以電導(dǎo)率高的地層對(duì)測(cè)量結(jié)果貢獻(xiàn)大，也就是電阻率小的地層反映敏感。對(duì)于較低的電阻率地層，可以給出較好的電導(dǎo)率值。為合理選取感應(yīng)測(cè)井理論圖版，必須準(zhǔn)確地分層和讀數(shù)。1.分層對(duì)0.8m六線圈系來(lái)說(shuō)，層厚h＞3m，可由曲線半幅點(diǎn)劃分地層界面；h＜3m，地層界面不在半幅點(diǎn)處，而是向峰值方向移動(dòng)。一般情況下不單獨(dú)用感應(yīng)測(cè)井曲線來(lái)分層，應(yīng)同時(shí)考慮微電極，微側(cè)向和短梯度曲線。2.讀目的層σa值對(duì)感應(yīng)測(cè)井曲線來(lái)說(shuō)，不論高或低電導(dǎo)率地層，其地層中點(diǎn)均對(duì)應(yīng)于曲線極值(極大值或極小值)。我們所選取的視電導(dǎo)率就是這個(gè)極值。對(duì)高電導(dǎo)率地層取極大值，對(duì)低電導(dǎo)率地層取極小值。若地層較厚，而由于巖性不均勻或含油不均勻在中部有微小的起伏，則取中部的面積平均值。若地層中含有薄的泥質(zhì)或鈣質(zhì)夾層，則將夾層去掉后取余下部分的平均值。3.讀圍巖電導(dǎo)率①如果圍巖是均勻的，可直接讀出視電阻率值；②如果圍巖是不均勻的，應(yīng)在靠近界面處讀視電導(dǎo)率值(因?yàn)檫@部分圍巖的影響最大)。根據(jù)感應(yīng)測(cè)井的縱向探測(cè)特性，最好在距地層中點(diǎn)5m的范圍內(nèi)取圍巖的σa(若h＞=10m，則圍巖的貢獻(xiàn)可以忽略)。③當(dāng)?shù)貙由?、下圍巖視電導(dǎo)率不同時(shí)，可分別讀取上、下圍巖的視電導(dǎo)率，取二者的平均值作為圍巖的視電導(dǎo)率。第三章聲波測(cè)井（6學(xué)時(shí)）聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，速度有很大差別，而且聲波幅度（能量）的衰減、頻率的變化等聲學(xué)特性也是不同的。聲波測(cè)井就是利用巖石等介質(zhì)的這些聲學(xué)特性來(lái)研究鉆井地質(zhì)剖面、判斷固井質(zhì)量等問(wèn)題的一種測(cè)井方法。聲波是近年來(lái)發(fā)展較快的一種測(cè)井方法。由最早的聲速測(cè)井、聲幅測(cè)井發(fā)展到后來(lái)的長(zhǎng)源距聲波測(cè)井、變密度測(cè)井、井下聲波電視(BHTV)、噪聲測(cè)井到現(xiàn)在的多極子陣列聲波測(cè)井、井周聲波成像測(cè)井（CBIL）、超聲波井眼成像儀等。特別是聲波測(cè)井與地震勘探的觀測(cè)資料結(jié)合起來(lái)，在解決地下地質(zhì)構(gòu)造、判斷巖性、識(shí)別壓力異常層位、探測(cè)和評(píng)價(jià)裂縫、判斷儲(chǔ)集層中流體的性質(zhì)方面，使聲波測(cè)井成為結(jié)合測(cè)井和物探的紐帶，有著良好的發(fā)展前景。第一節(jié)巖石的聲學(xué)特性聲波是物質(zhì)的一種運(yùn)動(dòng)形式，它由物質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，通過(guò)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用將振動(dòng)由近及遠(yuǎn)的傳播，聲波分為可聽(tīng)見(jiàn)的20~30KHz的聲波和30KHz以上的超聲波，他們都是機(jī)械的彈性波。它是由于機(jī)械振動(dòng)引起彈性體在外力作用下，物體發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的。這是因?yàn)槁暡ǖ牟ㄔ串a(chǎn)生的能量很小，巖石介質(zhì)都是呈現(xiàn)彈性體，因此波是靠質(zhì)點(diǎn)間的相互作用進(jìn)行傳播的，而質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)有彈性相互聯(lián)系著。所以聲波在物質(zhì)中傳播的速度、頻率和幅度與物質(zhì)的彈性密切相關(guān)。一、巖石的彈性受外力作用發(fā)生形變，外力取消后，恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的物體叫彈性體。而當(dāng)外力取消后不能恢復(fù)其原始狀態(tài)的物體叫塑性體。一個(gè)物體是彈性體還是塑性體，不僅和物體本身的性質(zhì)有關(guān)，而且和物體所處的環(huán)境有關(guān)（溫度，壓力等）及外力的特點(diǎn)（外力作用形式，時(shí)間和大小）有關(guān)。一般說(shuō)外力小、作用時(shí)間短，物體表現(xiàn)為彈性體。聲波測(cè)井發(fā)射的聲波能量較小，作用在巖石上的時(shí)間也短，所以對(duì)聲波測(cè)井來(lái)講，巖石可看作彈性體。因此研究聲波在巖石中的傳播規(guī)律，可以應(yīng)用彈性波在物質(zhì)中的傳播規(guī)律?？捎脳钍夏Ａ浚v向伸長(zhǎng)系數(shù)）、切變模量、體積模量、泊松比和拉梅系數(shù)等物理量來(lái)描述物質(zhì)的彈性。二、巖石的聲速聲波在介質(zhì)中傳播，傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相互一致的稱為縱波，而傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相互垂直的稱為橫波?？v波和橫波的傳播速度、與彈性參數(shù)有如下關(guān)系：（3-1）其中，為楊氏模量；為泊松比；為介質(zhì)密度；為拉梅系數(shù)。同一介質(zhì)中：（3-2）由于大多數(shù)巖石的泊松比為0.25，所以在巖石中的縱橫波速度之比約為1.73。由（3-2）式知道聲波速度隨巖石的彈性加大而增大，但不會(huì)隨巖石密度的加大而減小，因?yàn)镋和還有關(guān)系，并且大部分情況隨著的增大，E有更高級(jí)次的增大，所以增大，巖石的聲速一般是增大的。對(duì)沉積巖來(lái)說(shuō)，聲速除與上述基本因素有關(guān)外，還與巖性、巖石的結(jié)構(gòu)、膠結(jié)狀況、孔隙度的大小、地層的埋藏深度和地層的地質(zhì)時(shí)代有關(guān)。三、巖石的聲波幅度聲波在巖石中傳播，由于內(nèi)摩擦的原因，聲波能量會(huì)發(fā)生衰減，聲波能量與幅度的平方成正比，所以幅度逐漸減小。衰減的大小與聲耦合率有關(guān)，聲耦合率是兩種介質(zhì)的聲阻抗比。聲阻抗是介質(zhì)密度和傳播速度的乘積?。第二節(jié)聲速測(cè)井當(dāng)聲波由一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時(shí)，在兩種介質(zhì)形成的界面上，將發(fā)生聲波的反射和折射，如圖3-1所示：入射波能量一部分被界面反射，另一部分透過(guò)界面在第二介質(zhì)中傳播。反射波的幅度取決于兩種介質(zhì)的聲阻抗。兩種介質(zhì)的聲阻抗之比叫聲耦合率。介質(zhì)1和介質(zhì)2聲阻抗差越大，聲耦合率越差，聲能量就不易從介質(zhì)1傳到介質(zhì)2中去。通過(guò)界面在介質(zhì)2中傳播的折射波的能量就越小。如果兩介質(zhì)聲阻抗相近，聲耦合的好，聲波幾乎都形成折射波通過(guò)界面在介質(zhì)2中傳播，這時(shí)反射波的能量就非常小。根據(jù)波的折射和反射定律，入射角和反射角相等，而入射角和折射角之間滿足下列關(guān)系：（3-3）當(dāng)且為固定值時(shí)，折射教會(huì)隨著入射角的增大而增大，當(dāng)入射角達(dá)到某一固定值，折射角等于，此時(shí)相應(yīng)的入射角滿足：（3-4）這時(shí)在折射區(qū)中，折射波以該區(qū)域的聲波速度沿界面向前滑行傳播，這種波稱為滑行波，所對(duì)應(yīng)的入射角稱為臨界角。如果這時(shí)傳播的波是縱波，則該滑行波為滑行縱波，相應(yīng)的入射角稱為第一臨界角，記為；如果這時(shí)傳播的波是橫波，則形成滑行橫波，相應(yīng)的入射角稱為第二臨界角，記為。一、單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀的測(cè)量原理1.測(cè)量原理聲速測(cè)井是測(cè)量滑行波穿越地層單位長(zhǎng)度時(shí)所用的時(shí)間，即時(shí)差，單位是us/m。聲速測(cè)井的下井儀器包括三部分。聲系（由發(fā)射探頭和接收探頭組成）、電子線路及隔聲體，其中聲系是主體。聲系的發(fā)射探頭和接收探頭，即換能器，是由壓電陶瓷晶體制成，利用這種晶體具有的壓電效應(yīng)的物理性質(zhì)，以其反效應(yīng)發(fā)生聲波，以其正效應(yīng)接收聲波。聲速測(cè)井儀由發(fā)射探頭發(fā)生聲波，在充滿鉆井液的井中在較大的角度向各個(gè)方向傳播。其中必然有以臨界角的方向入射到第二介質(zhì)，而且底層速度大于鉆井液的聲速，所以必然產(chǎn)生在地層中沿井壁附近傳播的滑行波?；瑘D3-2單發(fā)雙收聲系行波在地層中傳播的快慢是受巖石性質(zhì)所決定。滑行波傳播到哪里，那個(gè)質(zhì)點(diǎn)都可以作為波源在向四面八方傳播，也必然引起鉆井液質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，接受探頭就可以接收到滑行波。首波最容易紀(jì)錄，所以只記錄首波，首波到達(dá)第一個(gè)接收探頭后，關(guān)閉電路，第二個(gè)接收探頭也是被同一首波所觸發(fā)，記錄下兩個(gè)接收探頭的時(shí)間差。當(dāng)然也有鉆井液的直達(dá)搏，但在鉆井液中傳播的速度慢，選擇合適的距離，就可以接受到地層的滑行波，其它的波卻為后續(xù)波。接收探頭在初至波觸發(fā)下工作，把聲波變?yōu)殡娪嵦?hào)，進(jìn)行紀(jì)錄。對(duì)于單發(fā)單收聲系，如圖3-2，由和組成發(fā)射和接收探頭，源距為，假設(shè)井內(nèi)流體中縱波速度為，井外地層的縱波速度為，則第一臨界角的正弦為，聲波到達(dá)接及探頭的路徑為，所用時(shí)間為：（3-5）所以要做反演計(jì)算求，必須已知和井徑。但實(shí)際測(cè)井中，這兩個(gè)參數(shù)是未知的或比較難確定的。所以單發(fā)單收聲系不利于進(jìn)行聲速測(cè)量，一般采用單發(fā)雙收。如圖3-2，聲系由發(fā)射探頭和、兩個(gè)接收探頭組成，且、間的距離為(間距)。同樣，聲波由到的傳播時(shí)間為：（3-6）由（3-5），(3-6)得：(3-7)所以地層中縱波的時(shí)差為：(3-8)其中是已知的，是實(shí)際記錄的遠(yuǎn)近接收探頭所接收到的滑行波的到達(dá)時(shí)間差。但是，實(shí)際測(cè)量中使用的時(shí)差所測(cè)量的是聲波時(shí)差隨深度的變化曲線。這樣時(shí)差的大小就反映地層聲速的高低。所以聲波速度測(cè)井就是測(cè)量聲波在兩個(gè)接收探頭之間的時(shí)間差，它等于間距所對(duì)應(yīng)的地層中傳播速度的倒數(shù)。儀器的深度記錄點(diǎn)即是兩個(gè)接收探頭的中點(diǎn)。測(cè)量時(shí)由地面儀器把時(shí)差轉(zhuǎn)變成與其成比例的電位差加以記錄，儀器在井中移動(dòng)，就得到一條隨深度變化的聲波時(shí)差曲線。兩接收探頭間的間距的選擇應(yīng)考慮以下問(wèn)題:如果過(guò)大，則所求得的縱波時(shí)差是長(zhǎng)度為一個(gè)間距厚度的地層聲速平均效應(yīng)的貢獻(xiàn)，因此不利于薄層分析，而且過(guò)大，第二個(gè)接收探頭由于地層的衰減而記錄的滑行縱波幅度很小，不易辨認(rèn)，易產(chǎn)生記錄誤差；另一方面，選擇過(guò)小，則被測(cè)量的聲波時(shí)差的絕對(duì)值變小，在地面儀器的精度一定的情況下，則相對(duì)誤差增大。因此從提高測(cè)量精度的角度來(lái)看，選擇大一些為好。如果地層的縱波速度比較低時(shí)，可以選擇較小的，這樣可以提高薄層的分層能力。2.單發(fā)雙收聲速測(cè)井儀存在的缺陷：(1)在井眼比較規(guī)則的時(shí)候能夠測(cè)量記錄井壁上隨深度變化的時(shí)差，而且測(cè)量結(jié)果不受井內(nèi)泥漿的影響，但如果井眼不規(guī)則，測(cè)量結(jié)果會(huì)受井內(nèi)泥漿聲速的影響，且誤差較大。(2)單發(fā)雙收聲系存在深度誤差。我們規(guī)定單發(fā)雙收聲系的記錄點(diǎn)為兩接收探頭的中點(diǎn)。它記錄的結(jié)果應(yīng)該是在該記錄點(diǎn)附近厚度為的巖層的聲速平均值，但實(shí)際情況并不是這樣。聲波在兩個(gè)接收探頭之間傳播的距離并不和它們所對(duì)應(yīng)的地層完全重合，見(jiàn)圖3-2。這一深度誤差在地層速度較高，井徑較小時(shí)并不大，可忽略；但當(dāng)?shù)貙优c相差不大，且井徑增大時(shí)，如在疏松的泥巖段，井壁坍塌，發(fā)生井徑擴(kuò)大，且第一臨界角比較大，這一誤差可達(dá)0.5m，因此，深度誤差必須考慮。（陣列聲波測(cè)井儀器源距和間距可有多種選擇）。二、雙發(fā)雙收聲系為了消除深度誤差及井徑不規(guī)則所引起的誤差。人們一般利用雙發(fā)雙收聲系。其電極系結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。它由兩個(gè)發(fā)射探頭、、、組成，、位于中間，和交替發(fā)射聲波脈沖，由、各記錄一次，然后將兩次記錄的時(shí)差求平均值，作為當(dāng)前、對(duì)應(yīng)的地層的聲波時(shí)差。下面來(lái)分析雙發(fā)雙收聲系是怎樣減小或消除深度誤差和井眼不規(guī)則的影響的。1.消除深度誤差雙發(fā)雙收聲系的記錄點(diǎn)位于、的中點(diǎn)。當(dāng)工作時(shí)，反映的是段（中點(diǎn)為）地層的時(shí)差平均值。當(dāng)工作時(shí)，反映的是段（中點(diǎn)為）地層的時(shí)差平均值。一般認(rèn)為當(dāng)、附近的地層巖性沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，由于，，因此取兩次測(cè)量結(jié)果的平均值反映的是和中點(diǎn)處的時(shí)差平均值。實(shí)際記錄點(diǎn)為和的中點(diǎn)，此時(shí)實(shí)際記錄點(diǎn)和儀器記錄點(diǎn)重合，不再發(fā)生圖3-3雙發(fā)雙收聲系深度誤差。2.井眼補(bǔ)償雙發(fā)雙收聲系的另一個(gè)特點(diǎn)是將井徑變化時(shí)對(duì)聲速的影響減小到最小。通過(guò)以前的討論可知，利用單發(fā)雙收聲系測(cè)量聲波速度（時(shí)差）時(shí)，其測(cè)量值受井徑變化的影響，如圖3-4（a）為井徑變化時(shí)測(cè)量到的單發(fā)雙收聲速（時(shí)差）示意圖。設(shè)井內(nèi)泥漿的速度為，井外地層的縱波速度為，單發(fā)雙收聲系紀(jì)錄的聲波時(shí)差為：（3-9）當(dāng)接收探頭在井徑擴(kuò)大部位時(shí)，由于，所以紀(jì)錄的時(shí)差值要小于實(shí)際的時(shí)差；當(dāng)接收探頭在井徑擴(kuò)大部位時(shí)，由于，所以紀(jì)錄的時(shí)差值要大于實(shí)際的時(shí)差。因此，在實(shí)際測(cè)井時(shí)，由于井徑的變化，即使在沒(méi)有巖性變化的情況下，記錄的聲波時(shí)差會(huì)隨井徑的變化而變化。根據(jù)以上分析，這種由井徑引起的變化有一定的規(guī)律，如果發(fā)射探頭在接收探頭之下，則聲波時(shí)差是先變大，后變小，即曲線向右偏移突起，然后向左偏移凹進(jìn)，如圖3-4（b）所示。當(dāng)采用雙發(fā)雙收聲系時(shí)，如圖3-4（c）所示，在發(fā)射時(shí)，聲波到達(dá)、的時(shí)間分別為：（3-10）（3-11）則：（3-12）其中，為地層的縱波聲速，為井眼流體的縱波聲速，為兩接收器的間距。同理，當(dāng)發(fā)射聲波脈沖時(shí)，記錄的時(shí)差為：（3-13）也為，的間距。在實(shí)際情況中，可近似認(rèn)為，。所以取平均時(shí)差時(shí)：（3-14）這樣就補(bǔ)償?shù)袅司鄄灰?guī)則的影響。另外，雙發(fā)雙收聲系還可克服儀器傾斜的影響。雙發(fā)雙收聲系的缺點(diǎn)是薄層分辨能力差，不如單發(fā)雙收聲系。這是由于滑行縱波必須是入射波在傳播過(guò)程中以一定的傾斜角入射到井壁上時(shí)才能產(chǎn)生，而雙發(fā)雙收聲系采取上下兩端發(fā)射，使得兩次時(shí)差記錄的井段不能完全重合。特別是低速地層和大井徑的井眼，這一問(wèn)題更為明顯，而且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“盲區(qū)”現(xiàn)象。主要是滑行波在傳播時(shí)必須是以一定的傾斜角入射到井壁上時(shí)才能產(chǎn)生，特別是低速地層和大井徑的井眼，由于臨界角大，這些現(xiàn)象更明顯。如圖3-5，當(dāng)發(fā)射聲信號(hào)時(shí)，和記錄到的時(shí)差反映的是井段上的值；當(dāng)發(fā)射時(shí)，和記錄到的時(shí)差反映的是井段上的值，因此，雙發(fā)雙收井眼補(bǔ)償聲波測(cè)井值并不能反映兩個(gè)接收探頭和所對(duì)應(yīng)地層的聲速時(shí)差，也就是說(shuō)，整個(gè)接收探頭所對(duì)應(yīng)的地層好像探測(cè)不到一樣。把這種由于雙發(fā)雙收聲系測(cè)量引起的探測(cè)不到的地層層段稱為盲區(qū)。三、影響聲速測(cè)井因素1、井徑的影響。擴(kuò)徑段聲波時(shí)差發(fā)生變化，使時(shí)差曲線出現(xiàn)假異常。2、層厚的影響。聲速測(cè)井儀對(duì)小于間距的薄地層分辨能力較差。減小間距可以提高對(duì)于薄層的分辨能力，但是記錄精度就受影響了，特別是探測(cè)深度也隨之變淺。3、周波跳躍的影響含氣的疏松砂巖、裂縫發(fā)育的地層以及泥漿氣侵的井段，由于聲能量的嚴(yán)重衰減，經(jīng)常出現(xiàn)周波跳躍現(xiàn)象。聲波在具有裂縫和溶洞的地層中傳播時(shí)，會(huì)因產(chǎn)生多次反射而使能量明顯衰減，特別是裂縫發(fā)育層段，滑行縱波的幅度急劇衰減，以致第二道接收波列的首波不能觸發(fā)記錄，而往往是后續(xù)波以后的第二、第三或者第四各續(xù)至波觸發(fā)記錄。這在聲速時(shí)差曲線上表現(xiàn)為時(shí)差急劇增大，增大的數(shù)值有一定的規(guī)律，那就是以聲波中心頻率周期的倍數(shù)增大，這種現(xiàn)象稱為“周波跳躍”。所以周波跳躍是疏松砂巖氣層和裂縫發(fā)育地層的一個(gè)特征，可被利用來(lái)尋找氣層或裂縫帶。四、聲波時(shí)差測(cè)井資料的應(yīng)用1.聲波測(cè)井曲線聲波測(cè)井曲線是聲速測(cè)井儀測(cè)量到的聲波時(shí)差隨深度變化的關(guān)系曲線，對(duì)于比較理想的地層，如厚的泥巖夾有砂巖薄層的情況，曲線如圖3-6。聲波曲線的特點(diǎn)：①當(dāng)目的層上下圍巖聲波時(shí)差一致時(shí)，曲線對(duì)稱于地層中點(diǎn)。②巖層界面位于時(shí)差曲線半幅點(diǎn)③在界面上下一段距離上，測(cè)量時(shí)差是圍巖和目的層時(shí)差的加權(quán)平均效應(yīng)，既不能反映目的層時(shí)差，也不能反映圍巖時(shí)差。④當(dāng)目的層足夠厚且大于間距時(shí)，測(cè)量時(shí)差的曲線對(duì)應(yīng)地層中心處一小段的平均讀值是目的層時(shí)差。2.聲波時(shí)差測(cè)井資料的應(yīng)用①劃分地層。不同巖性的地層時(shí)差值不一樣，據(jù)此可劃分地層。在砂泥巖剖面，砂巖顯示出較低的時(shí)差，而泥巖