石油工程测井教学_1电法测井-12普通电阻率测井模版课件

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1、 主讲教师：桑主讲教师：桑 琴琴 单单 位位 ：资源与环境学院：资源与环境学院二二0 0一一年十一月一一年十一月一、地球物理测井一、地球物理测井二、地层的地球物理特性二、地层的地球物理特性三、用途三、用途 电化学性电化学性 导电性导电性 介电性介电性 声学特性声学特性 核、磁、热特性核、磁、热特性石石油油工工程程测测井井电法测井是指以研究岩石及其孔电法测井是指以研究岩石及其孔隙流体的导电性、电化学性质及隙流体的导电性、电化学性质及介电性为根底的一大类测井方法介电性为根底的一大类测井方法。1 1 什么是电法测井什么是电法测井?它包括以测量岩层电化学特性、导电特性它包括以测量岩层电化学特性、导电特

2、性和介电特性为根底的三小类测井方法。和介电特性为根底的三小类测井方法。石石油油工工程程测测井井2 2 岩层的电学性质岩层的电学性质岩层的电学特征包括：岩层的电学特征包括：电化学特性电化学特性自然产生的电场，自然电位自然产生的电场，自然电位导电特性导电特性 人工电源，电阻率电导率人工电源，电阻率电导率介电特性介电特性 介电常数介电常数石石油油工工程程测测井井u岩层的电化学特性：自然电位测井岩层的电化学特性：自然电位测井SPSPu岩层的导电特性：岩层的导电特性：电阻率测井电阻率测井u岩层的介电特性：电磁波传播测井岩层的介电特性：电磁波传播测井ETPETP3 3 电法测井的分类电法测井的分类双侧向电

3、阻率测井双侧向电阻率测井DLL地层倾角测井地层倾角测井SHDT微球形聚焦电阻率测井微球形聚焦电阻率测井 MSFL 感应测井感应测井 DIL、阵列感应成像测井、阵列感应成像测井随钻电阻率测井随钻电阻率测井 LWD 过套管电阻率测井过套管电阻率测井 CHFR 方位电阻率成像测井方位电阻率成像测井 ARI 地层微电阻率扫描测井地层微电阻率扫描测井 FMS 石石油油工工程程测测井井 岩石电阻率测井根底岩石电阻率测井根底 电阻率测井的分类电阻率测井的分类 普通电阻率测井普通电阻率测井 双侧向电阻率测井双侧向电阻率测井主 要 内 容 微球形聚焦测井微球形聚焦测井 感应测井感应测井 成像测井成像测井 随钻测

4、井随钻测井LWD 套管井电阻率测井套管井电阻率测井地层倾角测井或电磁波传播测井地层倾角测井或电磁波传播测井石石油油工工程程测测井井1.1 电阻及电阻率的概念电阻及电阻率的概念 电阻电阻(r)(r)是物质对抗电流流动的能力。假设物是物质对抗电流流动的能力。假设物体两端的电压为体两端的电压为V V，通过的电流为，通过的电流为I I，那么电阻定义，那么电阻定义为电压与电流的比值。为电压与电流的比值。IVrMN其单位为：欧姆其单位为：欧姆1.1.岩石电阻率测井根底岩石电阻率测井根底P9P9石石油油工工程程测测井井1.1 电阻及电阻率的概念电阻及电阻率的概念rLSIVLSRMN电导率电导率是电阻率的倒数

5、。即是电阻率的倒数。即=1/R=1/R 对于电阻为对于电阻为r r均匀材料的柱状导体，假设其横截均匀材料的柱状导体，假设其横截面积为面积为S S，长度为，长度为L L，那么物体的电阻率，那么物体的电阻率R R定义定义为：为：其单位为：欧姆米其单位为：欧姆米.m其单位为：每米毫西门子其单位为：每米毫西门子(mS/m)(mS/m)石石油油工工程程测测井井看书，见表看书，见表1-1 1-1 3 3分钟分钟u 了解三大岩类；了解三大岩类；u 了解常见岩石、矿物及流体电阻率；了解常见岩石、矿物及流体电阻率；u 有什么特点？有什么特点？u 电阻率测井？电阻率测井？石石油油工工程程测测井井常见矿物、岩石电阻

6、率数值表常见矿物、岩石电阻率数值表矿物名称矿物名称电阻率（欧姆米）电阻率（欧姆米）岩石名称岩石名称电阻率（欧姆米）电阻率（欧姆米）石英石英1010121210101414粘土粘土1 12 210102 2长石长石4 410101111泥岩泥岩5 56060白云母白云母4 410101111页岩页岩101010102 2方解石方解石5 510103 35 510101212疏松砂岩疏松砂岩2 25050石油石油10109 910101616致密砂岩致密砂岩202010103 3气气含盐水砂岩含盐水砂岩0.20.24 4水水含油砂岩含油砂岩2 210103 3石墨石墨1010-6-63 31010

7、-4-4砾岩砾岩10102 210103 3磁铁矿磁铁矿3.63.61010-4-46 61010-3-3石灰岩石灰岩5 510102 21 110104 4黄铁矿黄铁矿1010-1-11010-4-4泥灰岩泥灰岩5 55 510102 2无烟煤无烟煤1010-4-41 1贝克灰岩贝克灰岩20202 210103 3钾盐钾盐1010141410101515白云岩白云岩50501 110104 4硫硫10109 910101616硬石膏硬石膏10104 410106 6石膏石膏10103 3花岗岩花岗岩6 610102 210105 5玄武岩玄武岩6 610102 210105 5石石油油工工程

8、程测测井井三大岩类：沉积岩、岩浆岩火成岩、变质三大岩类：沉积岩、岩浆岩火成岩、变质岩。岩。不同岩性、不同矿物、不同流体具有不同的不同岩性、不同矿物、不同流体具有不同的电阻率。电阻率。R火成岩火成岩 R沉积岩沉积岩R油气油气 R水水沉积岩中，沉积岩中，R灰岩灰岩 R砂岩砂岩 R泥岩泥岩一一般般情情况况下下R金属金属、R无烟煤无烟煤 小小石石油油工工程程测测井井岩石结构、岩石矿物成分、粘土含量岩石结构、岩石矿物成分、粘土含量1.2 1.2 影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素：岩石含水饱和度岩石含水饱和度岩石孔隙空间中岩石孔隙空间中地层水地层水的岩类成分、离的岩类成分、离子浓度、温度；子浓度、

9、温度；岩石孔隙度岩石孔隙度不同岩石电阻率各不相同，岩石电阻率决定于以不同岩石电阻率各不相同，岩石电阻率决定于以下因素下因素:石石油油工工程程测测井井矿物名称矿物名称电阻率（欧姆米）电阻率（欧姆米）岩石名称岩石名称电阻率（欧姆米）电阻率（欧姆米）石英石英1010121210101414粘土粘土1 12 210102 2长石长石4 410101111泥岩泥岩5 56060白云母白云母4 410101111页岩页岩101010102 2方解石方解石5 510103 35 510101212疏松砂岩疏松砂岩2 25050石油石油10109 910101616致密砂岩致密砂岩202010103 3气气含

10、盐水砂岩含盐水砂岩0.20.24 4水水含油砂岩含油砂岩2 210103 3石墨石墨1010-6-63 31010-4-4砾岩砾岩10102 210103 3磁铁矿磁铁矿3.63.61010-4-46 61010-3-3石灰岩石灰岩5 510102 21 110104 4黄铁矿黄铁矿1010-1-11010-4-4泥灰岩泥灰岩5 55 510102 2无烟煤无烟煤1010-4-41 1贝克灰岩贝克灰岩20202 210103 3钾盐钾盐1010141410101515白云岩白云岩50501 110104 4硫硫10109 910101616硬石膏硬石膏10104 410106 6石膏石膏101

11、03 3花岗岩花岗岩6 610102 210105 5玄武岩玄武岩6 610102 210105 51 1、岩石电阻率与、岩石电阻率与岩性岩性的关系的关系石石油油工工程程测测井井 孔隙度：岩石本身的孔隙体积和岩石体积孔隙度：岩石本身的孔隙体积和岩石体积之比值。它是一个无量纲的量，它可以用之比值。它是一个无量纲的量，它可以用小数或百分数表示。小数或百分数表示。孔隙度划分为总孔隙度和有效孔隙度。孔隙度划分为总孔隙度和有效孔隙度。1.1.总孔隙度：岩石中总孔隙体积与岩石体积之比，总孔隙度：岩石中总孔隙体积与岩石体积之比，用用t t表示。表示。2.2.有效孔隙度：岩石中连通孔隙体积与岩石体积之有效孔隙

12、度：岩石中连通孔隙体积与岩石体积之比，用比，用 e e表示。表示。2 2、岩石电阻率与物性的关系、岩石电阻率与物性的关系石石油油工工程程测测井井 当地层孔隙中不含油气时，岩石孔隙当地层孔隙中不含油气时，岩石孔隙度的大小决定了孔隙地层中水的含量。度的大小决定了孔隙地层中水的含量。当当地层水矿化度一定时，地层水矿化度一定时，孔隙度越大，地层孔隙度越大，地层水含量越多，岩石电阻率越低，反之，孔水含量越多，岩石电阻率越低，反之，孔隙度越小，岩石电阻率越高。隙度越小，岩石电阻率越高。2 2、岩石电阻率与物性的关系、岩石电阻率与物性的关系石石油油工工程程测测井井3 3、岩石电阻率与水性、岩石电阻率与水性(

13、地层水电阻率地层水电阻率)的关系的关系岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的导电能岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的导电能力很差力很差,沉积岩的导电能力取决于孔隙中地沉积岩的导电能力取决于孔隙中地层水的电阻率。层水的电阻率。实验证明，实验证明，岩石电阻率与地层水电阻率岩石电阻率与地层水电阻率成成正比正比。石石油油工工程程测测井井 石油和天然气具有很高的电阻率，可视为不导石油和天然气具有很高的电阻率，可视为不导电的物质。在油、气运移过程中，油、气进入岩石电的物质。在油、气运移过程中，油、气进入岩石孔隙挤走了同体积的地层水，使岩石中的离子数减孔隙挤走了同体积的地层水，使岩石中的离子数减少，电阻率增加，进入

14、孔隙中的油、气越多，岩石少，电阻率增加，进入孔隙中的油、气越多，岩石电阻率越高。电阻率越高。4 4、岩石电阻率与含油气性的关系、岩石电阻率与含油气性的关系流流 体：体：R R石油石油 R R地层水地层水地地 层：层：R R油层油层 R R水层水层石石油油工工程程测测井井1.3 1.3 电阻率测井概念电阻率测井概念石石油油工工程程测测井井1.4 Archie1.4 Archie公式公式 _岩石电阻率和孔隙度、饱和流体的关系岩石电阻率和孔隙度、饱和流体的关系 G.E.ArchieG.E.Archie最早通过大量的岩芯试验研最早通过大量的岩芯试验研究了这种关系。究了这种关系。假设：假设：岩石为纯岩石

15、岩石骨架不含导电矿物岩石为纯岩石岩石骨架不含导电矿物和泥质，或和泥质，或Vsh5VshRt减阻侵入减阻侵入RiRt石石油油工工程程测测井井怎样理解怎样理解P P1111，Para3Para3？用上下侵来判别流体性质油气、水用上下侵来判别流体性质油气、水使用条件：淡水泥浆井使用条件：淡水泥浆井CmfCwCmfRwRmfRw高侵：水层高侵：水层低侵：油气层低侵：油气层高侵增阻侵入：侵入带电阻率大于原状地层高侵增阻侵入：侵入带电阻率大于原状地层电阻率的侵入状态电阻率的侵入状态 低侵减阻侵入：侵入带电阻率小于原状地层低侵减阻侵入：侵入带电阻率小于原状地层电阻率的侵入状态电阻率的侵入状态石石油油工工程程

16、测测井井d泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩泥岩水层水层油层油层ddidi冲洗带冲洗带侵入带侵入带泥饼泥饼diRtRiRxoRmRmcRtRiRxoRmcRm增阻泥浆侵入增阻泥浆侵入减阻泥浆侵入减阻泥浆侵入石石油油工工程程测测井井 井眼穿过地层后，有两种方法用来测量地层井眼穿过地层后，有两种方法用来测量地层的电阻率。一种是传导电流法，该方法使用直流的电阻率。一种是传导电流法，该方法使用直流电，需要井眼有导电泥浆。传导电流法测量的是电，需要井眼有导电泥浆。传导电流法测量的是电阻率。另一种是感应法，使用交流电，井内可电阻率。另一种是感应法，使用交流电，井内可以含有任何流体空气、天然气或任何种类的导以含有

17、任何流体空气、天然气或任何种类的导电或不导电泥浆。感应法测量的是电导率，它电或不导电泥浆。感应法测量的是电导率，它与电阻率互为倒数。与电阻率互为倒数。2.2.电阻率测井的分类电阻率测井的分类石石油油工工程程测测井井3.3.普通视电阻率测井普通视电阻率测井视电阻率视电阻率(R(Ra a，P P1111)：Apparent formationApparent formation resistivityresistivity，测井仪器探测到的电阻率，受泥饼测井仪器探测到的电阻率，受泥饼，侵入带等的影响，不等于真实的地层电阻率，只，侵入带等的影响，不等于真实的地层电阻率，只是其近视值，称为是其近视值，

18、称为视电阻率视电阻率。普通视电阻率测井：普通视电阻率测井：是把一根普通的是把一根普通的电极系电极系放入井放入井内，测量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线。内，测量井筒周围地层电阻率随井深变化的曲线。石石油油工工程程测测井井电源电源检流计检流计oM MN NA A电极矩电极矩井井下下介介质质电电阻阻率率的的测测定定BAA供电电极供电电极BB供电回路电极供电回路电极M M、NN测量电极测量电极电极系电极系 所谓电极系，就是测量所谓电极系，就是测量时放入井中的一组电极。通时放入井中的一组电极。通常由三个电极组成。常由三个电极组成。A A、B B、M M；M M、N N、A A用途相同的两个叫成对用途

19、相同的两个叫成对电极，其余的一个叫不成电极，其余的一个叫不成对电极。对电极。成对电极：成对电极：A A、B B或或M M、N N石石油油工工程程测测井井梯度电极系梯度电极系：成对电极之间的距离成对电极之间的距离小于小于不成对电极不成对电极到它到它相邻相邻那个成对电极电极之间的距离的电极系。那个成对电极电极之间的距离的电极系。电位电极系电位电极系：成对电极之间的距离成对电极之间的距离大于大于不成对电极不成对电极到与它到与它相邻相邻的那个成对电极间的距离的电极系。的那个成对电极间的距离的电极系。顶部梯度电极系：成对电极在不成对电极的上方顶部梯度电极系：成对电极在不成对电极的上方 底部梯度电极系：成

20、对电极在不成对电极的下方底部梯度电极系：成对电极在不成对电极的下方 石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井0.52.25NMA0.52.25BAM2.5米顶部梯度电极系米顶部梯度电极系0.5米顶部电位电极系米顶部电位电极系石石油油工工程程测测井井记录点：记录点：电极系的记录点、电极距和探测深度电极系的记录点、电极距和探测深度1为了确定电极系在井中某位置测为了确定电极系在井中某位置测得的电阻率的深度，需在电极系得的电阻率的深度，需在电极系上选择一点作为电阻率的深度，上选择一点作为电阻率的深度，这一点称为记录点，用这一点称为记录点，用O O表示。表示。电位电极：记

21、录点选在电位电极：记录点选在A、M的中点的中点梯度电极：记录点选在成对电极的中点梯度电极：记录点选在成对电极的中点石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井电极距电极距2为了表示电极系的长度，定义了为了表示电极系的长度，定义了电极系的电极距，用符号电极系的电极距，用符号L L表示。表示。电位电极：电位电极：AM不成对电极到靠近它的那个成对电不成对电极到靠近它的那个成对电极极梯度电极：梯度电极：单极供电：单极供电：AO双极供电：双极供电：MO不成对电极到记录点的距离不成对电极到记录点的距离石石油油工工程程测测井井电极系的记录点、电极距和探测深度续电极系的记录点、电极距和探测深度续OOL=2

22、.5L=0.5石石油油工工程程测测井井探测深度探测深度/探测半径探测半径/探测范围探测范围：3以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的系测量结果的贡献占总结果的5050，此半径称为，此半径称为AM2AO石石油油工工程程测测井井普通视电阻率测量原理普通视电阻率测量原理回路电极回路电极供电电极供电电极测量电极测量电极石石油油工工程程测测井井IUKRMNa石石油油工工程程测测井井普通视电阻率测量原理普通视电阻率测量原理石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井梯度电极系视电阻率曲线特征梯度电极系视电阻率曲线特征1.1

23、.高阻层对应有高高阻层对应有高的视电阻率值；低的视电阻率值；低阻层对应有低的电阻层对应有低的电阻率值。阻率值。2.2.曲线对地层中部不曲线对地层中部不对称，底部梯度电极对称，底部梯度电极系的视电阻率曲线在系的视电阻率曲线在高阻层的底界面有高阻层的底界面有RaRa极大值；在顶界面有极大值；在顶界面有RaRa极小值。顶部梯度极小值。顶部梯度电极系相反。电极系相反。3.3.当当h3Lh3L时，在地层中部有平直段，时，在地层中部有平直段，RaRaRtRt。石石油油工工程程测测井井电位电极系视电阻率曲线特征电位电极系视电阻率曲线特征1.1.高阻层对应有高的视电阻高阻层对应有高的视电阻率值；低阻层对应有低

24、的电率值；低阻层对应有低的电阻率值。阻率值。2.2.上下围岩电阻率相等时，上下围岩电阻率相等时，RaRa视电阻率曲线对称于地层中部视电阻率曲线对称于地层中部，地层中部有，地层中部有RaRa极大值，很厚极大值，很厚时接近于地层真电阻率。时接近于地层真电阻率。3.3.曲线的半幅点上下外推一曲线的半幅点上下外推一个电极距是地层的层界面，个电极距是地层的层界面，可利用这一结论分层。可利用这一结论分层。石石油油工工程程测测井井视电阻率曲线的应用视电阻率曲线的应用石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井3.3 3.3 微电极测井微电极测井 微电极测井

25、是在普通电阻率测井的根底上开展微电极测井是在普通电阻率测井的根底上开展起来的一种测井方法。普通电阻率测井能从剖面上起来的一种测井方法。普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层，但它不能区分这个高阻层是致密层划分出高阻层，但它不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层；另外，在含油气地区经常会遇到砂泥还是渗透层；另外，在含油气地区经常会遇到砂泥岩的薄交互层，而由于普通电极系的电极距较长，岩的薄交互层，而由于普通电极系的电极距较长，尽管能增加探测深度，但难以划分薄层这是一对尽管能增加探测深度，但难以划分薄层这是一对矛盾。因此，为解决上述实际问题，在普通电极矛盾。因此，为解决上述实际问题，在普通电极系的根底上

26、，采用了贴井壁电极距很小的微电极测系的根底上，采用了贴井壁电极距很小的微电极测井。贴井壁测量的目的是减小泥浆对它的影响井。贴井壁测量的目的是减小泥浆对它的影响石石油油工工程程测测井井 微电极测井原理看书微电极测井原理看书P13P13，注意图，注意图1-71-7石石油油工工程程测测井井 微电极测井特征及应用看书微电极测井特征及应用看书P14.P14.注意图注意图1-91-9微电极测井仪一次下井可同时得到微梯微电极测井仪一次下井可同时得到微梯度和微电极两条视电阻率曲线，并以相度和微电极两条视电阻率曲线，并以相同纵横比例重叠绘制在一起图同纵横比例重叠绘制在一起图1-9。贴靠井壁贴靠井壁石石油油工工程

27、程测测井井 在非渗透层在非渗透层没有幅度差没有幅度差。微电极视电阻率曲线特征：微电极视电阻率曲线特征：通常在渗透层段微电位通常在渗透层段微电位(冲洗带冲洗带)大于微梯度大于微梯度泥饼，存在幅度差显示正差异。幅度差的泥饼，存在幅度差显示正差异。幅度差的大小决定于泥饼电阻率和冲洗带电阻率的相对大小决定于泥饼电阻率和冲洗带电阻率的相对大小。幅度差：微电位与微梯度测井值的差异大小。幅度差：微电位与微梯度测井值的差异石石油油工工程程测测井井微电极视电阻率曲线应用：微电极视电阻率曲线应用：划分岩性、渗透层。划分岩性、渗透层。分层，可划分薄层分层，可划分薄层0.2m0.2m薄互层，薄互层，0.1m0.1m泥

28、泥质条带，钙质条带质条带，钙质条带看书看书P P1414.图图1-91-9石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井石石油油工工程程测测井井1 1、掌握高侵、低侵、视电阻率等根本概念。、掌握高侵、低侵、视电阻率等根本概念。2 2、熟悉电极系及相关概念，什么叫探测深度。、熟悉电极系及相关概念，什么叫探测深度。3 3、掌握视电阻率曲线的影响因素及其应用。、掌握视电阻率曲线的影响因素及其应用。4 4、掌握微电极测井曲线特征及其应用。、掌握微电极测井曲线特征及其应用。冲洗带、侵入带、原状地层冲洗带、侵入带、原状地层石石油油工工程程测测井井1 1、名词解释、名词解释冲洗带、侵入带、原状地层、高低侵

29、、电极系、电位电极冲洗带、侵入带、原状地层、高低侵、电极系、电位电极系、梯度电极系、记录点、电极矩、探测半径、视电阻率、地系、梯度电极系、记录点、电极矩、探测半径、视电阻率、地层因素、电阻增大倍数层因素、电阻增大倍数2 2、简答题、简答题1 1影响岩石电阻率的因素有那些？影响岩石电阻率的因素有那些？2 2阿尔齐公式的使用条件是什么？解释各参数的意义？阿尔齐公式的使用条件是什么？解释各参数的意义？3 3厚层的底部梯度曲线有何特征？厚层的底部梯度曲线有何特征？4 4为何泥质砂岩的为何泥质砂岩的R R小于纯砂岩的小于纯砂岩的R R？5 5地层水的电阻率的影响因素有哪些？如何影响？地层水的电阻率的影响因素有哪些？如何影响？课后作业课后作业石石油油工工程程测测井井6 6顶部梯度曲线有何用途？顶部梯度曲线有何用途？7 7微电极曲线有何用途？微电极曲线有何用途？8 8如何利用径向电阻率的变化识别流体性质？应用的条件是什么？如何利用径向电阻率的变化识别流体性质？应用的条件是什么？