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02-1 第02章 电阻率.pptx

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本课件讲解电阻率测井,先说明岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、含油饱和度的关系及阿尔奇公式,再依次介绍普通电阻率测井的电极系与曲线特点、侧向与感应两类聚焦电阻率测井、微电阻率测井方法,最后给出常用电阻率组合测井、标准测井与高侵低侵现象的判别。

电阻率测井开篇页,说明电法测井的研究对象并给出电阻率与电导率的单位及符号
电阻率测井作用页,说明其是划分油水层、获取含油饱和度的主要手段
第二章目录页,列出普通电阻率、聚焦电阻率、微电阻率、组合测井、标准测井与新技术六节
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第1页:电法测井与电阻率测井

电法测井是地球物理测井中三大测井方法之一,它根据岩层电学性质的差别,测量地层的电阻率、电导率或介电常数等电学参数,用来研究地质剖面,判断岩性,划分油气水层,研究储集层的含油性、渗透性和孔隙性以及其它性质。

电阻率
单位是欧姆米(Ω·m),测井上用符号 R 表示(Resistivity)
电导率
标准单位是西门子/米(S/m),测井上用符号 σ 表示(Conductivity)

第2页:电阻率测井的作用

电阻率测井是划分油水层、获取含油饱和度的主要手段。包括的方法较多,本章主要讲解普通电阻率测井、聚焦电阻率测井、微电阻率测井、常用电阻率组合测井与标准测井,其它新方法将在本章最后一节做简单介绍。

第3页:第二章 电阻率测井目录

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第4页:普通电阻率测井引言

  • 实验室“四极法”测岩样电阻率
  • 无限均匀各向同性介质点电源场:点电源电位、介质电阻率
  • 测量思路:人工电场、测电场参数、刻度转换为电阻率

第5页:电阻率与岩性的关系

不同岩石和矿物的电阻率各不相同,这是电阻率测井的基础。主要原因是岩石的导电类型不同(离子导电、电子导电和附加导电等)。

第6页:岩石骨架与地层水性质

岩石骨架
组成沉积岩石的固体颗粒部分,更一般地指岩石中除泥质以外的固体颗粒部分
泥质
岩石中湿粘土和细粉砂的混合物
导电特点
岩石骨架几乎不导电,沉积岩石的导电能力主要取决于地层水电阻率
地层水性质
主要包括含盐成分、矿化度、温度等
Rw 确定
课本实例说明了利用水样分析资料确定地层水电阻率的方法:等效 NaCl 溶液矿化度、温度 → Rw

第7页:电阻率与孔隙度的关系

岩石的储集物性主要取决于岩石的有效孔隙度,孔隙度大小反映了岩石中储集流体的多少。R0 为岩石孔隙中 100% 充满水时的岩石电阻率。

  • 实验研究:同一块纯岩样(φ 同)饱和不同 Rw,测 R0、Rw;同一岩石不同岩样(φ 不同)饱和同样 Rw,测 R0
  • 实验结论一:R0/Rw 为常数,定义为地层因素 F
  • 实验结论二:F 与 φ 在双对数坐标中近似直线关系,即阿尔奇公式(Archie's formula)

第8页:电阻率与含油饱和度的关系

石油几乎不导电,因此岩石含油时比含水时电阻率要高,孔隙中流体电阻率对岩石电阻率影响很大。电阻增大系数 I≡Rt/R0。

  • 实验研究:选用研究区典型岩样先测出 R0,然后逐渐压入石油,改变 So,测 Rt,得一组 So(Sw)、Rt(I)
  • 实验结论:I 与 Sw 在双对数坐标中近似直线关系,即阿尔奇公式(Archie's formula)

第9页:阿尔奇公式的意义与用法

意义
将孔隙度测井与电阻率测井联系起来,用于计算流体饱和度,是测井定量解释油水层的基础
适用条件
纯岩石(不含泥质)或含泥质很少的岩石
用法
孔隙度测井+电阻率测井+阿尔奇公式:在水层(电阻率测井得出 R0)可求出 Rw;在油层可求出其 R0 并进而确定 Sw
参数意义
F、I 的定义及其主要影响因素,各参数、资料的来源

第10页:电阻率测量原理

习惯上,以 A、B 表示供电电极,M、N 表示测量电极。假设钻孔在电阻率为 Rt 的无限均匀地层中,忽略井的影响,供电电流恒定为 I,则测得 M、N 处电位后即可计算出介质电阻率,K 称为电极系系数。

第11页:视电阻率与高侵低侵

实际非均匀介质中,纵向 Rt≠Rs;横向(径向)Rm≠Rmc≠Rxo≠Ri≠Rt,这种情况测井得到的电阻率称为视电阻率 Ra。

  • 高侵:Ri>Rt
  • 低侵:Ri<Rt

第12页:电极系分类

通常供电和测量共 4 个电极,一个在地面,井下三个组成电极系。

梯度电极系
单电极到相邻成对电极的距离大于成对电极间的距离,进一步分为底部(正装)梯度、顶部(倒装)梯度
电位电极系
单电极到相邻成对电极的距离小于成对电极间的距离
深度记录点
图示点 O
电极距
电位 AM、梯度 AO
书写
自上而下,并标明间距,如:A2.25M0.5N

第13页:理想电极系与电极互换原理

电极互换原理:保持电极系中各电极之间的相对位置不变,只改变其功能(供电或测量),则当测量条件不变时所测曲线完全相同。

补充:理论计算一般用 AMN;实际生产中小尺寸电极系用双极供电,大尺寸电极系用单极供电以减小干扰。

第14页:梯度与电位电极系曲线特点

梯度电极系曲线
非对称,地层界面处出现极值(实测曲线中只有极大值明显,底部梯度的极大值对应地层底界面),层的代表值在中部平直段
电位电极系曲线
对称,层界面不明显,中部极值(层的代表值)
梯度探测范围
按贡献为 50% 定义的球体半径等于其电极距(AO),如 M2.25A0.5B 探测半径约为 2.5 m
电位探测范围
等于其电极距 2 倍(2AM),如 N2.25M0.5A 的探测半径约为 1.0 m

第15页:理论曲线与实测曲线对比

本页图示为理论模型计算得到的曲线,而实测曲线一般比较平滑,两者在界面处的极值明显程度存在差别。

第16页:电阻率测井影响因素

  • 电极系类型、尺寸
  • 井眼(泥浆电阻率、井径)
  • 层厚-围岩
  • 侵入(高侵、低侵)
  • 高阻邻层的屏蔽影响

本页另给出层厚-围岩影响示意图,用于说明围岩对视电阻率读值的拉平作用。

第17页:横向测井

横向测井一般用多个不同电极距的底部梯度电极系测量横向上不同深度的电阻率,常用 0.25、0.45、1.0、2.5、4.5、8.0 m 电极距。

第18页:普通电阻率实测曲线

本页为普通电阻率实测曲线图,用于认识梯度与电位电极系在砂泥岩剖面上的实际形态特征与层界面对应关系。

第19页:普通电阻率测井主要应用

  • 地层对比:传统上最常用的形态特征
  • 参与标准测井:做为标准测井项目,识别地层
  • 指示层界面:利用梯度曲线在层界面处的典型特征
  • 判断油气水层:一般淡水泥浆钻井情况下,高侵常指示水层,低侵常指示油气层

第20页:本章目录:聚焦电阻率测井

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第21页:聚焦电阻率测井的提出

侧向测井与感应测井是常规测量原状地层电阻率的主要方法,都采用了聚焦工作方式。

  • 井眼中低阻泥浆分流作用显著
  • 泥浆侵入造成单条曲线难以准确反映地层电阻率

本页另给出侧向电阻率测井电流聚焦示意图。

第22页:三侧向测井电极系

A0
主电极(供主电流 I0)
A1、A2
屏蔽电极(供屏蔽电流 Is,与 I0 同极性)
B1、B2
回路电极
N
对比(参考)电极

第23页:三侧向测井原理与探测特性

测井时保持 I0 不变,调整 Is,满足 UA0=UA1=UA2 平衡条件;记录主电极 A0 与对比电极 N 之间的电位差 △U(即 UA0);视电阻率表达式中电极系系数 K 一般由实验室测得或理论计算得到。深侧向反映原状地层 Rt,浅侧向反映侵入带 Ri。

三侧向测井探测特性
项目数值说明
纵向分辨率约 0.2 m主电流厚度(绝缘环中点 O1O2 间距)
深探测半径 rd≈1.0 m横向探测深度
浅探测半径 rs≈0.3 m横向探测深度

第24页:七侧向测井仪器聚焦原理

本页为七侧向测井仪器聚焦原理图,A0 为主电极(供主电流 Io),A1、A2 为屏蔽电极(供屏蔽电流 Is,与 Io 同极性),另有监督电极、回路电极 B1、B2,以及位于无穷远处的对比(参考)电极 N。

第25页:双侧向测井原理与探测特性

双侧向特点:深、浅侧向同仪器;深、浅侧向同时测量;纵向分层能力相同;探测深度差别大;扩大了测量范围。

双侧向测井探测特性
项目数值说明
纵向分辨率约 0.6 m根据电极距(O1O2 间距)
深探测半径 rd≈1.15 m横向探测深度
浅探测半径 rs0.30~0.35 m横向探测深度

第26页:感应测井的提出

方法的提出:非导电泥浆时,直流测井不能用,改用交流电测井。感应测井测量的物理参数为电导率(COND 或 σ,标准单位 S/m)。本页以双线圈系为例说明。

第27页:感应测井原理描述

振荡器给发射线圈 T 提供交流电 I,在 T 周围介质中产生交变电磁场(一次磁场)Φ1;Φ1 在地层中产生交变电流 I1(闭合电流,即涡流);I1 在地层中产生二次交变磁场 Φ2;Φ2 在接收线圈 R 中产生感应电动势 E 有用(与 σ 有关,供测量、记录)。

第28页:感应测井原理示意图

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「感应测井原理描述」与「感应信号与视电导率」之间,疑为发射线圈一次磁场、地层涡流与二次磁场的耦合路径示意,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第29页:感应信号与视电导率

均匀介质中接收线圈中感应信号含两项:前者与地层性质有关,为有用信号,测量记录;后者是 T、R 互感信号,为无用信号,测井时压制。

非均匀介质中测井视电导率由单元环微分几何因子 g 与单元环几何因子 g·drdz 积分得到,满足归一化条件。

第30页:几何因子理论

单元环:仪器周围介质划分为以井轴为中心、深度和半径不同的、截面积很小的圆环,可看成导电线圈。

  • 线圈周围介质看成单元环(r、z、drdz)组成
  • 涡流分别在其中流动
  • 每个单元环独立存在,在 R 中产生有用信号 deR
  • 总有用信号 E 有用=ΣdeR

教材中基本上是按此思路介绍感应测井原理的。

第31页:双线圈系探测特性

  • 横向几何因子:微分、积分,以 G 横积=0.5 定义探测半径
  • 纵向几何因子:微分、积分,以 G 纵积=0.8 定义分层能力

第32页:多线圈系的补偿与聚焦

  • 补偿:在主线圈对内侧加补偿线圈,以加大探测深度,减小井眼影响
  • 聚焦:在主线圈对外侧加聚焦线圈,以提高纵向分辨率,减小围岩影响

第33页:0.8m 六线圈系感应仪探测特性

0.8 m 六线圈系感应仪探测特性
项目数值说明
横向深度约 1.3 m探测深度
分层能力约 1.5 m纵向分辨率

第34页:双感应仪探测特性

双感应仪探测特性
项目中感应 ILM深感应 ILD
横向深度0.8 m1.7 m
分层能力1.0 m2.0 m

第35页:侧向与感应测井对比

侧向测井
Ra=GmRm+GiRi+GtRt+GsRs(电阻率串联),适用盐水泥浆(低侵)、高阻地层、高阻(碳酸盐岩)剖面
感应测井
σa=Gmσm+Giσi+Gtσt+Gsσs(电阻率并联),适用淡水泥浆(高侵)、中低阻地层、砂泥岩剖面

本页另给出地层模型与侧向、感应两种测井的电流分布对比。

第36页:侧向与感应测井的选择原则

  • 淡水泥浆井选用感应好于侧向:当 Rmf>3Rw 时,感应测井较好;Rmf 接近或小于 Rw 时,优先使用侧向测井
  • 高电阻率地层,侧向测井效果好;中低阻地层,感应测井好
  • 高阻碳酸盐岩剖面或其它致密岩石剖面,选用侧向测井;砂泥岩剖面用感应测井
  • 考虑分层能力时,侧向好于感应
  • 有时需要两者结合,同时使用

第37页:侧向或感应测井的选择

本页为侧向或感应测井的选择图示,按泥浆滤液与地层水电阻率的关系、地层电阻率高低以及剖面岩性,给出优先选用侧向或感应测井的判断路径。

第38页:聚焦电阻率测井资料应用

  • 划分渗透层(感应曲线“半幅点”)
  • 提供原状地层电阻率 Rt(常需校正)
  • 定性判断油水层(高侵、低侵)
  • 用于地层对比(感应比侧向效果好)
  • 参与组合电阻率测井判断可动油气(深、中、浅电阻率对比)

第39页:侧向测井判断油水层实例

本页为侧向测井资料定性判断油水层实例图:油层表现为正差异(低侵),水层表现为负差异(高侵)。

第40页:低侵油层与高侵水层

本页图示低侵-油层、高侵-水层的对应关系,并展示由油层经油水过渡带至水层时深浅电阻率差异的变化趋势。

第41页:本章目录:微电阻率测井

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第42页:微电阻率测井的一般性说明

微电阻率测井的电极尺寸小,电极间的距离较近,电流只流经地层一较短的距离便返回至回流电极,探测深度较浅,测量的是渗透性地层的冲洗带电阻率 Rxo。

测 Rxo 的原因:电阻率测井主要目的是获取原状地层电阻率,进而求 Sw;在对泥浆和侵入影响作校正时,需要知道离开井壁各个不同深度地层处的电阻率值。另外,Rxo 还用来计算 Sxo、判断可动油气等。

第43页:微电极测井 ML

微电极测井主要依据是否存在泥浆侵入作用。渗透层有侵入,存在泥饼、冲洗带等,Rxo≥(3~5)Rmc;非渗透层不存在泥饼和冲洗带。

  • 测量曲线:微电位(Rxo)、微梯度(Rmc)
  • 微梯度:A0.025M10.025M2,探测深度 4 cm,反映 Rmc
  • 微电位:A0.05M2,探测深度 10 cm,反映 Rxo

第44页:微侧向、微球形聚焦与八侧向

微侧向 MLL:微电极测井中泥饼分流作用太大,测 Rxo 不准确,采用聚焦原理形成微侧向测井。微球形聚焦 MSFL:探测浅又基本不受泥饼影响,是目前最好的 Rxo 测量方法。八侧向 LL8 是不贴井壁测量 Rxo 的方法。

几种微电阻率测井探测特性
方法探测半径分层能力
微电极 ML4 cm、10 cm5 cm
微侧向 MLL5~9 cm5 cm
微球形聚焦 MSFL5 cm20 cm

第45页:微电阻率电极系电流分布示意

本页为几种微电阻率电极系测井电流分布示意图,分别给出微电极 ML、微球形聚焦 MSFL 与微侧向 MLL 的电流分布形态,用于说明聚焦方式对泥饼分流的抑制作用。

第46页:微电极曲线的主要应用

微电极最初设计用于确定 Rxo,但受泥饼影响较大,现基本不用来求取 Rxo。

  • 划分渗透层和岩性
  • 确定层界面:曲线“分歧点”
  • 扣除夹层,确定有效厚度等

第47页:本章目录:常用电阻率组合

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第48页:常用电阻率组合测井

为了求得地层真电阻率,同时使用深、中、浅三种电阻率测量仪器可获得最佳结果。

双侧向-Rxo 组合测井
包括深、浅侧向 RLLD 和 RLLS,微球 RMSFL,井眼直径(由 MSFL 极板得到),SP 或 GR
双感应-聚焦测井
包括深感应 ILD,中感应 ILM,浅聚焦(LL8 或 SFL)
  • 由深、中、浅电阻率可校正得到 Rt、Rxo 和 di
  • 定性判断油气、水层或可动油气

第49页:电阻率组合测井实例图

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「常用电阻率组合测井」与「本章目录:标准测井」之间,疑为深、中、浅三条电阻率曲线在同一剖面的组合显示,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第50页:本章目录:标准测井

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第51页:标准测井

在一个油田或一个区域内,为了研究岩性变化、构造形态和大段油层组的划分等工作,常使用几种测井方法在全地区的各口井中,用相同的深度比例(常用 1:500)及横向比例,对全井段进行测井,这种组合测井称为标准测井。

  • 2.5 m 底部梯度(M2.25A0.5B)
  • 0.5 m 电位(B2.25A0.5M)
  • 自然电位 SP(或自然伽马 GR)
  • 井径 CAL

第52页:标准测井的应用

渗透层
Ra 高,SP 负异常,CAL 缩径
非渗透层
Ra 低,SP 平直,CAL 扩径
油层与水层
油层 Ra 比水层高 3~5 倍,水层 SP 异常幅度最大
其它应用
绘制综合柱状图及单井综合录井图;地层对比(研究构造、判断断层等)

第53页:胜利油田标准测井曲线图

本页为胜利油田某井标准测井曲线图,展示 2.5 m 底部梯度、0.5 m 电位、自然电位与井径曲线在同一深度比例下的组合显示。

第54页:标准测井实例图(二)

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「胜利油田标准测井曲线图」与「本章目录:电阻率测井新技术」之间,疑为另一口井的梯度、电位、自然电位与井径组合曲线,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第55页:本章目录:电阻率测井新技术

  • 2.1 普通电阻率测井原理
  • 2.2 聚焦电阻率测井原理
  • 2.3 微电阻率测井方法
  • 2.4 常用电阻率组合测井
  • 2.5 标准测井
  • 2.6 电阻率测井新技术简介

第56页:高侵与低侵现象小结

泥浆高侵现象:侵入带(冲洗带)电阻率高于原状地层 Ri>Rt(Rxo>Rt);泥浆低侵现象:侵入带(冲洗带)电阻率低于原状地层 Ri<Rt(Rxo<Rt)。

  • 淡水泥浆(Cm<Cw,或 Rmf>Rw):水层 Ri(Rxo)主要取决于 Rmf,故水层 Ri>Rt(高侵);油气层因 Rt 显著升高且高于 Rmf,导致 Rt>Ri
  • 盐水泥浆(Cm>Cw,或 Rmf<Rw):水层、油气层均为低侵现象,只是幅度差不同
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