第五章感应测井2
第05章 感应测井
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By Liu Diren Yangtze University
第3节 曲线特点及其应用
一.视电导率 曲线特点
上下地层对称,曲 线对称于地层中部; 对厚层,半幅点对 应层界面; 厚层中部值最接近 真值。
By Liu Diren Yangtze University
二.影响因素
井眼影响; 层厚围岩影响; 侵入影响; 传播效应的影响
2、仪器和测量
类似于声波的测量 设计
By Liu Diren Yangtze University
By Liu Diren Yangtze University
二 资料应用
1、求σ和ε
α=ω t pl
20 × lg E1 β= E2 8.686L
对高频低电导率介质, 则
α=ω ε σ β= 2 ε
ωσ
2
ωε 2 ωε 1+( )+ σ σ ωε 2 ωε 1+( )- σ σ
ωσ
2
1、介电常数与高频电磁场特性的关系
相位常数 衰减常数
α= β=
ωσ
2
ωε 2 ωε 1+( )+ σ σ
1+(
ωσ
2
ωε 2 ωε )- σ σ
对低频高电导率介质,
ωε σ
只与
<< 1,则
α= β=
ωσ
2
σ 有关
接受线圈
涡流
二次 交变磁场
发射线圈
一次次 交变磁场
2、二次感应电动势与地层电导率
任一单元环在接收线圈上产生的二次感应 电动势(有用信号)
dVR = K g σ drdz iω nT nR sT s R I 仪器常数K = 4πL 3 L r 单元环微分几何因子g = 3 3 2 ρT ρ R
中国石油测井矿场地球物理复习提纲
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第一章 自然电位测井1基本概念泥浆:钻井时,在井内流动的一种介质。
泥浆滤液:在一定压差下,进入到井壁地层孔隙内的泥浆 。
地层水:地层孔隙内的水。
溶液的矿化度:溶液含盐的浓度。
溶质重量与溶液重量之比。
ppm(百万分之一) 离子扩散:两种不同浓度的盐溶液接触时,在渗透压的作用下高浓度溶液中的离子,穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中的现象。
2.扩散电动势的原因:(1)泥浆、地层水矿化度不同;(2)井壁地层具有渗透性;(3)正、负离子迁移速率不同。
(氯离子大于钠离子)3.扩散吸附电动势的原因:(1)泥浆和地层水的矿化度不同; (2)井壁地层具有一定的渗透性;(3)地层颗粒对不同极性的离子具有不同的吸附性。
4.SP 曲线的特征 (1)泥岩基线:均质、巨厚泥岩的SP 曲线。
(2)最大静自然电位SSP :均质、巨厚完全含水纯砂岩的SP 值与泥岩基线值的差。
(3)比例尺:极性、大小。
(4)异常:渗透层SP 值相对泥岩SP 值的大小。
负异常:渗透层的SP 值小于泥岩SP 值(淡水泥浆)。
正异常:渗透层的SP 值大于泥岩SP 值(盐水泥浆)。
(5)异常幅度与地层厚度关系:A 厚层曲线关于地层中部对称;半幅点与地层层面重合;地层中部数值最接近实际值。
B 地层厚度减小,地层中部测井值减小;半幅点所定厚度大于地层实际厚度。
5.SP 曲线的影响因素(1)地层水和泥浆滤液矿化度的比值地层水和泥浆滤液含盐浓度的差异,是产生扩散电动势、扩散吸附电动势的基本原因。
(2)岩性。
随地层泥质含量的增加,SP 曲线异常幅度降低。
(3)地层温度(4)地层水、泥浆滤液中含盐性质 :地层水及泥浆滤液所含不同离子的离子价及迁移速率不同,对 有一定影响。
(5)地层电阻率。
地层电阻率增大,SP 异常值减小。
(6)地层厚度。
地层厚度减小,SP 异常值减小。
(7)井径扩大和侵入的影响:井径扩大SP 异常值减小。
泥浆侵入深度增加,SP 异常值减小。
6.自然电位曲线的应用(1)划分渗透层:在砂泥岩剖面,自然电位测井曲线以均质泥岩段的SP 曲线为d da K K 与m wda da C C K E lg =|-|sp sp SSP U U =含水纯砂岩泥岩基线基线,出现异常层段为渗透层。
测井方法原理12-感应测井
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感应硬测石膏井电阻率动态104范-1围06 低,黄适铁用矿 于电10-阻4 率较低的砂
泥岩无地烟煤层。
烟煤
0.01-1 10-10000
黄铜矿 石油
10-3 109-1016
20玄21/3武/8 岩、花岗岩
600-105
27
砂西60
2021/3/8
砂西60井
3110 3120 3130 3140 3150 3160 3170 3180 3190 3200 3210 3220 3230 3240 3250 3260 3270 3280 3290 3300 3310 3320 3330 3340 3350 3360 3370 3380 3390 3400 3410 3420 3430 3440 3450 3460 3470 3480 3490 3500 3510 3520 3530 3540 3550 3560 3570 3580 3590
28
五、油、气、水层判别
判别原理
油、气基本不导电;地层水含有NaCl、KCl等盐份 而导电,矿化度越高,其导电性越好。
油、气层:电阻率较高; 水层:电阻率相对较低。
钻井时,泥浆滤液侵入渗透层,井壁附近由近及 远形成冲洗带、侵入带和原状地层。
油、气层:侵入带孔隙空间中的油、气部分被泥浆滤
液取代,导致侵入带地层电阻率降低,在双感应曲线
2021/3/8
17
2021/3/8
18
么么么么方面
• Sds绝对是假的
2021/3/8
20
二、感应测井理论图版使用
1.影响感应测井视电导率的主要因素
主要因素
目的层厚度 围岩电阻率 井径大小 泥浆电阻率 侵入深度
2021/3/8
5 感应测井
![5 感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/269a24293169a4517723a3c2.png)
从左式亦可看出,L越小,gz越大,对 读数影响最大的纵向范围越窄,围岩的影 响就越小。因此,L的大小决定了双线圈系 的分层能力,L越小,分层能力越强。
1、双线圈系的纵向探测特征
② 纵向积分几何因子 纵向积分几何因子是双线圈系处于厚度为h的地层中心时,地层对测量 结果所作的贡献。 设地层厚度为h,其中点与线圈系中心点重合,将gz对z积分得
从图中可以看出: ①r=0.45L处,介质的几何因子最大。如L增大 ,则探测深度也增大; ②r<0.5L范围内,gr仍然很大,说明井眼和侵 入带的影响大; ③r>2L后,几何因子很小,说明远离井眼的介 质对测量结果影响小。 这表明:井及井壁附近地层对视电导率有较 大影响,尤其当井内含有高电导率泥浆时,影响 更大。此线圈系探测深度较浅,远离井轴的介质 (原状地层)对测量结果影响很小,要增大探测 深度,必须使L增大,gr反映双线圈系探测深度。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
为了研究半径不同的圆柱状介质 对测量结果的相对贡献,可把gr对r 进行积分,则可得到积分几何因子
d /2
Gr =
∫g
0
r
dr
径向积分几何因子Gr的物理意义 是:半径不同无限长圆柱状介质对视 电导率相对贡献。
2、双线圈系的径向探测特征 ②径向积分几何因子
σ a = ∫∫ gσds = σ m ∫∫ gdrdz +σ i ∫∫ gdrdz +σ t ∫∫ gdrdz +σ s ∫∫ gdrdz
s m i t s
= Gmσ m + Giσ i + Gtσ t + Gsσ s
第5章 感应测井
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值的相对贡献。
地层模型
Gr g (r , z )dz
a Gr (r ) (r )dr
0
(r , z ) (r )
二、双线圈系的探测特性
2 k Gr [(1 k 2 ) K (k ) (2k 2 1) E (k )] L
r L
k
1 4 2 1
DdS q
S感应测井原理源自微分形式 D H J t
物理意义
安培环路定律
B E t
法拉第电磁感应定律 磁通连续性定律 高斯定律
S
B 0
D
麦 克 斯 韦 方 程
第一节
感应测井原理
二 、 感应测井仪的结构 感应测井仪的井下部分如图所
示,由线圈系和电子线路组成。
线圈系:T和R按一定方式组合。
线圈距L:T和R间的距离为。
线圈参数:匝数N、截面积S及
绕向。 发射线圈T通有交流电,发射频率为20kHz。
第一节
一、 感应测井原理
感应测井原理
d dt
电磁感应原理
单元环:将地层看成半径不 同、同轴的无数个圆环组成。 这个圆环称为单元环。 涡流:单元环中存在的电流。 单元环几何因子:单元环在 接收线圈产生的信号的贡献。
双线圈系感应测井原理
第一节
感应测井原理
1、发射线圈在空间产生的一次磁场 磁偶极距 m SI ISe z 磁偶极距在空间产生的磁场
分别为0.15米、 0. 8米、1.5米。计算介质的视电导率。
二、双线圈系的探测特性
2、纵向几何因子 线圈系纵向探测特性用于
5感应测井
![5感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/99b7df6a5acfa1c7ab00cc0a.png)
感应测井原理
在发射线圈所造成的 交变电磁场作用下,在地 层中产生交变的感应电流 ,称为涡流。涡流又会形 成二次交变电磁场。在二 次交变电磁场的作用下, 接收线圈R中会产生感应电 动势,称为二次感应电动 势。接收线圈R接收的就是 二次感应电动势。
感应测井原理
感应测井的思想是,将井眼周围介质设想成是以井
侧向测井:用在盐水泥浆;高阻地层,适用于碳酸盐岩剖面 感应测井:用在油基泥浆,空气钻井中,淡水泥浆;适用于砂泥岩剖面、 储集层为中低阻和中厚层(一般2m以上,层厚和围岩影响较小)。
记住啊!
应用感应测井的应用
1、采用双感应-八侧向组合测井,可综合确定Rxo、Rt。 2、感应测井与一种孔隙度测井组合,例如我国常用的声 速测井与感应测井组合,简称声感组合,可以计算地层水电 阻率、泥浆滤液电阻率、地层含水饱和度。 地层水电阻率: 泥浆滤液电阻率:
感应测井质量要求
1、在仪器测量范围内,砂泥岩剖面地层在井眼规则井段测 量值应符合以下规律: a)在均质非渗透性地层中,双感应一八侧向曲线基本重合; b)当钻井液滤液电阻Rmf小于地层水电阻率Rw时(咸水泥浆 ),油层、水层的双感应一八侧向曲线呈低侵特征 (有侵入情况 下 ); c)当钻井液滤液电阻率Rmf大于地层水电阻Rw时(淡水泥浆 ),水层的双感应一八侧间曲线呈高侵特征,油层呈低侵或无侵 特征(有侵入情况下)。 2、除高、低电阻率薄互层或受井眼及井下金属物影响引起 异常外,曲线应平滑无跳动,在仪器测量范围内,不应出现饱和 现象。 3、重复曲线与主曲线形状相同,在1Ω·m一100Ω·m范围 内,重复测量值相对误差应小于5%。
感应测井的应用
应用感应测井的条件 感应测井的视电导率相当于井眼、侵入带、原状地 层和围岩几部分电阻并联的结果,其中电导率高者对RA 有较大贡献。而侧向测井视电阻率相当于这些电阻串联 的结果,其中电阻率高者对RA有较大贡献。这决定感应 测井与侧向测井有不同的应用条件,两者可互为补充。 我们可把感应测井的条件概括为:
第5章-感应测井
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2r
0
1 dI cos dl 2 4 R
'
L
θ0
ρT
r
r
2 2 R
cos dI '
T
Z
β dH’
由于:
R
cos
r
ρR
R
r
ψ
dz dr z
r ' dH dI 3 2 R
' Z
2
L
θ0
ρT
r
T
2、单元环在接收线圈处产生的磁通量
设接收线圈的匝数为nR,面积为S0,则
单元环在接收线圈处产生的磁通量为
表明:η=0.45附近的介质对双线圈系的测量 结果的贡献最大; 这说明:也就是说要增加双线圈系感应测井 的探测深度(r),就需要增加线圈距L。
2、横向积分几何因子
将横向微分几何因子gr对r,可得出半径为r的 无限长圆柱体介质的几何因子,就得出横向积 分几何因子。
Gr g r dr
表示横向微分几何因子与线圈距的乘积Lgr随η (艾塔)的变化曲线,即是双线圈系的横向微 分几何因子。 当电导率不随z变化时,表示为
a g r (r ) (r )dr
0
曲线特点:当η较小时,gr几乎直线上升;当 η=0.45时,曲线到达最大值,然后下降,直至 η相当大时曲线趋于0。
一、横向探测特性(横向几何因子)
1、横向微分几何因子
将半径为r,面积为drdz的单元环微分几何因 子g对z求积分,就得到半径为r,壁厚为dr的 圆筒形介质的横向微分几何因子,记作gr
g r gdz
2K (1 K 2 ) F ( K ) (2 K 2 1) E ( K ) L
感应测井原理
![感应测井原理](https://img.taocdn.com/s3/m/06cd3111bf23482fb4daa58da0116c175f0e1e30.png)
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理来获取地下岩石物性参数的方法。
它通过在井眼中放置感应线圈,利用感应线圈与地层中导电性不同的岩石之间的相互作用,来获取地层中的电性参数。
感应测井原理是基于电磁感应定律和麦克斯韦方程组的物理原理,通过对地下岩石的电导率和介电常数进行测量,从而得到地层的孔隙度、渗透率、水含量等重要参数。
感应测井的基本原理是利用感应线圈在地层中激发电磁场,当地层中存在导电性不同的岩石时,这些岩石对电磁场的响应也不同。
感应测井仪器通过测量地下岩石对电磁场的响应,可以得到地层中的电性参数。
感应测井主要包括电阻率测井、自然电位测井和感应极化测井等方法,通过这些方法可以获取地下岩石的电性参数,从而推断地层的物性。
在实际应用中,感应测井广泛用于石油勘探和地质勘探领域。
通过感应测井可以获取地层的电性参数,从而识别地层中的含油、含水和含气等不同类型的岩石。
感应测井还可以帮助地质学家了解地下岩石的物性,为石油勘探和开发提供重要的地质信息。
感应测井原理的核心是电磁感应定律和麦克斯韦方程组。
电磁感应定律指出,当导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时,导体中就会产生感应电流。
而麦克斯韦方程组则描述了电磁场的基本规律,通过这些方程可以推导出感应测井仪器的工作原理和测量方法。
总的来说,感应测井原理是一种利用电磁感应原理来获取地下岩石物性参数的方法。
通过对地下岩石的电性参数进行测量,可以获得地层的孔隙度、渗透率、水含量等重要参数,为石油勘探和地质勘探提供重要的地质信息。
感应测井原理的应用将会在地质勘探领域发挥越来越重要的作用。
感应测井实验
![感应测井实验](https://img.taocdn.com/s3/m/2e7b0760a45177232f60a25c.png)
中点,画有红线),将感应测井仪面板上的“交 流粗调”旋纽逆时针方向旋转到头,“直流调 节”旋纽也应逆时针方向调到较小的位置上; (2)接通总电源开关,注视交流电流表上的指 示,调节“交流粗调”使指针指示500mA ; (3)接通“直流高压开关”,用“直流调节” 旋纽将下井电流调到50mA左右 , 使仪器通电预 热,30分钟,进入稳定的工作状态;
(3)相敏检波器
接收线圈接收到的是一次场和二次场的总 合,这里包含着有用信号和无用信号,相敏 检波单元的作用就是从总场中提出有用的二 次场信号。
Q1
Q2
(3)地面面板(系统)
地面面板的作用,一是为井下仪器供 电,二是接收井下传输上来的信号。
从井下来的感应信号首先输入到放大 整理单元,感应信号被放大,干扰信号被 抑制,然后送到记录仪。
(4)测量线圈系的纵向探测特性
沿着线 圈移动
(5)测量线圈系的径向特性
每次接通 一个模拟 环
五、实验报告要求
(1)简单叙述感应测井仪的工作原理; (2)采集感应测井仪的纵向和径向几何 因子数据; (3)根据采集的数据,绘出感应测井仪 的纵向和径向几何因子特性曲线,根据 曲线描述并分析感应测井仪的纵向和径 向探测特性。
测井实验(二)
感应测井
一、实验目的
1、复习感应测井方法的测量原理。
2、了解感应测井仪的工作原理。
3、加深理解感应测井仪的纵向和径向特性。
二、测量方法和原理
感应测井是基于电磁感应原理:当通过一个线圈 中的电流发生变化时,这个线圈的周围就产生一个变 化的磁场。反之,如果穿过一个线圈的磁场发生变化, 则在线圈中就产生出感应电动势。
纵向特性
径向特性
感应测井
![感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/77fdd109763231126edb1131.png)
σ a
=
E R k
2 复合线圈系的特点 (1) 双线圈系存在的问题 ) 1) EX/ER=10∽103 提取有用信号 R难 提取有用信号E ) ∽ 2) 探测深度不够深,泥浆和侵入带影响大 ) 探测深度不够深, 3)源距增加 ) 探测半径增加 分层能 围岩影响大) 力 (围岩影响大)
由此可知,双线圈系仅有理论意义, 由此可知,双线圈系仅有理论意义, 无实用价值, 无实用价值,因此提出了复合线圈系。
σ =G σ =G R =G
ILD ILM LL
ILD/
RXO+(1- GILD)/Rt ( RXO+(1- GILM)/Rt (
ILM/ LL
RXO+(1- GLL)Rt (
分别进行井眼、 :分别进行井眼、围岩校
σ
ILD、 、
RLL 、
正后的电阻率和电导率值。 正后的电阻率和电导率值。 GILD、 GILM、GLL:为深、中感应和侧向的几何因子 为深、 、 、
RG
σac= σa- HS
井眼的径向几何因子
层厚校正
Ra
h ft) )
RCOR
根据围岩的电阻率的 大小来选择校正图版
侵入校正
RFL/RILD
Rt/RILD
di
RXO/Rt
聚焦测井
从该图可得
RILM/RILD
di、 Rt 、
P80:例题 : - SP +
电阻率: 电阻率:欧姆米
RILD
RILM
RFL
σS =(σS上+ σS下)/2 ( 上 下 σS上 上
σS下 下
3 双感应 聚焦组合测井确定岩层的真电阻 双感应----聚焦组合测井确定岩层的真电阻 率Rt (1)原理 ) 对于有泥浆侵入的地层,根据几何因子理论, 对于有泥浆侵入的地层,根据几何因子理论, 感应测井测得的视电导率: 感应测井测得的视电导率:
第五章感应测井
![第五章感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/09dff2ec172ded630b1cb625.png)
a.G 纵积曲线与G横积 相似,单调增加
b. z=0,G纵积=0;
z→∞,G纵积=1
h=L=1m时,目的层与围岩的贡献均为50%
5、双线圈系探测特性
探测深度浅(r=0.8m); 分辨率低(h=2m,G纵积=0.7); 无用信号比有用信号幅度高几十甚至上千倍。
4、视电导率σa(非均匀介质)
a
E有用 K仪
0
g drdz
a m gdrdz i gdrdz t gdrdz s gdrdz
m i t s
a mGm iGi t Gt S GS
视电导率σa为各单元环电导率的加权平均值
环(认为发射电磁场与每个单元环电磁场之间互不发生 作用 认为电磁波瞬间便可通过地层 (1) 线圈系周围的介质是由无数个单元环组成 (2) 发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动 (3) 每个单元环都单独存在,且在接收线圈中产 生有用信号de (感应电动势) (4) 接收线圈中有用信号ER (感应电动势)是 所有单元环的有用信号de之和 :
1.校正 (1)均质校正 均质校正:对电磁波在均匀无限介质中传播时,其幅 度衰减和相对移动的校正。由于传播效应影响,在均匀 无限介质中视电导率与电导率关系为:
a e p 2 1 p sin p p cos p p
§1 感应测井原理
电磁感应原理
地面部分是一个高压 控制面板
井下仪器包括线圈系 和辅助电路
线圈系由发射线圈T和 接收线圈R组成,叫双 线圈系(TR=L=1m) 振荡器接在发射线圈T 上作为交流信号源, 放大器接到接收线圈R 上,接收感应电动势 经放大检波由电缆送 到地面记录。
第5章 感应测井(4课时)
![第5章 感应测井(4课时)](https://img.taocdn.com/s3/m/919b8ef504a1b0717fd5dd86.png)
单元环
8
5.2 感应测井原理
因为单元环的电导
σ为单元环介质电导率。
单元环中的感应电流dI’=de×G
而
由上述两个关系式可以得到:
该电流是闭合电流叫涡流,大小与介质电导率有关。涡流是交变电 流,会在空间形成二次磁场。
58 9
5.2 感应测井原理 二次磁场在接受线圈R中产生的磁感应电动势deR:
单位厚度水平地层几何因子在纵向变化规律, 讨论时把介质切成垂直于线圈轴无数单位厚度 的薄层。 双线圈系的重要信号来自于线圈系范围内的 介质,L越小,对读数影响大的纵向范围愈窄, 围岩影响小,因此L大小决定双线圈系分层能力、 L越小,分层能力越强。
58 22
5.3 感应线圈系的探测特性
将z一定的单元环几何因子对r积分,得到纵向微分几何因子。
58 25
5.3 感应线圈系的探测特性 假设地层厚度与线圈距相等,上下围岩足够厚。 目的层的纵向几何因子:
G h纵积
h/2
h / 2
G z dz
dz 1 / 2 50% h / 2 2 L
h/2
围岩的纵向几何因子:
G S纵积 2 G z dz 2
L/2
L dz 1 / 2 50% L / 2 8z 2
58
7
5.2 感应测井原理
二、单元环在R中的感应电动势
依据电磁感应原理,居于磁场中的单元环 内产生的感应电动势为:
Φ1—一次磁场的磁通量; μ—介质的磁导率; nT, ST—发射线圈的圈数和面积;
r—单元环的半径;
I—发射电流强度; i—虚数单位; ω—交变电流的角频率; lT—单元环到发射线圈之间的距离。
①r=0.45L,Gr取得最大值,说明该线圈系探测深 度浅,原状地层对测量结果影响小,井附近介质 的影响大; ②r<0.5L,Gr大,井孔和侵入带的影响大; ③r>2L,Gr小,远离井孔的介质对测量结果影响 小。
第五章感应测井
![第五章感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/1ddc242ff242336c1fb95e55.png)
• 对公式积分得: ER K gdrdz 0
• 看出单元环的几何因子是由单元环的几何位 置决定的。
• 它的物理意义是:在无限厚均匀介质中,单 元环在接收线圈中产生的信号占全部地层在 接收线圈中产生的有用信号的百分数。
• (4)非均匀介质的视电导率
井、侵入带、原状地层 和上、下围岩。
•
则视电导率为 : a
第五章 感应测井
• 电阻率测井存在的问题: • 供电电极发射供电电流,流经泥浆进入地
层,然后得到地层的电阻率,这些测井方 法只能在水基泥浆井中使用; • 对于油基泥浆井来说,由于电流无法进入 地层,电阻率测井就无法使用。
• 感应测井,它是利用了电磁感应原理,通 过研究交变电场的特性来反映地层电导率 的一种测井方法。
L r3
g
2
l
3 R
lT3
g为单元环几何因子, 它只与单元环的位置和大小有关
deR Kgdrdz
• (2)有用信号和无用信号 • 发射线圈还在接收线圈直接产生感应电动
势,这个电动势与地层性质无关,称为无
用信号,记作 E X ;
• 与地层电导性质有关的感应电动势叫有用 信号,记为 E 有用 ;
• 实际测井时只记录有用信号 。
中心半径为r和深度为z的各不相同的许许 多多的地层圆环组成,称为单元环。
• 原理: • 一次磁场:交流信号源通过T向周围发射频
率为 f 20kHz的等幅正弦交流电,在介 质中产生交变电磁场;
• 涡流 :在交变磁场的作用下,在地层中产 生感应电流,它是以井轴为中心的环流, 称为涡流 ;
• 二次磁场 :涡流又产生交变磁场 ,在接收线 圈产生感应电动势。
信号的贡献。 • (1)横向微分几何因子: • 以井轴为中心单位径向厚度无限延伸的圆筒
感应测井
![感应测井](https://img.taocdn.com/s3/m/5375e564be23482fb4da4cee.png)
勘探开发工程监督管理中心
为了减小泥浆的分流作用和低 阻围岩的影响,提出了侧向测井( 聚焦测井)。它的电极系中除了主 供电电极之外,上、下还装有两个 极性相同屏蔽电极。主电流受上下 屏蔽电极流出的电流的排斥作用, 使得测量电流线垂直于电极系,成 为沿水平方向的层状电流流入地层 ,这就大大降低了井和围岩对视电 阻率的影响。
勘探开发工程监督管理中心
有的课本里,是把涡流作为地层圆环理论,当仪 器在井内移动时,也就是测量无数个地层圆环。接收 线圈中所接收的感应电动势和地层有关,这个信号对 我们是有用的,所以,称之为有用信号。
在给发射线圈通电时,通过电磁感应作用,在接 收线圈还会产生一个感应电动势,这个感应电动势和 发射电流的频率相同,而相位滞后90º,由于是直接 从发射线圈到的接收线圈,该信号与地层无关,所以 ,也叫无用信号。它与有用信号的相位差为90º,根 据二者相位特性,可以通过相敏检波器去掉无用信号 ,输出有用信号。
接收线圈接收到的信号:
EX+ ER
由于EX与 ER存在90的相位差,接收到的信号用 相敏检波技术把ER检测出来,记录成曲线,在忽 略涡流间的相互作用的情况下,在无限均匀的情
况下有:
ER=K •
在均匀介质情况下求电导率的公式为:
ER K
在非均匀介质情况下:
ER K
此时电导率不等于地层的电导率,而是仪器探测
• 纵向上:在均匀介质中有50%的信号来自线圈以外的介质,这 说明在地层较薄时,上下围岩影响较大,同时地层界面在曲 线上反映不够明显。
• 径向上:靠近线圈系的介质(r<0.5L)对测量结果影响较大, 表明井内泥浆对测量结果影响很大,且探测深度较浅。
• 无用信号比有用信号幅度高几十甚至上千倍。
第五章感应测井2
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c.Gr=0.5的圆柱体半径作为探测半径(约0.8m)
2.纵向探测特性 (1)纵向微分几何因子(设Z轴原点在双线圈系 中点)
定义: g
Z
gdr
0
L 1 2L , Z 2 L ,Z L 8Z 2 2
意义:表示纵坐标为Z,厚度为1的无限延伸的 水平状介质,对测量结果的相对贡献(线圈纵 向探测特性)
1、复合线圈系的视电导率
L个发射线圈,m个接收线圈,每个发射线圈 都与全部接收线构成双线圈对,产生有用信 号。共有L×m个双线圈对。
(1)复合线圈系的全部有用信号
VR
j , k 1
V
l ,m
R jk
VR jk K jk
0
g jkdrdz
n n s K jk I 4L jk
2k 1 k 2 K k 2k 2 1E k gdZ L
r L
k
1 4 2 1
gr的物理意义: 半径为r、厚度为1 的无限长圆筒状介 质对测量结果的相对贡献
a.半径不同的圆筒介质相对贡献大小
Lgr 0.8
0.7
0.6 0.5
b. η=r/L=0.45 达到极大值,说明 η=0.45 处介质对测量结果贡献 最大。
探测半径定义:把径向积分几何因子Gr=0.5
时的圆柱体半径定义为仪器的探测半径
纵向积分几何因子曲线
Gr 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r(m)
a.因 Gr>0,故Gr是随r单调递增的 b.当r=0,Gr=0;r→∞,Gr=1,即全空间几何因子为1
第5章感应测井讲稿
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其最终结果为:
(3)纵向微分几何因子 或者
gz
0
g zjk
'
L jk
nTj nR k L jk
g z ( z ) g r (r , z )dr
j ,k 0
zT z R 8( z j 2 k ) 2 1,m
g zjk ( z )
j , k 0
1,m
nTj nR k L jk
2)单元环在接收线圈的感应信号
dVR i M R dI ' dI ' iwM T IG 2 M R M T GI
2 2 nT nR S02 I L r 3 drdz 3 3 4 L 2 T R
仪器常数 几何因子
2 2 nT n R S 02 I K 4L
j ,k 0
L jk
g rjk (r )
L jk
1, m n n T j Rk j ,k 0
四、0.8六线圈系探测特性
横向微分几何因子
图 3
g 00
图中可知:0.8六线圈系的径向探测深度远比它的主线圈对 的要大。而且除了“高山”,还有“深谷”这是由于某些 地方的g取负值的缘故,即这些地方的匝数为负值。
4)线圈系结构对称 补偿线圈和聚焦线圈都是偶数个,其位置对主线 圈具有对称性,同名线圈对的匝数相等,测量的 视电导率曲线具有对称性。 5)有用信号损失小 补偿线圈和聚焦线圈均使得有用信号的强度减小, 因而应通过选择线圈的匝数尽可能小的减小有用 信号。
6)复合线圈系的互感系数最小 复合线圈系的无用信号
VR K
0
第5章 感应测井
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从图还可看出,接收线圈R不仅被二次磁场φ2穿过,而且 被发射线圈的一次磁场φ1穿过。因而接收线圈中产生的讯号 有两种:
一是由地层产生的;
另一个是由仪器的发射线圈直接感应产生的。
前者由于与地层的导电性有关,因而叫有用讯号,后者是 一种干扰因素,称作无用讯号。
其中二次感应电流与发射电流有1800的相位差,而发射线 圈在接收线圈中直接感应的电流与发射电流只有900的相位 差,故有用讯号与无用讯号之间有近900的相位差。因此, 感应测井仪器中相敏检波器就可把它们分开,使记录仪只记 录有用讯号
二、几何因子理论
假设在地层中切出一 个半径为r,截面积为 dA ( drdz ) 的 元 环 , 井轴通过元环中心并且 垂直于元环所形成的平 面,这样的元环称为单 元环。
下面我们以这样一个 单元环的介质产生的感 应电动势为例,来研究 感应电动势与介质导电 率的关系,其具体步骤 如下:
单元环的几何因 子,其物理意义 是单元环介质对 测得的总讯号所 作的贡献。
❖径向:靠近线圈系的介质(r<0.5L)对测量结果影响较大,表 明井内泥浆对测量结果影响很大,且探测深度较浅。
❖根据计算发现,双线圈系的无用讯号远大于有用信号。例如 L=1米,ω=20千赫芝,地层电导率δ=1000~10毫姆欧/米 时,无用信号比有用信号大数十到数千倍。尽管两者之间有900 的相位差,可用相敏检波器区别开,但数值差别较大,要准确 消除,势必增大仪器设计上的困难。
的无限延伸的薄板状介
质对视电导率的相对贡
献。
左图是介质中纵向微分几何因子 特征曲线。
从曲线可以看出,在线圈系所对 着的部分介质范围内,即在T,R之 间的地层贡献最大(gz最大),且对 δa的贡献为常数(等于1/2L);在线 圈系外,即在T,R外,随着z值的 增大,地层的贡献按1/z2规律减 小。
第5章 感应测井
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研究了横向上地层介质对测量结果的相对贡献,再来研究纵向上即地层厚度、围岩对测量结果的影响,同样按两种方式进行研究。一是,纵向微分几何因子,即纵向上单位厚度水平无限大地层对测量结果的贡献;二是,纵向积分几何因子,即厚度为h的水平无限大地层对测量结果的贡献。
1.纵向微分几何因子
从曲线1、3看,六线圈系的纵向微分几何因子Gz较主线圈对峰值高且变化陡些,说明六线圈系的分辨率高;从积分几何因子曲线2、4也可以看出,对六线圈系来说,线圈系附近地层介质对测量值的贡献较主线圈对来说相对大些,也可以说明复合线圈系的纵向分辨率得到提高。另外,在z=1m附近Gz出现了负值,这个现象称为“过聚焦”,积分曲线上,在两个过零点间隔内各有降低。
从2、4两条积分曲线可以看出,井孔附近处介质对复合线圈系来说相对贡献要较双线圈系小得多,说明复合线圈系受井的影响小。另外从积分曲线可以看出,3m以内地层介质对复合线圈系测量结果的贡献相对小些,因此复合线圈系的横向探测深度得到加强。
3.复合线圈系的纵向探测特性
复合线圈系的纵向探测特性如图5-11,75页,0.8m六线圈系和它的主线圈对的纵向微分几何因子(1,3)、纵向积分几何因子特性曲线(2,4)。
(选讲,石油地球物理测井,张守谦等)以T0R0R1为例说明线圈系补偿特性,R0R1反向连接,故T0R1具有负的横向微分几何因子,T0R0有正的几何因子,二者共同作用相当于二者迭加,(如图4-8 改善横向探测特性原理图),由此,靠近井轴部分的微分几何因子约为零,说明井的影响大大减小,同时较远处的影响也变小,因此可以通过增设补偿线圈来改善线圈系的探测特性)
另外,发射线圈还在接收线圈直接产生感应电动势,这个电动势与地层性质无关,称为无用信号,记作EX,也记作E无用。而把与地层电导性质有关的感应电动势叫有用信号,记为E有用,实际测井时只记录有用信号。有用信号同无用信号的相位差90o,因此可以利用相敏检波器压制无用信号而直接记录有用信号。
感应测井原理
![感应测井原理](https://img.taocdn.com/s3/m/b8fd79c4cd22bcd126fff705cc17552707225e33.png)
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理来测量地下岩石物性参数的方法。
在石油勘探和开发中,感应测井技术被广泛应用,它能够提供地层中各种参数的定量信息,为油气勘探和开发提供了重要的技术支持。
感应测井原理的核心是利用电磁感应原理来测量地下岩石的电性参数。
当感应测井仪器通过井眼下的地层时,会发出高频交变电磁场,这个电磁场会感应出地层中的感应电流。
根据感应电流的大小和相位差,可以推导出地层中的电导率、介电常数等物性参数。
感应测井原理的基本思想是利用地层中的电性差异来进行识别和解释。
地层中不同岩石的电性参数差异很大,因此可以通过测量地层中的感应电流来判断地层中的岩石类型、孔隙度、渗透率等参数。
这为油气勘探和开发提供了重要的地质信息。
感应测井原理的应用范围很广,不仅可以用于油气勘探和开发,还可以用于地热能、水资源等领域。
感应测井技术可以在不同地质环境下进行应用,包括陆地、海洋、深海等。
它可以提供精确的地层物性参数,为地质勘探和工程建设提供重要的参考信息。
感应测井原理的发展经历了多个阶段,随着电子技术和地球物理学的发展,感应测井技术不断得到改进和完善。
现代感应测井仪器具有体积小、测量精度高、适应性强等特点,可以实现对复杂地质条件下的测量,为地质勘探和工程建设提供了可靠的技术支持。
总的来说,感应测井原理是一种利用电磁感应原理来测量地下岩石物性参数的技术方法。
它具有应用范围广、测量精度高、适应性强等特点,为油气勘探和开发提供了重要的技术支持。
随着技术的不断发展,感应测井技术将会在地质勘探和工程建设中发挥越来越重要的作用。
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3
4)接收线圈中总的电动势VR
VR
Kgdrdz 空间
VR k
0
Kgdrdz
如介质是均匀无穷的,则
0
gdrdz
可以证明:
0
gdrdz 1
VR k
VR k
4、视电阻率(非均匀介质)
S
VR a gdrdZ 0 K
如截面积(单元环)drdz=1,则:
de g VR
g是截面积为1的单元环的有用信号占均匀介质 有用信号的百分比 ,单元环的位置不同, g的 大小不同。 非均匀介质:
VR a 0 gdrdz k
g是截面积为1的单元环真电导率对视电导率 贡献的百分比(相对贡献大小)
二、复合线圈系设计原理
由L个串连的发射线圈和m个串连的接收线圈构 成的复合线圈系,将有L×m个双线圈系,总探 测特性是这些双线圈系叠加的结果
发射 接收 -7 +100 -25 -25 +100 -7 Φ59 Φ59 Φ59 Φ59 Φ0.8~0.9 Φ32 Φ32 Φ32 Φ32
R3
T1
T2 400 800 2000 2500
dI ' dl R dB 3 4 R
1)接收线圈处磁场强度Hz(z方向的)
单元环上的dl,在R处的磁 场强度 dH 为:
1 dI ' dl dI ' rd dH 2 2 4 R 4 R
dH是在Z轴与ρR的平面 上,且垂直于ρR
dI ' dl R dB 4 R3
2 3
3)接收线圈中感应电动势de
nT nR sT sR r de Idrdz 3 3 t 8T R
2 2 3
nT nR sT sR I L r drdz 3 3 4L 2 T R
2 2 3
kgdrdz
nT nR s0 I g L r K 3 3 2 T R 4L
6、无用信号(互感电动势)Vx
inR nT sT sR Vx I 3 2L
由几何因子理论得到
Vx与电导率无关 Vx 与VR相位相差900
L VX 2
VR
2
g drdz 8 %
第二节
感应测井探测特性
一、双线圈系的探测特性 1、横向微分几何因子gr 定义: g r
整个单元环中涡流在p点的磁场强度Z分量为:
dI ' r cos H Z 0 cos dH ' 0 d 2 4 R
2 2
2 dI ' r cos d 2 0 4 R
2
r r dI ' (cos ) 3 R 2 R
2)接收线圈中磁通(磁通链数nR)
一、井下仪器 发射线圈T 线圈系 接收线圈R 下井仪 振荡器(20kHz ) 放大器 相敏检波器
二、原理的定性描述
1.给T供正弦交变电流IT
2.在周围产生一次交变电磁场Φ1
Φ1
3.Φ1
在R中产生一次感应电动 势Vx 在地层中产生交变电流IL
4.交变电流IL产生二次交变电 磁场Φ2
Φ2
5.在R中产生二次感应电动势VR
R2
R1 600+/-3
T3
0.8米六线圈系
0.8米六线圈系
T1R1 ——主线圈对,各100匝
T2R2——补偿线圈对,各25匝,减小井影响增加 探测深度 T3R3——聚焦线圈对,各7匝,提高分层能力, 减小围岩影响 匝数的正和负这样规定:绕向与主发射线圈一 致的发射线圈,匝数为正,否则为负;绕向与 主接收线圈一致的接收线圈,匝数为正,否则 为负
c.Gr=0.5的圆柱体半径作为探测半径(约0.8m)
2.纵向探测特性 (1)纵向微分几何因子(设Z轴原点在双线圈系 中点)
定义: g
Z
gdr
0
L 1 2L , Z 2 L ,Z L 8Z 2 2
意义:表示纵坐标为Z,厚度为1的无限延伸的 水平状介质,对测量结果的相对贡献(线圈纵 向探测特性)
t
i m
g m drdz g i drdz g t drdz g s drdz m t
m
gdrdz gdrdz gdrdz gdrd z
i
s
m
i
i
t
t
s
s
mGm i Gi t Gt sGs
sin 0 r
T
nT ST r I 3 2 T
2
4)单元环的感应电动势de:
nT ST r I 3 2 T
2
nT ST r I de' 3 t 2T t
2
I I 0e
it
inT ST r de' I 3 2 T
2k 1 k 2 K k 2k 2 1E k gdZ L
r L
k
1 4 2 1
gr的物理意义: 半径为r、厚度为1 的无限长圆筒状介 质对测量结果的相对贡献
a.半径不同的圆筒介质相对贡献大小
Lgr 0.8
0.7
0.6 0.5
b. η=r/L=0.45 达到极大值,说明 η=0.45 处介质对测量结果贡献 最大。
5、DOLL几何因子(微分几何因子)g的物理意义
L r3 L r3 g 3 3 2 R T 2 [r 2 ( L Z ) 2 ] 3 2 [r 2 ( L Z ) 2 ] 3 2 2 2
均匀介质:
de kgdrdz VR k
de gdrdz VR
-4.0
图6-3双线圈系纵向微分几何因子
(2)纵向积分几何因子 定义:
L Z ,Z L Z 2 GZ g Z dZ Z 1 L , Z L 4Z 2
意义:表示厚度为2Z的无限延伸的平板状地层 对测量结果的相对贡献,及围岩的影响(如 Gz=80%,说明地层贡献占80%,围岩影响占 20% )
探测半径定义:把径向积分几何因子Gr=0.5
时的圆柱体半径定义为仪器的探测半径
纵向积分几何因子曲线
Gr 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r(m)
a.因 Gr>0,故Gr是随r单调递增的 b.当r=0,Gr=0;r→∞,Gr=1,即全空间几何因子为1
2
5)单元环中涡流dI:
de2 inT T r ' dI ' S de' 根据欧姆定律: 3 r环
2 T
I
2r 单元环的电阻为r环为: r 环 drdz
inT ST rI dI ' drdz 3 4T
(2)、接收线圈中感应电动势de 毕奥—沙伐尔定律: 圆形电流上电流元dl在轴线 上任一点P处(离电流元距 离为R)的磁感应强度dB为:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 2 2 Rk Tj 0
g jk
L jk
r
3
3 3
2 T j Rk
(2)复合线圈系的线圈系系数
K
j , k 1
K
l m
jk
(3)复合线圈系的视电导率
VR a K
l m 2 2
j , k 1 l m j , k 1
V
l ,m
Rjk
K
2
jk
nTj nRk s0 I g jkdrdz 1 4L 0 j ,k jk nTj nRk s0 I 1 4L j ,k jk
dS r sin dd sin dd
2 2 T
T
H R ds
nT ST I T
2
0
0
0
nT ST I sin cosdd 3 2T
2 T
0
0
sin cosd
nT S T I 1 2 sin 0 T 2
第五章 感应测井
感应测井 (Induction Logging)
感应测井
普通电阻率侧井、侧向测井方法只有在井内
介质导电时才能使用
感应测井用交变电流的互感原理测量地层的
电导率
感应测井对淡水泥浆、电阻率中到低的地层
有较好的应用价值,因而在淡水砂泥岩剖面得 到广泛的应用
第一节
感应测井原理
电磁感应现象
VR与VX的相位关系
一次感应电动势Vx与二次感应电动势VR相差90o
三、DOLL几何因子理论 1、单元环的概念: 将地层分割成无数 个以井轴为中心,截 面积很小,半径不同 的圆环,这些圆环的 平面与井轴垂直,可 把这些圆环看成导电 线圈,称之为地层单 元环(Ground Loop)
2、DOLL几何因子理论概述 假设单元环的电磁场之间互不发生作用 假设电磁波瞬间便可通过地层 (1)线圈系周围的介质是由无数个单元环组成 (2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动 (3)每个单元环都单独存在,且在接收线圈 中产生有用信号de (感应电动势) (4)接收线圈中有用信号VR (感应电动势)是 所有单元环的有用信号de之和 : VR de de
Gz曲线与Gr相似,单调增,Z→∞,Gz→1
Gz
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Z(m)