第三章 感应测井

式中：K是线圈系系数；g是单圆环几何因子；、u分别为电导率和 磁导率； ω=4f称为圆频率；f为频率；STSR分别为发射，接收线圈的总 面积，ST＝nTS， nT为发射线圈的匝数，SR＝nRS，nR为接收线圈的匝数， S为单个线圈环的面积；i为供电电流，i=Iosinωt；L=TR为线圈距；R1为T 到单圆环截面点的距离；R2为R到单圆环截面点的距离。
发射线圈的缠绕方向与主发射线圈一致的，匝数为正，否则为负; 接收线圈的缠绕方向与主接收线圈一致的，匝数为正，否则为负。
二、0.8米6线圈系
1)0.8米6线圈系的组成 ToRo称为主发射和主接收线圈ToRo=0.8米, 所以称为0.8米6线圈系； T1R1称为辅助发射和辅助接收线圈 T1R1=0.4米； T2R2称为聚焦发射和聚焦接收线圈 T2R2=2.0米； 注：线圈上的数字代表线圈匝数，负号表示 反绕(或称反接)。
h 2
纵向微分、积分几何因子
径向微分几何因子 含义：半径为r，厚度为1的无限圆筒的几何因子； 物理意义：半径为r，厚度为1的无限圆筒对总信号的相对贡献。
L r3 g r gd r dr 3 3 2 R1 R2 0 0

径向积分几何因子 含义：半径为r的无限圆柱体的几何因子。 物理意义：半径为r的无限圆柱体对总信号的相对贡献。
传播效应： 涡流之间的相互作用(互感)，以 及涡流的自身影响(自感)的结果使电 磁波在导电介质中传播时发生波的 幅度减小以及相位改变，此种作用 称为传播效应。

2

传播效应影响校正
为了便于在计算机上进行均质校正，可以用 多项式来拟合这条曲线
3 0.115745 a 0.234513 0.42466 a 1.041283 a 4 2 a
第一节 感应测井原理
感应测井是利用交流电 的互感原理，在发射线圈中 通一定频率的交流电，在接 收线圈中会感应出电动势。 由于发射线圈和接收线圈都 在井内，发射线圈的交变电 流必然在井周围地层中感应 出次生电流（涡流），这个 电流在与发射线圈同轴的环 形地层回路中流动，并产生 一个磁场，这个磁场在接收 线圈中产生二次感应电动势 ，该感应电动势与涡流的强 度有关，即与地层的电导率 有关
（均质校正)
2）井眼校正
A
3）围岩校正
注：围岩校正图版有多 张要根据围岩电阻率和 井径等选用
使用方法： （1）根据a 和h交会于 A点 （ 2）确定校正后的Rt
4、侵入校正
在进行侵入校正时，首先要根 据其它测井资料，求出侵入带 电阻率Ri（或电导率σi ）、侵 入带直径Di，根据Di值选相应 的图版，然后从感应测井曲线 上读出解释地层的σs和厚度h。 从图版纵坐标上找出σa的点， 由纵坐标向右引水平线与相应 的σi曲线相交，交点的横坐标就 是σ t的值。
岩层的真电阻率： t＝1/t
第三节 多线圈系介绍 一、双线圈系存在的问题
1、地层的上下围岩的影响较大 从纵向探测特性曲线可知：当h=L=1米时，Gz=0.5； 2、钻孔和侵入带的影响较大 从径向探测特性曲线可以看出，当r<0.5 米时，gr和Gr都较大， 即钻孔和侵入带的影响仍然较大。 3、信噪比较小
第三章 感应测井
引入： 前面所讲的普通电阻率方法、侧向测井方法都需要 井内有导电的液体，即只能用于导电性较好的泥浆井中, 然而在油田勘探的过程中为了获得地层原始饱和度，需要 个别井中使用油基泥浆(柴油和泥浆混合而成的泥浆),在这 样的条件下,前面的方法就不能使用了。 为了解决在油基泥浆井中测量地层电阻率的问题，就 提出了感应测井。感应测井不仅能用于油基泥浆井中，也 可用于水基泥浆，以及无泥浆的干井中。
2)各线圈系的作用 ToRo为主发射和主接收线圈； T1R1起径向聚焦作用； A)To与T1两线圈的绕向相反； B)Ro与R1两线圈的绕向相反； 主要接收来自地层的信号，而泥浆、侵入 带的信号难以进去。 T2R2聚焦发射和聚焦接收线圈主要消除围 岩的影响，提高纵向分辨能力。
注意： 感应测井同样有深浅之分 深： T2 0.75 Ro 0.25 R1 0.5 T1 0.25 To 0.75 R2 -7 -53 100 100 -25 -3 -25 -3 100 100 -7 -53 浅： T2 0.96 To 0.4 R1 0.2 T1 0.4 Ro 0.96 R2
T
一次场
L=TR
注意：一次场变化直通到接收线圈R，产生直通 电动势(或称直接耦合电动势)，与导磁率有关。
第一节 感应测井原理
3、介质产生涡流i R
一次场变化产生感应电动势介，感应电动 势在导电介质中产生电流，在均匀介质中此电 流是围绕井轴流动，该环形电流的中心与井轴 一致，称为涡流，涡流与介质的导电性有关。 涡流可写为： ( R为电阻,与介质的电导率有关)
E iH J m H i E
B m
D v
式中：E为电场强度(A/m)；H为磁场强度(A/m)；Jm为磁流密度矢量(A/m2)； B为磁感应强度(Wb/m2)； ρm为体磁荷密度(C/m3)； D为电位移矢量(C/m2)； ρv为体电荷密度(C/m3)； μ为磁导率(H/m)；真空中的磁导率μ0＝4π×10-7(H/m)； ε是介电常数(F/m)；真空中的介电常数ε0＝8.854×10-12(F/m)
主要差异在于：
深感应探测深度大，测量原状地层电导率
浅感应（中感应）探测深度小，测量侵入带地层电导率
八侧向测井电极系
八侧向的测量原理与七侧向相似，只是它 的电极距较小，电流层的厚度为0.36m， 两个屏蔽电极间的距离略小于1m，回路电 极距主电极比较近。由于其纵向分层能力 高，因此，八侧向测井可以给出清晰的纵 向变化细节。但是，它的读数受井眼和侵 入带的影响比三侧向和七侧向大，其探测 深度较浅，约为30～40cm，读数主要反映 冲洗带电阻率的变化。 RFOC—— 八侧向测井电阻率
。
泥岩、非渗透层段，深、中、 浅电阻率值应基本重合。曲 线应平滑无跳动。
2、确定地层电阻率
如图所示的地层有如下关系：
a = mGm＋ sGs + iGi+ tGt
要求 t ，必须求 Gm 、Gs 、Gi 、 Gt
即需作：传播效应校正 井眼校正 围岩校正 侵入校正 1）传播效应影响校正

为复介电常数
第二节 感应测井的基本理论
一、有用信号产生的感应电动势
假设条件：电导率为，半径为r的单圆环，计算该单圆环产生涡流及磁场 而产生的感应电动势dR=? 经理论计算得：
2 d R＝ Kgds t
2 u 2 ST S R i K 4L L r3 g 3 2 R13 R2
σs
使用图板时，根据聚焦测井读数与深感应测井读数之比（RFL/RILD）找出相应的纵 坐标，并由该点作一水平线；再根据中感应测井读数与深感应测井读数之比(RILM/RILD) 找出相应的横坐标，并向上作一垂直线与水平线相交；根据交点的位置由实曲线上读出 比值Rxo/Rt和Rt/RILD，由短划线上读出侵入带直径，如果交点不在曲线上，则用内插方 法读值，用深感应测井读数乘以比值Rt/RILD即可得出地层真电阻率。
有用信号的电动势 ＝0.079 0.00079 无用信号的电动势
即无用信号占总信号的比例远高于有用信号；
复合线圈系
复合线圈系是由串联在一起的多个发射线圈和串联在一 起的多个接收线圈所组成。分别用T0，T1，……，TL和R0， R1，……，Rm代表, 其匝数分别是nT0，……, nTL和 nR0，……，nRm。 其中T0和R0称为主发射和主接收线圈，它们的匝数 nT0和 nR0)一定是最大的。 匝数正、负规定如下：
二次场
R(有)：由二次场产生，与电导率有关，正是 要测的，R为有用信号。
R 注：一次场与二次场之间相差/2，利 用相敏检波可以把它们分开。

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Kgds K
T
一次场
2）线圈距：L=TR。 L=TR 3）记录点：在发射线圈T与接收线圈R 的中点。
在感应测井中，发射电流是交变电流，其在空间中产生的 场将是时谐电磁场。时谐电磁场的Maxwell方程为
Gr g r dr
0
r
径向微分、积分几何因子
设L＝1米 1) r=0.45L时，gr达极大值。 即距井轴0.45L处的无限长圆筒对感应测井读数影响增大，它说明增大线 圈距L可以增大探测深度。 2) r<0.5L范围内，gr比较大。 Gr=0.225说明r=0.5米以内的介质对测量结果贡献为22.5%。说明井孔、 侵入带的影响较大，这是双线圈系的一大不足。
探测深度较浅，井附近介质影响较大。 3)当r>2L后，gr较小，Gr较大。 这说明远离井孔的介质对测量结果影响小。
三 、计算岩石的电阻率
1) 在均匀无限介质中
R Kgds K gds K



所以：=R/K
2)在非均匀无限介质中
R K ( sGs iGi mGm t Gt )
Gs、Gi、Gm、Gt分别为围岩、侵入带、泥浆、地层 的几何因子。 满足：Gs+Gi+Gm+Gt=1。 在非均匀无限介质中测到的电导率定义为视电导率a。
a R K ( s Gs i Gi mGm t Gt )
岩层的真电导率：
t ( a ( sGs iGi mGm )) Gt
第一节 感应测井原理
1、一次场 R
发射线圈T通过20kHz的交变电流，根据电 磁场理论，电流会产生磁场，而交变电流将产 生交变磁场。
2、一次场的感应电动势
在介质中一次场的变化，产生磁通量的变化为 1，则介质产生的感应电动势为：
二次场
接收线圈R中的一次场变化，产生磁通量的变化 为1’，则产生的直接耦合电动势为：
即全空间的几何因子为1。
L＝1m的双线圈系单元环等几何因子图
纵向微分几何因子
含义为深度为Z，厚度为dz水平无限薄层的几何因子； 其物理意义：深度为Z，厚度为dz水平无限薄层对总信号的相对贡献。
纵向积分几何因子
1)当岩层厚度h=L=1m时，Gz=h/2L=0.5=50%。 这说明，正对厚度为线圈距L的地层来说，提供总信号的一半，另外一 半来自地层以外的介质(围岩存在的影响)。 2)当h>L时，Gz =1－L/2h>0.5。 随h增大，Gz增大，即围岩的影响减小，地层的贡献增大； h>5L时，Gz >=0.9，即围岩的影响<10%，地层的贡献大于90%； h很大时，Gz =1，即围岩的影响为0%，地层的贡献为100%。 这也证明了整个空间的几何因子为1。 h 2 3)Gz与gz的关系： Gz g z dz 0.5
二次场
4、二次场
变化的涡流产生磁场，即二次场。
T
一次场
5、二次场产生感应电动势
设二次场在接收线圈中的磁通量的变化为 2，则二次场产生感应电动势为：
L=TR
第一节 感应测井原理 注意： 1）在接收线圈产生两种感应电动势：
R
直(无)：由一次场产生，与磁化率K有关，与 电导率无关，石油测井不测K，直为无用信号；
二、讨论
1 、单圆环几何因子g
单圆环几何因子取决于单圆环与线圈的相对位置 和距离。它的物理意义是：截面为ds的单圆环对 总信号的贡献。
L r3 g 3 2 R13 R2
2 、全空间的几何因子 可以证明：



gds

0
L r3 2 (r 2 (L 2 Z ) 2 )3 (r 2 (L 2 Z )2 )3 dzdr 1
RFL：八侧向（冲洗带电
阻率） RILM：中感应（侵入带电 阻率） RILD：深感应（原状地层 电阻率） Rt：地层电阻率 di：侵入带直径 Rxo：冲洗带电阻率
八侧向测井电极系结构
不同厚度的感应测井曲线
四、应用实例
1、实测曲线
曲线特点
Rm>Rw，地层水矿化度高： 标准水层—— 增阻侵入 ILDILM LL8 负差异 标准油层——减阻侵入 ILDILM LL8 正差异 泥岩、致密层 曲线重合 Rm<Rw，地层水矿化度低： 水层、油（油水同层）—减 阻侵入，都出现正幅度差， 但Rt油层>Rt水层。