井壁取心相关知识

井壁取心相关知识

一、电极系的基本知识

地球物理测井是将多种专门的仪器放入井内，沿井身测量地下岩层的各种物理参数，得到多种随深度变化的曲线，来进行地层评价、寻找和评价油气或其它矿藏的一门应用技术学科（或称边缘学科）。

测井是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法。

测井是应用地球物理方法（包括重、磁、电、震、测井）之一。

测井方法众多。电、声、放射性是三种基本方法。特殊方法（如电缆地层测试、地层倾角测井、成像测井、核磁共振测井），其他形式如随钻测井。

各种测井方法基本上是间接地、有条件地反映岩层地质特性的某一侧面。要全面认识地下地质面貌，发现和评价油气层，需要综合使用多种测井方法，并重视钻井、录井第一性资料。

测井的实质：计算机控制的数据采集系统，一般由发射、接收、数据采集、数据传输、数据处理与解释五个环节组成），主要用于发现油气藏、评估油气储量与产量、监测油气井生产状态、井眼工程状况、辅助与指导钻井工程等贯穿于油气田勘探开发全过程。此外，测井还是勘探煤矿、盐矿、硫矿、石膏矿、金属矿、地热、地下水、放射性矿、地下异常体的重要手段和有效工具，目前还扩展到工程地质、灾害地质、生态环境等领域。

主要方法分为如下几类：

1）电法测井，又分自然电位测井、普通电阻率测井、侧向（聚焦电阻率）测井、感应测井、介电测井、电磁波测井、地层微电阻率扫描测井、阵列感应测井、

方位侧向测井、地层倾角测井、过套管电阻率测井等（频率：从直流

0~1.1GHZ）。

2）声波测井，又分声速测井、声幅测井、长源距声波全波列测井、水泥胶结评价测井、偶极（多极子）声波测井、反射式声波井壁成像测井、井下声波电

视、噪声测井等（频率由高向低发展，20KHZ~1.5KHZ）。

3）核测井，种类繁多，主要分三大类：伽马测井、中子测井和核磁共振测井，

伽马测井具体如下：自然伽马测井、自然伽马能谱测井、密度测井、岩性密

度测井、同位素示踪测井等。

中子测井具体如下：超热中子测井、热中子测井、中子寿命测井、中子伽马

测井、C/O比测井、PND-S测井、中子活化测井等。

发展趋势：中子源-记录伽马谱类（非弹性散射、俘获伽马、活化伽马等不

同时间测量）。

4）生产测井，主要分为三大类：生产动态测井、工程测井、产层评价测井。

生产动态测井方法主要有：流量计、流体密度计、持水率计、温度计、压力

计、井下终身监测器等。

工程测井方法主要有：声幅、变密度测井仪、水泥胶结评价测井仪、磁定位

测井仪、多臂微井径仪、井下超声电视、温度计、放射性示踪等。

产层评价方法测井：硼中子寿命、C/O比测井、脉冲中子能谱（PNDS）、过

套管电阻率、地层测试器、其它常规测井方法组合等。

5）随钻测井，大部分实现原理与常规电缆测井相同，实现方式上有许多特殊性。

测井所面临的环境：

1）、测井面临的井眼环境：高温、高压、泥浆，钻井技术的进步推动了泥浆体系的发展，特别是近年来出现的甲酸盐泥浆和KCl泥浆对测井响应有较大影响。

2）、套管井水泥环的存在，水泥的密度，低密度水泥，加泡水泥固井如何测量，证明水泥胶结的好坏。

3）、地层环境，侵入带的存在是一个基本事实，这是造成测井困难的一个重要原因，是非测井人员常常忽略的一个问题。

电极系

由供电电极A、B和测量电极M、N按一定的位置和间距固定在一个绝缘体上构成普通电阻率测量下井装置---称为电极系。

通常电极系下井仪：三个井下电极，一个地面电极。

成对电极：

在三个井下电极中，与地面系统接在同一电路的电极称为成对电极（A、B或M、N）；成对电极要么都是供电电极A、B，要么都是测量电极M、N。

单电极：另外一个与地面电极接在同一电路的电极称为为单电极（N或B）。

电位电极系：

单电极A到相邻成对电极M、N之间的距离远小于成对电极之间的距离（如

N M M A <<）的电极系称为电位电极系；

梯度电极系：

单电极A 到相邻成对电极M 、N 之间的距离远大于成对电极之间的距离（如

N M M A >>）的电极系称为梯度电极系。

记录点：记录点即为测井参数的深度参考点。 梯度电极系：成对电极M 、N （A 、B ）的中点O 。

电位电极系：单电极到相邻成对电极中点（AM 的中点O ）。 电极距L

梯度电极系：单电极到记录点之间的距离（AO ）。 A2.25M0.5N, AO=2.25+0.25=2.5

电位电极系：单电极到相邻成对电极的距离（AM ）。 A0.5M2.25N AM=0.5 探测深度

指探测器的横向探测深度，对普通电阻率测井来说，以供电电极为中心，以某一深度为半径的球面内包含的介质对测量结果贡献为50%时，此半径为探测深度。 梯度电极系：探测半径为1.4AO 。 电位电极系：探测半径为2AM 。 表示方式

B A M 5.025.2表示双极供电正装梯度电极系，其中m MO L 5.2==； N M A 25.25.0表示单极供电正装电位电极系，其中m L 5.0= 2、梯度电极系理论曲线

（1）假设条件：不考虑井眼的存在，地层为横向无限延伸的水平层，储集层为高阻层，电阻率为2R ，厚度为10倍的电极距，上下围岩电阻率分别为1R 、3R ，厚度无限大。

（2）理论曲线特点

经过计算得到的理想梯度电极系的视电阻率曲线如图所示，顶部梯度和底部梯度电极系的视电阻率曲线形状恰好相反。顶部梯度曲线上的视电阻率极大值、极小值分别出现在高阻层的顶界面和底界面，底部梯度曲线的极大值和极小值分别出现在高阻层的底界面和顶界

面；地层中部曲线由于地层很厚，其视电阻率的测量不受上、下围岩的影响，出现一个直线段，其幅度为2R 。

（3）中等厚度和薄层高阻的底部理论梯度曲线

如图1-7（a ）和（b ）所示，曲线在高阻层界面附近特点和厚地层视电阻率曲线基本相同，地层中部差异较大，随着地层的变薄，由（a ）和（b ）可以看出，地层中部的平直线段部分不再存在，曲线变化陡直，幅度变低。

高阻薄层：在高阻薄层处只有极大值是明显的，另外在高阻层的下方距高阻层底界面一个电极距深度上出现一个假极大B 点。

顶部和底部梯度电极系理论曲线

（4）电极系在井中提升的过程中，视电阻率的变化：

设一高阻层，其电阻率为m R t ?Ω=5，厚度为AO h 10=，上下围岩相同，电阻率为

m R S ?Ω=1，忽略井的影响。

第一阶段，在下部围岩离高阻层较远处，相当于电极系在电阻率为S R 的均匀介质中，视电阻率测量结果不受高阻层的影响，因此为一直线，S a R R =，到a 点为止；

第二阶段，仪器上升到离高阻层较近时， Ra 受到高阻层的影响，对电流有排斥作用，使记录点处的实际电流密度增加，此时Oj O j j >，并且越靠近高阻层，O j 呈上升趋势，所以a R 值增大，到达高阻层底界面时，电阻率到达b 点；

第三阶段，仪器上升到记录点离高阻层一倍电极距以内时，A 电极流出的电流在界面法向上连续，a R 值只与界面两端的介质的电阻率有关，)1(S

t S

t S a R R R R R R +-+=，直到记录点

进入高阻层，得到曲线bc 段；

第四阶段，记录点进入高阻层以后开始一段时间内，记录点处的介质电阻率突然由S R 增至t R ，并且由于下面围岩的电阻率较低，对电流有一定的吸引作用，因此记录点处的实际

电流密度O j 要大于Oj j ，由公式O Oj

O

a R j j R =

看出，t a R R >，因此在界面处形成了视电阻率极大值，即曲线的cd 段，故极大值可确定地层界面；

第五阶段，随仪器的上升，a R 受下部围岩的影响逐渐减小，a R 也逐渐减小至高阻层实际电阻率t R 止，曲线到达e 点；

第六阶段，在高阻层内远离上下围岩的一段距离内，a R 保持不变，为高阻层的实际电阻率值。

第七阶段，随仪器的上升，a R 逐渐受到上部围岩的影响，使O j 减小，a R 逐渐变低。 第八阶段，记录点上升到离上界面一倍距离内，视电阻率值保持不变，且主要受到上下介质电阻率的影响为)1(S

t t

S t a R R R R R R +-+

=直到记录点到达上界面处。

第九阶段，记录点进入上部围岩，此处的电流由于受到高阻层的影响，实际电流O j 较Oj j 小，且记录点处的介质电阻率突然由t R 变为S R ，因此曲线急剧下降到i 点，且S a R R <达到极小值，随仪器的上升，受高阻层的影响逐渐减小，a R 逐渐增大至S R 。 第十阶段，记录点远离高阻层而不受其影响，此时a R 为一直线段值S R 。

这是底部梯度电极系在较厚纵向阶跃介质视电阻率曲线特征的理论依据，由极大和极小值点可以确定高阻层的底界面和顶界面深度；而顶部梯度电极系视电阻率曲线具有相反的特征。

二、井壁取心知识介绍

井壁取心的目的和意义：

井壁取心由测井资料确定欲取岩心的地层深度，用电缆将取心器下到井下，到预定深度后，由地面仪器控制井下取心器工作，从井壁上获得岩心。

岩心是获取地层岩性物性含油性的直观的第一性资料。利用这种直观的地质资料可以对探区的油气层做出正确的评价，解决电测资料中的可疑地层，采用井壁取心可以减少钻井取心，提高钻井速度，降低打井成本。

缺点：岩心直径小，长度短，不易进行实验室分析。

井壁取心工作原理：

井壁取心时，井壁取心器上方连接一个电极系（或自然伽马仪）一同下井，（电极系可选择本地区标准电测井曲线所用的电极，一般为0.45米电极系或2.5米电极系）。采取和原曲线相同的深度比例和横向比例，通过测量视电阻率曲线，可以测得一条和原曲线相同曲线，从而确定取心位置。当曲线变化到本次取心位置时，地面仪器给井壁取心器通电点火、发射，即可将岩心筒打人地层，通过绞车活动电缆，就可取出该地层位置的岩芯，当第一颗取出后，由地面选发面板控制井下井壁取芯器的选发机构，将点火线与第二药室接通，同样按上述原理，可以在井下连续进行本次的井壁取芯工作。

井壁取心器介绍：

井壁取心器是由主体、接头、选发器等和各种规格的岩芯筒、拉索、药盒及辅助工具组成。使用时用绞车电缆把井壁取心器主体送入井中，通过地面控制装置，将电信号由电缆传至井壁取芯器主体的选发器中，由地面控制选发器换档后点火，引爆药室中的药盒，由火药爆炸产生的推力把岩芯筒射入井壁中，在从井中提出主体的同时靠岩芯筒拉索把岩芯筒带到地面，这样就得到了预定深度、不同地质的岩芯样品。

取心器主体

装有岩心筒的钢丝绳套

药饼、铁垫、胶垫

（上图中最左边的两个白色的是药饼，中间的是铁垫，最右边的是胶垫）技术指标：

D1-36型井壁取心器是辽宁省瓦房店市生产的，仪器的技术指标：

仪器全长：2.56m 有效长度：2.28 m 外径：96mm 重量：35kg 耐温：175℃耐压：70MPa 首颗零长：2.08m 孔数：36 孔径：

32mm 孔距：38 mm

岩心筒参数：外径：31.5 mm 内径：20.5 mm

高度：62mm 设计岩心高度：40 mm

钢丝绳长度：45cm±5cm

工作电压：换档电压 45VDC

点火电压：220VAC

工作电流：换档电流 1.5A（直流）

点火电流：3A（交流）

仪器上28芯插座定义及各插孔阻值要求：

1——点火 2——跳档 10——地

1，外壳阻值：140Ω±10Ω

2，外壳阻值：55Ω±5Ω

点火电压270V AC？？换档电压45VDC

1、选发器的工作原理：

继电器的直流电磁线圈在通电时吸动舌片，舌片与活动臂为一体，则活动臂推动棘爪，

棘爪推动棘轮移动一齿（ 10°），棘轮和动片为一体，动片也转动一档（10°）与下一个

定片接通。当断开电源时，由于有止退簧片的作用，活动臂和棘爪退回原位，而棘轮定片退

不回来。当继续通电时，又重复以上动作，棘轮和动片又向前动作一档，因棘轮有36齿，

定片也是36个，故棘轮动作一周就完成了36档的跳档任务。

2、取心器种类，参数：

D1-36型大颗取心器；D2-36型常规取心器；SCQX36.2型深井取心器；114小井眼取心器

3、岩心筒种类、参数：

大颗、常规、深井、中硬地层、114小井眼

大颗岩心筒与大颗取心器配套使用，取心直径25mm；

常规岩心筒与常规取心器配套使用，取心直径17mm；

深井岩心筒与深井取心器配套使用，取心直径17mm；

中硬地层岩心筒与常规取心器配套使用，取心直径13mm；

114小井眼岩心筒与114小井眼取心器配套使用，取心直径15mm；

？？

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岩心筒的锥度的大小直接影响收获率的多少。内部中间大，外边小，可以使岩心不易脱落，旁边的孔眼设计，目的在于使泥浆易于排出。

钢丝绳：

6*19*4.2，型号YB261-73，拉力1100Kg（大于）。长度根据井眼大小确定，一般长度为钻头直径的3倍（双股）。

4、取心器零长：

第一颗弹道中心到电极系记录点的距离。