感应电阻率测井
随钻电阻率测井原理浅析
随钻感应电阻率测井原理浅析1．电阻率的概念2．电阻率的测量方法3．电阻率的电极系分布4．电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要：本文通过对Geolink 公司TRIM 工具测井原理的剖析，详细介绍了感应电阻率测井的原理，并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词：MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量（MWD —Measurement While Drilling ），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD 的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。
随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。
MWD 系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。
自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD 电阻率被测试并投入市场，包括16'短'电位电阻率，聚焦电阻率（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头或接触按钮）,目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz “电磁波电阻率相位测井” 是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。
Geolink 公司应广大用户的普遍要求，也制造生产出随钻电阻率工具，它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应（20KHZ）测井相关联，用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似，其垂直分辨率优于电缆中感应测井。
这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。
因而不需要对在不同泥浆（水基、油基、气基及泡沫基钻液）中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正，就能够得到 Rt （地层真实电阻率值） 电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力，常用电阻率这一物理量来 表示，导电能力差的物质电阻率高，导电能力好的物质电阻率低。
第5章感应测井
第五章感应测井前面讲的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，因此电阻率测井就无法使用了。
为了解决在油基泥浆井中测量地层电阻率，产生了感应测井，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。
在一定条件下，感应电阻率比普通电阻率测井方法更优越，例如以后要提到，感应测井受围岩的影响较小，对低电阻率地层反映灵敏，目前感应测井已得到广泛应用。
§5-1 感应测井的基本原理一、线圈系结构线圈系相当于普通电阻率测井的电极系，双线圈系由发射线圈和接收线圈组成（69 页图5-1 双线圈系感应测井原理图）。
发射线圈到接收线圈的距离叫线圈距，记作L。
二、感应测井的基本原理1 ．单元环理论测井原理概述：发射线圈通以频率一定，振幅稳定的交变电流，它在地层中产生交变磁场（也称一次磁场）。
根据电磁场理论，交变电场产生交变磁场, 交变磁场产生电场，因此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；涡流又产生交变磁场（又称二次磁场），在接收线圈产生感应电动势。
接收线圈感应电动势取决于感应涡流的大小，而涡流的大小又取决于地层的电导率，感应测井实质即记录接收线圈感应电动势的大小并经刻度最终转化成地层的电导率。
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E x,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90。
，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。
（有用信号的大小♦涡流的大小-地层电导率）--------------------------------- ►感应测井记录的有用信号，是由于地层中感应电流（涡流）的变化，在接收线圈中产生感应电动势，要确定接收线圈感应电动势的大小，首先确定地层de d 1dtiw21(1)中感应涡流的大小。
电阻率测井小结
电阻率测井的分类
高电阻率测井
阵列电阻率测井
适用于高电阻率地层，如泥岩、页岩 等。
通过多个电极同时测量地层的电阻率， 可以
适用于低电阻率地层，如砂岩、砾岩 等。
03 电阻率测井的应用
油气勘探
01
02
03
确定油气储层
通过测量地层电阻率，可 以判断地层是否含有油气， 以及油气的聚集程度和分 布范围。
05 电阻率测井的未来发展
技术创新与改进
新型传感器技术
研发更灵敏、更耐用的传感器，提高测量精度和稳定性。
数据处理算法优化
改进数据处理算法，降低噪音干扰，提高信号识别能力。
井下仪器小型化
减小仪器体积，减轻重量，便于下井操作和运输。
应用领域的拓展
1 2
非常规资源勘探
应用于页岩气、煤层气等非常规资源的勘探和开 发。
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感谢您的观看
针对复杂地层和特殊油气藏 ，可以开展针对性的电阻率 测井技术研究，开发更加高 效、可靠的测量方案和技术 手段。
电阻率测井技术与其他地球 物理方法的结合应用也是未 来的研究方向之一，如与声 波测井、核测井等方法的综 合应用，可以更好地解决复 杂油气藏的勘探和开发问题 。
随着人工智能和大数据技术 的发展，电阻率测井数据的 自动处理和智能解释也是未 来的研究重点，可以提高数 据处理效率和解释精度，为 油气藏的快速发现和评估提 供有力支持。
电阻率测井可用于各种类型的地层，包括 砂岩、泥岩、石灰岩等，具有较广的适用 范围。
提供地层含流体信息
无损探测
电阻率测井结果可以反映地层中流体的性 质，如油、水或气，为地层含流体类型和 饱和度的判断提供依据。
测井常识
测井测井是记录钻入地壳的一口井中岩石或流体混合物不同的物理、化学、电子或其他性质的过程。
感应测井是利用电磁感应原理来研究地层电层电阻率的一种测井方法。
电阻率测井法都需要井内有导电的液体，使供电电极电流通过它进入地层，在井内形成直流电场。
然后测量井轴上的电位分布，求出地层电阻率。
这些方法只能用于导电性能好的泥浆中。
为了获得地层的原始含油饱和度，需要在个别的井中使用油基泥浆，在这样的条件下，井内无导电性介质，就不能使用普通电阻率测井方法。
感应测井就是为了解决测量油基泥浆电阻率的需要而产生的，它也能用于淡水泥浆的井中，在一定条件下，它比普通电阻率测井法优越，受高阻临层影响小、对低电阻率地层反应灵敏。
感应测井和普通电阻率测井一样记录的是一条随深度变化的视电导率曲线，也可同时记录出视电阻率变化曲线。
侧向测井是利用聚焦电流测量地层电阻率的一种测井方法。
在地层厚度较大，地层电阻率与泥浆电阻率相差不太悬殊的情况下，可以用普通电极系的横向测井，能比较准确地求出地层电阻率。
但是在地层较薄且电阻率很高，或者在盐水泥桨的条件下由于泥浆电阻率很低，使供电电极流出的电流，大部分都由井内和围岩中流过，流入测量层内的电流很少，因此测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用来划分地层，判断岩性。
为了解决这些问题，创造了带有聚焦电极的侧向测井。
他是在主电极两侧加有同极性的屏蔽电极，把主电极发出的电流聚焦成一定厚度的平板状电流束，沿垂直于井轴方向进入地层，使井的分流作用和围岩的影响大大减小。
实践证明，侧向测井在高电阻率薄层和高矿化度泥浆的井中，比普通电阻率测井曲线变化明显。
测井系列的选择1．三侧向、七侧向、双侧向、感应测井等电阻率测井法的特点是采用了聚焦原理来加大探测深度，减小井、围岩、侵入带的影响，以便求准地层电阻率。
根据需要选用一种或两种方法。
常用深浅组合的方法，将测量的曲线进行重叠比较，可以研究储集层径向电阻率的变化，判断油气水层。
2．孔隙度测井如中子测井、密度测井、声波测井，可以定量的确定地层岩性和孔隙度。
第5章 感应测井
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
地球物理测井：第02章 电阻率测井
I
MN I
I
电位： MN ，则 AN / MN 1, UMN UM
Ra 4 AM AN UMN 4 AM UM
MN
I
I
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，称为电极互换原理。
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减小干扰。
深：
Rd LL3
反映原状地层Rt
浅：
Rs LL3
反映侵入带Ri
（3）探测特性
➢ 纵向分辨率：主电流厚度(绝缘环中点O1O2间距)，约0.2 m ➢ 探测半径：横向探测深度，深rd≈1.0 m，浅rs≈0.3 m
2021/7/31
中国石油大学（华东）
23
A0：主电极（供主电流Io） A1、A2：屏蔽电极（供屏蔽电流Is，与Io同极性） M1、M1、M2、M2 ：监督电极 B1、B2：回路电极； N：对比(参考)电极，无穷远处
中国石油大学（华东）
8
有关阿尔奇公式
➢ 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。
电阻率或电导率都是描述物质导电性质的物理量，
电阻率：单位是欧姆米（Ωm)，测井上用符号R表示；(Resistivity) 电导率：单位是姆欧/米（ /m），标准单位是西门子/米(S/m),测
井上用符号σ表示。 (Conductivity)
微电阻率扫描成像测井
192条微电阻率曲线经过主副极板上四排电极的深度对齐、平衡 处理、加速度校正、标准化、坏电极处理、图象生成等一系列步骤 得到FMI图象。通常首先计算出微电阻率资料的频率直方图，然后 把它们分成42个等级，每个等级具有相同的数据点（这使得每种颜 色在最终图象上具有相同的面积），42个等级对应着42种颜色等级， 从白色（高电阻）到黄色，一直到黑色（低电阻）。或者由灰色变 化到褐色。FMI处理可提供三种图象：
主要认识：
FMI
经成像测井分析，洋
井 周 构 造 分 析 改 进 钻 井 设 计
渡3井栖二地层（井深 4875m）以上的地层倾角总 体上为北西倾，倾向在 307~345度之间，地层倾角 9~24度；从栖二到栖一A段， 地层倾向为127~170度之间 向南倾，倾角为5~17度， 最小仅2度，表明该段处于 洋渡溪构造轴线附近并开 始进入东南翼；钻进栖一B 地层（井深4902m）后，进 入了东南翼陡带，倾角随 井深增高到84度，倾向由
4）一套冲积扇、辫状河流相 沉积的砂泥岩、砂砾岩。
本井裂缝、气孔主要集中在流纹岩和凝灰岩中，而火山角砾岩、砂砾岩井段
则不发育裂缝。裂缝性质以一条贯穿整个井壁的高角度垂直裂缝为主，在这条主 裂缝的两侧伴有同生的小的垂直裂缝和斜交裂缝，部分井段呈网状交织在一起， 主裂缝面不规则，锋内部充填的阻凝灰和泥质，主裂缝缝面倾角达80度以上，缝 宽大小不均。气孔较发育，具有一定方向性，大小不均，分布具一定规律，多发 育在3521.0~3625.0m流纹面较高的流纹岩中。
3、精细描述裂缝，识别天然裂缝与钻井诱生裂缝，描述裂缝产 状、裂缝开度、裂缝孔隙度、裂缝有效性等，应用裂缝和其它构 造特征来分析现今和古应力场。
感应测井
侧向电阻率测井 特殊钻井：
空气钻井 非导电泥浆钻井（油基泥浆）
如果在这类井中想用电极系向地层注入电流，造 成人工电场来测量电阻率是不可能的。 道尔在40年代初首先设计了用于测量地层电导率的感应 测井仪。
感应电导率测井适用于油基泥浆和空气钻井测量,也广 泛应用在淡水泥浆钻井测量
一、感应测井原理
• 为什么感应测井能在无 导电介质条件下测井？
常规测井方法原理
（32学时）
郭红
石油工程技术专业
2011/2012学年第一学期
项目一 电法测井系列
子项目5 感应测井 （ Induction Logging )
感应测井原理
感应测井曲线形状
感应测井曲线的应用
感应测井的提出
普通电阻率测井 ——直流—稳恒电场—电阻率 适用于水基泥浆钻井测量
2m 10m
8
二、感应测井曲线形状
0.5m 3m σs =100mS/m 0.8m
σt =500mS/m
5m 1.7m
2m 10m
9
二、感应测井曲线形状
10
三、感应测井曲线的应用
1、作为参考曲线
划分渗透层
厚层（h>2m）：半幅点法
不可做划分界面的唯一解释.
11
三、感应测井曲线的应用
2、确定地层电导率 井眼校正
传播校正
层厚-围岩校正 侵入带校正
12
电法测井小结
• 各类电测井方法特点
普通电阻率测井： 侧向电阻率测井： 感应电导率测井： 微电极测井： 微侧向测井： 微球形聚焦测井： 求Rt 求Rt 求Rt 求Rxo 求Rxo 求Rxo 厚层 厚或薄层 厚或薄层 厚或薄层 厚或薄层 厚或薄层 淡水泥浆 盐水泥浆 油基泥浆或空气 淡水泥浆 盐水泥浆 淡水或盐水泥浆
测井解释电阻率测井
整理课件
18
改进思路
采用屏蔽电流控制主电流的流路（路径） 使影响减至最小——发展侧向测井。
目前侧向测井包括：三侧向、七侧向、 双侧向、微侧向等。
整理课件
19
一、三电极侧向测井
1、测量原理
A0——主电极 A1、A2——屏蔽电极 B1、B2——回路电极 电极系中有三个柱状电极（回
路电极除外）。 主电极较短，屏蔽电极较长。 浅三测向的屏蔽电极较深三测
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33
二、七电极侧向测井
2、测井曲线特点
特点与三侧向类似，七侧向与三侧向探测特性 的差别：
深七侧向的探测深度比深三侧向大。 浅七侧向的探测深度比浅三侧向小
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34
二、七电极侧向测井
3、影响因素
与三侧向类似，所不同的是依探测深度的不同 所受影响大小不同
4、测井资料的应用
与三侧向类似，
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整理课件
4
一、普通电阻率测量原理
2、普通电阻率测量原理
普通电阻率测井的测量方法与岩样的测量原 理是极其相似的；但井内电场与电位的分布很复 杂；与R之的关系也很复杂。
供电电极：A、B 测量电极：M、N 有一个在地面（如图 为N），其余在井下， 构成电极系，电极距L=AM
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5
一、普通电阻率测量原理
向的短。 浅三测向的回路电极离屏蔽电
极较近，深三测向的回路电极 离屏蔽电极较远。
整理课件
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一、三电极侧向测井
1、测量原理
测井过程中，A1、A0、 A2具有相同有极性和电位 且与B的极性相反。
深、浅三侧向的电流侧 向流入地层。
深三侧向的主电流能流 入到地层较深的地方才开 始发散。这主要是屏蔽电 极长，回路电极远，聚焦 能力强所导致的。
4、电阻率测井
其中，K为微电极系系数。 ΔU为测量的电位差
测井响应：纯 泥岩层段微电
位与微梯度曲
线基本重合
渗透性地层有
明显正幅度差
（微电位大于
微梯度）
微电极系测井曲线
3）曲线特点 通常将微电位和微梯度曲线重叠 绘制的一起 ①渗透层井段，微电极系曲线幅度中等，且有 明显的正幅度差，即微电位曲线幅度大于微梯 度曲线幅度； ②泥岩井段，曲线幅度较低（电阻率低值）， 两曲线基本重合； ③在高阻致密井段，两曲线基本重合，曲线幅 度很高；
②高阻层厚度很 大时，对着地层 中部Ra曲线出现 一个直线段，其 幅度值接近地层 的真电阻率Rt。
电位电极系Ra曲线
①电位电极系的Ra 曲线对地层中点对 称； ②Ra曲线对着地层 中点取得极值。当 厚度h>AM(大于电 极距L)时，对应高 阻地层中点，Ra呈 现极大值，且h越大， 极大值越接近Rt； 当h<L时，对应地层 中点，Ra呈现极小 值，不能反映地层 Rt的变化。
I
Rt Ro
b S
n w
b (1 S o )
n
其中：b-系数，与岩性有关 n—饱和度指数，与岩性有关。
2、普通电阻率测井原理
1）储集层的泥浆侵入 在钻井过程中通常保持泥浆柱的压力稍大于地 层压力，在压力差的作用下，在渗透层，泥浆 滤液向地层内渗入，泥浆滤液置换了渗透层中 原来所含的流体而形成侵入带，同时泥浆中的 泥质颗粒附着在井壁上形成泥饼，这种现象称 为泥浆侵入。 泥浆侵入使距井轴不同距离处地层电阻率发生 了变化，如图所示：
相距最近两个电极的中点电极距amamamamaoaomomo单极供电正装电位电极系单极供电倒装电位电极系双极供电正装电位电极系双极供电倒装电位电极系单极供电部梯度电极系单极供电倒装顶部梯度电极系双极供电部梯度电极系双极供电倒装顶部梯度电极系梯度电极系单极供电双极供电电位电极系单极供电双极供电不同岩性的岩石电阻率不同主要造岩矿物和石油的电阻率非常高基本是不导电的
微电阻率测井及感应测井
2430 2450
镇2井 位于龙市镇阳新统 构造带顶部.钻至 2450~2453m井漏, 测井解释断层带, 2428~2429.6m,以及 2450.6~2453.2m为 气层.在此段射孔测 试,酸前产气5.89﹡ 104m3/d,酸后产气 25.2 ﹡104m3/d.
50
•特点 •划分方法
51
碳酸盐岩储层的特点及其确定方法
特点：三低一高
三低：低自然伽马、低中子伽马、低电阻率 一高：高声波时差 若测量的是中子（补偿或井壁），则其特点为 “两低两高”
划分方法：两种
•先找低阻层，然后去掉GR相对高的泥岩层，剩余为 渗透层；
•先找低GR层，然后去掉高阻层，剩余为渗透层。
52
测井解释专家赵良孝总结的4个步骤：
Kf(IT) g(VR)
输出曲线: •相位电阻率 •衰减电阻率
钻杆 发射线圈
接收线圈 接收线圈
钻头
76
套管井电阻率测井(CHFR) •目的 •测量原理及过程 •资料用途
77
78
深侧向Rd
浅侧向RS
径向延伸小于0.5 m的人工裂缝
无储渗意义
低孔石灰岩 具有效孔石灰岩
大于8000 大于1000
大于3000 大于1000
径向延伸为0.5— 2.5m的浅裂缝
无储渗意义
低孔石灰岩 具有效孔石灰岩
8000～2000 大于1000
小于3000 小于1000
径向延伸大于2.5 有 一 定 的 储 渗 意 低孔石灰岩
电阻率值在致密层高电阻 率背景上有所降低,曲线 形状较平缓,深浅双侧向 值呈正差异.差异的大小 与裂缝张开度、侵入半径 及裂缝纵向延伸长度有关。
2.低角度裂缝
电阻率测井方法基本原理
电阻率测井方法基本原理1、双感应测井 Dual Induction Log1、双感应测井原理示意图图1 感应原理示意图2、双感应测井原理① 发射线圈形成的电磁场在地层中产生环井眼感应电流（涡流），涡流形成二次电磁场，在接收线圈中产生感应信号，其大小与地层电导率成正比。
具体表述为：把地层看成是一个环绕井轴的大线圈，把装有发射线圈T 和接收线圈R 的井下仪器放入井中，对发射线圈通以交变电流I ，在发射线圈周围地层中产生了交变磁场Φ1，这个交变磁场通过地层，在地层中感应出电流I1，此电流环绕井轴流动，叫涡流。
涡流在地层中流动又产生交变磁场，这个磁场是地层中的感应电流产生的，叫二次磁场Φ2，二次磁场Φ2穿过接收线圈R ，并在R 中感应出电流I2，从而被记录仪记录。
很明显，接收线圈R 中感应产生的电动势大小与地层中产生的涡流大小有关，而涡流大小又与岩石的导电性有关，地层电导率大，则涡流大，电导率小，则涡流小，涡流与电导率成正比，因而接收线圈中的电动势也与电导率成正比。
根据记录仪记录到的感应电动势的大小，就可知道地层的电导率。
中可以看出，接收线圈R 不仅被二次磁场Φ2穿过，而且被一次磁场Φ1穿过。
因而接收线圈R 中产生的信号有两种：一是由地层产生的，与地层导电性有关的信号，称为有用信号，用VR 表示。
另一种是由仪器的发射线圈直接感应产生的，这是一种干扰因素，称为无用信号，用VX 表示，二者在相位上相差90°。
感应测井是径向（沿半径方向）近似并联的电导测井仪器。
根据几何因子理论：tt invasioninvasion mmud tt mud mud t R G R G R G G G G 111invasion invasion ⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅=σσσσ其中：mud G 、invasion G 、t G 分别为泥浆、侵入带、地层的几何因子；mud σ、invasion σ、t σ分别为泥浆、侵入带、地层的电导率。
测井解释 电阻率测井2
微梯度探测深度浅，反映泥饼 微梯度探测深度浅，反映泥饼Rmc电阻率 泥饼 电阻率 微电位探测深度略深，反映冲洗带 微电位探测深度略深，反映冲洗带Rxo电阻率 冲洗带 电阻率 为保证测量条件相同，微梯度和微电位必须同时进行测量。 为保证测量条件相同，微梯度和微电位必须同时进行测量。 必须同时进行测量 两种微电极曲线在渗透层通常有幅度差。 两种微电极曲线在渗透层通常有幅度差。 正幅度差：微电位> 正幅度差：微电位>微梯度 负幅度差：微电位< 负幅度差：微电位<微梯度 油气层一般正幅度差，高矿化度水层可能负幅度差。 油气层一般正幅度差，高矿化度水层可能负幅度差。
三、感应测井曲线影响因素
1、井眼 2、泥浆侵入 3、围岩 4、趋肤效应
趋夫效应就是单元环之间的相互作用， 趋夫效应就是单元环之间的相互作用，当地 层的σ 很大时，单元环中的涡流较大， 层的 t很大时，单元环中的涡流较大，单元环 之间的相互作用的影响就不可忽略， 之间的相互作用的影响就不可忽略，即对测量 结果有影响。 结果有影响。
hmc<1cm (di-dh)/2>10cm
三、微球聚焦测井
1、原理
• 电极系及电流分布 • 主电流 分为两部分： 主电流I分为两部分 分为两部分： • I0—主要分布在冲冼 主要分布在冲冼 带。 辅助电流， • Ia——辅助电流，经 辅助电流 泥饼回到辅助电极 A1 • I=I0+Ia
三、微球聚焦测井
三、微球聚焦测井
2、应用的有利条件； 应用的有利条件； hmc<1.9cm (di(di-dh)/2>10cm
1、原理
测量过程中： 测量过程中： △UM1M2=0，即I0主 ， 要分布在冲冼带 △UM0M1=C
电阻率测井2011
第五节电阻率测井自本世纪20年代发明电测井以来，电阻率测井一直是勘探、开发石油天然气的重要测井方法。
尤其在60年代，电测井得到迅速发展，就仪器、新方法不断出现，使得电测井成为划分油气层、计算油气储量的重要依据。
本节将分别论述普通电阻率测井、侧向测井、微电阻率测井及感应测井。
一、普通电阻率测井1．普通电阻率测井原理电阻率测井就是沿井身测量井周围地层电阻率的变化。
为此，需要向井中供应电流，在地层中形成电场，研究地层中电场的变化，求得地层电阻率，其测量原理如图1－1－41所示。
把供电电极A和测量电极M，N组成的电极系放到井下，供电电极的回路电极B（或N）放在井口。
当电极系由井底向上提升时，由A电极供应电流I，M，N电极测量电位差ΔU MN，它的变化反映了周围地层电阻率的变化。
通过变换，即可测出地层的视电阻率。
这样就能给出一条随深度变化的视电阻率曲线，可用下式表示：假设井与周围地层为均匀介质，其电阻率用R t表示。
A电极形成的等位面为球面，与A电极相距为r处的电流密为：其电场强度可用微分形式的欧姆定律表示：对上式积分，可得r处的电位：A电极与M，N电极的距离分别为AM和AN，M，N电极的电位分别为：M，N电极间的电位差为：由此得出均匀地层的电阻率：K 为电极系常数，它的数值与电极间的距离有关。
如果使用A 、B 电极供电，M 电极测量（此时N 电极位于井口），A 电极的电流I 和B 电极的－I 对M 电极均有贡献。
根据电位叠加原理由于N 电极位于井口，离A 、B 电极很远，则：如果AB AM =，AM AN =。
这两种电极系得出同样的结果。
因此把前者称为直接供电（单极供电）电极系，后者称为互换供电（双极供电）电极系。
在实际测井时，由于地层厚度有限，上、下有围岩，对于渗透性地层又会形成侵入带，各部分介质的电阻率不同，实际上是非均匀介质。
因此，用上式得出的电阻率不等于地层的真电阻率，称为视电阻率R a ，但在一定程度上R a 反映了地层电阻率的变化。
3、电阻率测井(普通电阻率+双侧向+微电阻率+双感应)
电阻率测井
1、根据对比区内的井位分布图选定对比剖面线。 2、根据该区标准层的测井显示特征，找出各井的标准层位 置。 3、在所找出的标准层的控制下，根据测井曲线的形态和异 常幅度的大小等特征，进行井间对比。对比时，先卡出大的层 段，并进一步在大的层段内分出小的层组，然后根据每口井内 各层位的对应关系，逐层进行详细对比。 4、绘制地层对比图 通过上述步骤进行对比的结果，按一定方式用对比线将每 一口井中相同层位的地层连结起来，就构成了地层对比图。
主电极A0发出主电流I 0， 屏蔽电极A1 , A1'发出屏蔽
' 电流I1，屏蔽电极A2 , A2
发出屏蔽电流I1 ，使 U A1 / U A2 a(常数） U M‘ U M ’，
1 2
'
记录Ra K
U M1 I0
长江大学工程技术学院
电阻率测井
侧向测井对比
三侧向 探测深度 纵向分辩 率 浅 高(深浅侧 向分辩率 不同) 不方便 七侧向 深 低(深浅侧 向分辩率 不同) 不方便 双侧向 深 低(深浅侧 向分辩率 相同) 方便
1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
2.5
100
2.0
22 20
RLLDc / RLLD
18
1.5
16 t 14 xo 12
S
RLLDc/RLLD
LLD
10
i
10
8
RLLD/Rxo
1.0
t
LLD
6
0.5
1
1
0.0
10
100
1000
10000
1
10
LLD
m
电阻率测井
MSFL RMG RMN RXO R250 HL3
双侧向：RD-深侧向 RS浅侧向【或写为RLLD、RLLS】【或写为LLD、LLS】
普通感应测井的：CILD、CILM、RILD、RILM、ILD、ILM （C表示电导率，D表示深感应、M代表中感应）；COND是感应电导率；
阵列感应：MxRy 其中，x代表分辨率，单位英尺，可以是1、2、4，y代表探测深度，单位英寸，可以是1、2、3、6、9、X（分别代表10、20、30、60、90、120英寸；
RD应该表示深电阻率（测井序列不一样表示方法不一样），RT地层真实电阻率，LLD是深侧向电阻率，LLS浅侧向电阻率，HLLD是高分辨率的深电阻率。
电阻率测井还有微球电阻率测井，感应测井。
侧向： LLD、LLS、RLLD、RLLS、RD、RS等；
微电阻率： ML微电极（RMN和RMG，RN和RG，ML1和ML2等）、MLL微侧向、PL邻近侧向、MSFL微球形聚焦（或为RFOC、SFLU等）；
RT是电阻率的通常表示符号 在早期的模拟测井中RT---RE----RXo代表不同探测深度【地层电阻率---侵入带电阻率---冲洗带电阻率】
现在的RT基本表示地层电阻率的意思 不是针对那个系列而言。
阵列感应Ao10,Ao20,Ao30,Ao60,Ao90
1ft分辨率,10,20,30,60,90in探测深度
双感应：RILD（ILD）深感应、RILM(ILM)中感应
阵列感应，多家标记不一致，数字代表探测深度：M2R1 M2R2......M2R9
HT01 HT02 ....... HT09
感应电阻率测井
3地层倾角对感应测井电阻率的影响刘迪仁等2012年发表文章“非平行界面地层对水平井双感应测井的影响”，文中在三维数值模式匹配法的基础上，通过正演数值分析，研究了地层界面倾斜时界面倾角等对水平井双感应测井响应的影响。
结果显示，在水平井中，地层界面倾斜对双感应测井响应具有一定的影响，其影响程度的大小与界面倾角有关。
具体如下：在研究地层界面倾角对双感应测井影响的过程中，忽略井眼和钻井液滤液侵入对测井响应的影响（经验电阻率、侵入带电阻率与目的层电阻率相同），在竖直模拟计算过程中，h=5m，Rs=2Ω·m，Rt=100Ω·m，得到双感应测井响应与界面倾角的关系（见图2）。
图2 双感应测井响应与地层界面倾角关系由图2可以看出，随地层界面倾角增大，双感应视电阻率逐渐远离目的层电阻率而接近围岩电阻率。
井眼中心到倾斜地层界面的实际距离为Hcosθ，随着界面倾角增大，Hcosθ减小。
由于深、中感应径向探测深度是一定的，此时双感应测井响应受围岩的影响随之增大，从而使视电阻率接近围岩电阻率。
为此，在水平井测井解释工作中，受地层界面倾斜的影响，界面倾角成为双感应测井响应的重要影响因素之一，有必要对该环境下的双感应视电阻率值进行校正。
地层界面倾斜的影响程度与深、中感应的径向探测深度有关。
地层电阻率是影响油气评价的重要参数，感应测井是确定水平井中地层电阻率的常用方法。
在实际测井环境中，地层上、下界面往往是不平行的，在测井解释过程中，这种非平行界面地层环境对水平井感应测井响应的影响是一个值得关注的问题。
David，Liu Guoqiang等［7-8］通过理论研究，确定了感应测井的主要影响因素，并建立了相应的校正图版和校正方法，以便在评价解释工作中较好地消除围岩、钻井液侵入、井眼等地层环境的影响。
［7］David N，Shanjun Li，Richard C，et al. Invasion effects on time-Lapsed array induction logs ［C］//SPWLA . SPWLA 48th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2007：1-10. ［8］Liu Guoqiang，Yang Wei，Feng Qining，et al. A new method to correct the effect of skin - effect in induction logs ［C ］//SPWLA . SPWLA 41th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2000：1-9.杜彩云2011年发表文章“阵列感应测井倾斜校正研究”，在研究地层倾角对阵列感应测井影响时，由于阵列感应测井仪MIT响应函数计算量大，因此只给出子阵列2和阵列8的响应对比曲线。
地球物理测井8(感应测井)
8.3.4 双感应的概念
双感应就是两种不同的探测 深度的感应测井的组合。 深感应（ILD）主要反映原状 地层的电阻率（电导率） 中感应（ILM）主要反映侵 入带层的电阻率（电导率）
8.4 感应测井曲线的特点
• 对于厚层， 其半幅点对 应于层界面 • 地层中部的 视电导率值 接近于地层 的真电导率。
8.3.3复合线圈系的探测特性
Ⅰr很小时，复合线圈系的Gr很小 Gd→0 说明复合线圈系中井眼及泥浆侵 入带的影响比双线圈系小得多。 Ⅱ Gr=max时： 复合线圈系对应的r=0.58m； 主合线圈对对应的r=0.36m 说明：与双线圈系相比，复合线 圈系的探测深度加大。
8.3.3复合线圈系的探测特性
L r g f ( r , z , L) 3 3 2 lT l R
可以看出，g与单元环的 位置及大小有关，故称之 为单元环几何因子 。
3
8.3.1 单元环几何因子g有物理意义
①单元环在接收线圈R中产生的有 用信号
deR kgdrdz
②所有单元环在接收线圈中产生 的有用信号ER（总有用信号） E R k （均匀介质） 所以
8 感应测井（IL）
8 感应测井（IL）
• ES、LL和微电阻率测井的应用条件： 它们通过主电流场中的主电流（I0） 与电位差（△U）确定地层的电阻率。 所以其应用条件为： ①井内的流体必须是导电的（即能使 主电流能进入地层并形成电流场）。 ②测量结果主要由地层确定。
U Ra K I0
8 感应测井（IL）
8.3.2 双线圈系的探测特性
说明对有用信号的 贡献主要来自距井轴 0~2.5L 范 围 内 的 介 质 ， 且 r=0.45L 附近的介质 的贡献最大。探测深度 与线圈距有关， L 较小 时，探测深度较浅，其 测量结果不能反映原状 地层的电导率。
第5章 感应测井
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。
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3地层倾角对感应测井电阻率的影响
刘迪仁等2012年发表文章“非平行界面地层对水平井双感应测井的影响”，文中在三维数值模式匹配法的基础上，通过正演数值分析，研究了地层界面倾斜时界面倾角等对水平井双感应测井响应的影响。
结果显示，在水平井中，地层界面倾斜对双感应测井响应具有一定的影响，其影响程度的大小与界面倾角有关。
具体如下：
在研究地层界面倾角对双感应测井影响的过程中，忽略井眼和钻井液滤液侵入对测井响应的影响（经验电阻率、侵入带电阻率与目的层电阻率相同），在竖直模拟计算过程中，h=5m，Rs=2Ω·m，Rt=100Ω·m，得到双感应测井响应与界面倾角的关系（见图2）。
图2 双感应测井响应与地层界面倾角关系
由图2可以看出，随地层界面倾角增大，双感应视电阻率逐渐远离目的层电阻率而接近围岩电阻率。
井眼中心到倾斜地层界面的实际距离为Hcosθ，随着界面倾角增大，Hcosθ减小。
由于深、中感应径向探测深度是一定的，此时双感应测井响应受围岩的影响随之增大，从而使视电阻率接近围岩电阻率。
为此，在水平井测井解释工作中，受地层界面倾斜的影响，界面倾角成为双感应测井响应的重要影响因素之一，有必要对该环境下的双感应视电阻率值进行校正。
地层界面倾斜的影响程度与深、中感应的径向探测深度有关。
地层电阻率是影响油气评价的重要参数，感应测井是确定水平井中地层电阻率的常用方法。
在实际测井环境中，地层上、下界面往往是不平行的，在测井解释过程中，这种非平行界面地层环境对水平井感应测井响应的影响是一个值得关注的问题。
David，Liu Guoqiang等［7-8］通过理论研究，确定了感应测井的主要影响因素，并建立了相应的校正图版和校正方法，以便在评价解释工作中较好地消除围岩、钻井液侵入、井眼等地层环境的影响。
［7］David N，Shanjun Li，Richard C，et al. Invasion effects on time-Lapsed array induction logs ［C］//SPWLA . SPWLA 48th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2007：1-10. ［8］Liu Guoqiang，Yang Wei，Feng Qining，et al. A new method to correct the effect of skin - effect in induction logs ［C ］//SPWLA . SPWLA 41th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2000：1-9.
杜彩云2011年发表文章“阵列感应测井倾斜校正研究”，在研究地层倾角对阵列感应测井影响时，由于阵列感应测井仪MIT响应函数计算量大，因此只给出子阵列2和阵列8的响应对比曲线。
通过对阵列感应测井MIT不同阵列在高阻围岩下不同角度的响应和低阻围岩下不同角度的响应分析可以得出如下结论：（１）随着倾角的增大，地层边界处出现异常的“尖峰”现象；（2）随着倾角的增大，高阻围岩视电导率变小，视地层厚度变窄，低阻围岩厚层中视电导率幅值基本不变，视地层厚度变宽；（3）响应函数受倾角的影响，薄层比厚层严重；（4）相同角度，长阵列受倾角的影响比短阵列严重；（5）响应函数受倾角增大的影响，高阻围岩目的层比低阻围岩目的层更严重。
王昌学等2013年发表文章“井环境对阵列感应测井响应的影响分析”，文中采用三维矢量有限元法分别在椭圆形井眼、仪器偏心及对斜井条件下的阵列感应测井原始响应进行了模拟，并对环境校正和合成聚焦后的数据进行了分析。
结果表明，在井斜影响方面，浅探测曲线受井斜角大小影响相对较小，深探测曲线在井斜角为60°以上时受其影响较大而必须进行进一步处理。
在研究斜度井眼对HDIL测井响应的影响时，通过对不同地层倾角（15°，30°，45°，60°，75°，80°）的模型经模拟仪器响应后再合成聚焦出阵列测井曲线计算结果进行分析。
从分析的结果来看，斜井或倾斜地层对阵列感应测井结果的影响表现在两个方面：一是地层视厚度，二是测量地层视电阻率，当井斜≤30°对视厚度基本没有影响，当井斜在30°～60°之间影响增大，井斜≥60°时不反应实际层厚。
尽管阵列感应测井数据处理中已进行了井斜校正，但当井斜≥60°时，这种井斜校正还不完善，还必须进行进一步处理。
周功才等2009年发表文章“水平井中的感应电阻率测井响应特征及应用”，文中通过比较水平井中碎钻测井电阻率和电缆测井电阻率曲线，分析了在储层内部和界面上的曲线特征，提出了水平井中界面划分的方法，并结合其他资料可进一步确定储层界面是上界面还是下界面。
在储层内部电阻率响应，当仪器没有探测到界面位置时，随钻电阻率数值和电缆测井电阻率数值相差不大，它们都没有受到界面和上下围岩的影响，探测到的是地层真电阻率。
但随钻电阻率测井可以基本不考虑钻井液侵入或钻井液侵入较浅，而电缆测井时钻井液侵入有一定深度，因此电缆测井电阻率数值比随钻测井要小10%～50%。
在界面附近处电缆测井由于深感应先探测到储层高电阻率值，使之数值上升较快，中感应后探测到储层高电阻率值，数值上升相对滞后，在对数曲线上表现为深和中感应电阻率曲线数值表现为一定的幅度差。
随钻感应电阻率测井由于探测深度比电缆测井小和没有钻井液侵入，因此它的测井曲线幅度差和电缆测井相比要小，但随钻测井电阻率数值比电缆测井数值高50%～100%。
地层倾角与钻井井眼方向之间的夹角对电阻率测井数值有较大影响。
在储层内部仪器没有探测到地层界面时，它们之间的夹角对电阻率数值影响不大，在界面附近就应该考虑界面附近的泥岩对电阻率测井数值的影响，在水平井中界面附近的泥岩对电阻率数值影响长度较长。
仵杰等2011年发表文章“阵列感应测井斜井信号处理方法研究”，他们认为倾斜影响包括体积项的影响和电荷项的影响，斜井校正即消除体积项的影响和电荷项的影响。
文章首先从阶跃模型中提取斜井响应函数，然后利用最优化的方法设计能够同时滤除体积项和电荷项的影响的二维自适应滤波器，消除测量信号的倾斜影响。
文章在线性近似的前提下，由地层阶跃模型，提取电荷项响应函数和体积项响应函数，依据响应函数设计二维自适应滤波器，斜井中的原始测量信号经滤波处理后，层边界处的犄角消除，曲线幅度得到明显改善，处理后的信号和直井中的测量信号基本重合。
但该滤波处理没有考虑趋肤效应影响，仅适合电导率较低的测量信号，当电导率较大时，处理结果应做进一步的趋肤效应校正。