第四章 感应测井解剖

第二节 感应线圈系的探测特性
2）纵向积分几何因子
纵向积分几何因子定义为：
h 2
G纵积 GZ(z)dz h 2
其物理意义为厚度为h、中心与线圈系中心重合的 无限延伸的板状介质对双线圈系测量结果的相对贡 献。GZ和G纵积与z的关系曲线分别叫纵向微分和纵 向积分几何因子曲线。
纵向积分几何因子特性曲线
d
dt
ε—感应电动势（伏特）；Φ— 磁通量（韦伯）；T— 时间（秒）
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。它主要由线圈系 和必须的电子线路组成。 其中线圈系由发射线圈T和 接收线圈R按一定方式组合 而成。各类线圈分别用匝 数N和截面积S来描述。发 射线圈和接受线圈间的距 离称为线圈距，记作L。
2、围岩-层厚校正 根据图版，进行围岩—层厚校正
3、侵入校正 如果地层没有泥浆侵入，则经过均质校正及围
岩—层厚校正后的电导率即为地层电导率。如 果有泥浆，则借着做侵入校正，最后得到地层 电导率。
第三节 感应测井曲线的特点及应用
1、划分渗透层
第二节 感应线圈系的探测特性
纵向微分 几何因子
将g对r积分，就 得到纵向微分何
几因子Gz
其物理意义是z值一定，1个单 位厚度的无限延伸的薄板状介 质，对σa的相对贡献，
Gz 0gdr2L1L， ，当 当 ||zz||LL2
8z
2
第二节 感应线圈系的探测特性
Gz 0gdr82L1zL2， ，当 当 ||zz||L2L2
第二节 感应线圈系的探测特性
横向微分几何因子特性曲线
（c） 横向积分几何因子特性曲线
第二节 感应线圈系的探测特性
2）地层厚度、围岩影响大
从纵向积分几何因子曲线可以看出，h=1米 时，目的层和围岩对视电导率的相对贡献各为 50%；当h<1米时，围岩的相对贡献占主要作 用。只有当地层厚度h>2米时，目的层对视电 导率的相对贡献才大于70%。即地层足够厚时， 围岩影响才可以忽略
二、感应测井曲线的影响因素
1、均质校正
主要是指对电磁波在均匀无限介质中传播时，
其幅度衰减和相位移动的校正。由于传播效应
的影响，在均匀无限介质中测到的视电阻率σa
与真电导率σ存在以下关系
1
aep2 p1psip npcopsp
2
2
L
其中：p—传播常数；L—线圈距
第三节 感应测井曲线的特点及应用
第三节 感应测井曲线的特点及应用
右 图 是 0.8 米 六 线 圈 系 的纵向特征曲线。与双线圈 系的特征曲线相比，有很大 的改进。例如，从图上曲线 2可以看出，当h=l米时，G 纵积=0.67，而双线圈系的G 纵 积 =0.5( 见 图 ) ， 说 明 用 六 线圈系时围岩的影响大大减 小。
第二节 感应线圈系的探测特性
第三节 感应测井曲线的特点及应用
二次磁场，二次磁场在接收线圈R中产生的感应电动势为：
dRe22n 4T nL RsTsRI•L 2•lT r3l3R 3drdz
lR、lT—分别为单元环到接收线圈和发射线圈的距离；
K仪 K22nTnRsTsRI 4L
L r3 g 2 • lT3lR3
其中：K仪—仪器常数；g—单元环几何因子，仅与单元环和线圈系
dein2TlT3STr2 I
第一节 感应测井原理
dIi4nTlT3STr Iσdrdz
其中： σ—介质的电导率，（西门子/米），电阻率的 倒数； μ—介质的磁导率； ω—交变电流的角频率； r—单元环的半径； I—发射电流强度。
第一节 感应测井原理
2、二次磁场
单元环内感生电流是涡流，也是交变电流，在周围空间产生
的相对位置有关
第一节 感应测井原理
第一节 感应测井原理
则所有单元环在接收线圈内产生的感应电动势为：
ER
K 仪
gd
rd
z
0
3、地层电导率
地层视电导率等于ER与仪器常数之比。
a
ER K
gdrdz
0
第一节 感应测井原理
对于分区均匀的介质，视电导率可以σa写为：
ag d sm g d rid g zd rtdg zd rsdg zdr
如图所示，从曲线和公式可以
看出，当h<L时，G纵积随h成正
比增加，当h=L时，G纵积=0.5，
即有一半的信号来自线圈系范
围内的介质，也就是说地层和
围岩对视电导率的贡献各占50
％；当h>L时，Gz按1 L 的 规
2h
可见， 当地层较薄时 (h<L)， 围岩影响很显著，难以消除，
律增加，直到 h时，Gz=1， 测量结果不能反映目的层的特
2、上下围岩不同，地层电导率曲线的特点
电导率曲线为非对称曲线。 厚层（h>2m）的中部，电 导率接近于地层实际值，随 着厚度的减小，视电导率受 围岩电导率影响增加，与地 层的差异增大，相对于其他 地方，地层中部值与实际值 最为接近。
上下界面分别用各自的半幅 点确定其界面。
第三节 感应测井曲线的特点及应用
第二节 感应线圈系的探测特性
2、纵向几何因子
为了研究地层厚度、围岩对视电导率的影响， 需要讨论线圈系的纵向探测特性
1)、纵向微分几何因子
线圈系的纵向微分几何因子定义为：
Gz g(r, z)dr
其物理意义是z值一0 定，1个单位厚度的无限延伸 的薄板状介质，对σa的相对贡献，可以说明线圈系 的纵向探测特性，即地层厚度、围岩对σa的相对贡 献。
第二节 感应线圈系的探测特性
2、0.8m六线圈系的探测特性
2）0.8米六线圈系纵向探测特性
0.8米六线圈系和其主线圈对的纵向微分、积 分几何因子特性如图。比较发现：0.8米六线圈 系的纵向微分几何因子的极大值大于主线圈对 的纵向微分几何因子极大值，说明0.8米六线圈 系的纵向分辨能力强。0.8米六线圈系的纵向积 分几何因子上升比较快，而主线圈对的纵向积 分几何因子上升比较缓慢，
由此可以看出，双线圈系的探测特性不理想。
第二节 感应线圈系的探测特性
第二节 感应线圈系的探测特性
三、复合线圈系——0.8m六线圈系探测特性
1、0.8m六线圈系的组成
由三个发射线圈和三个接收线圈组成，其中 T0R0是主线圈对，两个线圈之间的距离为0.8米， 称为主线圈距，记作Loo.T1、R1分别为补偿发 射线圈和补偿接收线圈，位于主线圈对的内侧， 其作用为消除井的影响。T2、R2为聚焦发射线 圈和聚焦接收线圈，位于主线圈对外侧，作用 是减小围岩影响，提高线圈系的纵向分层能力
第二节 感应线圈系的探Байду номын сангаас特性
第二节 感应线圈系的探测特性
2、0.8m六线圈系的探测特性
1）0.8米六线圈系横向探测特性
0.8米六线圈系和其主线圈对的横向微分、积分几何因 子特性曲线如图。比较发现，0.8米六线圈系的横向微 分几何因子的极大值对应的r小于主线圈对的横向微分几 何因子极大值对应的r；0.8米六线圈系的横向积分几何 因子上升比较缓慢，而主线圈对的横向积分几何因子曲 线上升比较快，对应同一r，0.8m六线圈系的横向积分、 微分几何因子均小于主线圈对的横向微分、积分几何因 子。由此说明0.8m六线圈系的横向探测特性优于主线 圈对的横向探测特性。
第一节 感应测井原理
一、电磁感应原理
当一个导体回路中的电流变化时，在附近的另一个 导体回路中将出现感应电流；或者把一个磁铁在一个闭 合导体回路附近移动时，回路中也将出现感应电流，即 穿过一个回路的磁通发生变化时，这个回路中将出现感 应电动势，并在回路中产生电流，感应电动势等于磁通 量变化率的负值，这一现象称为电磁感应现象。
第二节 感应线圈系的探测特性
当r<0.2m时，Gr《Gr00 当r=0.2m时，G横积=-0.0027，G横 积00 =0. 067
当r=3m时，G横积00> G横积
0.8m六线圈系和其主线圈对的横向微分和积分 几何因子特性曲线
1—六线圈系的横向微分几何因子 2—六线圈系的横向积分几何因子 3—主线圈对的横向微分几何因子 4—主线圈对的横向积分几何因子
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 。
该图也说明，双线圈系的主要信号来自 线圈系范围内的介质。
从上式还可以看出，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。
说明这时没有围岩的影响。
点；只有当h>2L时，Gz>70％，
即地层足够厚时，围岩影响才
可以忽略。
第二节 感应线圈系的探测特性
3、双线圈系探测的缺点
1）井眼、侵入带影响大
从横向积分几何因子曲线可以看出，r=0.5米 的圆柱状介质对视电导率的相对贡献为22.5%， r=2.5米的圆柱状介质对视电导率的相对贡献为 77%，r>2.5米以外的介质对视电导率的相对贡 献为23%，由此可以得出，井的影响大，探测 深度浅。
第二节 感应线圈系的探测特性
线圈系的探测特性主要包括线圈系的横向探测 特性和纵向探测特性
一、几何因子的特性
g
L 2
•
r3 lT3lR3
线圈系的几何因子反映了线圈系的探测特性， 它满足归一化条件，即：
gdrdz1
0
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。
第二节 感应线圈系的探测特性
第一节 感应测井原理
三、感应测井原理
单元环：将仪器周围介质 设想成，是由井轴为中心， 半径为r和深度为z的各不相 同的许许多多地层圆环组 成，这些圆环叫单元环。 此时，可以把地层看做是 有无数个半径不同但同轴 的线圈组成的。
第一节 感应测井原理
1、一次磁场
测井时，发射线圈T（nT、ST)通有交流电，发射频率为 20kHz。此时，在接收线圈(nR、SR）中产生的感应电动势与周 围介质的电阻率无关，称为无用信号；在周围介质的线圈系中也 产生感应电动势和感生电流。在单元环内产生的感应电动势及感 生电流分别为：
第二节 感应线圈系的探测特性
横向微分几何因子特性曲线
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，说明井孔 和侵入带的影响大；
③r>2L后，几何因子 很小，说明远离井孔 的介质对测量结果影 响小。
r=0.45L处的介质贡献最大→要增加探测深度，就必须增 大线圈距L——与侧向测井类似
s
m
i
t
s
G mmG i iG t tG s s
该式是感应测井视电导 率的几何因子表达式， 说明视电导率是各区域 电导率的加权值，其权 系数是各区域的几何因 子。
其中：Gm、Gi、Gt、Gs分别为井、侵入带、原状地层、围岩的几何因子；
σm、σi、σt、σs分别为井、侵入带、原状地层、围岩的电导率
一、感应测井理论曲线的特点
1、上下围岩相同，感应曲线特点：
电导率曲线关于地层中心对称。厚 层的中部，电导率等于地层值；随 厚度的减小，视电导率受围岩电导 率影响增加，与地层值的差异增大。 地层中部值与实际值最为接近。 层厚h>2m时，界面在半幅点；层 厚较小时，半幅点确定的层厚>实 际层厚
第三节 感应测井曲线的特点及应用
二、双线圈系的探测特性
1、横向几何因子
1）横向微分几何因子
线圈系的横向微分几何因子定义为：
Gr g(r,z)dz
其物理意义是半径为r的一个单位厚度的无限长圆筒状介质的 电导率对σa的相对贡献，它可以说明线圈系的横向探测特性， 即井、侵入带、原状地层的电导率对σa的相对贡献。Gr、与r 的关系曲线分别叫横向微几何因子曲线
第二节 感应线圈系的探测特性
2）横向积分几何因子
横向积分几何因子定义为：
rd 2
G横积 =
Gr (r )dr
0
其物理意义为直径为d的无限长圆柱状介质电导 率对双线圈系测量结果的相对贡献。G横积与r 的关系曲线叫横向积分几何因子曲线
第二节 感应线圈系的探测特性
横向积分几何因子特性曲线
r=2.5米的圆柱状介质对测量的贡献为77％。r=0.5米以内 的介质对测量结果贡献为22.5％，说明井孔和侵入带影响 较大，这是双线圈系的一大缺点。
1第三章感应测井电阻率测井仪要求介质必须具有一定的导电能力在油基泥浆和空气钻井内无法测量为解决这一问题1949年hgdoll以电磁感应原理为基础提出了感应测井方法后来出现了实际生产中常用的双感应测井20世纪90年代出现了阵列感应测井并得到广泛应用
第三章 感应测井
电阻率测井仪要求介质必须具有一定的 导电能力，在油基泥浆和空气钻井内无法测 量，为解决这一问题，1949年H.G.Doll以电 磁感应原理为基础，提出了感应测井方法， 后来出现了实际生产中常用的双感应测井， 20世纪90年代出现了阵列感应测井，并得到 广泛应用。