地层倾角测井
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' '
nD cos ' sin ' sin 1 sin 1 cos ' cos ' sin 1 cos 1 sin ' cos 1 nA sin ' sin ' sin 1 sin 1 sin ' cos ' sin 1 cos 1 cos ' cos 1
井径C2－4大于
钻头直径；而C1
－3接近于钻头
直径。说明井
眼沿2、4极板
方位崩落。最 大地应力方向
和裂缝方向与
其垂直。
5、地应力方向分析
ห้องสมุดไป่ตู้
由于地应力存在，
井眼常出现椭圆状。
其长轴方向为最小地
应力方向。其短轴方
向为最大地应力方向。
某油田一口探井的地应力方向图。 椭圆井眼长轴方向340°－160°， 地应力方向70°－250°
3）、冲溶型椭圆井眼 常见于泥岩、盐岩井段。泥岩受到钻井液浸泡
冲刷，体积膨胀而垮塌，形成椭圆井眼。同样，钻
井液溶蚀井壁周围的盐岩，也会造成椭圆井眼。 特点：两条井径曲线都扩径，且具有很好的相 似性，井径差值也较大。 小结：应力型和断裂型椭圆井眼的成因都与地下应 力场有关，产生的椭圆井眼的长轴与最小地应力方 向一致。而冲溶型椭圆井眼成因与地下应力场无关。
2. 斜井计算方法
1). 1 arctg (
Z 4 Z1 2 Z3 Z1 2 ) ( ) C14 C13
1 arctg
( Z 4 Z 2 )C13 ( Z3 Z1 )C24
2).
2 1
2 1
1 3 arctg tg 2 cos 2
1 3). 3 arctg tg2 cos 3
1 5 arctg tg4 cos 5
4 3 '
1 5 arctg tg 4 cos 4
6).
5
5
'
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
o o
第三节 地层倾角测井资料的成果显示
一、数据表
二、成果图 1、蝌蚪图
特点:地层深
度、地层倾角、
地层倾斜方位 角
2、棍棒图
特点：表示沿剖面 线的地层视倾角随
深度变化的图件。
tg tg cos
地层倾斜线与横剖面的投影线之间的夹角。 地层视倾角； 地层真倾角。
nF arctg nD
1号极板方位角
4. 其中1个极板接触不良时,地层倾角及倾斜方
位的计算---设2号极板接触不良 1). R31 jC13 k ( Z1 Z3 ) C C R41 i 24 j 13 k ( Z1 Z 4 ) 2 2
2）、断裂型椭圆井眼
在强大的地应力场作用下，岩石断裂，形成裂
缝或断层。作经遇到裂缝或断层时，就会形成椭圆 井眼。在原地张应力场作用下，裂缝的延伸方向总 是垂直于水平最大主应力方位，正断层的走向也是 如此。因此断裂型椭圆井眼长轴方位业余水平最小
主应力方位一致。
特点：在双井径曲线上的表现于应力型椭圆井眼 类似，但井径差值比应力型椭圆大。
第十六章
地层倾角测井
地层倾角测井主要测量地层的倾角及倾向.
第一节 地层倾角测井的基本原理
一.基本概念 1地层走向-----地层面与水平面的交线的方位角. 2.地层倾向----地层面倾斜的方向.地层倾向线与正北 的夹角.倾斜线在水平面上的投影为倾向线. 3.地层倾角----地层倾斜线与倾向线的夹角.
二.地层倾角测井原理
３、方位频率图
特点：仅反映某 一深度段内地层 倾斜方位的分布
规律，不反映地
层倾角的变化情
况。
４、改进的施米特图 特点：不仅反映 某一深度段内地
层倾斜方位的分
布规律，也反映
地层倾角的变化
情况。
５、圆柱面展开图
特点：直观显示地层 的倾角及其他一些结 构和构造现象．
第四节 地层倾角测井资料的应用
一、地层倾角矢量图模式 １、绿模式 地层倾角和倾斜方位基本不随地层深度变化． ２、红模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地层倾角 增大。 ３、兰模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地层倾角 减小。 ４、乱模式 随地层深度变化，地层倾角和倾斜方位杂乱变化。 如图所示。
1.空间任意平面位置的确定方法
建立如图16-1的坐标系.任意平面的单位法向矢 量n在大地坐标系(V,N,E)中的三分量分别为 nV , nN , nE
由图可知,任意平面的倾角和倾斜方位角分别为
arctg (
n n
2 E
2 N
nV
),
nE arctg nN
2.地层倾角测井仪的测量原理
3). 地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
二. 斜井内地层倾角及倾斜方位的计算
1.建立坐标系
仪器坐标系OFDA -- A轴与井轴重合,FOD为垂
直井轴的平面,1号极板在D轴,2号极板在F轴. 大地坐标系OENV---V轴是铅垂轴,E轴是正东 轴,N是正北轴,EON是水平面. 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合.
的地层倾向相同．
２）、逆断层
随深度增加，倾角增大，在断层面附近
达最大，而后减小．地层倾向基本不变．
３）、同生断层
越接近断层面，地层倾角越大；在断层面两侧，
地层倾向相反．
３、确定不整合
１）、角度不整合 不整合面上下倾角不同，且均不随深度变 化．地层倾向可能相反。 ２）、假整合 假整合处如果存在风化壳，则地层倾角和倾向 均无规律变化。
4、识别裂缝性地层
相对极板
电阻率值
高，而另
外两方位
电阻率曲 线低
根据电导率异常 及双井径确定裂
缝发育层段
3123处出现 泥浆漏失现象
5、地应力方向分析 （1）椭圆井眼分类 1）、应力型椭圆井眼
由于应力场两个水平主应力存在差异，钻井时
在井壁形成应力集中。对于张性应力场，在最小主 应力方向产生最大周向张性法应力，时井壁形成椭 圆井眼。 应力型椭圆井眼的特点：井眼单方向拉长，椭圆 井眼出现的井段较短，并且断续出现；有固定的 椭圆井眼长轴方位。
注:
1号极板方位角---从正北起顺时针方向计量.
井斜角----井轴与铅垂线的夹角. 1号极板相对方位角---井轴相对1号极板的 方位角.从1号极板开始逆时针方向计量.
图16-2 地层倾角测井曲线实例
四臂地层倾角测井曲线
六臂地层倾角测井曲线
2).常见曲线质量问题
a. 极板浮动 常见井眼扩大层段,微聚焦电阻率测量值偏低.
h12 Z2 Z1 , h13 Z3 Z1 , h14 Z4 Z1
S2 R41 R31
2). 地层层面单位法向矢量在仪器坐标系下的三分量
C13 nF (2h14 h13 ) 2 S2 C24 nD h13 2 S2 C13C24 nA 2S2
2.
设地层倾角测量值为1,1, 背景值为 , ,
' '
则可以根据以下步骤计算地层真倾角和真倾斜
方位.
1).
2).
1
1
2 1
2 1 '
1 1 3 arctg 3). 3 arctg tg2 cos 3 tg 2 cos 2
4). 5).
4 3
绿模式 红模式
乱模式
兰模式
二、研究地质构造问题
１、研究褶皱构造
对称背斜－－地层倾角和倾向基本不随深度改。
非对称背斜－－井眼通过其两翼时，随深度增加，
有兰模式－红模式。
平卧背斜－－上下翼倾向相反，倾角随深度也发 生变化。 变化深度为井眼和背斜轴相交处．
２、确定断层 １）、有拖曳现象的正断层－自上而下，越接近断 层面倾角越大，过断层后，倾角减小；上下断层面
0
0
双侧向识别裂缝－－两条电阻率曲线成双轨关系 A段地层:RLLd=115欧姆米
RLLS=60欧姆米
Rmf=0.18欧姆米
(Fr )c 1.5 Rmf (CLLS CLLd ) Fr
CLLd 1 RLLd
CLLS 1 RLLS
两条电阻 率曲线成
双轨关系
根据Pe曲线
确定裂缝
特点：裂缝 发育处， Pe值大。
由于泥浆 侵入，裂 缝发育处 微电阻率 低，接近 于钻井液 电阻率。
裂缝发育层
位，泥浆侵
入深，油层
电阻率明显
降低。
其中: nF C13 ( Z 2 Z 4 )
S C nD 24 ( Z 3 Z1 ) S C C nA 13 24 S
2 2 2 2 S C13 ( Z 2 Z 4 ) 2 C24 ( Z 3 Z1 ) 2 C13 C24
注: 如果1号极板不在正北方向,则地层倾斜方位 角为:
4).
4 3
4 3
5).
1 5 arctg tg4 cos 5
1 5 arctg tg 4 cos 4
6).
5
sin 5 arctg cos cos
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
o o
三.背景校正 1.已知地层倾角测井测得的地层层理倾角为 1 方位角为 1 构造倾角为 ' , 方位角为 ' . 则消除构造倾角影响后的层理倾角和方位角.
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
'
其中:
nF cos sin 1 sin 1 sin sin 1 cos 1
b. 微聚焦电阻率曲线出现平头
常见高阻(或低阻)层段,其电阻率值超过仪器的测 量范围.
c. 仪器遇阻
微聚焦电阻率曲线出现平直状.
d.下井仪器转动,1号极板方位角增大.
e.相对方位角曲线抖动
常见井眼不规则层段.
第二节 地层倾角及倾斜方位的计算
一. 直井内地层倾角及倾斜方位的计算
1. 建立坐标系
1). 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合(位于 井轴); 2). 1号极板在D轴上,D轴指向正北方向. 2. 地层面上四个极板的坐标
C13 C , Z1 ), M 2 ( 24 , 0, Z 2 ), 2 2 C13 C24 M 3 (0, , Z 3 ), M 4 ( , 0, Z 4 ) 2 2 M 1 (0,
3. 地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
椭圆型井眼的长轴方向与最小主应力方向一致。
最小主应力方位：
Amin AZ 90
0 C 24 C13 { 1 C 24 C13 1 AZ 90 { 0 1 AZ 90
裂缝延伸方位：
0
0
AZ---1号极板方位角
LFFX AZ 90 90
1).地层倾角测井的输出
a. 四条微聚焦电阻率(或电导率)曲线.通过对 比,确定地层面上不在同一直线上的四个点 M1 , M 2 ,
M3 , M 4 沿井轴方向的高度 Z1 , Z2 , Z3 , Z4 .
b.两条井径曲线
C13 , C24
c. 1号极板方位角曲线
d.井斜角及1号极板相对方位角 ,
nD cos ' sin ' sin 1 sin 1 cos ' cos ' sin 1 cos 1 sin ' cos 1 nA sin ' sin ' sin 1 sin 1 sin ' cos ' sin 1 cos 1 cos ' cos 1
井径C2－4大于
钻头直径；而C1
－3接近于钻头
直径。说明井
眼沿2、4极板
方位崩落。最 大地应力方向
和裂缝方向与
其垂直。
5、地应力方向分析
ห้องสมุดไป่ตู้
由于地应力存在，
井眼常出现椭圆状。
其长轴方向为最小地
应力方向。其短轴方
向为最大地应力方向。
某油田一口探井的地应力方向图。 椭圆井眼长轴方向340°－160°， 地应力方向70°－250°
3）、冲溶型椭圆井眼 常见于泥岩、盐岩井段。泥岩受到钻井液浸泡
冲刷，体积膨胀而垮塌，形成椭圆井眼。同样，钻
井液溶蚀井壁周围的盐岩，也会造成椭圆井眼。 特点：两条井径曲线都扩径，且具有很好的相 似性，井径差值也较大。 小结：应力型和断裂型椭圆井眼的成因都与地下应 力场有关，产生的椭圆井眼的长轴与最小地应力方 向一致。而冲溶型椭圆井眼成因与地下应力场无关。
2. 斜井计算方法
1). 1 arctg (
Z 4 Z1 2 Z3 Z1 2 ) ( ) C14 C13
1 arctg
( Z 4 Z 2 )C13 ( Z3 Z1 )C24
2).
2 1
2 1
1 3 arctg tg 2 cos 2
1 3). 3 arctg tg2 cos 3
1 5 arctg tg4 cos 5
4 3 '
1 5 arctg tg 4 cos 4
6).
5
5
'
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
o o
第三节 地层倾角测井资料的成果显示
一、数据表
二、成果图 1、蝌蚪图
特点:地层深
度、地层倾角、
地层倾斜方位 角
2、棍棒图
特点：表示沿剖面 线的地层视倾角随
深度变化的图件。
tg tg cos
地层倾斜线与横剖面的投影线之间的夹角。 地层视倾角； 地层真倾角。
nF arctg nD
1号极板方位角
4. 其中1个极板接触不良时,地层倾角及倾斜方
位的计算---设2号极板接触不良 1). R31 jC13 k ( Z1 Z3 ) C C R41 i 24 j 13 k ( Z1 Z 4 ) 2 2
2）、断裂型椭圆井眼
在强大的地应力场作用下，岩石断裂，形成裂
缝或断层。作经遇到裂缝或断层时，就会形成椭圆 井眼。在原地张应力场作用下，裂缝的延伸方向总 是垂直于水平最大主应力方位，正断层的走向也是 如此。因此断裂型椭圆井眼长轴方位业余水平最小
主应力方位一致。
特点：在双井径曲线上的表现于应力型椭圆井眼 类似，但井径差值比应力型椭圆大。
第十六章
地层倾角测井
地层倾角测井主要测量地层的倾角及倾向.
第一节 地层倾角测井的基本原理
一.基本概念 1地层走向-----地层面与水平面的交线的方位角. 2.地层倾向----地层面倾斜的方向.地层倾向线与正北 的夹角.倾斜线在水平面上的投影为倾向线. 3.地层倾角----地层倾斜线与倾向线的夹角.
二.地层倾角测井原理
３、方位频率图
特点：仅反映某 一深度段内地层 倾斜方位的分布
规律，不反映地
层倾角的变化情
况。
４、改进的施米特图 特点：不仅反映 某一深度段内地
层倾斜方位的分
布规律，也反映
地层倾角的变化
情况。
５、圆柱面展开图
特点：直观显示地层 的倾角及其他一些结 构和构造现象．
第四节 地层倾角测井资料的应用
一、地层倾角矢量图模式 １、绿模式 地层倾角和倾斜方位基本不随地层深度变化． ２、红模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地层倾角 增大。 ３、兰模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地层倾角 减小。 ４、乱模式 随地层深度变化，地层倾角和倾斜方位杂乱变化。 如图所示。
1.空间任意平面位置的确定方法
建立如图16-1的坐标系.任意平面的单位法向矢 量n在大地坐标系(V,N,E)中的三分量分别为 nV , nN , nE
由图可知,任意平面的倾角和倾斜方位角分别为
arctg (
n n
2 E
2 N
nV
),
nE arctg nN
2.地层倾角测井仪的测量原理
3). 地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
二. 斜井内地层倾角及倾斜方位的计算
1.建立坐标系
仪器坐标系OFDA -- A轴与井轴重合,FOD为垂
直井轴的平面,1号极板在D轴,2号极板在F轴. 大地坐标系OENV---V轴是铅垂轴,E轴是正东 轴,N是正北轴,EON是水平面. 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合.
的地层倾向相同．
２）、逆断层
随深度增加，倾角增大，在断层面附近
达最大，而后减小．地层倾向基本不变．
３）、同生断层
越接近断层面，地层倾角越大；在断层面两侧，
地层倾向相反．
３、确定不整合
１）、角度不整合 不整合面上下倾角不同，且均不随深度变 化．地层倾向可能相反。 ２）、假整合 假整合处如果存在风化壳，则地层倾角和倾向 均无规律变化。
4、识别裂缝性地层
相对极板
电阻率值
高，而另
外两方位
电阻率曲 线低
根据电导率异常 及双井径确定裂
缝发育层段
3123处出现 泥浆漏失现象
5、地应力方向分析 （1）椭圆井眼分类 1）、应力型椭圆井眼
由于应力场两个水平主应力存在差异，钻井时
在井壁形成应力集中。对于张性应力场，在最小主 应力方向产生最大周向张性法应力，时井壁形成椭 圆井眼。 应力型椭圆井眼的特点：井眼单方向拉长，椭圆 井眼出现的井段较短，并且断续出现；有固定的 椭圆井眼长轴方位。
注:
1号极板方位角---从正北起顺时针方向计量.
井斜角----井轴与铅垂线的夹角. 1号极板相对方位角---井轴相对1号极板的 方位角.从1号极板开始逆时针方向计量.
图16-2 地层倾角测井曲线实例
四臂地层倾角测井曲线
六臂地层倾角测井曲线
2).常见曲线质量问题
a. 极板浮动 常见井眼扩大层段,微聚焦电阻率测量值偏低.
h12 Z2 Z1 , h13 Z3 Z1 , h14 Z4 Z1
S2 R41 R31
2). 地层层面单位法向矢量在仪器坐标系下的三分量
C13 nF (2h14 h13 ) 2 S2 C24 nD h13 2 S2 C13C24 nA 2S2
2.
设地层倾角测量值为1,1, 背景值为 , ,
' '
则可以根据以下步骤计算地层真倾角和真倾斜
方位.
1).
2).
1
1
2 1
2 1 '
1 1 3 arctg 3). 3 arctg tg2 cos 3 tg 2 cos 2
4). 5).
4 3
绿模式 红模式
乱模式
兰模式
二、研究地质构造问题
１、研究褶皱构造
对称背斜－－地层倾角和倾向基本不随深度改。
非对称背斜－－井眼通过其两翼时，随深度增加，
有兰模式－红模式。
平卧背斜－－上下翼倾向相反，倾角随深度也发 生变化。 变化深度为井眼和背斜轴相交处．
２、确定断层 １）、有拖曳现象的正断层－自上而下，越接近断 层面倾角越大，过断层后，倾角减小；上下断层面
0
0
双侧向识别裂缝－－两条电阻率曲线成双轨关系 A段地层:RLLd=115欧姆米
RLLS=60欧姆米
Rmf=0.18欧姆米
(Fr )c 1.5 Rmf (CLLS CLLd ) Fr
CLLd 1 RLLd
CLLS 1 RLLS
两条电阻 率曲线成
双轨关系
根据Pe曲线
确定裂缝
特点：裂缝 发育处， Pe值大。
由于泥浆 侵入，裂 缝发育处 微电阻率 低，接近 于钻井液 电阻率。
裂缝发育层
位，泥浆侵
入深，油层
电阻率明显
降低。
其中: nF C13 ( Z 2 Z 4 )
S C nD 24 ( Z 3 Z1 ) S C C nA 13 24 S
2 2 2 2 S C13 ( Z 2 Z 4 ) 2 C24 ( Z 3 Z1 ) 2 C13 C24
注: 如果1号极板不在正北方向,则地层倾斜方位 角为:
4).
4 3
4 3
5).
1 5 arctg tg4 cos 5
1 5 arctg tg 4 cos 4
6).
5
sin 5 arctg cos cos
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
o o
三.背景校正 1.已知地层倾角测井测得的地层层理倾角为 1 方位角为 1 构造倾角为 ' , 方位角为 ' . 则消除构造倾角影响后的层理倾角和方位角.
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
'
其中:
nF cos sin 1 sin 1 sin sin 1 cos 1
b. 微聚焦电阻率曲线出现平头
常见高阻(或低阻)层段,其电阻率值超过仪器的测 量范围.
c. 仪器遇阻
微聚焦电阻率曲线出现平直状.
d.下井仪器转动,1号极板方位角增大.
e.相对方位角曲线抖动
常见井眼不规则层段.
第二节 地层倾角及倾斜方位的计算
一. 直井内地层倾角及倾斜方位的计算
1. 建立坐标系
1). 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合(位于 井轴); 2). 1号极板在D轴上,D轴指向正北方向. 2. 地层面上四个极板的坐标
C13 C , Z1 ), M 2 ( 24 , 0, Z 2 ), 2 2 C13 C24 M 3 (0, , Z 3 ), M 4 ( , 0, Z 4 ) 2 2 M 1 (0,
3. 地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
nF arctg nD
椭圆型井眼的长轴方向与最小主应力方向一致。
最小主应力方位：
Amin AZ 90
0 C 24 C13 { 1 C 24 C13 1 AZ 90 { 0 1 AZ 90
裂缝延伸方位：
0
0
AZ---1号极板方位角
LFFX AZ 90 90
1).地层倾角测井的输出
a. 四条微聚焦电阻率(或电导率)曲线.通过对 比,确定地层面上不在同一直线上的四个点 M1 , M 2 ,
M3 , M 4 沿井轴方向的高度 Z1 , Z2 , Z3 , Z4 .
b.两条井径曲线
C13 , C24
c. 1号极板方位角曲线
d.井斜角及1号极板相对方位角 ,