感应测井
第05章 感应测井
By Liu Diren Yangtze University
第3节 曲线特点及其应用
一.视电导率 曲线特点
上下地层对称，曲 线对称于地层中部； 对厚层，半幅点对 应层界面； 厚层中部值最接近 真值。
By Liu Diren Yangtze University
二.影响因素
井眼影响； 层厚围岩影响； 侵入影响； 传播效应的影响
2、仪器和测量
类似于声波的测量 设计
By Liu Diren Yangtze University
By Liu Diren Yangtze University
二 资料应用
1、求σ和ε
α＝ω t pl
20 × lg E1 β= E2 8.686L
对高频低电导率介质， 则
α＝ω ε σ β＝ 2 ε
ωσ
2
ωε 2 ωε 1＋（ ）＋ σ σ ωε 2 ωε 1＋（ ）－ σ σ
ωσ
2
1、介电常数与高频电磁场特性的关系
相位常数 衰减常数
α＝ β＝
ωσ
2
ωε 2 ωε 1＋（ ）＋ σ σ
1＋（
ωσ
2
ωε 2 ωε ）－ σ σ
对低频高电导率介质，
ωε σ
只与
<< 1，则
α＝ β＝
ωσ
2
σ 有关
接受线圈
涡流
二次 交变磁场
发射线圈
一次次 交变磁场
2、二次感应电动势与地层电导率
任一单元环在接收线圈上产生的二次感应 电动势（有用信号）
dVR = K g σ drdz iω nT nR sT s R I 仪器常数K = 4πL 3 L r 单元环微分几何因子g = 3 3 2 ρT ρ R
感应测井仪器实验报告
感应测井仪器实验报告一、引言感应测井是石油勘探开发领域中常用的技术手段之一，通过采集地下岩层的电磁信号，获得地层的电导率、渗透率等物理参数，为油气资源的评价和开发提供了关键信息。
感应测井仪器是实现这一过程的关键设备，本实验旨在通过测试感应测井仪器的性能参数，验证其在地质勘探中的可行性。
二、实验目的1. 理解感应测井的原理及仪器结构；2. 学习使用感应测井仪器对模拟地层进行测量；3. 分析感应测井仪器的性能参数。
三、实验设备与方法3.1 实验设备本次实验使用的设备包括：1. 感应测井仪器：型号XYZ-100；2. 模拟地层样本：包括含水率不同的模拟岩心。
3.2 实验方法1. 连接感应测井仪器并对仪器进行初始化；2. 将模拟地层样本插入测井仪器的探头中；3. 设置测量参数，如频率、测量深度等；4. 进行测量并记录测量结果；5. 分析测量结果并计算地层物理参数。
四、实验结果与分析4.1 测量结果根据实验设备与方法的步骤，我们进行了多组模拟地层的感应测量，记录了测量得到的数据，并绘制了相应的曲线图。
以频率为横坐标，电导率为纵坐标，我们绘制了不同深度下的电导率曲线图，并通过曲线的变化趋势来分析地层的性质。
4.2 分析与讨论通过对测量结果的分析与讨论，我们得出以下结论：1. 感应测井仪器在测定地层电导率方面具有较高的准确性与可靠性；2. 不同深度下的电导率曲线呈现出不同的变化趋势，由此可以判断不同地层的性质，如含水率、岩性等；3. 在实际应用中，感应测井仪器还可以与其他测井仪器相结合，对地层物性参数进行多参数综合分析，提高评价准确度。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了感应测井仪器在地质勘探中的可行性，具体得出以下结论：1. 感应测井仪器可以准确测量地层的电导率等物理参数；2. 感应测井仪器在分析地层特性、评价油气资源方面具有重要作用；3. 进一步的研究工作可以探索感应测井仪器与其他测井技术的结合，提高勘探开发效率。
感应测井
∇• E = 0
（2-4）
式中， H 为介质空间中的磁场强度矢量； E为 介质空间中的电场强度矢量；JT 为发射线圈中 的电流密度矢量。将（2-2）代入（2-1），得 到关于 E的方程：
∇×∇× E = −iωµJT − iωµσ E
（2-5）
考虑到式（2-4）以及
∇×∇× E = ∇(∇• E) − ∇2 E
µ 对一般沉积岩， ≈ µ0 = 4π ×10 nH / m （亨/米） ， ω σ = 1～ 10−5 s/m（西门子/米）， = 2π ×104 rad / s （弧度/秒），由式（2-17）算得电磁波传播的 速度范围为： V = 3.16×105～107 m/s
2
电磁波传播一束产生的附加相移的范围为： θ=22.78～0.72（度） 可见，由于导电介质中电磁波速度的下降 ， 在感应测井范围（0.2～3m）内，介质中各场 点 Eϕ的相位存在明显的差别；即使对同一场点， 当介质的导电率不同，因传播原因而产生
iωµST NT IT r −ikR1 Eϕ = − e (1+ ikR ) 1 3 4πR1
3 T
（2-14）
S 式中， T = πa ，为发射线圈面积。式（2-14） 是在对发射线圈的尺寸作了一定限制条件下得 到的波动方程式（2-7）的解的表达式。
如果把复波数k写为k=a-ib
2 式中（2-14）可进一步写为： iωµST NT IT r −bR −iaR Eϕ = − e e (1+ ikR ) （2-16） 1 3 4πR1
第一节 无限均匀介质中感应测 井的传播理论
2.1.1.关于感应测井问题
如下页图所示，在无限均匀介质中，同轴 地放置一个发射线圈T和一个接受线圈R，设： 介质的电导率为 σ、介电常数为 、磁导率 µ ； 发射线圈半径为 aT，线圈匝数为 NR ；发射线圈 T和接收线圈R间的距离（线圈距）为L。
感应测井用途
感应测井用途感应测井是油气勘探开发过程中的一项重要技术，主要用于获取井下地层信息，帮助分析确定油气资源的性质和储量。
感应测井技术的主要用途包括以下几个方面：1. 地层电阻率测量感应测井可以通过测量岩石的电阻率来判断储层岩石的类型和含油气性质。
电阻率是岩石中流动电流时所遇到的阻力，高电阻率往往代表非常砂岩等储集层，而低电阻率往往代表含盐水或者含有油气的岩石。
2. 水性测量和水气分布评价感应测井可以通过测量地层的水含量和水气分布来评价储层的水性情况，进而判断储层是否存在脱盐岩以及评价储层的含水饱和度。
这对于油气勘探开发中的油水分离过程以及储层的开发布置有着重要的指导意义。
3. 识别储层感应测井技术可以识别储层中的油气层和盐水层，并通过测量获取油水界面的位置，帮助工程师确定油气层和盐水层的分布情况，进而确定井下目标层的位置和范围。
4. 压力解释感应测井技术可以通过测量井内的压力数据，帮助分析判断储层的压力状态，进而确定地层的储层压力分布情况。
这对于油气勘探开发过程中的地层压力管理和预测有着重要的意义。
5. 井道描述和裸眼显示感应测井技术可以通过测量井道的直径和形状，帮助确定井孔的几何形态，进而判断井下岩石的物性和岩性。
感应测井还可以提供井孔尺寸的测量结果，为工程师设计井下工具和操作流程提供重要依据。
6. 注水井和采油井评价感应测井技术可以通过测量注水井和采油井中的井筒状况和物性参数，帮助评价井筒壁面的酸化和水垢沉积情况，进而确定井筒的通透性和有效面积，为井下工程师提供有效的改造建议。
7. 沉积环境判别感应测井技术可以通过测量地层的电阻率和自然伽马谱的变化情况，帮助判断沉积岩的类型和不同层位的岩石储集条件。
这对于油气勘探开发过程中的地层分带和岩性解释有着重要的意义。
综上所述，感应测井技术在油气勘探开发中具有多个重要的应用。
通过测量井下地层的电阻率、水性、压力、井道描述等参数，可以帮助工程师判断储层的性质和含油气性能，并为油气勘探开发提供科学依据和技术支持。
5_感应测井
介质切成垂直于线圈轴的无数个单位厚度薄层。
以地层所在位置为Z轴坐标原点，把发射线圈 T和接收线圈R分别放在Z轴上-L/2和L/2两点，将g 经适当变换后得：
1 2L gz L 8z 2 L 2 L z 2 z
对r积分，即得到纵向微分几何因子gz
g z gdr
L
发射线圈T
电 磁 感 应 原 理
接收线圈R
根据电磁感应原理，对一个线圈（发射线圈）供交流电， 在它的周围空间就会形成交变电磁场。如果这个线圈周围有另 一个线圈（接收线圈），则第二个线圈中必定产生感应电流。
感应测井
3.方法原理
为了说明感应测井的原理，这里提出一个假设，即：把
地层看成是无数个环绕井轴的线圈。
状介质对视电导率的相对贡 献。
1、双线圈系的纵向探测特征
① 纵向微分几何因子
右图是纵向微分几何因子特征曲线从曲线可
以看出：
A 在线圈系所对的部分介质范围内，即在T ，R 之间的地层贡献最大 (gz 最大 ) ，且对σa 的贡献 为常数(等于1/2L)； B 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。 C 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。
用讯号之间有近90o的相位差。
因此，用相敏检波器可以将有 用信号与无用信号区分开来，从而
记录有用信号。
总结本小节学习内容
感应测井 Induction log 学习内容
一、方法特点
二、基本原理（重点）
三、单元环几何因子理论（难点）
四、双线圈系的探测特征（难点） 五、六线圈系的探测特征
六、感应测井的曲线特征
感应测井
3.方法原理
注意 : 接收线圈 R 不仅被 φ2 穿过
感应测井
二、无用信号及与有用信号关系
1、发射线圈在接收线圈出产生的磁场强度
nT S 0 I Hz 3 2L
2、在接收线圈中产生的磁通量
nT nR S 02 z H z n R S 0 I M TR I 3 2L 2 nT n R S 0 M TR I 3 2L
MTR是接收线圈与发射线圈的互感。
由于地层由无数个这样的单元环组成，这样
这个地层在单元环中产生的感应电动势为
VR K
0
gdrdz
VR K
0
gdrdz
0
gdrdz 1
VR K
上述公式成立的前提是地层的电导率σ 无限均匀， 此时均匀介质的有用信号与其电导率成正比。
一致。
5、磁场强度
磁偶极距在面积元drdz中心产生的磁场强度在
矢径方向的分量是
M cos nT S 0 I cos H 3 3 2T 2T
θ为矢径方向与M方向的夹角。
于是
0
0
nT S 0 I 1 2 H 2 sin d sin 0 T 2
Zβ
R
设发射线圈 T 通
dH’
以 固 定 频 率 （ 20kHz ）和固 定幅度的正弦 交流电，它将 在周围介质中 L 形成一个交变 电磁场。
θ0
ρR
ψ r
dz dr z
r
ρT
T
Z
β
dH’
R
线圈周围的介质可
ρR ψ
以看成是无数个截 面积 为 drdz ，半径 为r的圆环组成， 这个圆环称为单元 L 环，这种单元环是 种闭合线圈。
第四章 感应测井
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。
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：
inT ST r de I 3 2lT
2
第一节 感应测井原理
inT ST r dI 3 4lT
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。
第一节 感应测井原理
一、电磁感应原理
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
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。
感应测井原理
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理测量地下岩石物性参数的方法。
它是通过在井内向地层发送电磁信号，然后接收地层对这些信号的响应，从而得到地层的一些物理参数，如电导率、自然伽马辐射等。
感应测井广泛应用于石油、天然气勘探和地质勘探领域，对于确定地层的含油气性、岩性、孔隙度等具有重要意义。
感应测井的原理是基于电磁感应现象。
当在地下岩石中通过交变电流时，会在周围产生交变磁场。
而地层中的导电体会对这个磁场产生响应，导致感应电流的产生。
感应电流的大小与地层的电导率有关，通过测量感应电流的大小和相位，可以推断出地层的电导率，从而得到地层的一些物理参数。
感应测井的原理可以用以下几个步骤来描述，首先，感应测井仪器在井中发射高频电磁信号；其次，这些信号在地层中传播，与地层中的导电体相互作用产生感应电流；然后，感应测井仪器接收这些感应电流，并测量其大小和相位；最后，根据感应电流的测量结果，推断出地层的电导率和其他物理参数。
感应测井的原理具有一些优点。
首先，它不需要直接接触地层，可以在井眼中进行测量，避免了传统测井方法中需要取芯的麻烦和成本。
其次，感应测井可以在井眼中实时测量地层的物性参数，为地质勘探和油气勘探提供了重要的实时数据支持。
最后，感应测井可以对地层进行全方位的测量，可以得到地层的横向和纵向分布规律，对于地质模型的建立具有重要意义。
然而，感应测井也存在一些局限性。
首先，地层中的含水量会对感应测井的结果产生影响，需要进行校正和解释。
其次，地层中的其他非导电体也会对感应测井的结果产生干扰，需要进行进一步的分析和解释。
最后，感应测井仪器本身的性能和精度也会对测量结果产生影响，需要进行仪器校准和数据处理。
综上所述，感应测井原理是一种通过电磁感应来测量地下岩石物性参数的方法。
它具有实时、全方位的测量优点，但也存在一些局限性。
在实际应用中，需要综合考虑地层特点、仪器性能和数据解释，才能得到准确可靠的测量结果。
感应测井在石油、天然气勘探和地质勘探领域有着重要的应用前景，对于资源勘探和开发具有重要的意义。
感应测井原理
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理来获取地下岩石物性参数的方法。
它通过在井眼中放置感应线圈，利用感应线圈与地层中导电性不同的岩石之间的相互作用，来获取地层中的电性参数。
感应测井原理是基于电磁感应定律和麦克斯韦方程组的物理原理，通过对地下岩石的电导率和介电常数进行测量，从而得到地层的孔隙度、渗透率、水含量等重要参数。
感应测井的基本原理是利用感应线圈在地层中激发电磁场，当地层中存在导电性不同的岩石时，这些岩石对电磁场的响应也不同。
感应测井仪器通过测量地下岩石对电磁场的响应，可以得到地层中的电性参数。
感应测井主要包括电阻率测井、自然电位测井和感应极化测井等方法，通过这些方法可以获取地下岩石的电性参数，从而推断地层的物性。
在实际应用中，感应测井广泛用于石油勘探和地质勘探领域。
通过感应测井可以获取地层的电性参数，从而识别地层中的含油、含水和含气等不同类型的岩石。
感应测井还可以帮助地质学家了解地下岩石的物性，为石油勘探和开发提供重要的地质信息。
感应测井原理的核心是电磁感应定律和麦克斯韦方程组。
电磁感应定律指出，当导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体中就会产生感应电流。
而麦克斯韦方程组则描述了电磁场的基本规律，通过这些方程可以推导出感应测井仪器的工作原理和测量方法。
总的来说，感应测井原理是一种利用电磁感应原理来获取地下岩石物性参数的方法。
通过对地下岩石的电性参数进行测量，可以获得地层的孔隙度、渗透率、水含量等重要参数，为石油勘探和地质勘探提供重要的地质信息。
感应测井原理的应用将会在地质勘探领域发挥越来越重要的作用。
感应测井
σ a
=
E R k
2 复合线圈系的特点 （1） 双线圈系存在的问题 ） 1） EX/ER=10∽103 提取有用信号 R难 提取有用信号E ） ∽ 2） 探测深度不够深，泥浆和侵入带影响大 ） 探测深度不够深， 3）源距增加 ） 探测半径增加 分层能 围岩影响大） 力 （围岩影响大）
由此可知，双线圈系仅有理论意义， 由此可知，双线圈系仅有理论意义， 无实用价值， 无实用价值，因此提出了复合线圈系。
σ =G σ =G R =G
ILD ILM LL
ILD/
RXO+（1- GILD）/Rt （ RXO+（1- GILM）/Rt （
ILM/ LL
RXO+（1- GLL）Rt （
分别进行井眼、 ：分别进行井眼、围岩校
σ
ILD、 、
RLL 、
正后的电阻率和电导率值。 正后的电阻率和电导率值。 GILD、 GILM、GLL：为深、中感应和侧向的几何因子 为深、 、 、
RG
σac= σa- HS
井眼的径向几何因子
层厚校正
Ra
h ft） ）
RCOR
根据围岩的电阻率的 大小来选择校正图版
侵入校正
RFL/RILD
Rt/RILD
di
RXO/Rt
聚焦测井
从该图可得
RILM/RILD
di、 Rt 、
P80：例题 ： - SP +
电阻率： 电阻率：欧姆米
RILD
RILM
RFL
σS =（σS上+ σS下）/2 （ 上 下 σS上 上
σS下 下
3 双感应 聚焦组合测井确定岩层的真电阻 双感应----聚焦组合测井确定岩层的真电阻 率Rt （1）原理 ） 对于有泥浆侵入的地层，根据几何因子理论， 对于有泥浆侵入的地层，根据几何因子理论， 感应测井测得的视电导率： 感应测井测得的视电导率：
感应测井原理
感应测井原理感应测井是一种利用电磁感应原理来测量地下岩石物性参数的方法。
在石油勘探和开发中，感应测井技术被广泛应用，它能够提供地层中各种参数的定量信息，为油气勘探和开发提供了重要的技术支持。
感应测井原理的核心是利用电磁感应原理来测量地下岩石的电性参数。
当感应测井仪器通过井眼下的地层时，会发出高频交变电磁场，这个电磁场会感应出地层中的感应电流。
根据感应电流的大小和相位差，可以推导出地层中的电导率、介电常数等物性参数。
感应测井原理的基本思想是利用地层中的电性差异来进行识别和解释。
地层中不同岩石的电性参数差异很大，因此可以通过测量地层中的感应电流来判断地层中的岩石类型、孔隙度、渗透率等参数。
这为油气勘探和开发提供了重要的地质信息。
感应测井原理的应用范围很广，不仅可以用于油气勘探和开发，还可以用于地热能、水资源等领域。
感应测井技术可以在不同地质环境下进行应用，包括陆地、海洋、深海等。
它可以提供精确的地层物性参数，为地质勘探和工程建设提供重要的参考信息。
感应测井原理的发展经历了多个阶段，随着电子技术和地球物理学的发展，感应测井技术不断得到改进和完善。
现代感应测井仪器具有体积小、测量精度高、适应性强等特点，可以实现对复杂地质条件下的测量，为地质勘探和工程建设提供了可靠的技术支持。
总的来说，感应测井原理是一种利用电磁感应原理来测量地下岩石物性参数的技术方法。
它具有应用范围广、测量精度高、适应性强等特点，为油气勘探和开发提供了重要的技术支持。
随着技术的不断发展，感应测井技术将会在地质勘探和工程建设中发挥越来越重要的作用。
感应测井实施方案
感应测井实施方案感应测井是一种常用的地质勘探技术，通过测量地下岩石的电性、磁性、密度等物理特性，来获取地层结构、岩性、孔隙度、渗透率等重要信息。
在石油、天然气勘探开发中具有重要的应用价值。
本文将介绍感应测井的实施方案，以期为相关工作人员提供参考。
一、前期准备在进行感应测井前，需要进行充分的前期准备工作。
首先要对勘探区域的地质情况进行详细的分析，包括地层岩性、构造特征、孔隙结构等方面的资料收集和整理。
其次要对测井仪器进行全面的检查和测试，确保设备完好，能够正常运行。
同时还需要对测井人员进行培训，提高其对测井仪器的操作技能和安全意识。
二、实施方案1. 测井参数选择在进行感应测井时，需要根据勘探区域的地质特征和勘探目的，选择合适的测井参数。
通常包括测井深度、测井速度、测井仪器的工作频率等。
这些参数的选择将直接影响到测井数据的精度和可靠性，因此需要慎重考虑。
2. 测井方案制定制定感应测井的具体方案是非常重要的。
需要根据勘探区域的地质情况和勘探目的，确定测井的具体位置、深度和方式。
同时还需要考虑到测井过程中可能遇到的问题和风险，制定相应的对策和安全措施。
3. 测井数据处理在感应测井完成后，需要对测得的数据进行及时、准确的处理和分析。
这包括对测井曲线的解释和识别、地层参数的计算和评价等工作。
只有通过科学的数据处理，才能得到准确可靠的地质信息，为后续的勘探开发工作提供支持。
三、安全保障在进行感应测井工作时，安全是第一位的。
需要严格遵守相关的安全操作规程，确保测井过程中不发生任何安全事故。
同时还需要对测井仪器和设备进行定期的维护和检修，确保其正常运行。
对测井人员也要进行安全培训和教育，提高其安全意识和应急处理能力。
四、总结感应测井是一项复杂的地质勘探技术，其实施方案的制定对于勘探工作的顺利进行和取得准确可靠的地质信息具有重要意义。
只有通过科学合理的实施方案，才能保证感应测井工作的顺利进行和取得良好的效果。
希望本文所述内容能够为相关工作人员在实际工作中提供一定的参考和帮助。
感应测井原理
感应测井原理
感应测井是一种利用电磁感应原理测量地层物性的方法。
它利用了地层岩石对电磁场的不同响应，从而获得有关地层的信息。
感应测井是通过电磁感应探测原理来测量地层的电性和导电性。
当感应测井仪器通电时，在测井仪器周围形成一个交变电磁场，这个交变电磁场会穿透地层。
在地层中，交变电磁场会诱导出感应电流。
这个感应电流会遇到地层中电阻和导电性变化而发生变化，这样就可以通过测量感应电流的变化来推断地层的性质。
测量中，感应测井仪器通常采用的是多频道感应测井技术。
它可以同时测量多个频率的电磁场和感应电流，从而提高测量的准确性和分辨率。
感应测井的原理是基于法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组。
它适用于测井井内的地层物性测量，如电导率、介电常数等。
这些测量结果可以帮助地震学家、地质学家等判断地层性质、岩性和含矿等情况，进而指导油气勘探和开发。
感应测井在勘探领域具有重要的应用价值，尤其是在油田勘探和开发中。
它可以提供关于地下油藏的电性和导电性信息，帮助勘探人员确定油田的边界和储量，进而优化开发方案，提高采收率。
总之，感应测井利用电磁感应原理来测量地层物性的特点。
通过测量地层对交变电磁场的响应，可以得到有关地层的电性和
导电性信息。
这一技术在油气勘探和开发中有着广泛的应用，对于提高勘探效果和开发效率具有重要意义。
第五章感应测井
• 对公式积分得： ER K gdrdz 0
• 看出单元环的几何因子是由单元环的几何位 置决定的。
• 它的物理意义是：在无限厚均匀介质中，单 元环在接收线圈中产生的信号占全部地层在 接收线圈中产生的有用信号的百分数。
• （4）非均匀介质的视电导率
井、侵入带、原状地层 和上、下围岩。
•
则视电导率为 ： a
第五章 感应测井
• 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，电阻率测井就无法使用。
• 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。
L r3
g
2
l
3 R
lT3
g为单元环几何因子， 它只与单元环的位置和大小有关
deR Kgdrdz
• （2）有用信号和无用信号 • 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 ；
• 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 。
中心半径为r和深度为z的各不相同的许许 多多的地层圆环组成，称为单元环。
• 原理： • 一次磁场：交流信号源通过T向周围发射频
率为 f 20kHz的等幅正弦交流电，在介 质中产生交变电磁场；
• 涡流 ：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 ；
• 二次磁场 ：涡流又产生交变磁场 ，在接收线 圈产生感应电动势。
信号的贡献。 • （1）横向微分几何因子： • 以井轴为中心单位径向厚度无限延伸的圆筒
感应测井原理及运用
含水饱和度测量
总结词
感应测井通过测量地层的导电性能和介 电常数，能够估算地层的含水饱和度。
VS
详细描述
含水饱和度是地层中含水与总孔隙体积之 比。感应测井通过测量地层的导电性能和 介电常数，结合已知的含水饱和度与电导 率和介电常数之间的关系，可以估算出地 层的含水饱和度。
04 感应测井的优缺点
优点
感应测井具有测量范围广、受井眼和套管影响小、测量下限低等优点，广泛应用于 石油、天然气等矿产资源的勘探和开发。
电磁感应原理
电磁感应是物理学中的一个基本原理，当一个 导体线圈中的电流发生变化时，会在导体线圈 中产生感应电动势。
在感应测井中，发射线圈向地层发射交变电流， 产生变化的磁场，这个磁场会在地层中产生感 应电流。
感应测井原理及运用
目录
• 感应测井原理 • 感应测井的种类与技术 • 感应测井的应用 • 感应测井的优缺点 • 感应测井的发展趋势与展望
01 感应测井原理
感应测井概述
感应测井是一种电法测井方法，利用电磁感应原理测量地层电导率的一种测井技术。
它通过向地层发射高频交变电流，在电流穿过地层时，由于地层的电导率差异，引 起电磁场的变化，通过测量这个电磁场的变化来推算地层的电导率。
高测深度
感应测井具有较高的探测深度 ，能够获取地层深处的电阻率 信息，有助于准确评估地层电
阻率分布。
抗干扰能力强
感应测井技术对电磁干扰的抗 干扰能力较强，能够在复杂的 环境中获取准确的测量数据。
测量精度高
感应测井的测量精度较高，能 够提供更为准确的电阻率数据 ，有助于提高地层评价的准确 性。
测量速度快
应用范围
用于确定地层电阻率的各向异性、划分裂缝发育带等。
感应测井
本章的主要结论
感应测井是用电磁感应原理求地层电导率的测井方法. 在供电电流(交流)一定的条件下,感应电动势与地层电导率成正 比.因为地层电导率越大,涡流强度越大,在接收线圈中产生的 感应电动势也越大. 线圈系周围不同位置处的介质对感应测井读数的影响不同,当发 射电流频率不高时,可采用几何因子这个概念来反映这种影响的 相对大小. 截面为一单位的园环中的涡流产生的信号占总信号的比例,称为 单元环几何因子,它反映空间各涡流对读数影响的相对大小. 纵向位置相同的所有单元环几何因子之和,表示单元厚度水平地 层对读数影响的相对大小;一定纵向距离内所有单元环几何因子 之和,表示一定厚度水平地层对读数影响的相对大小.它们用来 反映感应测井的纵向探测特性. 径向位置相同的所有单元环几何因子之和,表示单位厚度园筒形 介质对读数影响的相对大小;一定纵向距离内所有单元环几何因 子之和,表示一定半径的园柱形介质对读数影响的相对大小.它 们用来反映感应测井的径向探测特性.
第五章 感应测井 induction log 总述
感应测井应用的条件
1.应用电磁感应原理的进行的一组测井方法 2.不受泥浆性能的影响 3.空气井,油基泥浆都可以测井 4.纵向特征改善,围岩影响小,径向特征改善, 分层能力强 5.对低阻岩层,淡水泥浆(或油基泥浆)灵敏度高, 效果好 6.经校正后,可求取地层真电阻率Rt
同时,L越小,对读数影响最大的纵向范围越窄,说明L的大 小决定双线圈系的分层能力,L越小分层能力越高. 纵向积分几可因子:地层厚为h的上下界面内的所有单位厚度 的水平地层的几何因子相加起来 当h=L时,在均匀介质中正对线圈系而h=L的地层提供全部 有用信号的一半,另一半则来自线圈系以外的介质. h>L jz随h正比增加; h=L,有一半信号来自线圈范围内的介质; h>L,jz 规律增加; h→∞,jz=1,说明此时无围岩影响
感应测井
可以证明 ，整个空间所有单元环几何因 子的总和为1，则: 在均匀无限厚地层中，测出的σ是 地层的真电导率。在有限厚地层及有 井存在的条件下，实际测出的为
视电导率σa，即： (7.5.6) 式(7.5.6) 表明，σa是空间中各个单元环 电导率的加权平均值，其权系数就是 几何因子：gdrdz，它表示空间中各单 元环的电导率σ对视电导率σa 相对贡献 的大小。 感应测井就是测量视电导率随深 度变化的曲线，即感应测井曲线。 在测井时，有井、侵入带、原状地层及上下围岩,如图所示， 在每一个区域内，电导率保持不变，分别用σm，σi，σt和σs代表 ，则(7.5.6) 可表示成：
2.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,如图7.5.3所示。现在利用单元环具体计算一下 有用信号和无用信号的表达式，其具体步骤如下：
① 把地层分成无数多个单元导电环。 ② 计算发射线圈T在单元环中所感应的涡流大小。 ③ 单元环中涡流在接收线圈R中产生的感应电动势。 ④ 整个空间无数个单元环在接收线圈R中产生的信号总和
Байду номын сангаас
线圈符号间的数字是以m为单位的距离，线圈系下边的 数字为线圈的匝数，负号的意义是该线圈的绕向与主线圈相 反。 经计算表明，与主线圈相对比，此复合线圈系的VR/VX提 高了16.9倍。图7-5-11分别是0.8m六线圈系横向微分几何因 子gr，横向积分几何因子Gr特性曲线和纵向微分几何因子gz ，纵向积分几何因子Gz特性曲线，gr00，Gr00,gz00,Gz00分别为 主线圈对的几何因子。 由图7.5.11可看出： ①r＜0.2m时，gr 远比gr00低，且出现负值; ②gr 的 最 大 值 出 现 在 r=0.58m ， 而 gr00 的 最 大 值 出 现 在 r=0.36m处。由此可见,采用六线圈系确实把微分几何因子最 大值推向深处; ③r=0.2m时，Gr=-0.0027，Gr00=0.067，井的影响由6.7％ 降至几乎为0，达到了降低井的影响的目的。当r=3m时， Gr00比Gr大，说明复合线圈系的探测深度比双线圈系深。
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。
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线圈A通交流电→A周 围空间形成交变电磁 场→B线圈产生感应 电动势
交变电磁场可在导电 介质中传播，也能在 非导电介质中传播 A、B放入井中→A能在井周围地层中感应出电动势→形成 以井轴为中心的同心圆环状涡流→涡流强度与地层导电率 成正比→涡流产生二次交变电磁场→在B中又产生感应电 动势→电动势大小取决于涡流强度→取决于地层导电率— —感应测井基本原理
双线圈系 的缺陷
复合 线圈系
无用信号过大，比有用 信号大几十～几千倍
纵向和横向探测特性不 能满足要求
复合 线圈系
由串联在一起的多个发射线圈和串联在一 起的多个接收线圈组成。
它 们 分 别 用 符 号 T0 ， T1 ， … ， Tl 和 R0 ， R1，…，Rm表示。
它 们 的 匝 数 分 别 是 nT0 ， … ， nTl 和 nR0 ， … ， nRm表示。
我国常用的1503双感应测井仪线圈系结构
L深 T0R0 1.016m L中 T0r0 0.873m
深感应－对称六线圈系，中感应－不对称八线圈系
r<0.2时→gr远比groo低，且出 现负值——消除井眼影响
gr最大值在r=0.58m处 groo最大值在r=0.36m处
六线圈系的探测深度>主线圈系探测深度
r<0.2时
Gr=-0.0027 Groo=0.067
井的影响由主线圈的 6.7%降低到0.27%→0
gz远比gzoo高、而且窄
纵向分辨率提高
gz曲线的尖峰变高、变窄→称为“聚焦”现象→是线圈相 互作用所至
在z=1m附近，gz为负值→称为“过聚焦”→形成“耳朵” （一对，另一支在z=-1m处）→导致视电导率曲线独特的 “耳朵”现象
k gdrdz
的贡献
全部单元环(涡流)产生的 二次感应电动势：
VR
kgdrdz
0
P130→(4-4)
发射线圈与接收线圈直接耦合电动势
VxiM TR Ii2n TL n3RS0 2I
Vx－没经过地层，为无用信号据计算
VR 8% Vx
0 H d s0 H 2 T2 sid n
n
T
Sor2
23
I
MTI
T
MT－发射线圈与单元环间的互感。
据电磁感应原理，单元环上的电动势：
ViMTIi2nTS3or2I T
单元环的电导： G drdz －单元环导电率
2r 单元环中的电流（涡流）：
dIGVi4 nTS 30rIdrdz T
该涡流在空间形成二次电磁场，它在接收线圈处形成 的磁场强度：
dHz
r2
2R3
dI
单元环在接收线圈R的磁通 ：
dH z nRS0n 2 R SR 3 0r2dIM RdI
nR－接收线圈圈数 So－接收线圈的面积 MR－发射线圈与单元环间的互感
单元环在接收线圈中产生的电动势：
dVR i
22nTnRS02I 4L
L 2
r3
T3R3
drdz
k——仪器常数 g—— 单 元 环 几 何 因 子 ， 反映了单元环对测量结果
=0.45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
横向积分 几何因子
将gr对r积分，就得到在径向上有限地层 的相对贡献——横向积分何几因子Gr
G r0 rg r(r)d r 1 k 2 2k 1 E (k ) 1 2 k k2K (k )
双线 圈系
Gr是随r单调增加的函数 r=0→Gr=0 r→∞→ Gr=1
复合线圈系 的仪器常数
l ,m
k
k j,k
j,k 0
各线圈对仪器 常数的总和
微分几 何因子
g
n n l , m T j Rk
L j , k 0
jk
g jk
n n l , m T j Rk
L j , k 0
jk
P139→(4-16)
微分几何因子—各线圈对几何因子gjk的加权平均值。
视电 导率
六线圈系的径向探测深度远比主线圈对的要大
六线圈系的微分几何因子除了“高峰”，还有“深 谷”—某些地方g取负值—有些线圈匝数为负的缘故
采用复合线圈系可以改进仪器的探测特性，但必须满 足一定要求
复合线圈系应满足的要求（4点）：
横向探 测特性
纵向探 测特性
gr(r) 的 最 大 点 所 对 应 的 r 应 比 主 线 圈 对 （r=0.45L)大→探测深度比主线圈深
P130→(4-3)
T
R
微分几何因子的三维图形－类似半个火山的图形。 半圆形火山口是g最大值的轨迹。在T和R处有两个峭壁
井下条件的视电导率
井下介质一般是分区均匀的——阶跃介质。
横向→井眼－侵入带－原状地层
纵向→地层是一层一层沉积的－围岩
如用m、i、t、s分别代表井眼、侵入带、原状地层、 围岩导电率，则有：
amg d rd izg d rd tzg d rd szg d
m
i
t
s
m G miG itG tsG s
Gm、Gi、Gt、Gs——井眼、侵入带、原状地层、围岩 的积分几何因子
二、横向几何因子
横向微分 几何因子
将g对z积分，就得到横向微分何几因子gr
gr反映线圈系的横向探测特性→井、侵入 带、原状地层对视电阻率相对贡献的大小
P134→(4-11)
Gr(r) 是 半 径 为 r 的 柱 面 以 内 全部介质的总相对贡献。
例如：当r=0.5L时，Gr=0.225→ 表示在r=0.5L的圆柱面 内全部介质的总相对贡献是22.5％，而柱面以外的总相对
贡献是77.5％
二、纵向几何因子
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
思路：先计算发射线圈T在单元环感应涡流的大小→再计 算单元环涡流在接收线圈R中产生的感应电动势→最后求 出全空间所有单元环在接收线圈R中的信号总和。 磁偶极子：与研究空间比，线圈很小，可看作点状—磁偶 极子。
磁偶极子产生的偶极矩M:
MnTSoI
nT－发射线圈匝数 So－线圈的面积(a2) I－线圈中的电流强度 M－偶极矩（磁场强度）
a
gdrdz
0
与双线圈系的定义相同
线圈的匝数可以取正值，也可以取负值 nT0和nRO永远取正数
发射线圈的缠绕方向与主发射线圈T0相同→匝数为正 接收线圈的缠绕方向与主接收线圈T0相同→匝数为正
由于匝数有负，主线圈对的权系数通常大于1
0.8m六线圈系的特点
参见P140→图4-5： 微分几何因子随r和z变化的三维图形
I为正弦交流电
I I0eit
i－单位虚数 －交变电流的角频率
据电磁学，空间任一点磁场强度的矢径方向的分量H:
H
M cos 2 T3
T－测点距发射线圈的距离 －矢径方向与M方向的夹角
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单元环的磁通：通过单元环 作一球面，对球面的法线方 向的磁场强度进行积分，通 过单元环的磁通(磁感应强度 B=H， －磁到率） ：
电法测井
（十一）
第一节 感应测井原理 第二节 视电阻率和几何因子 第三节 复合线圈系 第四节 感应测井仪刻度原理 第五节 感应测井视电阻率曲线
第六节 均匀介质中感应测井响应的严格解法
第七节 几何因子理论的改进 第八节 感应测井曲线的解释
直流
电法测井
交流
普通电阻率，侧向 感应
油基探泥测浆深钻度的井 气体分条辨件率下钻的井 空气侵井入影响 井内应无用导效电果介质
对 对
互 仪 感 器 越系 常 高数 数 越
好
复合线圈系在压制无用信号时，也会影响有用信号
对称性
要求线圈系对其中点对称 发射线圈的个数＝接收线圈的个数
我国广泛使用的0.8m六线圈系主要参数与结构：
相对仪器常数＝0.3086 相对互感系数＝0.01828 有用信号对无用信号的比值提高到＝16.9倍
有时，线圈系也可不对称
井的几何因子最小→0
Gr
(
d 2
)
0
gz(z)曲线的峰值高而且窄→纵向分辨率高
相对互感 复 主 系合 线 数线 圈圈 系系 无 无 为 用用 1-信 2数 0信 号 量 号
无用信 号→0
相 对 仪 器复 常 主合 数 线线 圈圈 系系 仪仪 器小 器 常于 常 数1数
有 无
用 用增 信 信 益 号 号 相 相
线圈系
发射线圈T 接收线圈R
振荡器→正弦交流电→发射 线圈→形成交变电磁场
L－线圈距
设想地层为许多以井轴为中心的导电圆环→交变电磁场作 用→圆环产生以井轴为中心（同心环状）感应电流→涡流 →形成二次交变电磁场→接收线圈产生感应电动势
感应电动势计算
假定：单元环—井轴垂直通 过圆环中心，圆环半径r，截 面积A
g r g d 2 L k z ( 1 k 2 ) K ( k ) ( 2 k 2 1 ) E ( k ) P133→(4-9)
式中：
r L
k
1
4 2 1
K(k)－第一类完全椭圆积分
E(k)－第二类完全椭圆积分
r L
当小时，gr几乎随直线上升，当＝0.45时达 到最大值。然后，随的增加gr逐渐减小，最终 趋于0。
它们的匝数nT0和nR0一定是最大的。
我国常用的1503双感应测井仪线圈系结构
T(T0、T1、T2)－深、中感应共用的发射线圈 L深 T0R0 1.016m
R(R0、R1、R2)－深感应的接收线圈 r(r0、r1、r2、r3、r4)－浅感应的接收线圈
L中 T0r0 0.873m