电法测井方法原理

1、电学性质表征参数

电阻率R 电导率σ 介电常数ε 磁导率μ

2、各种测井方法的频率范围

自然电位测井--直流 侧向测井--30-300Hz 感应测井--10-40kHz

介电测井--几十MHz 电磁波传播--1.1GHz 普通电阻率--方波(<15Hz)

3、岩石电阻率、介电常数的频率特性

频率↑→导电率↑→电阻率↓

介电常数ε →反映介质极化能力的宏观物理量

E P 0)1(εε-= P ——极化强度E ——外加电场强度

★干岩样不存在频散，饱和油的岩样也不存在频散

★饱和水的岩样有明显频散现象

频率增高↑→介电常数↓

★频散特性分三段：低于100kHz →频散剧烈；100kHz ～100MHz →频散较明显；高于100MHz →频散很弱；超高频（UHF ）段，即200MHz ～3000MHz 基本无频散

4、影响岩石电阻率的大小的主要因素

不同岩石电阻率不同，岩石电阻率的大小主要取决于下列因素：

★岩石的组织结构——岩性

★岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度

★岩石孔隙度

★岩石含水饱和度

5、岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、饱和度的关系

沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水的电阻率——地层水电阻率↑→地层岩石电阻率↑ 含油饱和度↑→地层电阻率↑

6、阿尔奇公式及其实验过程

1、自然电位、静自然电位的概念

在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势SSP ，也称静自然电位

2、扩散电动势及其产生机理

扩散现象→受渗透压力作用高浓度→低浓度→氯离子迁移率>钠离子迁移率→低(高)浓度→氯（钠）离子富集→接触面正负离子迁移速度相同时→电荷富集停止→离子还在继续扩散→动平衡→动平衡时，电动势保持一定值——扩散电动势Ed

3、扩散吸附电动势及其产生机理

将两种不同浓度的NaCl 溶液用泥岩隔膜分开，浓度大的一方富集了负电荷，浓度小的一方富集了正电荷，这种现象起因是泥岩的特殊性质。泥岩颗粒由含硅或铝的晶体组成。由于晶格中的硅或铝离子被低价（钠）离子所取代，泥岩颗粒表面带负电。为达到平衡，必须吸附正离子——平衡离子。泥岩（粘土）表面吸附阳（正）离子。所以泥质（粘土）的表面存在偶电层，里层为负，外层为正，这样当负离子穿过时就会被吸附，而只有正离子通过。扩散、吸附的结果→使浓度低的一方带正电，而使浓度高的一方带负电——该过程产生的电动势叫扩散吸附电动势Eda ，也叫薄膜电势

4、井下自然电位产生机理及其等效电路

钻井时，一般采用淡水钻井液钻进，即在测井时遇到的多为C W ＞Cmf 情况，因此在砂岩层段井内富集负电荷，而在泥岩层段井内富集正电荷，从而形成扩散电动势和扩散吸附电动势所组成的自然电场。进行自然电位测井时，将测量电极N 放在地面，电极M 用电缆送至井下，沿井轴提升电极M 测量自然电位随井深的变化，所记录的曲线就是SP 曲线。

5、井下自然电位的幅度规律

6、过虑电动势的概念

钻井过程中，泥浆柱压力一般大于地层压力。在压力差作用下，泥浆滤液渗入地层。在岩石孔隙中的滤液带有相当多的正离子向压力低的地层一方移动聚集，而压力大的一端聚集较多的负离子，产生电位差——即过滤电动势。

1、岩性、温度、地层水和泥浆中所含离子成分、泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比、地层电阻率、地层厚度、井径大小等因素对自然电位影响规律。

①地层水和钻井液滤液中含盐浓度比：以泥岩为基线

当Cw>Cmf时，砂岩段出现自然电位负异常

当Cw

当Cw＝Cmf时，不产生自然电场电动势，自然电位没有异常

②岩性：以泥岩为基线，砂质岩层自然电位常出现异常变化。

当目的层为纯砂岩时，它与围岩交界处SSP达到最大值SSPmax。

目的层含泥质时，SSP降低，自然电位异常幅度减小。

剖面上泥岩性质变化（Qv变化）时，自然电位基线会偏移。

③温度：Ed、Eda都和绝对温度T成正比。Ed、Eda值有差别时就导致不同埋藏深度的相同岩性的岩层的SP曲线上异常幅度有差异。

④地层水和泥浆中所含离子成分：Ed和Eda由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中离子数的差异，不同离子的离子价和迁移率又不同，这就直接影响扩散吸附电动势系数，最终使得Ed和Eda变化。

⑤地层电阻率：地层电阻率↑→ΔUsp↓

⑥地层厚度：地层厚度h↑→ΔUsp↑

⑦井径和侵入带：井径扩大↑→井的截面积加大↑→自然电流在井内的电位降变小↓→ΔUsp降低↓。泥浆侵入地层→泥浆滤液与地层水的接触面向地层内推移→其效果相当于井径扩大↑→ΔUsp降低↓

2、自然电位曲线特征

单个砂岩层：曲线对地层中点对称，地层中点处异常值（ΔUsp）最大；

地层愈厚，ΔUsp愈接近SSP；

地层厚度变小，ΔUsp也随之变小，曲线顶部变尖，根部变宽；

地层厚度达到h/d>4时，自然电位的半幅点对应地层界面。厚地层用半幅点确定地层界面；

地层变薄时，对应地层界面的自然电位值向曲线顶部移动。不能用半幅点确定地层界面。

3、用自然电位曲线判断渗透层、估计渗透层厚度、估算泥质含量、确定地层水电阻率方法

①判断渗透层：砂泥岩剖面中，Rw

②估计渗透层厚度：确定渗透层界面——半幅点法

③估算泥质含量：直接法——把某地区各种含泥质的砂岩经取样测定，直接建立自然电位幅度ΔUsp(和相对自然电位Tsp）与泥质含Vsh的相关关系T sp=ΔUsp/SP max=f（V sh）

间接法——经验公式V sh=1—PSP/SSP

④确定地层水电阻率：确定含水层的SSP→确定R mfe值→根据SP-1版图求出R W

1、普通电阻率测井概念，测量原理

概念：根据自然界中各种不同岩石的电阻率不同之特点，来区别钻井剖面上的岩石性质的一种测井方法

原理：当对岩石通一电流，可以测定其电阻率，因此在进行电阻率测井时，都设有供电线路，通过供电电极A供给电流I，通过电极B供给电流-I，在井内建立电场。然后用测量电极M、N进行电位测量。这个电位差反映了电场分布特点，电场分布特点又决定于周围介质的电阻率。

2、电极系的概念及其分类，探测深度

概念：A、B、M和N四个电极中的三个形成一个相对位置不变的体系，称为电极系。

分类：电位电极系→不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离，小于成对电极间的距离(AM

梯度电极系→不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离，大于成对电极间的距离(AM>MN)的电极系

探测深度：均匀介质中，以供电电极为中心，以某一半径划一球面，如果球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的50％，该半径——电极系的探测深度（或探测半径）。

3、井眼周围泥浆侵入特征

钻井液滤液电阻率Rmf>地层孔隙中原来含有的流体电阻率Rw：增阻侵入（高侵）

Rmf

4、视电阻率的概念

视电阻率是在综合各种影响（井眼、侵入、围岩）条件下测出的岩层电阻率。它和岩层电阻率有直接关系。

5、无限均匀各向同性介质电阻率计算

1、实测电阻率曲线及其影响因素

①井眼影响②电极系影响③地层倾斜影响④高阻邻层的屏蔽影响⑤围岩厚度影响

2、实测电阻率曲线的应用

①划分岩层②求岩层的真电阻率R T③求岩层的孔隙度φ④求含油层的R0及含油饱和度S0⑤确定“套管靴”、“鱼顶”的位置(套管靴：顶部梯度;鱼顶：底部曲线)