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 Log

1、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：

t

t invasion

invasion m

mud t

t mud mud t R G R G R G G G G 1

1

1

invasion 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。

测井系统最后输出的电导率值经过简单地变换后，便成为电阻率值。

② ILD 测量原理

发射振荡器以20kHz 的恒定交流电流通入发射线圈，在地层中建立起磁场。

依据右手定则，在地层中感应生成电动势。按照磁场形状，进而在地层单元环中有电流流动。（图1） 地层单元环电流的大小取决于地层单元环的电导率。

地层单元环具有类似线圈的作用，将建立二次磁场，二次磁场在接收线圈中感应生成电动势。

地层单元环的电导率越高，流过它的电流就越大，所建立的二次磁场就越强，从而接收线圈中的电动势就越大。

因此：电导性地层在接收器中产生大信号；

电阻性地层在接收器中产生小信号。

接收线圈输出两种成分的信号：一个是正比于地层电导率的R 信号，即有用信号；另一个是发射器—接收器直接耦合产生的X 信号，即无用信号。后者是不希望有的，它较有用信号大得很多。有用信号与无用信号有不同得相位，利用相位差可以大大的减小无用信号。然后接收信号被放大。

3、与感应测井原理有关的几个概念

① X 信号（无用信号）

第一个磁场也可以直接在接收线圈中产生与地层单元环无关的电动势，这个信号称为无用信号，是不希望有的，它与地层电导率无关必须通过仪器电路予以抑制。

② 趋肤效应

接收线圈信号来自地层中无数个单元环，这些地层单元环相互作用，使测量结果比应得值偏小。 下井仪器不作趋肤效应校正，而是由CSU 人为地提高下井仪器的电导率读数，给予合适的趋肤效应校正。

③ 反褶积

为进一步减少邻层影响（围岩效应），CSU 应用了一种加权平均法，它把邻层的影响考虑到测量值之中，这一方法称为反褶积。

4、双感应测井现场经验

当地层电阻率小于20Ω•M 时，感应测井能较有效划分油、气、水层。在高侵低电阻情况下，泥浆和侵入带的影响减小，t σ主要是原状地层的贡献。

2、微球形聚焦测井 Micro spherically Focused Log

1、微球形聚焦测井原理示意图

2、

3、双侧向测井Dual Lateral Log 1、双侧向测井原理示意图

2、双侧向测井原理

侧向测井仪为径向串联的电阻率测井仪器。

4、双侧向测井现场经验

在高阻侵入情况下，当地层电阻率较低时，泥浆和侵入带的贡献率增大，测的电阻率比地层电阻率高。所以双侧向测井在低侵高电阻地层能较有效的划分油、气、水层。

4、电极系测井 Electrode Array Log

1、电极系测井原理示意图

2、电极系测井原理

埋藏在地下的岩石电阻率，是一个既不能直接观察，又不能直接测量的物理量，只能采取间接测量的方法，即只有给岩石以一定的电流时才能测量出来。所以进行电阻率测井时，都设有供电线路，过供电电极Ａ、Ｂ供给电流，在井内建立电场，然后测量电位差MN U ∆。所测的MN U ∆的大小决定于周围介质的电

阻率，研究MN U ∆的变化即反映了沿井孔剖面岩层电阻率的变化。因此电阻率法测井的理论实质是研究各种不同介质中电场分布的问题。

测井时，测量电极M 、N 之间的电位差MN U ∆，并按照下面的公式：

I

U K

Ra MN

∆= K 称为电极系系数，它只与电极系的尺寸、类型有关。

通过一系列的公式推导，为了使在均匀各向同性介质中测量的视电阻率等于真电阻率，必须：

MN

AN

AM K ⋅⋅

=π4

3、电极系测井现场经验

上图为国产9米电极系的结构。测前保养好电极系，将电缆头AH64用83转换接头与电极系连接好，电极系尾端捆锁上加重杆。把SP 地面电极放置到能与大地有良好接触的湿地中。电极系测井可以同时测量4米电极曲线、2.5米电极曲线和一条自然电位曲线。

2.5m

4m

4m

2.5m 电极

0.5m

83转换头

3 6

4 2

5 1 9m 长电极系以及各测量点位置示意图

1.5m

4m 电极 0.5m

SP

A 供电

加大电流回路，使电流往下走

加重杆

1m

123456

A B C D E F