地层倾角测井
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o o
第三节
地层倾角测井资料的成果显示
特点:1、地层上下界面；
一、数据表
2、地层三要素。
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 反映一定深度段 内地层倾角、倾 向的变化规律。
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。
图16-6 棍棒图
tg tg cos
层倾角增大。
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –红模式
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。
地层倾角
地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –兰模式
４、乱模式
随地层深度变化，地层倾角和倾斜方位杂乱 变化。
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –乱模式
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
'
（16-9）
其中:
nF cos sin 1 sin 1 sin sin 1 cos 1
3.
地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
（16-2）
nF arctg nD
其中: nF C13 ( Z 2 Z 4 )
S C nD 24 ( Z 3 Z1 ) S C C nA 13 24 S
（16-3）
2 2 2 2 S C13 ( Z 2 Z 4 ) 2 C24 ( Z 3 Z1 ) 2 C13 C24
（2）裂缝延伸方位（最大主应力方位）：
LFFX AZ 90 90
0
0
（16-11）
其中：
0 C 24 C13 { 1 C 24 C13 1 AZ 90 { 0 1 AZ 90
AZ---1号极板方位角。
0
（3）实例分析
例1、
图16-21
地应力方向分析图
注:
如果1号极板不在正北方向,则地层倾斜方
nF arctg nD
位角为:
（16-4）
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
1).
方位的计算---设2号极板接触不良
R31 jC13 k ( Z1 Z3 ) C13 C24 R41 i j k ( Z1 Z 4 ) 2 2
' '
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
的地层倾向相同．
图16-12 有拖曳现象的正断层的矢量图
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．
图16-12 逆断层的矢量图
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．
图16-12
同生断层的矢量图
３、确定不整合
１）、角度不整合
不整合面上、下倾
角不同，但不随深度变 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、确定物源方向
图16-15 图16-14
W53位于W29井的东北向
古水流方向由北东向南西流。
19层日产油40t
图16-16
古水流方向由北西向东南流。
图16-17
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。
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。
图16-7 方位频率图
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。
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
（16-8）
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
M48－1位于M48的北西向，51层日产油64.6吨。 M48－3位于M48－1的北西向，27、28、29三层日 产油29吨。
5、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
16-18 识别裂图缝地层
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
16-19 识别裂图缝地层
（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。
某油田一口探井的地应力方向图。椭圆井眼长轴 方向340°－160°，最大主应力方向70°－250°
（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。钻井遇到裂缝或断层时，就会形成椭圆 井眼。在张应力场作用下，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与水平最小主应力方
位一致。
特点：在双井径曲线上的表现与应力型椭圆井眼 类似，但井径差值比应力型椭圆井眼的大。
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.
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
一.基本概念 1地层走向-----地层面与水平面交线的方位角. 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.
地层倾角测井的基本原理
Z
地层在大地坐标系下的单位法向矢量
N n nE i nN j nV k N
根据下式，即可得到地层的倾角和倾向
arctg (
n n
2 E
2 N
nV
),
nE arctg nN
地层走向：地层走向垂直于地层倾向。
2.地层倾角测井原理
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 C13 , C24
（16-6）
3).
地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
（16-7）
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.
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
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
R31 (r1 r3 ) j ( z1 z3 )k R42 (r2 r4 )i ( z2 z4 )k
N R42 R31 (r1 r3 )( z4 z2 )i (r2 r4 )( z3 z1 ) j (r2 r4 )(r1 r3 )k
6、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, 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。
h12 Z2 Z1 , h13 Z3 Z1 , h14 Z4 Z1
S2 R41 R31
（16-5）
2). 量
地层层面单位法向矢量在仪器坐标系下的三分
C13 nF (2h14 h13 ) 2 S2 C24 nD h13 2 S2 C13C24 nA 2S2
Y
nv cos
nN sin cos
nE sin sin
X
二.地层倾角测井原理
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 (
b.两条井径曲线
c. 1号极板方位角曲线。 d.井斜角及1号极板相对方位角。
,
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
倾角测井地层曲线实例
图16-3
六臂地层倾角测井曲线
n n
2 E
2 N
nV
),
（16-1）
nE arctg nN
注：地层层面单位法向矢量的确定方法
地层层面上不在一条直线上的四点(相邻两点的 方位差90度)在大地坐标系下的坐标：
1: (0, r1 , Z1 ), 2 : (r2 ,0, Z 2 ), 3: (0, r3 , Z3 ), 4 : (r4 ,0, Z 4 ),
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。
图16-20
椭圆井眼
2）、地应力方向分析 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。
（1） 最小主应力方位的确定：
Amin AZ 90
0
（16-10）
2.
斜井计算方法
Z 4 Z1 2 Z3 Z1 2 ) ( ) C14 C13
1). 1 arctg (
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
第二节
一.
地层倾角及倾斜方位的计算
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,
图16-8 改进的施米特图
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．
图16-9 圆柱面展开图
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．
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –绿模式
２、红模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地
第三节
地层倾角测井资料的成果显示
特点:1、地层上下界面；
一、数据表
2、地层三要素。
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 反映一定深度段 内地层倾角、倾 向的变化规律。
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。
图16-6 棍棒图
tg tg cos
层倾角增大。
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –红模式
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。
地层倾角
地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –兰模式
４、乱模式
随地层深度变化，地层倾角和倾斜方位杂乱 变化。
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –乱模式
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
'
（16-9）
其中:
nF cos sin 1 sin 1 sin sin 1 cos 1
3.
地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
（16-2）
nF arctg nD
其中: nF C13 ( Z 2 Z 4 )
S C nD 24 ( Z 3 Z1 ) S C C nA 13 24 S
（16-3）
2 2 2 2 S C13 ( Z 2 Z 4 ) 2 C24 ( Z 3 Z1 ) 2 C13 C24
（2）裂缝延伸方位（最大主应力方位）：
LFFX AZ 90 90
0
0
（16-11）
其中：
0 C 24 C13 { 1 C 24 C13 1 AZ 90 { 0 1 AZ 90
AZ---1号极板方位角。
0
（3）实例分析
例1、
图16-21
地应力方向分析图
注:
如果1号极板不在正北方向,则地层倾斜方
nF arctg nD
位角为:
（16-4）
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
1).
方位的计算---设2号极板接触不良
R31 jC13 k ( Z1 Z3 ) C13 C24 R41 i j k ( Z1 Z 4 ) 2 2
' '
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
的地层倾向相同．
图16-12 有拖曳现象的正断层的矢量图
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．
图16-12 逆断层的矢量图
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．
图16-12
同生断层的矢量图
３、确定不整合
１）、角度不整合
不整合面上、下倾
角不同，但不随深度变 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、确定物源方向
图16-15 图16-14
W53位于W29井的东北向
古水流方向由北东向南西流。
19层日产油40t
图16-16
古水流方向由北西向东南流。
图16-17
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。
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。
图16-7 方位频率图
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。
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
（16-8）
注:
当2 90o 或270o时, 3 2 ,3 90o 2 . 同理, 4 90 或270 时也如此.
M48－1位于M48的北西向，51层日产油64.6吨。 M48－3位于M48－1的北西向，27、28、29三层日 产油29吨。
5、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
16-18 识别裂图缝地层
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
16-19 识别裂图缝地层
（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。
某油田一口探井的地应力方向图。椭圆井眼长轴 方向340°－160°，最大主应力方向70°－250°
（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。钻井遇到裂缝或断层时，就会形成椭圆 井眼。在张应力场作用下，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与水平最小主应力方
位一致。
特点：在双井径曲线上的表现与应力型椭圆井眼 类似，但井径差值比应力型椭圆井眼的大。
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.
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
一.基本概念 1地层走向-----地层面与水平面交线的方位角. 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.
地层倾角测井的基本原理
Z
地层在大地坐标系下的单位法向矢量
N n nE i nN j nV k N
根据下式，即可得到地层的倾角和倾向
arctg (
n n
2 E
2 N
nV
),
nE arctg nN
地层走向：地层走向垂直于地层倾向。
2.地层倾角测井原理
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 C13 , C24
（16-6）
3).
地层倾角及倾斜方位
2 2 nF nD arctg ( ) nA
（16-7）
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.
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
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
R31 (r1 r3 ) j ( z1 z3 )k R42 (r2 r4 )i ( z2 z4 )k
N R42 R31 (r1 r3 )( z4 z2 )i (r2 r4 )( z3 z1 ) j (r2 r4 )(r1 r3 )k
6、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, 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。
h12 Z2 Z1 , h13 Z3 Z1 , h14 Z4 Z1
S2 R41 R31
（16-5）
2). 量
地层层面单位法向矢量在仪器坐标系下的三分
C13 nF (2h14 h13 ) 2 S2 C24 nD h13 2 S2 C13C24 nA 2S2
Y
nv cos
nN sin cos
nE sin sin
X
二.地层倾角测井原理
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 (
b.两条井径曲线
c. 1号极板方位角曲线。 d.井斜角及1号极板相对方位角。
,
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
倾角测井地层曲线实例
图16-3
六臂地层倾角测井曲线
n n
2 E
2 N
nV
),
（16-1）
nE arctg nN
注：地层层面单位法向矢量的确定方法
地层层面上不在一条直线上的四点(相邻两点的 方位差90度)在大地坐标系下的坐标：
1: (0, r1 , Z1 ), 2 : (r2 ,0, Z 2 ), 3: (0, r3 , Z3 ), 4 : (r4 ,0, Z 4 ),
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。
图16-20
椭圆井眼
2）、地应力方向分析 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。
（1） 最小主应力方位的确定：
Amin AZ 90
0
（16-10）
2.
斜井计算方法
Z 4 Z1 2 Z3 Z1 2 ) ( ) C14 C13
1). 1 arctg (
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
第二节
一.
地层倾角及倾斜方位的计算
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,
图16-8 改进的施米特图
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．
图16-9 圆柱面展开图
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．
地层倾角 地 层 深 度
图16-10 蝌蚪图 –绿模式
２、红模式 随地层深度增大，倾斜方位基本不变．地