第二章 电阻率测井.doc

第二章 电阻率测井（8学时） 电阻率法测井是地球物理测井中最基本、最常用的测井方法，它包括普通电阻率测井、微电极测井、侧向测井、感应测井和自然电位测井等，尽管这些方法的具体特点和所要解决的问题各不相同，但它们的实质都是进行地层电阻率测量。在井孔中测量地层电阻率时，必须向岩层通入一定的电流，在地层中形成电场，电场分布的特点取决于周围介质的电阻率和供电电极及测量电极间的位置。因此，只要测量出各种介质的电场分布特点就可确定介质的电阻率，所以电阻率测井实质是研究各种介质中电场的分布问题。 第一节 普通电阻率测井 普通电阻率法测井是把一个普通的电极系（由三个电极组成）放入井内，另一个电极留在地面，测量井内岩石电阻率变化的曲线。在测量地层电阻率时，要受井径、泥浆电阻率、上下围岩及电极距等因素的影响，测得的参数不等于地层的真电阻率，而是被称为地层的视电阻率。因此普通电阻率测井又称为视电阻率测井。 埋藏在地下的岩石的电阻率，是一个既不能直接观察又不能直接测量的物理量，只有当电流通过它的时候才能间接地测出来。因此，在测量电阻率时，必须由供电电极A、B供电，向岩层通入一定的电流，在井内建立电厂，然后用测量电极M、N进行电位差测量，研究岩石电阻率不同对电场分布的影响，从而进一步找出电位差与岩石电阻率之间的关系。A、B、M、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，见图2-1。测井时电极系放入井中，而另一个电极放在地面，当电极系由井底向井口移动时，便可测量出一条岩石电阻率曲线。 一、均匀介质电阻率的测量 假定井眼所穿过的地层是均匀各向同性的无限大介质，即岩性相同，且电阻率都是R。以点电源A（电流强度为I）,空间任取一点P，它到A的距离为r，以r为半径作一球，求球面上任一点P的电位。 球面上的电流密度为： （2-1） 由欧姆定律的微分形式可知： （2-2） 而 （2-3） 所以 （2-4） 当时，，C=0故，则均匀介质中任一点的电位为： （2-5） （1）若将点电源放在P点，则它在A点产生的电位也是，电场的这种性质称为电位的互换原理。对于非均匀介质，这个原理也是适用的。 （2）如果在均匀介质中放置，…个点电源，其电流强度分别为，…，它们距P点的距离分别为，…，那么所有点电源在P点所产生的电位是各个点电源单独在P点产生的电位的代数和，即： （2-6） 电场的这种性质称为电位的叠加原理。在均匀介质中，电阻率R与电位U之间存在着简单的关系，由即可求出R，普通电阻率测井正式利用了这一原理。 图2-1是普通电阻率测井的测量原理线路。将由供电电极和测量电极组成的电极系A、M、N或M、A、B放入井内，而把另一个电极B或N放在地面泥浆池中，作为接地回路电极，电极系通过电缆与地面上的电源和记录仪相连接。当电极系由井内向井口移动时，供电电极A、B供给电流I，测量M、N电极间的电位差。通过地面记录仪可将电位差转换为地层视电阻率。 对图a，供电电极A的电流I和电极B的电流-I对测量电极M点的电位都有贡献。 （2-7） N点离A,B点很远，则。 因此 ： （2-8） （2-9） —电极系系数，它的大小与电极系中三个电极之间的距离有关。 对如果用图b的线路进行测量，可以证明R的表达式与（2-9）式完全相同，但这时的电极系系数为： (2-10) 由此可见，均匀介质中的电阻率与测量电极系的结构、供电电流以及测量电位差有关，当电极系结构和供电电流大小一定时，均匀介质的电阻率与测量电位差成正比。 二、视电阻率 以上的分析，都是假定电极系处在均匀介质中，但实际测井遇到的情况要复杂得多。石油勘探的目的层具有较好的孔隙性和渗透能力，钻井过程中，由于泥浆柱的压力大于地层压力，泥浆的滤液向渗透层的孔隙中渗透，在渗透层靠近井壁的部分形成泥浆滤液的侵入带，并在井壁上形成泥饼。侵入带内泥浆滤液的分布是不均匀的，靠近井壁的部分，泥浆滤液