1、地球物理測井地球物理測井 第第1 1章章 自然電位測井自然電位測井 和電阻率測井和電阻率測井 1.4 側向測井側向測井 1.4 側向測井側向測井 側向測井又稱側向測井又稱聚焦電阻率測井聚焦電阻率測井，它是具有一個測，它是具有一個測 量電極和多個屏蔽電極的測井方法。量電極和多個屏蔽電極的測井方法。 屏蔽電極的作用：使電流呈水平圓盤狀流進井眼屏蔽電極的作用：使電流呈水平圓盤狀流進井眼 周圍的地層。周圍的地層。 對于石油勘探開發對于石油勘探開發, ,評價油層含油性、計算含油評價油層含油性、計算含油 飽和度需要精確的地層電阻率。飽和度需要精確的地層電阻率。 在鹽水泥漿情況下，普通電阻率測井過程中泥在鹽

2、水泥漿情況下，普通電阻率測井過程中泥 漿會產生分流，因而不能得到精確的地層電阻率；漿會產生分流，因而不能得到精確的地層電阻率； 高阻屏蔽使普通電阻率測井無法進行。高阻屏蔽使普通電阻率測井無法進行。 所以，發展了側向測井方法。所以，發展了側向測井方法。 相同點：相同點： 從數學和物理學角度看，側向測井和普通視電從數學和物理學角度看，側向測井和普通視電 阻率一樣，都屬于穩定電流場問題，滿足相同的阻率一樣，都屬于穩定電流場問題，滿足相同的 關系式。關系式。 不同點：不同點： 供電方式不一樣。供電方式不一樣。 按電極系結構特點和電極系數目的不同，側向按電極系結構特點和電極系數目的不同，側向 測井可以分

3、為測井可以分為: : 三側向（三側向（LL3LL3） 七側向（七側向（LL7LL7） 八側向（八側向（LL8LL8） 雙側向（雙側向（DLLDLL），等等。），等等。 3.00 0.0250.025 0.15 0.0890.089 0.15 0.0250.025 0.40.4 0.20.21.1 1.1 (a) (b) 1 A 2 A 1 B 2 B 0 A 1 A 0 A 2 A 主供電電極兩側分別加一個屏蔽電極，并供以主供電電極兩側分別加一個屏蔽電極，并供以 相同極性和大小的電流，使屏蔽電極電位與主電相同極性和大小的電流，使屏蔽電極電位與主電 極的相等，迫使主電極電流不能在井眼中上下流極的

4、相等，迫使主電極電流不能在井眼中上下流 動，只能近似水平地流進地層。動，只能近似水平地流進地層。 三側向電極系是一個被絕緣物質分成三段的金三側向電極系是一個被絕緣物質分成三段的金 屬圓柱體屬圓柱體, ,中間為主電極中間為主電極A A0, 0, 兩側分別為屏蔽電極 兩側分別為屏蔽電極 A A1 1 、A A2 2。電極 。電極A A1 1、A A2 2用導線連接在一起，保持等用導線連接在一起，保持等 電位。主電極的電流電位。主電極的電流I I0 0被屏蔽電極的電流被屏蔽電極的電流I I1 1、I I2 2所屏所屏 蔽，近似成水平狀進入地層。蔽，近似成水平狀進入地層。 A0主電極，A1、A2屏 蔽

5、電極位于兩側，它們 短路相接。回路電極B 置遠處 測井過程中，主電極A0 和A1、A2供以同一極性 電流，并使它們之間保 持恒定電位 根據測量的電位和主電極電流計算出 。 是主電極的接地電阻，表示電流由主電極 流到回路電極所經過的介質的電阻 ，即 由于 反映主電極的接地電阻，所以三側向測 井也被稱作屏蔽電極測井或屏蔽接地電阻法測井。 K a a 0 0 V V R R I I a R a R 0 0 I IV V 0 0 r r a0a0 RKrRKr 幾何因子指與介質空間位置、體積和形狀等幾 何因素有關的各種影響因素的總和。主電流經過 的整個空間的幾何因子看作是1，這樣空間各部分 對電阻率的

6、貢獻，可以看作是各部分幾何因子與 其電阻率兩部分影響的總和： 、 、 分別為泥漿、侵入帶和原狀地層的幾 何因子。 對于側向測井，一般稱為近似幾何因子或假幾 何因子。 t tt ti ii im mm ma a R RJ JR RJ JR RJ JR R m m J J i i J J t t J J 主主 電電 流流 流流 過過 的的 介介 質質 以以 及及 其其 等等 效效 電電 路路 三側向測井儀有三種工作方式：三側向測井儀有三種工作方式： 恒流方式恒流方式保持主電極的電流保持主電極的電流I I0 0恒定恒定 恒壓方式恒壓方式保持主電極與電極保持主電極與電極N N之間的電壓之間的電壓V V

7、不變不變 非恒流恒壓方式非恒流恒壓方式在測量過程中在測量過程中I I0 0、V V不是恒定的不是恒定的 a VR 1 A 2 A 0 A 2 A 1 A 2 A 0 A 2 A BB V V V N N B 0 a V R I V 電源 自動 調節 器 2 A 0 A 1 A V N 0a IR 放大 檢波 計算 電源 電源 放大 檢波 計算 a 恒流方式b 恒壓方式 c 非恒流恒壓方式 改變屏蔽電極長度、改變屏蔽電極長度、B B 電極位置，可組成不同電極位置，可組成不同 探測深度的三側向電極探測深度的三側向電極 系。系。 B B放置于無窮遠時，為放置于無窮遠時，為 深三側向電極系；深三側向電

8、極系；B B電極電極 分成兩個，分別置于靠分成兩個，分別置于靠 近近A A1 1、A A2 2的地方，則為的地方，則為 淺三側向電極系。淺三側向電極系。 (a)深三側向電極系深三側向電極系(b)淺三側向電極系淺三側向電極系 3.00 0.0250.025 0.15 0.089 1 A 2 A 0 A 0.089 0.15 0.0250.025 0.40.4 0.20.21.1 1.1 1 B 2 B 1 A 0 A 2 A (1)電極系長度L L越大，聚焦能力好。 (2)主電極長度L0 主電極長度決定于電流片的厚度，L0越小，分層 能力強。 (3)電極系直徑 直徑小，電極系到井壁之間泥漿層厚度

9、大，受 泥漿影響大。 m m R R a a R R t t R R (1)井眼直徑和泥漿 井眼小、且含鹽水泥漿，其幾何因子和 都小，影響可 以忽略。井眼擴大，泥漿范圍擴大，電流散開，接地電阻 降低， 則降低；井眼擴大是不利因素。 (2)層厚和圍巖 當 時，圍巖分流作用，使電流線散開，使Ra降低； 當 時，屏蔽作用，使電流線擴散面積減小，電阻值 增大，因而 增大。 (3)侵入帶影響 侵入越深，電極系聚焦能力越差。 s s R R s s R R t t R R a a R R (1)(1)上下圍巖一致時，曲線上下圍巖一致時，曲線 中心對稱，對高阻層中心對稱，對高阻層 上上 升，層愈厚，電阻越高

10、；升，層愈厚，電阻越高； (2)(2)上下圍巖不一致時，上下圍巖不一致時， 曲線不對稱，極大值向曲線不對稱，極大值向 高阻圍巖一方；高阻圍巖一方； (3)h(3)h4d4d時，極值不變，時，極值不變， 曲線對稱；曲線對稱；h h變薄，地層變薄，地層 中心出現峰值；中心出現峰值； (4)(4)曲線分層能力強，特曲線分層能力強，特 別對薄層，分層能力取別對薄層，分層能力取 決于決于L L0 0長度長度, A, A0 0長度取決長度取決 于電流層的厚度。于電流層的厚度。 a a R R a a R R LL3LL3受井眼、層厚、鄰層影響小，分層能力較強，是劃分不同電阻率地受井眼、層厚、鄰層影響小，分

11、層能力較強，是劃分不同電阻率地 層最好方法之一。層最好方法之一。地層界面劃在曲線開始急劇變化的位置地層界面劃在曲線開始急劇變化的位置。 由于由于LL3LL3系泥漿侵入油層，而油、水層的泥漿侵入性質不同，油層多為系泥漿侵入油層，而油、水層的泥漿侵入性質不同，油層多為 減阻侵入，水層多為增阻侵入減阻侵入，水層多為增阻侵入LLdLLd、LLsLLs重迭比較法判斷油水層。深側向值重迭比較法判斷油水層。深側向值 淺側向值為油層；反之為水層。淺側向值為油層；反之為水層。 三側向是一種聚焦電阻率測井法，適合于解決高礦化度三側向是一種聚焦電阻率測井法，適合于解決高礦化度 泥漿和高阻薄層的測井問題。泥漿和高阻薄

12、層的測井問題。 2 2、電極系三個柱狀金屬電極組成，測井時，自動調節主電、電極系三個柱狀金屬電極組成，測井時，自動調節主電 流強度使其值恒定，屏蔽電流使主電流聚焦，水平流入地流強度使其值恒定，屏蔽電流使主電流聚焦，水平流入地 層，測任一電極的電位。層，測任一電極的電位。LL3LL3測得的測得的RaRa正比于主電極的接正比于主電極的接 地電阻地電阻r ro o 。 。由于主電流水平流入地層，圍巖影響小分層能力 由于主電流水平流入地層，圍巖影響小分層能力 強，主電流經過泥漿、侵入帶和地層，所以強，主電流經過泥漿、侵入帶和地層，所以RaRa受泥漿、侵受泥漿、侵 入帶和地層電阻的影響。在高礦化度泥漿井

13、中，泥漿侵入入帶和地層電阻的影響。在高礦化度泥漿井中，泥漿侵入 帶的電阻率很小，主要是反映地層的電阻率，在淡水泥漿帶的電阻率很小，主要是反映地層的電阻率，在淡水泥漿 增阻侵入時增阻侵入時RaRa受受RiRi影響很大。影響很大。 3 3、用三側向測井可以計算得到、用三側向測井可以計算得到RtRt。 與與LL3LL3一致，電極系結構上略有不同：由七個金屬電極組一致，電極系結構上略有不同：由七個金屬電極組 成。成。 主電極主電極A A0 0和三對分布在和三對分布在A A0 0兩側的兩側的A A1 1A A2 2、M M1 1M M2 2、M M1 1M M2 2。 。兩對 兩對 監督電極分別短路相接

14、。監督電極分別短路相接。 測量時測量時A A0 0供以供以I I0 0恒定，恒定，A A1 1、A A2 2通以同極性但強度可以調節通以同極性但強度可以調節 的電流的電流I I1 1 。調節。調節I I1 1、保持、保持M M1 1M M1 1、 M M2 2M M2 2等電位。等電位。M M1 1、M M1 1電電 極間電位不等時，自動調節極間電位不等時，自動調節A A 1 1、A A2 2。測量。測量M M或或N N與無限遠處與無限遠處 電極之間電位差電極之間電位差V,V,根據公式根據公式 計算出計算出R Ra a。 和三測向一樣，將和三測向一樣，將B B電極放在不同的位置可以得到深、淺電

15、極放在不同的位置可以得到深、淺 兩種探測深度的測量結果。兩種探測深度的測量結果。 a R = 0 0 V V K K I I 淺七側向電極系深七側向電極系 1、對著高阻層，視電阻率 為高值； 2、用曲線的拐點確定地層界面時，得到的地層厚度將比實 際厚度小一個電極距。 a a R R 1、與三側向一樣，七側向也是一種聚焦電阻率測井法，其 極系特點是七個電極，以主電極 為中心，兩對監督電極， 一對屏蔽電極上下對稱分布，測井時自動調節屏蔽電流強 度，使主電流聚焦，并水平地進入地層； 2、七側向記錄的是任一監督電極的電位，該電位大小與地 層電阻率有關，所以七側向測井曲線反映地層電阻率變化 情況與三側向

16、一樣； 3、七側向受圍巖、泥漿的影響也很小，分層能力強，但受 侵入帶影響大，在高礦化度泥漿井中使用效果最好，用于 求地層真電阻率 ； 4、與三側向比較，七側向分層能力不如三側向高，主要是 由于三側向的電流層厚度約0.3m比七側向電流層度(約 0.8m)小，受井眼影響大。七測向的探測深度略大于三側 向。 o o A A t R 1 1、雙側向測井原理、雙側向測井原理 1.1 1.1 電極系結構電極系結構 (1)(1)雙側向測井是在三側向和七側向的基礎上發展起雙側向測井是在三側向和七側向的基礎上發展起 來的；來的； (2)(2)電極系排列與七側向非常相似，在七側向的基礎電極系排列與七側向非常相似，

17、在七側向的基礎 上增加了兩個屏蔽電極上增加了兩個屏蔽電極A A1 1和和A A2 2； (3)(3)另外另外,A,A1 1和和A A2 2的形狀與三側向的屏蔽電極相似的形狀與三側向的屏蔽電極相似 ，不是環狀而是柱狀。，不是環狀而是柱狀。 雙側向吸取了三側向和七側向優點，它的探測深度和分 層能力均優于三、七側向，可用來劃分地層剖面，求取地 層電阻率Rt，定性判斷含油性。 2、雙側向測井曲線 以及影響因素 2.1理想雙側向測井 曲線 在上下圍巖相同時， 視電阻率曲線對稱于 地層中部，在地層的 上下界面附近也出現 兩個小尖，隨著層厚 增加這兩個小尖也就 逐漸消失；對于高阻 厚層的中部視電阻率 值最高，且曲線較平 直、變化不大。 3、雙側向測井資料的應用 3.1 確定地層真電阻率 3.2 劃分巖性剖面 3.3 快速直觀區分油、氣、水層 3.4