1、2021-7-4感應測井1 第四章第四章 感應測井感應測井 電阻率測井儀要求井內介質必須具有一定的導 電能力，在 油基泥漿井和空氣鉆進井內無法測量， 而以電磁感應原理為基礎的感應測井則可以實現電 阻率的測量。 2021-7-4感應測井2 一、 電磁感應原理 當一個導體回路中的電流變化時，在附近的另一個 導體回路中將出現感應電流；或把一個磁鐵在一個閉合 導體回路附近移動時，回路中也將出現感應電流，即穿 過一個回路的磁通發生變化時，在這個回路中將出現感 應電動勢，并在回路中產生電流，感應電動勢等于磁通 變化率的負值。這一現象稱為電磁感應現象。 第一節第一節 感應測井原理感應測井原理 2021-7-

2、4感應測井3 其中：感應電動勢（伏特）； 磁通量（韋伯）； t時間（秒）. dt d 2021-7-4感應測井4 二 、 感應測井儀的結構 感應測井儀的井下部分如圖4-1所示，它主要 有線圈系和必須的電子線路組成。其中線圈系由發 射線圈T和接收線圈R按一定方式組合而成的。各類 線圈分別用匝數N和截面積S來描述。發射線圈和接 收線圈間的距離稱為線圈距L。 2021-7-4感應測井5 圖4-1雙線圈系感應測井原理 2021-7-4感應測井6 三、感應測井原理 單元環：將儀器周圍介質設想成，是由以井軸為中 心，半徑為r和深度為z的各不相同的許許多多個地層圓 環組成的，這些圓環叫單元環。此時，可以把地

3、層看作 為有無數個半徑不同但同軸的線圈組成的。 1、一次磁場 測井時，發射線圈T（ 、 ）通有交流電，發射頻 率為20kHz。此時，在接收線圈（ 、 ）中產生的 R s R n T n T s 2021-7-4感應測井7 感應電動勢與周圍介質的電阻率無關，稱為無用信 號；在周圍介質的線圈系中也產生感應電動勢和感 生電流。在單元環內產生的感應電動勢及感生電流 為： I l rsni de T TT 3 2 2 2021-7-4感應測井8 drdzI l rsni dI T TT 3 4 其中：介質的電導率，（西門子/米），電阻率的 倒數；介質的磁導率； 交變電流的角頻率； r單元環的半徑； I發

4、射電流強度。 2021-7-4感應測井9 2、二次磁場 單元環內感生電流是渦流，也是交變電流，在周圍空 間產生二次磁場，二次磁場在接收線圈R中產生的感應電 動勢為： drdz ll rL L Issnn de RT RTRT R 33 322 24 R l T l 、 分別為單元環到接收線圈和發射線圈的距離； 2021-7-4感應測井10 記 L Issnn K RTRT 4 22 儀33 3 2 RT ll rL g ， 其中： 叫儀器常數；g叫單元環幾何因子，僅與 單元環和線圈系的相對位置有關。 則所有單元環在接收線圈內產生的感應電動勢為： 儀 K 0 drdzgKE R 儀 2021-7

5、-4感應測井11 3、地層視電導率 a 地層視電導率等于 與儀器常數之比。 R E 0 drdzg K E R a 儀 對于如圖4-2分區均勻的介質，視電導率 可以寫為： a ssttiimma GGGG 2021-7-4感應測井12 其中：Gm、Gi、Gt、Gs分別為井、侵入帶、原狀 地層、圍巖的幾何因子。 分別為井內介質、 侵入帶、原狀地層、圍巖的電導率。 m i t s 、 、 2021-7-4感應測井13 圖4-2 分區均勻介質地質模型 2021-7-4感應測井14 線圈系的探測特性主要包括線圈系的橫向探測特 性和縱向探測特性。 一、幾何因子的特性 33 3 2 RT ll rL g

6、線圈系的幾何因子反映了線圈系的探測特性，它滿足 歸一化條件，即 : 0 1gdrdz 第二節 感應線圈系的探測特性 2021-7-4感應測井15 二、雙線圈系的探測特性 1、橫向幾何因子 1)、橫向微分幾何因子 線圈系的橫向微分幾何因子定義為： 其物理意義是半徑為r一個單位厚度的無限長 圓筒狀介質的電導率 對 的相對貢獻。它可 以說明線圈系 dzzrgG r ),( a 2021-7-4感應測井16 的橫向探測特性，即井、侵入帶、原狀地層的電導 率對 的相對貢獻。 2)、橫向積分幾何因子 橫向積分幾何因子定義為： a 2 0 )( d r r drrGG 橫積 2021-7-4感應測井17 其

7、物理意義為直徑為d的無限長圓柱狀介質電導率對 雙線圈系測量結果的相對貢獻。 、 與r的關系 曲線分別叫橫向微分及積分幾何因子曲線，如圖4-3、 4-4所示。 Gr 橫積 G 2021-7-4感應測井18 圖4-3 橫向微分幾 何因子特性曲線 圖4-4 橫向積分幾何 因子特性曲線 2021-7-4感應測井19 2、縱向幾何因子 為了研究地層厚度、圍巖對視電導率的影響，須 研究線圈系的縱向探測特性。 1)、縱向微分幾何因子 線圈系的縱向微分幾何因子定義為： 0 ),(drzrgGz 2021-7-4感應測井20 其物理意義是z值一定，1個單位厚度的無限延伸的 薄板狀介質，對 的相對貢獻。它可以說明

8、線圈 系的縱向探測特性，即地層厚度、圍巖對 的相 對貢獻。 2)、縱向積分幾何因子 縱向積分幾何因子定義為： a a 2 2 )( h hz dzzGG 縱積 2021-7-4感應測井21 其物理意義為厚度為h、中心與線圈系中心重合的無限 延伸的板狀介質對雙線圈系測量結果的相對貢獻。 和 與z的關系曲線分別叫縱向微分及積分幾何 因子曲線，如圖4-5、4-6所示。 Gz 縱積 G 2021-7-4感應測井22 圖4-5 縱向微分幾何因子特性曲線 2021-7-4感應測井23 圖4-6 縱向積分幾何因子特性曲線 2021-7-4感應測井24 3、雙線圈系的探測的局限性 1)、井眼、侵入帶影響大 從

9、橫向積分幾何因子曲線可以看出，r=0.5米的 圓柱狀介質對視電導率的相對貢獻為22.5%，r=2.5 米的圓柱狀介質對視電導率的相對貢獻為77%， r2.5米以外的介質對視電導率的相對貢獻為23% ，由此可以得出：井的影響大，探測深度淺。 2021-7-4感應測井25 2)、地層厚度、圍巖影響大 從縱向積分幾何因子曲線可以看出，h=1米時，目 的層和圍巖對視電導率的相對貢獻各為50%；當h2m，目 的層對視電導率的相對貢獻才大于70%。即地層足夠厚 時，圍巖影響才可以忽略。 由此可以看出，雙線圈系的探測特性不理想。 2021-7-4感應測井26 三、復合線圈系0.8m六線圈系探測特性 1、0.

10、8m六線圈系的組成 它有三個發射線圈和三個接收線圈組成，其結構 如圖4-7所示。其中T0R0是主線圈對，兩線圈之間的 距離為0.8m ，叫主線圈距，記為Loo。T1、R1分別 為補償發射線圈和補償接收線圈，位于主線圈對的內 側，其作用是消除井的影響。T2、R2分別為聚焦發射 線圈和聚焦接收線圈，位于主線圈對的外側，其作用 是減小圍巖的影響，提高線圈系的縱向分層能力。 2021-7-4感應測井27 圖圖4-7 0.8m六線圈系六線圈系 2021-7-4感應測井28 2、0.8m六線圈系的探測特性 1)、0.8m六線圈系橫向探測特性 0.8m六線圈系和其主線圈對的橫向微分、積分幾何 因子特性曲線如

11、圖4-8所示。比較發現：0.8m六線圈 系的橫向微分幾何因子的極大值對應的r小于主線圈 對的橫向微分幾何因子極大值對應的r；0.8m六線圈 系的橫向積分幾何因子曲線上升比較緩慢，而主線圈 2021-7-4感應測井29 對的橫向積分幾何因子曲線上升比較快。對應同一r ，0.8m六線圈系的橫向積分、微分幾何因子均小于 主線圈對的橫向積分、微分幾何因子。由此說明， 0.8m六線圈系的橫向探測特性優于主線圈對的橫向 探測特性。 2021-7-4感應測井30 圖4-8 0.8m六線圈系和其主線圈對的 橫向微分和積分幾何因子特性曲線 1-六線圈系的橫向微分幾何因子; 2-六線圈系的積向微分幾何因子; 3-

12、主線圈對的橫向微分幾何因子; 4-主線圈對的橫向積分幾何因子; 2021-7-4感應測井31 2)、0.8m六線圈系縱向探測特性 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分、積分幾 何因子特性曲線如圖4-9所示。比較發現：0.8m六線 圈系的縱向微分幾何因子的極大值小于主線圈對的縱 向微分幾何因子極大值，說明0.8m六線圈系的縱向分 辨能力強。0.8m六線圈系的縱向積分幾何因子曲線上 升比較快，而主線圈對的橫向積分幾何因子曲線上升 比較緩慢，說明0.8m六線圈系的縱向探測特性優于主 線圈對的縱向探測特性。 2021-7-4感應測井32 圖4-9 0.8m六線圈系和其主線圈對的縱向微分和積分幾 何因

13、子特性曲線 1-六線圈系的縱向微分幾何因子;2-六線圈系的縱向微分幾何因子; 3-主線圈對的縱向微分幾何因子;4-主線圈對的縱向積分幾何因子; 2021-7-4感應測井33 第三節 感應測井曲線的特點及應用 一一 、 感應測井理論曲線的特點 感應測井得到的一條隨深度的變化的介質電導率 曲線，叫感應測井曲線。感應測井曲線具有以下特點 1、上、下圍巖相同，地層電導率曲線的特點 電導率曲線關于地層中心對稱。厚層的中部，電導率 等于地層值；隨厚度的減小，視電導率受圍巖電導率 影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方，地 層中部值與實際值最為接近。如圖4-10所示. 2021-7-4感應測井34 圖4

14、-10 單一低 電導率地層視 電導率曲線 (縱向每格代表2米) 2021-7-4感應測井35 2、上、下圍巖不同，地層電導率曲線的特點 電導率曲線為非對稱曲線。厚層的中部，電導率 等于地層值；隨厚度的減小，視電導率受圍巖電導 率影響增加，與地層值的差異增大，相對其他地方 ，地層中部值與實際值最為接近。如圖4-11所示。 2021-7-4感應測井36 圖4-11上、 下圍巖不 同,低電導 率地層視 電導率曲 線 (縱向每格代表 2米) 2021-7-4感應測井37 二、感應測井曲線的影響因素 1、均質校正 指對電磁波在均勻無限介質中傳播時，其幅度衰減 和相位移動的校正,如圖4-12所示。由于傳播效應的影響 ，在均勻無限介質中測到的視電導率 與真電導率 存在下列關系： a pppp p e p a cossin1 2 2021-7-4感應測井38 圖4-12 均質校正圖版 2021-7-4感應測井39 其中：p傳播常數；L線圈距。 2、圍巖層厚校正 根據圖版，進行圍巖層厚校正。 3、侵入校正 如果地層沒有泥漿侵入，則經過均質校正及圍巖 層厚校正后的電導率即為地層電導率。如果有泥漿 侵入，則接著做侵入校正，得到地層電導率。 Lp 2 1 2 2021-7-4感應測井40 二、感應測井曲線的應用 1、劃分滲透層 當地層厚度大