3普通电阻率测井.

普通电阻率测井(Ra)Conventionalapparentresistivitylog电法测井是最古老的测井方法，在测井技术发展的历史长河最初二十五年中，电法测井一直占有绝对的主导地位，直到五十年代中期，才逐渐有各种非电法测井与其相配合。近几十年来，在生产实践和科学研究过程中，电法测井技术本身也发生了很大变化，出现了许多不同形式的电法测井。比如：普通电阻率测井、自然电位测井、侧向测井、感应测井、微电极测井、介电测井、激发极化测井，以及近年来兴起的成像测井系列：微电阻率扫描成像测井、阵列感应成像测井、方位侧向成像测井等等，这些方法的物理基础都是岩石的电阻率或电化学活动性。普通电阻率测井(Ra)由于普通电法测井方法简单，使用广泛，到目前为止，在划分钻井地质剖面和判断岩性等工作中仍然起着一定的作用。它的一些基本概念及分析问题的基本观点，在说明一些新方法的原理时，还要经常用到。普通电阻率测井(Ra)学习内容7、普通视电阻率测井曲线的地质应用1、测量方法2、基本原理3、视电阻率4、电极系5、普通视电阻率测井曲线特征6、实测视电阻率曲线及影响因素电阻率法测井是通过测量钻井剖面上各种岩石和矿物电阻率来区别岩石性质的方法。一种介质电阻率大小，必须是在给它通电的情况下才能检测出来。因此，测量地下岩石的电阻率，最基本的一条就是要在井下供电，让电流流过岩石，然后研究供电电流所造成的电场在其中的分布情况。所以进行电阻率测井时，都设有供电线路AB和测量线路MN。通过供电线路上的电极A、B供给电流，在井内建立电场，然后测量在测量回路上电极M、N的电位差ΔUMN，所测ΔUMN大小取决于周围介质电阻率。ΔUMN的变化则反映了沿井孔剖面上岩石电阻率的变化。1、测量方法普通电阻率测井(Ra)计算岩样电阻率的方法是特殊的，十分简单的。这是因为岩样电阻率是均匀的，岩样的形状也是有规则的圆柱状，这使得岩样内电位的分布是均匀的，任何两点的电位差均符合欧姆定律。但是井内的情况却复杂得多，不但有岩性不同的地层(岩层电阻率是不均匀的)，而且井内有泥浆和泥浆侵入地层的影响，它们的电阻率常常是不同的。这时，井内电场电位的分布很复杂，ΔUMN与R之间的关系也很复杂，不能用上述方法求得。因此，为了确定R和ΔUMN之间的定量关系，我们需要首先研究一种最特殊的情况：均匀介质中介质电阻与电位的关系。2、基本原理普通电阻率测井(Ra)均匀介质中介质电阻与电位之间的关系研究：假设钻井所穿过的地层具有相同的岩性，电阻率都是R，且不考虑井筒影响，即相当于井筒中泥浆电阻率也是R，这种理想情况即是所谓的均匀各向同性无限分布的介质情形。假定在电阻率为R的均匀介质放入一个点电源A，对A供强度为I的恒定电流。在空间中任取一点M，它到A的距离为r，以r为半径作一球，求球面上任一点M的电位。2、基本原理均匀介质中点电源的电场分布普通电阻率测井(Ra)显然，在这种介质中，电流将以A为中心呈球形辐射状流出，由电流密度的定义可知，距离点电源A为r的任意点M处的电流密度为24rISIj24rRIRjEdrdugradUE24rRIdrduCrRIrdrRIU442rRIU4IUrR4可见，只要测量出这种均匀场中任意点的电位值就可根据该式得出该点介质的电阻率。这就是电阻率测井的理论依据。2、基本原理普通电阻率测井(Ra)在均匀介质中，根据R与电位U之间这一简单的关系，我们就可建立起前图所示两种测量地层电阻率装置的ΔUMN与R之间的定量关系式，从而计算地层的电阻率。⑴如果采用单极供电电路，井下电极系由A、M、N组成。4141RIANURIAMUNM那么,在测量电路上测量的电位差ANAMMNRIANAMRIUUUNMMN41142、基本原理普通电阻率测井(Ra)电源检流计AMN电极距称为电极系系数，其大小仅与电极之间的距离有关，当电极之间的距离保持不变时，K为常数。可见，利用一定的电极装置（K为已知），通以电流I，测量M、N的电位差ΔUMN后，就可得到均匀介质的电阻率值。进而得到单极供电电阻率表达式为IUKIUMNANAMRMNMN4其中MNANAMK42、基本原理普通电阻率测井(Ra)⑵如果采用双极供电电路，井下电极系由A、B、M组成。则电极A的电流I和电极B的电流-I对M点的电位均有贡献。故由于N点离A、B很远，则UN=0BMIRAMRIUM14)(14BMAMABRIUUMMN4则电阻率表达式为IUKIUABBMAMRMNMN42、基本原理普通电阻率测井(Ra)其中上述研究表明，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。沿井提升电极系测量时，测出一条ΔUMN随井深的变化曲线，经横向比例刻度后，此曲线即成为岩层电阻率随井深的变化曲线，即普通电阻率测井曲线。实际上，在前边假设的均匀介质中，沿井身所测的电阻率曲线是幅度为Rt的一条直线。ABBMAMK42、基本原理普通电阻率测井(Ra)上述均匀介质模型电阻率的测定情形，在实际钻孔条件下不可能遇到。首先，钻井所穿过的岩层不可能是均匀的无限厚层。一般岩层具有一定的厚度，在其上下有围岩，围岩周围有邻层，这些岩层的电阻率通常各不相同。其次，钻孔内充填有泥浆，电极是放在泥浆中，而泥浆的电阻率一般都与岩层的电阻率不同。另外，对于油气钻井中有意义的地层而言，都不同程度地具有孔隙、可渗透。3、视电阻率普通电阻率测井(Ra)Rxo过渡带冲洗带原状地层RtrRt泥饼泥浆钻头直径井壁因此，在这种情况下进行电阻率测量，电极系周围的介质是一个极其复杂的不均匀体。对于这种不均匀体，目前还很难通过理论上描述电场分布的办法，求解出电位与介质电阻率的定量关系表示式。但是，如果我们仍按照测定均匀介质电阻的同样思路，给井下电极供电并测量电位差，然后利用上述公式，总可以算出一个电阻率数值。当然，这个电阻率值既不可能等于某一岩层的真电阻率，也不是电极周围各部分介质电阻率的平均值，而是在离电极装置一定距离范围内各介质电阻率综合影响的结果。我们称之为视电阻率，记作Ra。所以，通常把普通电阻率测井叫普通视电阻率测井。3、视电阻率普通电阻率测井(Ra)视电阻率计算式为IUKRa视电阻率Ra虽然因受到许多因素的影响而不等于真电阻率R，但视电阻率Ra却与真电阻率R有一定的关系，可表达为：LhRRDRdRfRtsima,,,,,,,式中，Rm，d为泥浆电阻率与井径；Ri，D为泥浆侵入带的电阻率与侵入带直径；L为电极距；h为层厚；Rs为围岩的电阻率；Rt为目的层电阻率。如果我们将电极系沿井身移动，连续记录ΔUMN的变化，即可得到一条反映地层电阻率相对变化的视电阻率曲线。3、视电阻率普通电阻率测井(Ra)在进行普通视电阻率测井时，通常需要使用两个供电电极（常用A、B表示）组成供电回路，给井下介质供电；用另外两个电极（常用M、N表示）组成测量回路，测量由供电电极在测量电极间造成的电位差。这四个电极中，通常是把三个放入井中，而另一个电极（或者与供电电极，或者与测量接在同一回路中的电极）放在井口附近泥浆池内或地面接地良好的地方。这三个放入井中的电极统称之为“电极系”。为便于对电极系进行研究，还进一步把其中处在同一个回路中的两个电极叫做成对电极，另一个与地面电极组成回路的电极叫做不成对电极。4、电极系普通电阻率测井(Ra)（1）电极系的分类根据电极系中成对电极与不成对电极之间的距离不同，可将电极系分为两类4、电极系用不同类型电极系测得的视电阻率曲线的形态差异很大。因此，要正确认识和分析视电阻率测井曲线，必须对电极系有正确的认识。梯度电极系：梯度电极系就是成对电极靠得很近，而不成对电极离得较远的电极系。电位电极系：电位电极系就是在电极的相互距离中，成对电极相距较远的电极系。普通电阻率测井(Ra)在电极系的三个电极中，成对电极之间的距离小于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间的距离时，叫梯度电极系。如图（图中的最左侧图），即AMMN当成对电极M、N间距离非常小，即趋于零时，又叫理想梯度电极系。对于理想的梯度电极系而言，即AOANAMMN则,04、电极系（1）电极系的分类①梯度电极系从中可看出，这种电极系所测得的视电阻率Ra与测量电极处的电位梯度成正比，故此电极系称为梯度电极系。当然，在实际测井时，成对电极间的距离不可能做得非常小，因为这将造成电位差太小，对测量不利。实际研究表明，只要满足MN≤0.4AO，仍可近似地把它当作理想电极系看待，即由此测得的视电阻率值与M、N之间的电位梯度，或O点的电场强度成正比。IgradUAOIMNUAOIUMNANAMRMNMN224144IEAOR244、电极系（1）电极系的分类①梯度电极系在电极系的三个电极中，成对电极间的距离大于不成对电极到与它相邻那个成对电极之间的距离时，叫电位电极系。如右图中最左侧图，即有如果成对电极之间的距离→∞，则称为理想的电位电极系。在这种情况下，此时电位电极系似乎只由A、M组成，则有AMMNMMNMNUIAMUIAMIUMNANAMR444可见用它测得的视电阻率与测量电极M点处的电位成正比，所以这类电极系叫电位电极系。4、电极系（1）电极系的分类②电位电极系在一个电极系中，保持电极之间的相对位置不变，只把电极的功能改变(即原供电电极改为测量电极；原测量电极改为供电电极)，测量条件不变时，用变化前、后的两个电极系对同一剖面进行视电阻率测井，所测曲线完全相同，这叫电极系互换原理。因此，在实际测井时，可根据需要互换供电和测量电极，对测量结果并不会产生影响。只是为了讨论问题方便，后面我们所谈的梯度电极系，均采用一个供电和两个测量电极的情况。4、电极系（2）电极系互换原理电源检流计AMN电极距①电极系的电极距电极距是人们用来说明这种探测装置长短的，通常用L表示。电极距的大小，实际上反映了能影响视电阻率测值的空间介质范围。因此，可从电极系各电极之间的长度中选择对视电阻率测值有决定影响的长度作为电极距。基于这种考虑(!)，对电位电极系来讲，由于在理想情况下，成对电极中的一个电极处在相当远的位置，对测量结果影响不大，所以选取两相邻电极之间的距离作为电位电极系的电极距。而梯度电极系在理想情况下，成对电极之间的距离靠得很近，所以选取成对电极中点到不成对电极之间的距离为梯度电极系的电极距。4、电极系（3）电极系电极距、记录点和探测深度②记录点由于电极系具有一定的长度，因此，如何表示它在井下所处的具体深度呢?在电极系上规定一个点，用这个点在井中所处的深度来代表电极系的深度。并把这时电极系测得的视电阻率值看成是这一点所在深度的电阻率。人们在电极系上确定的这个点叫记录点。梯度电极系的记录点规定在成对电极的中点。电位电极系的记录点规定在相距最近的两个电极的中点。4、电极系（3）电极系电极距、记录点和探测深度③电极系探测深度所谓探测深度，是指在垂直于井轴的方向上所能探测到的介质的横向范围。通常认为是对测量结果的贡献占百分之五十以上的那部分介质的范围。根据这一定义，可以计算出均匀介质中梯度电极系的探测深度约为1.4倍电极距，电位电极系的探测深度约为2倍电极距。有了探测深度概念，便可估计视电阻率值与电极系周围介质电阻率的大体关系及分析一定范围内各部分介质对测量结果的影响。4、电极系（3）电极系电极距、记录点和探测深度Rxo过渡带冲洗带原状地层RtrRt泥饼泥浆钻头直径井壁电极系的探测深度与电极距的长度有关。在电极距相同的情况下，电位电极系的探测深度比梯度电极系大。另外，电极系周围介质的不均匀程度也会使探测深度发生改变。通常在测井曲线图上，视电阻率曲线道上方图头都标有所用电极系的书写符号。电极系的书写方式是按照电极在井内自上而下的顺序写出