普通电阻率

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1、2019/10/22,地球物理与石油资源学院,1,电法测井,第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第三章 侧向（聚焦）测井 第四章 感应侧井 第五章 电测井新方法简介,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,2,第2章 普通电阻率测井 Commom Resistivity Log,2.1: 井壁介质的电阻率径向分布 2.2: 岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的关系 2.3: 普通电阻率测井原理 2.4: 普通电阻率测井曲线 2.5: 普通电阻率测井曲线应用,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,3,岩石的电阻率与含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异区分岩性、划分油

2、水层是电阻率测井的主要任务.,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,4,2.1 井壁介质的电阻率径向分布,一、泥浆侵入 在钻井过程中,通常保持泥浆柱压力稍微大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成泥饼,这种现象叫泥浆侵入. 泥浆侵入分两类: 高侵: 侵入带电阻率Ri大于原状地层电阻率Rt; 低侵: 侵入带电阻率Ri小于原状地层电阻率Rt 水层经常发生高侵现象,油层经常发生低侵现象,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,5,泥浆 Rm 泥饼 Rmc

3、 冲洗带 Rxo 过渡带 侵入带 Ri 冲洗带过渡带 原状地层 Rt,二、井壁介质的电阻率径向分布,第二章 普通电阻率测井,图2-1 渗透层附近介质电阻率径向分布,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,6,2.2 岩石电阻率与孔隙度、含油饱和度的关系,普通电阻率法所研究的参数是岩石电阻率，不同岩石的电阻率各不相同，岩石电阻率的大小决定以下因素： 1） 岩石的组织结构 2） 岩石孔隙内地层水中盐类的化学成分、浓度、温度 3） 岩石孔隙度 4） 岩石含油饱和度,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,7,一 岩石电阻率与岩性关系 火成岩:高(致密 坚硬 不含地

4、层水) 岩石电阻率 岩石骨架:不导电 沉积岩: 低 胶结物 油气:不导电 孔隙 地层水:导电,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,8,二、岩石电阻率与地层水性质的关系 岩石的导电能力主要取决于岩石孔隙中地层水的电阻率，为了深入了解影响岩石电阻率的因素，必须首先研究影响地层水的因素。地层水电祖率Rw的大小主要决定于地层水的性质。,1. 地层水电阻率与地层水内所含盐类化学成分的关系 在油气天的地层水中，主要含有NaCl、KCl、Na2SO2 等盐分，其中NaCl含量占优势，因此，一般可以把地层水近视地看成NaCl溶液去研究它的电学性质。求其电阻率Rw时，可使用“N

5、aCl溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版（P17 图1-18)。但有时其它盐类的含量较多不能忽略，则将其它盐类含量换算成等效的NaCl含量，换算时用（P27 图2-1）不同离子的换算系数图版，求出换算系数后，再求电阻率Rw。,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,9,地层水电阻率Rw与溶液矿化度的关系 以NaCl溶液为例，如果其浓度增高，由于溶液中离子数目增多而溶液导电性增强，溶液电阻率变低（参见表2-2）。,3. 地层水电阻率与温度的关系 当地层水的矿化度不变，如果溶液的温度升高，离子的迁移率增大，溶液的导电能力加强，也使溶液电阻率下降。,第二章 普通电阻率测

6、井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,10,三、岩石电阻率与孔隙度关系,岩石电阻率与孔隙度大小有关. 一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导电能力越强,电阻率越小. 实验表明: 孔隙中完全充满水的岩石电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙度 岩性有关.即当孔隙度 岩性一定时：,这个常数只与孔隙度 胶结情况和孔隙形状有关而与地层水的电阻率无关.定义此常数为岩石的地层因素 (相对电阻率) 用F（formation factor)表示：,第二章 普通电阻率测井,（2-1）,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,11,a: 与岩性有关的比例系数 (0.61.5) m: 胶结指数

7、(1.53)，随 岩石胶结程度不同而变化,第二章 普通电阻率测井,（2-2）,图2-2 地层因素与孔隙度关系曲线,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,12,地层因素与孔隙度关系图版实例,高温高压岩电实验,a=2.2403 m=1.338 R=0.9921 a=2.2403 m=1.338 R=0.9921,F=a/m,图2-3 地层因素与孔隙度关系曲线实例,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,13,四 岩石电阻率和含油饱和度关系,当岩石含水和油时,油水在孔隙中的分布特点(如图):水包围在岩石颗粒的表面,孔隙中央部分充填石油.因此含油岩石的电阻率Rt比

8、岩石含水时的电阻率高. 一般含油饱和度越高,岩石的电阻率越高为此定义电阻增大系数I:,I： 与岩石的含油饱和度有关,（23）,图2-4 含油岩石油水分布图,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,14,实验研究表明:,b是比例系数，一般约等于1，n是饱和度指数，一般从1.5-2.5变化，通常取2，它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响.,（2-4）,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,15,电阻增大系数与饱和度关系图版实例,高温高压岩电实验,b=1.0370 n=1.7760 r=0.9977 b=1.0397 n=1.

9、7733 r=0.9976,I=b/Swn,图2-5 电阻率指数与含水饱和度关系曲线实例,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,16,a m b n值的统计结果,高温高压岩电实验,高温高压条件下a、m、b、n值的统计结果 ，孔隙度变化，与a、m有关，与b、n无关,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,17,注入水矿化度对电阻率的影响,高温高压水驱油实验,低矿化度水注入岩心后岩心电阻率随含水饱和度增加有明显的增加 岩心注水后含水饱和度低于60%时，岩心电阻率随含水饱和度升高而减小，高于60%之后，岩心电阻率随含水饱和度升高而升高，呈

10、U字型变化,图2-6 注入水矿化度对电阻率的影响实例,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,18,五、阿尔奇公式,综合地层因素和电阻增大系数可得到： 原状地层含水饱和度：Snw= abRw/(mRt) （2-7） 冲洗带饱和度： Snw= abRmf/(mRxo) （2-8）,（2-5）,（2-6）,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,19,2.3 普通电阻率测井原理,一 测量原理 1 实验室测量原理,第二章 普通电阻率测井,（2-9）,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,20,2 普通电阻率测量原理 1) 均匀各向同

11、性介质,在电阻率为R均匀各向同性介质中放一点电源A发出电流I形成点电源场,场中任何一点的电流密度为：,第二章 普通电阻率测井,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,21,2) 由微分形式的欧姆定律,因此只要知道任何一点的电位就可以得到电阻率,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,22,3) 非均匀介质 对于非均匀介质 不是岩石的真正电阻率但它反映电阻率的变化因此称之为综合条件下的视电阻率Ra（aparent resistivity) 写为:,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,23,一套能够在钻孔中实施供电和测量的装置-这种装置叫电极系. 一般电极系包含: 供电电极:

12、A B 测量电极:M N 有两种类型: 电位电极系 梯度电极系,二 电极系,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,24,1 电位电极系 定义:成对电极距离大于不成对电极到成对电极距离的电极系叫电位电极系,电位电极系测量记录的是M点电位,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,25,2 梯度电极系 定义:成对电极距离小于不成对电极到成对电极距离的电极系叫梯度电极系,梯度电极系测量记录的是MN电位梯度; 梯度电极系按成对电极和单电极的相对位置分为正装和倒装梯度电极系,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,26,3 电极系的相关定义(P37),1)电极距 电极系长度: 电位电极

13、系电极距L=AM; 梯度电极系电极距L=MO; 2)探测深度 以供电电极为中心以一半径作一球面,如果球面内的介质对测量结果的贡献为50%则此半径为电极系的探测深度(或探测半径) 一般 电位电极系探测深度2L; 梯度电极系探测深度 3)记录点 电位电极系记录点AM中点; 梯度电极系记录点MN中点 4)电极系表示方法 图示法: 符号法,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,27,一 梯度电极系曲线及特点 1 梯度电极系曲线: 一般对于梯度电极系,3.4 普通电阻率测井曲线,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,28,实际测井都是提升电极系进行测量 1) 电极系在下部围岩且远离高阻层

14、:,2)A电极靠进高阻层底界面Ra逐渐变大(ab段) :,3)A电极进高阻层记录点O在界面下:A电极流出电流在界面上法向分量连续, Ra不变(bc段),4)记录点O进高阻层,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,29,6)记录点O离下界面很远时,下部低阻层对电流”吸引”作用消失Ra不变(ef段),5)记录点O进入高阻层逐渐离开下界面,下部低阻层对电流”吸引”作用减弱视电阻率Ra逐渐减小(de段),7)电极A靠近上界面时,上部低阻层对电流”吸引”作用, Ra逐渐减小(fg段),2019/10/22,地球物理与石油资源学院,30,8)A电极进低阻层记录点O在界面下:A电极流出电流在界面上法

15、向分量连续, Ra不变(gh段),9)记录点O进入低阻层,10)记录点O进入低阻层逐渐离开上界面,下部高阻层对电流”排斥”作用减弱视电阻率Ra逐渐增大,11)电极系在上部围岩且远离高阻层:,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,31,1)视电阻率Ra曲线极大极小值正对高阻层的上下界面; 2)厚层:中间平行段视电阻率Ra曲线值为地层电阻率.,2 梯度电极系曲线特点,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,32,1)曲线对称于地层中部; 2)视电阻率Ra曲线对地层中部取极值,当地层较厚时取极大,当地层较小时取极小;,采用同样方式可以分析电位电极系曲线及其特点:,2019/10/22,

16、地球物理与石油资源学院,33,二 视电阻率Ra曲线影响因素 1 电极系影响:,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,34,2 井眼影响,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,35,3 围岩层厚影响,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,36,4 侵入影响,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,37,5 高阻邻层屏蔽影响,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,38,6 地层倾角影响,2019/10/22,地球物理与石油资源学院,39,3.5 普通电阻率曲线的应用,一 划分岩性; 二 估算地层真电阻率; 三 计算含水饱和度,判断油水层; 四 进行标准测井(地层对比) 在一个油田或一个区域,为了研究岩性变化,构造形态和大段油层组的划分等工作,常常使用几种测井方法在全地区的各井中用相同的深度比例(1:500)及相同的横向比例对全井段进行测井,这种组合测井叫标准测井. 标准测