Question

侧向测井

Answer 1

普通电阻率测井受围岩和钻井液的影响显著，特别是在盐水钻井液条件下，供电电极流出的电流大部分被钻井液分流，测出的视电阻率曲线难以反映地层的真电阻率。20世纪50年代推出了侧向测井，又称聚焦电阻率测井，其特点是在供电电极的两侧增加有同极性的屏蔽电极，使主电极的电流被控制在一个狭窄的范围内径向流入地层，大大减少钻井液分流和围岩的影响。最初的侧向测井为三侧向测井，后来又研制了七侧向、八侧向和双侧向测井，等。

固体矿产勘查、水文工程等领域通常使用三侧向测井;油气勘探开发中过去也用三侧向测井，现在主要用双侧向测井。

1.4.1 三侧向测井

三侧向测井包括两种电极系:深三侧向电极系和浅三侧向电极系。两种电极系的探测深度不同，基本原理是相同的。

1.4.1.1 三侧向测井的基本原理

(1)深三侧向测井

深三侧向电极系的结构如图1.4.1所示，由三个圆柱状电极组成:中间是主电极A₀，上下对称分布的电极A₁和A₂是屏蔽电极。在电极系的上方较远处设有对比电极N和回路电极B。

地球物理测井教程

图1.4.1 三侧向电极系结构(单位:m)|上图:深三侧向电极系;下图:浅三侧向电极系;图中数字单位m

测井时，A₀电极供以恒定电流I₀，A₁、A₂电极供以屏蔽电流I_s，通过自动调节，使得A₁、A₂电极的电位与A₀电极相等，从而迫使I₀电流呈圆盘状径向流入地层，经B电极形成回路。电流分布的纵向范围，在电极系处为上、下绝缘片中点O₁和O₂之间的距离，电流深入到较远处才开始发散。I_s对I₀的控制作用主要决定于屏蔽电极的长度等因素。

深三侧向测井的深度记录点在主电极A₀的中点。测量主电极与对比电极N之间的电位差ΔU，根据下式计算视电阻率R_a:

地球物理测井教程

式中:I₀为主电流;K为深三侧向电极系系数，一般由实验测量得到，也可以根据近似公式计算得到。

从电场分布看，深三侧向测井曲线主要反映原状地层的电阻率。

(2)浅三侧向测井

为探测侵入带电阻率，要使I₀主要分布在井壁附近介质中，为此缩短A₁、A₂电极的长度，以便减弱I_s对I₀的控制作用，同时将回路电路B分成B₁和B₂，对称地放置在A₁和A₂电极的外侧，并且距离较近。这样主电极发出的电流I₀径向流入地层不远处即发散通过B₁、B₂电极形成回路，其电场分布特点见图1.4.1。

用浅三侧向视电阻率曲线主要反映井壁附近岩层电阻率的变化，在渗透层井段就反映侵入带的电阻率值。

1.4.1.2 三侧向测井曲线的特点

三侧向测井所测出的参数仍然是视电阻率，但这种视电阻率比没有聚焦作用的普通电极系测出的视电阻率更接近于地层的真电阻率。

在上下围岩电阻率相同时，在单一高阻层井段，深三侧向视电阻率曲线对地层中心对称，如图1.4.2所示。在取视电阻率读数时，—般取地层中点的视电阻率值或取地层中部的几何平均值。

图1.4.2 单一高阻层深三侧向视电阻率曲线

1.4.1.3 三侧向测井的应用

(1)求取岩层的真电阻率

三侧向测井的影响因素可归结为井眼、围岩－层厚、侵入三个方面，采用专门的图版对视电阻率校正，即可得到岩层的真电阻率R_t。

(2)划分岩性和判断渗透层

三侧向测井曲线比普通电阻率测井曲线受井眼、围岩－层厚、侵入影响小，纵向分辨能力强，适于划分薄层。三侧向曲线上视电阻率急剧变化处定为高阻层的界面位置。

根据曲线重叠法，如果深、浅三侧向曲线出现“幅度差”，则为可判断为渗透层。

(3)判断油、水层

当R_mf>R_w时，在油层井段通常是深三侧向视电阻率大于浅三侧向视电阻率，即出现“正幅度差”;在水层井段通常为深三侧向视电阻率小于浅三侧向视电阻率，即出现“负幅度差”，如图1.4.3所示。

图1.4.3 用深、浅三侧向曲线判断油水层

在盐水泥浆井中，即R_mf<R_w时，在油层和水层处深、浅三侧向曲线上均出现“正幅度差”，都是低侵剖面;油层的视电阻率高于水层，且幅度差比水层处的幅度差亦大，以这个特征来识别油水层。

在地层侵入较深(大约1.6m)时，深三侧向曲线受侵入带影响较大，而浅三侧向曲线受原状地层影响较大，致使深、浅三侧向所测的视电阻率曲线的幅度差不明显，难以判断油、水层。

1.4.2 双侧向测井

在三侧向测井基础上，发展了七侧向测井。七侧向的屏蔽电流对主电流的控制作用比三侧向电极系的控制作用强，探测深度比三侧向有所改善。由于深、浅七侧向电极系电极距不相同，两条视电阻率曲线受围岩影响不同，纵向分辨能力不同，因此应用不甚广泛。于是，1972年又推出了性能更好的双侧向测井，它可看作是三侧向和七侧向测井结合的产物。目前，在石油勘探开发中常与微球形聚焦测井组合使用，得到井眼径向各环带的电阻率。

1.4.2.1 双侧向测井原理

双侧向电极系的结构见图1.4.4，主电极A₀居中，上下对称分布监督电极M₁、M'₁和M₂、M'₂，以及环状屏蔽电极A₁、A'₁，在A₁、A'₁的外侧对称位置上加了两个柱状电极。深侧向电极系中两个柱状电极是屏蔽电极A₂、A'₂;浅侧向电极系中两个柱状电极是回路电极B₁和B₂。在电极系较远处装有对比电极N和深侧向电极系的回路电极B。

图1.4.4 双侧向电极系及电流分布

深侧向电极系由于增加了一对柱状屏蔽电极，对主电流的控制作用加强，电极系的探测深度加深，主电流径向流入地层至很远处才发散与B电极形成回路，其电流分布见图1.4.4左侧阴影部分。测量结果主要反映原状地层的电阻率。浅侧向电极系由于柱状回路电极B₁、B₂靠近电极系，使屏蔽电流对主电流的控制能力减弱，致使主电流流入地层不远处就开始发散，其主电流分布特点见图1.4.4右侧阴影部分。此电极系探测范围较浅，所测量的结果主要反映侵入带电阻率。

将双侧向电极系放入井下测井时，主电极A₀发出主电流I₀并在测井过程中保持不变。同时，环状屏蔽电极A₁、A'₁和柱状屏蔽电极A₂、A'₂分别发出与I₀同极性的屏蔽电流I₁和I'₁。在测量过程中用自动调整电路维持柱状屏蔽电极电位与环状屏蔽电极电位的比值为一常数，即U_A2/U_A1=a(a在测井时给定)，同时维持两对监督电极之间的电位差等于零，即U_M1=U_M2或U_M'1=U_M'2随着电极系的提升周围介质电阻率改变，I₀的分布随之改变，监督电极的电位改变。测量任一监督电极如M₁与对比电极N之间的电位差变化即反映介质电阻率的变化，其视电阻率表达式为:

地球物理测井教程

式中:K为双侧向电极系系数，深侧向测井，K=K_d;浅侧向测井，K=K_s;U_M1为监督电极M₁的电位;I₀为主电流。

深、浅侧向电极系中各电极间的尺寸是完全相同的，其电极距也相同，因此深、浅侧向视电阻率曲线受围岩影响是一样的，避免了七侧向资料解释中遇到的麻烦。

1.4.2.2双侧向测井曲线的特点

深，浅侧向测井记录的视电阻率通常用R_LLD和R_LLS表示，两种曲线的特点基本一致，如图1.4.5所示。当上、下围岩电阻率相同时，单一高阻层的双侧向视电阻率曲线对地层中点对称;在地层上下界面附近出现小尖，随着地层厚度增大，小尖变得不明显，故高阻厚层的双侧向曲线对地层中部取得最高值，读数应取地层中部的视电阻率值，小尖不作地质解释。

双侧向视电阻率曲线的影响因素同样可以归结为三个方面，即井眼、围岩－层厚、侵入影响。求岩层真电阻率则应进行影响因素的校正。另外还可以根据本地区的地质条件适当选择电极系的柱状屏蔽电极的尺寸和电极距的大小，以减小各因素的影响来改善横、纵向分辨能力。

图1.4.5 双侧向视电阻率曲线

1.4.2.3 双侧向测井资料的应用

由于双侧向测井探测深度比三侧向深，深、浅侧向的纵向分辨能力一致，便于对比，目前在以下方面得到广泛应用。

(1)确定地层的真电阻率

深、浅侧向视电阻率R_LLD和R_LLS。经过井眼、围岩、侵入三种影响因素的校正后，可以确定围岩的真电阻率R_t和侵入带直径d₁值。

(2)划分岩性剖面

由于井眼分流作用小，电阻率不同的岩层曲线都有明显变化，厚度在0.6m以上的地层都可分辨。如果与邻层电阻率差异较大，其厚度在0.4m时亦有明显的异常变化。

(3)快速、直观判断油、水层

将深、浅侧向视电阻率曲线重叠绘制，观察两条曲线幅度的相对关系，在渗透层井段会出现幅度差。深侧向曲线幅度大于浅侧向曲线幅度，叫正幅度差(意味着泥浆低侵)，这种井段一般可认为是含油气井段;反之当深侧向曲线幅度小于浅侧向曲线幅度时，称之为负幅度差(意味着高侵)，这种井段可认为是含水井段。当然最后确定油气、水层还得参考其他测井资料综合判断作出可靠结论。

此外，双侧向测井资料也经常用于裂缝识别。

• 官方服务
  • 官方网站