感应电阻率测井

随钻感应电阻率测井原理浅析1．电阻率的概念2．电阻率的测量方法3．电阻率的电极系分布4．电阻率测量的数学模型几何因子理论摘要：本文通过对Geolink 公司TRIM 工具测井原理的剖析，详细介绍了感应电阻率测井的原理，并将电缆测井与随钻测井进行比较主题词：MWD 电阻率感应测井原理浅析随钻测量（MWD —Measurement While Drilling ），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD 的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。

随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。

MWD 系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。

自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD 电阻率被测试并投入市场，包括16'短'电位电阻率，聚焦电阻率（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头或接触按钮）,目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz “电磁波电阻率相位测井” 是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。

Geolink 公司应广大用户的普遍要求，也制造生产出随钻电阻率工具，它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应（20KHZ）测井相关联，用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似，其垂直分辨率优于电缆中感应测井。

这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。

因而不需要对在不同泥浆（水基、油基、气基及泡沫基钻液）中作业中所产生一系列复杂的环境影响进行校正，就能够得到 Rt （地层真实电阻率值） 电阻率的概念一种物质的导电性是指这种物质传导电流的能力，常用电阻率这一物理量来 表示，导电能力差的物质电阻率高，导电能力好的物质电阻率低。

第五章感应测井前面讲的电阻率测井存在的问题：供电电极发射供电电流，流经泥浆进入地层，然后得到地层的电阻率，这些测井方法只能在水基泥浆井中使用。

对于油基泥浆井来说，由于电流无法进入地层，因此电阻率测井就无法使用了。

为了解决在油基泥浆井中测量地层电阻率，产生了感应测井，它是利用了电磁感应原理，通过研究交变电场的特性来反映地层电导率的一种测井方法。

在一定条件下，感应电阻率比普通电阻率测井方法更优越，例如以后要提到，感应测井受围岩的影响较小，对低电阻率地层反映灵敏，目前感应测井已得到广泛应用。

§5-1 感应测井的基本原理一、线圈系结构线圈系相当于普通电阻率测井的电极系，双线圈系由发射线圈和接收线圈组成（69 页图5-1 双线圈系感应测井原理图）。

发射线圈到接收线圈的距离叫线圈距，记作L。

二、感应测井的基本原理1 ．单元环理论测井原理概述：发射线圈通以频率一定，振幅稳定的交变电流，它在地层中产生交变磁场（也称一次磁场）。

根据电磁场理论，交变电场产生交变磁场, 交变磁场产生电场，因此在交变磁场的作用下，在地层中产生感应电流，它是以井轴为中心的环流，称为涡流；涡流又产生交变磁场（又称二次磁场），在接收线圈产生感应电动势。

接收线圈感应电动势取决于感应涡流的大小，而涡流的大小又取决于地层的电导率，感应测井实质即记录接收线圈感应电动势的大小并经刻度最终转化成地层的电导率。

另外，发射线圈还在接收线圈直接产生感应电动势，这个电动势与地层性质无关，称为无用信号，记作E x,也记作E无用。

而把与地层电导性质有关的感应电动势叫有用信号，记为E有用，实际测井时只记录有用信号。

有用信号同无用信号的相位差90。

，因此可以利用相敏检波器压制无用信号而直接记录有用信号。

（有用信号的大小♦涡流的大小-地层电导率）--------------------------------- ►感应测井记录的有用信号，是由于地层中感应电流（涡流）的变化，在接收线圈中产生感应电动势，要确定接收线圈感应电动势的大小，首先确定地层de d 1dtiw21(1)中感应涡流的大小。

测井测井是记录钻入地壳的一口井中岩石或流体混合物不同的物理、化学、电子或其他性质的过程。

感应测井是利用电磁感应原理来研究地层电层电阻率的一种测井方法。

电阻率测井法都需要井内有导电的液体，使供电电极电流通过它进入地层，在井内形成直流电场。

然后测量井轴上的电位分布，求出地层电阻率。

这些方法只能用于导电性能好的泥浆中。

为了获得地层的原始含油饱和度，需要在个别的井中使用油基泥浆，在这样的条件下，井内无导电性介质，就不能使用普通电阻率测井方法。

感应测井就是为了解决测量油基泥浆电阻率的需要而产生的，它也能用于淡水泥浆的井中，在一定条件下，它比普通电阻率测井法优越，受高阻临层影响小、对低电阻率地层反应灵敏。

感应测井和普通电阻率测井一样记录的是一条随深度变化的视电导率曲线，也可同时记录出视电阻率变化曲线。

侧向测井是利用聚焦电流测量地层电阻率的一种测井方法。

在地层厚度较大，地层电阻率与泥浆电阻率相差不太悬殊的情况下，可以用普通电极系的横向测井，能比较准确地求出地层电阻率。

但是在地层较薄且电阻率很高，或者在盐水泥桨的条件下由于泥浆电阻率很低，使供电电极流出的电流，大部分都由井内和围岩中流过，流入测量层内的电流很少，因此测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用来划分地层，判断岩性。

为了解决这些问题，创造了带有聚焦电极的侧向测井。

他是在主电极两侧加有同极性的屏蔽电极，把主电极发出的电流聚焦成一定厚度的平板状电流束，沿垂直于井轴方向进入地层，使井的分流作用和围岩的影响大大减小。

实践证明，侧向测井在高电阻率薄层和高矿化度泥浆的井中，比普通电阻率测井曲线变化明显。

测井系列的选择1．三侧向、七侧向、双侧向、感应测井等电阻率测井法的特点是采用了聚焦原理来加大探测深度，减小井、围岩、侵入带的影响，以便求准地层电阻率。

根据需要选用一种或两种方法。

常用深浅组合的方法，将测量的曲线进行重叠比较，可以研究储集层径向电阻率的变化，判断油气水层。

2．孔隙度测井如中子测井、密度测井、声波测井，可以定量的确定地层岩性和孔隙度。

电阻率测井方法基本原理1、双感应测井 Dual Induction Log1、双感应测井原理示意图图1 感应原理示意图2、双感应测井原理① 发射线圈形成的电磁场在地层中产生环井眼感应电流（涡流），涡流形成二次电磁场，在接收线圈中产生感应信号，其大小与地层电导率成正比。

具体表述为：把地层看成是一个环绕井轴的大线圈，把装有发射线圈T 和接收线圈R 的井下仪器放入井中，对发射线圈通以交变电流I ，在发射线圈周围地层中产生了交变磁场Φ1，这个交变磁场通过地层，在地层中感应出电流I1，此电流环绕井轴流动，叫涡流。

涡流在地层中流动又产生交变磁场，这个磁场是地层中的感应电流产生的，叫二次磁场Φ2，二次磁场Φ2穿过接收线圈R ，并在R 中感应出电流I2，从而被记录仪记录。

很明显，接收线圈R 中感应产生的电动势大小与地层中产生的涡流大小有关，而涡流大小又与岩石的导电性有关，地层电导率大，则涡流大，电导率小，则涡流小，涡流与电导率成正比，因而接收线圈中的电动势也与电导率成正比。

根据记录仪记录到的感应电动势的大小，就可知道地层的电导率。

中可以看出，接收线圈R 不仅被二次磁场Φ2穿过，而且被一次磁场Φ1穿过。

因而接收线圈R 中产生的信号有两种：一是由地层产生的，与地层导电性有关的信号，称为有用信号，用VR 表示。

另一种是由仪器的发射线圈直接感应产生的，这是一种干扰因素，称为无用信号，用VX 表示，二者在相位上相差90°。

感应测井是径向（沿半径方向）近似并联的电导测井仪器。

根据几何因子理论：tt invasioninvasion mmud tt mud mud t R G R G R G G G G 111invasion invasion ⨯+⨯+⨯=⋅+⋅+⋅=σσσσ其中：mud G 、invasion G 、t G 分别为泥浆、侵入带、地层的几何因子；mud σ、invasion σ、t σ分别为泥浆、侵入带、地层的电导率。

第五节电阻率测井自本世纪20年代发明电测井以来，电阻率测井一直是勘探、开发石油天然气的重要测井方法。

尤其在60年代，电测井得到迅速发展，就仪器、新方法不断出现，使得电测井成为划分油气层、计算油气储量的重要依据。

本节将分别论述普通电阻率测井、侧向测井、微电阻率测井及感应测井。

一、普通电阻率测井1．普通电阻率测井原理电阻率测井就是沿井身测量井周围地层电阻率的变化。

为此，需要向井中供应电流，在地层中形成电场，研究地层中电场的变化，求得地层电阻率，其测量原理如图1－1－41所示。

把供电电极A和测量电极M，N组成的电极系放到井下，供电电极的回路电极B（或N）放在井口。

当电极系由井底向上提升时，由A电极供应电流I，M，N电极测量电位差ΔU MN，它的变化反映了周围地层电阻率的变化。

通过变换，即可测出地层的视电阻率。

这样就能给出一条随深度变化的视电阻率曲线，可用下式表示：假设井与周围地层为均匀介质，其电阻率用R t表示。

A电极形成的等位面为球面，与A电极相距为r处的电流密为：其电场强度可用微分形式的欧姆定律表示：对上式积分，可得r处的电位：A电极与M，N电极的距离分别为AM和AN，M，N电极的电位分别为：M，N电极间的电位差为：由此得出均匀地层的电阻率：K 为电极系常数，它的数值与电极间的距离有关。

如果使用A 、B 电极供电，M 电极测量（此时N 电极位于井口），A 电极的电流I 和B 电极的－I 对M 电极均有贡献。

根据电位叠加原理由于N 电极位于井口，离A 、B 电极很远，则：如果AB AM =，AM AN =。

这两种电极系得出同样的结果。

因此把前者称为直接供电（单极供电）电极系，后者称为互换供电（双极供电）电极系。

在实际测井时，由于地层厚度有限，上、下有围岩，对于渗透性地层又会形成侵入带，各部分介质的电阻率不同，实际上是非均匀介质。

因此，用上式得出的电阻率不等于地层的真电阻率，称为视电阻率R a ，但在一定程度上R a 反映了地层电阻率的变化。

3地层倾角对感应测井电阻率的影响刘迪仁等2012年发表文章“非平行界面地层对水平井双感应测井的影响”，文中在三维数值模式匹配法的基础上，通过正演数值分析，研究了地层界面倾斜时界面倾角等对水平井双感应测井响应的影响。

结果显示，在水平井中，地层界面倾斜对双感应测井响应具有一定的影响，其影响程度的大小与界面倾角有关。

具体如下：在研究地层界面倾角对双感应测井影响的过程中，忽略井眼和钻井液滤液侵入对测井响应的影响（经验电阻率、侵入带电阻率与目的层电阻率相同），在竖直模拟计算过程中，h=5m，Rs=2Ω·m，Rt=100Ω·m，得到双感应测井响应与界面倾角的关系（见图2）。

图2 双感应测井响应与地层界面倾角关系由图2可以看出，随地层界面倾角增大，双感应视电阻率逐渐远离目的层电阻率而接近围岩电阻率。

井眼中心到倾斜地层界面的实际距离为Hcosθ，随着界面倾角增大，Hcosθ减小。

由于深、中感应径向探测深度是一定的，此时双感应测井响应受围岩的影响随之增大，从而使视电阻率接近围岩电阻率。

为此，在水平井测井解释工作中，受地层界面倾斜的影响，界面倾角成为双感应测井响应的重要影响因素之一，有必要对该环境下的双感应视电阻率值进行校正。

地层界面倾斜的影响程度与深、中感应的径向探测深度有关。

地层电阻率是影响油气评价的重要参数，感应测井是确定水平井中地层电阻率的常用方法。

在实际测井环境中，地层上、下界面往往是不平行的，在测井解释过程中，这种非平行界面地层环境对水平井感应测井响应的影响是一个值得关注的问题。

David，Liu Guoqiang等［7-8］通过理论研究，确定了感应测井的主要影响因素，并建立了相应的校正图版和校正方法，以便在评价解释工作中较好地消除围岩、钻井液侵入、井眼等地层环境的影响。

［7］David N，Shanjun Li，Richard C，et al. Invasion effects on time-Lapsed array induction logs ［C］//SPWLA . SPWLA 48th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2007：1-10. ［8］Liu Guoqiang，Yang Wei，Feng Qining，et al. A new method to correct the effect of skin - effect in induction logs ［C ］//SPWLA . SPWLA 41th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2000：1-9.杜彩云2011年发表文章“阵列感应测井倾斜校正研究”，在研究地层倾角对阵列感应测井影响时，由于阵列感应测井仪MIT响应函数计算量大，因此只给出子阵列2和阵列8的响应对比曲线。