双侧向测井(精)

12 双侧向测井仪可以帮助人员确定相关参数，如地层电阻率等，这项参数对于油气层开发工作至关重要。

根据研究结果，如果钻杆没有接通电源，浅侧向探测深度较浅，浅侧向响应一般不会出现明显变化，但是深侧向仪器与钻杆的电位存在差异，因此深侧向响应可能改变。

钻杆处于深侧向回路电极位置时，结合各项数据可以确定相关参数，即带钻杆加长电极系数刻度，此时可以忽略测井响应受到的影响。

相关学者指出，双侧向测井电子线路中的参数变化会导致最终测量结果出现偏差，尤其是带通滤波器中心频率偏移，因此相关研究中详细分析了各项参数，并将这些参数联系起来用于计算测井曲线变化，包括中心频率及其增益、品质因素[1]。

利用相关数据计算出最终测量结果的差异。

本文主要研究了双侧向测井工程，结合实际工作流程探讨了可能导致测量结果出现变化的主要因素，在此基础上提出了针对性的应对策略。

1 工作原理双侧向电极系设置了多个不同作用的电极。

包括主电极、监督和聚焦电极，第一种设置在中心位置，后两种设置在上下位置，数量为1、4、4，表示为A0，M1、Nl、Al、 A2，除主电极外其它电极通常成对设置在各个位置，同时需要增加短路线。

深侧向设置了不同电极，即回流和测量参考电极，在图1中表示为B、N，考虑到测量流程，两者一般处于“无穷远处”。

屏蔽电极（聚焦电极）A1与A2在测量过程中具有相同的电位，在回路中形成的屏流Il与主电流I0具有相同点，即极性保持一致。

一般情况下，A2较长，因此主电流在一定区域被聚焦，在地层深处屏流对其产生的影响较小，所以该电流不断发散，通过增加探测深度，能够得到相对准确的测量结果，与真电阻率差异较小。

图1 双侧向原理在浅探测过程中，电极A2、A2为回流电极，与A1极性存在差异，屏流对主电流的影响较小，主电流层发散的位置发生改变，集中在较浅的地层，因此最终得到的测量结果可能在侵入带的作用下产生一定偏差。

双侧向测井影响因素与应对措施分析钱志军 中海油田服务股份有限公司 天津 300459摘要：本文主要分析了双侧向测井的工作原理，影响影响双侧向测井的主要因素，如测井回路、测井SP、深驱动板、带通滤波器以及其他因素，仪器故障、仪器常数K值变化或其他原因都会导致双侧向测井“双轨”现象，实际应用过程中应根据不同的原因进行“双轨”现象的校正和处理，从而全面保证测井质量。

所谓裂缝识别，主要包含四个含义，即裂缝的真实性、裂缝的有效性、裂缝填充物的性质（即含油气性）、裂缝产状的计算。

裂缝综合分类如下：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧︒<︒<<︒︒<<︒︒>应力释放缝钻井液与地应力压裂缝钻具诱导缝诱导缝网状裂缝）水平缝（）低角度缝（）斜交缝（）高角度缝（低阻（低密度）缝高阻（高密度）缝天然裂缝裂缝5305753075αααα常规测井曲线对裂缝的响应1、微侧向测井微侧向测井采用贴井壁测量。

由于其电极系尺寸小，测量范围小，所以，其测量结果反映了井壁附近的地层情况，对裂缝的发育情况十分敏感。

在裂缝发育段，电阻率出现低阻异常，往往表现为以深侧向为背景的针刺状低阻突跳。

2、双侧向测井从宏观上看，深、浅侧向，尤其是深侧向能反映出井眼周围较大范围内地层总的电性变化，由于探测深度有较大差别，往往出现深、浅侧向值的大小不同，表现为电阻率的“差异”。

影响双侧向差异性质及大小的因素较多，但主要是裂缝发育程度、裂缝角度、流体性质因素的影响。

（1） 裂缝发育程度的影响经验表明，裂缝越发育的地方，双侧向的正差异一般也越大。

（2） 裂缝角度的影响高角度、垂直裂缝的双侧向为正差异。

斜交缝的双侧向不明显。

低角度缝、水平缝的双侧向为低阻尖峰。

（3） 流体性质的影响在淡水钻井液作用下，当地层中的流体为油气时，侵入带的电阻率低于原状地层的电阻率，双侧向出现正差异。

如果地层中油裂缝发育，钻井液滤液沿着较大的裂缝侵入较深，但微缝中的油气缺少被驱替；离开井筒越远，地层中的油气呗驱替越少，从而一般仍出现双侧向的正差异。

当地层中的流体为水时双侧向差异减小。

（4） 地应力集中的影响在地应力集中段，岩石变致密，地层电阻率急剧上升，高达上万欧姆米，大大超过一般致密层的电阻率。

在钻井过程中，地应力通过井眼释放，造成该井段井壁沿最小主应力方向定向坍塌，使浅侧向值显著降低，从而出现深、浅侧向的正差异。

第一章 双侧向测井双侧向测井是应用最广泛的一种电阻率测井方法，它测量地层电阻率。

自然界中不同岩石和矿物的导电能力是不相同的尤其地层中所含流体性质不同时，导电性能差别很大。

因此 ，电阻率是地层的重要的物理参数之一。

在油气井中进行电阻率测井是我们寻找和定量确定油气存在的基本方法。

根据所测得的电阻率，可以区分含导电流体（如盐水，泥浆滤液）的地层和含非导电流体（如油气）的地层，应用阿尔奇公式，可以计算出地层中油气水的比例：2WW S FR =ρ （1-1） 式中：ρ—地层电阻率；R W —地层水电阻率；S W —地层含水饱和度；F ——地层因素。

电阻率测井是发展最早并一直沿用至今的一种测井方法。

最早使用的电阻率测井方法称普通电阻率测井。

经改进后，发展成为目前广泛使用的聚焦式电阻率测井，或称侧向测井。

自1950年，首批侧向测井仪投入商业使用后，老式的普通电阻率测井方法就逐渐被淘汰。

1.1 普通电阻率测井原理为测量某一电阻的阻值R ，可应用一个电源给该电阻供电，测量流过该电阻的电流I 和电阻两端的电压降V 。

由欧姆定律即可求出该电阻的阻值。

IV R = （1-2） 普通电阻率测井原理也是采用与此类似的方法，测量地层电阻率。

在介质中设置一个供电电极A ，回流电极B 放在距电极A 无限远的地方，在距电极A 一定距离处放置一对测量电极M,N （见图1-1），进行电位差测量。

假定电极为点电极，介质是均匀无限的，介质电阻率为ρ。

则从电极A 流出的电流呈辐射状向四面八方均匀散开，等电位面是以A 为球心的球面，如果测量电极M,N 与供电电极的距离分别为AM ，AN （注意电阻ρ的量纲为m ⋅Ω长度量纲为m ）则M 点的电位：AM I V M πρ4=（1-3） N 点的电位： ANI V N πρ4= （1-4） 式中I 为电极A 流出的电流强度（安培）。

由上式可得M,N 两点的电位差V ：I ANAM MN V V V N M ρπ4=-=电阻率：I V MN AN AM ⋅=πρ4 （1-5） 式中，MN 为电极M,N 两点间的距离令 MNAN AM K π4= 则 IV K ⋅=ρ （1-6） 式中：K 称为电极系常数。

引言随着社会的不断进步，对于能源的需求也是越来越大。

尤其是对于原油资源的需要，其中石油能源的热能值较高，很多产品的生产都需要用到石油，是当今最为稀缺的能源之一。

1 双侧向测井仪的基本介绍侧向测井也称为聚焦式电阻率测井。

它包括三侧向、七侧向、双侧向、微测向等方法。

其中双侧向测井是在三侧向和七侧向测井的基础上发展出来的测井方法，双侧向的突出优点就是具有良好的聚焦特性，并可以同时测量深、浅两种探测深度的电阻率曲线。

双侧向电机系有9个电极。

主电极A0位于中央，其余八个电极以主电极为中心，上下对称分布，每对电极分别用短路线进行连接。

电极M、M1’和N1、N1’为两队监督电极，电极A1、A1’和A2、A2’为两队聚焦电极。

进行深探测时，聚焦电极保持等电位，屏流I1与主电流I0为同级性，由于聚焦电极较长，加强了屏流对主电流的聚焦作用，因此主电流层在进入地底深处后才会逐渐扩散;进行浅探测时，电极A2、A2’以回流电极的作用，减弱了屏流对主电流的聚焦作用，所以主电流在进入地底不远处就开始扩散。

2 双侧向测井仪使用中的影响因素2.1 双侧向测井曲线形状的影响因素(1)研究表明当探测井内的泥浆与井外媒介的电阻率均为定值时，探测井的内径的大小不一样，深浅测响应分裂的程度也不一样，探测井内径变大会导致曲线的变化趋势减缓，而泥浆电阻率与底层电阻率的反差不断增加的话，曲线的棱角会变得愈发的清晰可见。

(2)在探测时，探测深度在2米到4米的范围内是，曲线的变化不大，当探测深度大于4米时，曲线在地层中部出现平顶。

2.2 双侧向测井幅度差的影响因素双侧向测井幅度差是探测队确定地下油气和水层的重要参考数据，因此研究双侧向测井的幅度差是非常重要的，尤其是对于解释“双轨”这类现象更具有现实意义，为了考察影响双侧向测井幅度差的因素，针对典型的三层介质底层模型做了迹象检测：（1）泥浆电阻率以及地层厚度对于RLLD/ RLLS比值的影响：（2）围岩电阻率对于RLLD/RLLS比值的影响：（3）侵入带电阻率以及侵入深度对于RLLD/RLLS比值的影响。

主要测井曲线及解释要点一、自然电位测井：测量在地层电化学作用下产生的电位。

自然电位极性的―正‖、―负‖以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水电阻率Rw的关系一致。

Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的；Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。

自然电位测井SP曲线的应用：①划分渗透性地层。

②判断岩性，进行地层对比。

③估计泥质含量。

④确定地层水电阻率。

⑤判断水淹层。

⑥沉积相研究。

自然电位正异常Rmf＜Rw时，SP出现正异常。

淡水层Rw很大（浅部地层）咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言）自然电位测井自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。

自然电位曲线在水淹层出现基线偏移二、普通视电阻率测井（R4、R2.5）普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。

测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。

视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。

②求岩层的真电阻率。

③求岩层孔隙度。

④深度校正。

⑤地层对比。

电极系测井2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。

底部梯度电极系分层：顶：低点；底：高值。

三、微电极测井（ML）微电极测井是一种微电阻率测井方法。

其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。

主要应用：①划分岩性剖面。

②确定岩层界面。

③确定含油砂岩的有效厚度。

④确定大井径井段。

⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。

微电极确定油层有效厚度微电极测井微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。

四、双感应测井感应测井是利用电磁感应原理测量介质电导率的一种测井方法，感应测井得到一条介质电导率随井深变化的曲线就是感应测井曲线。

双侧向测井影响因素与应对措施双侧向测井是能够进行深、浅组合测井技术在三侧向和七侧向的基础上发展出来的，双侧向技术是将三侧向棒形电极和七侧向监督电极相结合，能够有效增强电极的聚焦作用，保障通过井轴方向的主电流经过控制不产生分流，所以在测井技术中双侧向技术应用的比较广泛。

本文主要阐述了双侧向测井技术中存在的问题以及影响因素，在双侧向测井技术中解决双轨技术能够更好的发挥其性能。

标签：双侧向测井；影响因素双侧向测井技术具有很多的优点，其主要是主电流利用两个屏蔽电极进行聚焦，能够具有径向探测深度较深和垂向分辨率较高的特点，深部和浅部的探测利用同一电极就能够完成。

所以双侧向测井技术的发展已经成为在电阻率测井中比较常用的技术。

1 双侧向测井的工作原理1.1 地层电阻率测量原理M和N在AMN测量电极系中是一对测量电极，供电电极和电源分别为B 和A。

等位面球面是以A为中心向周围每个方向辐射的电流线。

1.2 仪器模型测量原理半径r是井下圆柱形等位面，UA是电位，我们可以认为测量地层点圆柱形等位面长度接近无限大，当UN=0的时候电流从自主面流出，射向地层形成回流。

双侧向测井仪器根据这个模型通过聚焦系统，将电流利用圆柱形等位面被迫进入地层。

我们假设研究的模型中地层的介质是均匀同性，但是实际中是一种复杂的情况，井内电极系周围存在泥浆等介质，根据此模型不能精确的对地层的厚度和径向上各个环带进行计算，只能综合考虑各种因素，我们要进行版图的校正工作才能得到精确的数据。

2 双侧向测井影响因素分析测井曲线在进行双侧向测井同时会受到一些因素的影响，仪器的结构设计和电性参数在实际的操作过程中都要时刻的关注，因为外界因素产生的影响排查比较困难，发生的频率较高。

测井曲线双轨曲线现象的形成是因为侧向马笼头和其他马笼头在导线和马笼头、外壳的绝缘影响下相混淆，形成的一种短路的现象，双轨曲线的浅侧向要高于深侧向。

供电的电流会在绝缘不良时增大，造成上传的数据不稳定，指令下达的错误，严重对测井工作造成影响。

双侧向测井幅度差的影响因素与“双轨”现象测井技术WELL LOGGING TECHNOLOGY1999年第23卷第2期vol.23 No.2 1999--------------------------------------------------------------------------------xxxxxxxx摘要从理论上考查了泥浆、井径、围岩、地层厚度、侵入深度、侵入带电阻率和仪器常数等因素对双侧向测井幅度差的影响，由此分析了引起“双轨”现象的三大因素，尤其是泥浆电阻率和仪器常数因素。

提出了处理“双轨”现象的方法。

主题词：双侧向测井［幅度］影响电阻率仪器常数The Influence Factors of Dual Laterolog Separation and Its Dual-track Phenomenon．Ke Shizheng，Feng Qing and Sun Yanru et al．ABSTRACTThe influence of such factors as mud，borehole diameter，surrounding bed，formation thickness，depth of invasion，resistivity of invasion zone and tool factor etc．on the separation of dual laterolog are studied up theoretically．And the discussion is focused on three main factors resulting in dual-track phenomenon，particularly the mud resistivity and tool factors．A method for dealing with the dual-track phenomenon is proposed．Subject Terms：dual laterolog［amplitude］influenceresistivitytoolfactor 引言一般认为在非渗透性(无侵入)的厚地层中，深浅侧向测得的视电阻率应相等，而在渗透性(有侵入)地层中，二者分裂即产生幅度差。

*根据双侧向测井计算裂缝的各种产状，计算公式如下：所谓裂缝的张开度：指在测井仪器其纵向分辨率的范围内，所有的同井壁相切割的裂缝的宽度的总和。

对于低角度缝和网状缝其计算公式为：ε=1R d −1R bR m/(1.2×10−9)对于高角度缝（>75度），其计算公式为：ε=K RR s −1R dR m/(4×10−10)式中Rd——深侧向电阻率，Ω·m；Rb——基岩块电阻率，Ω·m；Rs——浅侧向电阻率，Ω·m； K R——浅侧向畸变系数，取1.2；R m——钻井液电阻率，Ω·m；ε——裂缝张开度， um。

2.裂缝孔隙度，计算公式：∅f=m f（K Rs−1d）R mf式中m f ——裂缝指数，取1.1R mf——钻井液电阻率,Ω·m∅f——裂缝孔隙度。

3.裂缝渗透率，计算公式：K f=4.16×10−3ε2∅f式中K f——裂缝渗透率，10−3um2，其他符号同上。

4.裂缝线密度：计算公式为d f=200×（K f∅f 32.08）−05式中d f——裂缝线密度，条/m5.裂缝发育指数计算，计算公式为；F1=∅f K fℎ×100式中F1——裂缝发育指数，10−3um2·m;h——储层厚度，m。

6.综合评价指数为了排除岩层基质的影响，定义储层的综合评价指数为：F2=F1（∆t−120）利用双侧向电阻率来计算裂缝的孔隙度基本公式为∅f=m f R mf（1R lls−1R lld）式中Rlld——深侧向电阻率，Ω·mRlls——浅侧向电阻率，Ω·mRmf——钻井液电阻率，Ω·mmf——裂缝孔隙度指数。

1984年，Sibbit 和Faiver 根据上述公式，提出了油气水层裂缝的孔隙度公式。

油气层的裂缝孔隙度为∅f=m f R m（K rR lls−1R lld）水层的裂缝孔隙度为∅f=m f K rR lls−1R tb（R m−1R w）式中Rm——泥浆电阻率，Ω·mR tb——岩块电阻率，Ω·mK r——双侧向畸变系数，低角度缝取1.2，斜交缝取1.1垂直缝取1.0；R w——地层水电阻率，Ω·m。

侧向测井的提出1.盐水泥浆、高阻薄层，将产生泥浆分流，测不到地层真电阻率。

2.高阻屏蔽使普通电阻率法无法进行，所以提出聚焦测井法使电流进入地层。

侧向测井的分类LL3、LL6、LL7、LL8、双侧向，邻近侧向、微侧向、微球形聚焦等。

侧向测井又名聚焦电阻率测井，是一种电阻率法测井。

入地层，大大减少泥浆分流和上下围岩特点是在供电电极的两侧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垂直进的影响。

侧向测井是克服盐水泥浆影响和研究高阻薄地层的重要方法。

三侧向测井电极特征三侧向电极系结构:Ao为主电极，A1、A2为屏蔽电极位于两侧，它们短路相连接。

回路电极(也称回流电极) B置远处(计为无限远)。

工作原理(1)测井过程中，主电极Ao和A1、A2供以相同极性的电流Io和Ia，并使它们之间处于等电位状态。

测井过程中，主电极Ao和A1、A2供以相同极性的电流Io和Ia，并使它们之间处于等电位状态。

(2)当Ao与A1、A2电位不相等时，其电位差被送到调整线路上，通过调节A1、A2电路中的屏蔽电流Ia，保持整个电极系处于等电位状态。

当Ao与A1、A2电位不相等时，其电位差被送到调整线路上，通过调节A1、A2电路中的屏蔽电流Ia，保持整个电极系处于等电位状态。

(3)三侧向的电场:由于主电流Io被A1、A2所屏蔽。

主电流水平流入地层(4)仪器记录的是任意屏蔽电极A1或A2或Ao与回流电极B之间的电位差△U和或Ao与回流电极B之间的电位差△U和主电极电流Ioro—表示主电极的接地电阻，表示主电极的电流层由主电极到回流电极所经过的介质的电阻。

(5)三侧向的主电流基本上是垂直射入地层。

三侧向测井的影响因素•电极系参数的影响电极系长度L的影响主电极长度Lo的影响电极系直径对视电阻率的影响•井眼及地层参数的影响井眼直径和泥岩的影响层厚和围岩的影响侵入带影响深、浅三侧向测井LL3深侧向浅侧向深浅三侧向电流分布图深三侧向电阻率测井主要反映原状地层电阻率Rt；浅三侧向电阻率测井主要反映侵入带的电阻率Ri。

测井方法1.1 双侧向测井用于导电性泥浆(盐水基泥浆)的钻孔中确定地层电阻率。

这个测量系统由两个不同探测深度的侧向测井系统所组成，它向地层发出水平聚焦的电流。

测量时，两条曲线使用同一个电极系。

测量深侧向时使用较长的屏蔽电极，测量浅侧向时只使用深测向屏蔽电极的一部分作为屏蔽电极，而另一部分作为回路电极。

如果岩石的电阻率非常高(104－105Ω-m），则测量电流不能有效地聚焦，因此不能够确定岩石的真实电阻率。

在结晶岩地区，双侧向测井可用于划分钻孔周围的岩性、裂隙带和估计裂隙孔隙度。

1.2 视电阻率测井电阻率法测井通常测得的是视电阻率ρs，故过去常称它为视电阻率测井。

由于电阻率法测井的电极系种类越来越多，所以把使用普通电极系的电阻率测井专称为视电阻率测井。

工作时，电极系的A、B电极供电，M、N电极测量电位差，最后根据计算结果绘出与岩层电阻率有关的曲线ρs。

计算公式为ρs =K*ΔU MN/I。

式中K为电极系系数，由电极系排列方式和距离决定。

视电阻率测井主要用来划分钻孔的岩性剖面和进行剖面对比。

有时可用于探测井中金属落物的深度或摸“鱼顶”（探测落井钻具的顶部深度），指导钻具打捞。

1.3 微电阻率测井是电阻法测井的一种，它的特点是电极距只有几厘米。

它包括微电位电极系和微梯级电极系。

为避免钻井液影响，用弹簧片将镶在绝缘板上的电极紧贴井壁。

微梯度电极系比微电位电极系的探测深度小。

在渗透性地层上，微梯度电极系受泥饼的影响较大。

因泥饼的电阻率较低，测得的微电位曲线幅度高于微梯度曲线幅度，称为“正幅度差”。

在非渗透性地层上幅度差不明显。

根据微电阻率测井曲线的“正幅度差”，可以划分出渗透性岩层。

同时，微电阻率测井划分薄岩层的效果很好。

微球形聚焦测井是微电阻率测井的一种，它对贴井壁极板电极系统的特殊设计可获得特殊的电场，从而克服泥饼的影响，获得紧靠井壁的泥浆滤液冲洗带的电阻率。

通常与双侧向测井同时记录。

在石油测井中，渗透性地层被钻井液滤液饱和的井壁冲洗带的电阻率是计算可动油气的重要参数。