地球物理测井-侧向及微电阻率测井

浅析地球物理测井在煤田地质勘探中的应用摘要：我国的煤炭资源在世界位居前列，并且煤炭是我国主要的消耗能源，因此煤田地质勘探对我国能源开采的极其重要。

地球物理测井简称测井，是通过在钻孔中提拉探管来测量地下岩层的导电特性、声学特性、放射性等物理参数，从而达到识别地下岩层的目的。

本文主要简单地介绍几种地球物理测井方法及其在煤田地质勘探中的应用。

关键词：地球物理测井；测井方法；煤田勘探1 引言地球物理测井技术经过长达几十年的发展，形成了以核、声、电三种测井系列为主的诸多测井方法，在煤田地质勘探中通过利用这些技术方法，我们可以确定煤层的埋深、厚度及结构；划分地层岩性剖面，推算解释地层时代；确定地下断层性质、层位及断距；测算地层地温梯度；计算地层孔隙度，地层含水饱和度及含水层位置；测量钻孔的顶角和方位角等。

2 测井技术方法介绍2.1自然伽马测井自然伽马测井是煤田地质勘探测井中最常用的测井方法，它主要通过探管测量岩层的天然伽马射线强度。

在沉积岩地层中，因为放射性元素主要存在于黏土矿物中，因此地层泥质含量越多，其放射性越强。

通过这种规律，我们就可利用自然伽马测井来划分钻孔的岩性剖面、确定砂泥岩沉积地层中的泥质含量以及确定地层的渗透性。

通过自然伽马测井，我们也可以根据地层放射性来勘探地层中的其他具有放射性的矿产（如钾盐、钍、铀等）。

2.2密度测井自然伽马测井是测量岩石中的放射性元素发射的伽马射线强度，是被动的测量方式。

而密度测井是采用主动测量的方式：通过探管携带的人工放射源在地下产生射线，测量射线在与地下岩石经过相互作用后的射线强度，进而计算出地下岩层的体积密度，达到识别地下岩性的目的。

由于煤的密度与其他岩石的密度有着十分明显的差异，所以密度测井能让我们简单快速的识别到煤层，确定其埋藏深度及其厚度。

2.3电阻率测井电阻率测井是以地下岩层的导电性（电阻率或电导率）为基础，在钻孔中通过电极系来测量地层电阻率的一种方法。

1.地球物理测井，根据地层岩石的物理性质不同可分为电法测井，声波测井，放射性测井三大类。

2.电法测井主要包括自然电位测井、普通电阻率测井、侧向测井、感应测井。

3.标准测井是一种组合测井方法，主要包括自然电位，普通电阻率，井径三条曲线。

4.微电极测井，主要包括微梯度，微电位两条曲线，在曲线图上一般重叠绘制，根据该曲线的异常幅度及差值，可辅助划分渗透层（岩性）。

5.自然电位测井测量的是井孔中岩石的自然电位随井深的变化的曲线。

6.淡水泥浆，砂泥岩剖面，井孔中渗透性砂岩表面因离子的扩散作用带负电，泥岩表面因离子的扩散吸附作用带正电，所以，在自然电位测井曲线上，以泥岩所对应的自然电位曲线为基线，曲线上出现的自然电位负异常，代表渗透（砂）层。

7.淡水泥浆，砂泥岩剖面，自然电位曲线主要用于划分（区分）渗透（砂）层。

8.自然电位曲线具有如下特点：1 ）当地层、泥浆均匀，渗透性砂岩的上下围岩（泥岩）的岩性相同时，自然电位曲线对砂岩地层中心对称；2 ）当渗透性砂岩地层较厚（大于四倍井径）时，可用曲线半幅点确定地层界面；3 ）渗透性砂岩的自然电位，对泥岩基线而言，可向左或向右偏转，它主要取决于地层水和泥浆（滤液）的相对矿化度。

9.在砂泥岩剖面中，渗透性砂岩，如果其泥质含量增加，或渗透性变差，自然电位曲线异常幅度减小。

10.普通电阻率测井包括梯度电极系，电位电极系和微电极测井。

11.普通电阻率测井是根据岩石导电性的差别，测量地层的视电阻率。

用以研究井孔剖面的岩性、孔隙性、渗透性及含油性。

12.按导电机理的不同，可把岩石分为两大类：离子导电的岩石和电子导电的岩石。

13.沉积岩主要靠离子导电，其电阻率比较低。

虽然在沉积岩中造岩矿物的自由电子也可以传导电流，但相对于离子导电来说是次要的。

14.沉积岩的导电能力，主要取决于岩石孔隙中地层水的导电能力。

15.当砂岩的孔隙中，不仅含水，而且含有油时，在连通的条件下，水处于颗粒表面，油处于孔隙的中央部位。

1. 深三侧向电极系结构及电场分布、7砂泥岩剖面R s <R t ：围岩吸引主电流，使主电流发散，视电阻率下降，地层厚度越小，影响越大。

（4）地层：R t 使R t 对R a 贡献占主导地位，所以适用于高阻地层，另外纵向分辨力强，适用于薄层。

综合：侧向测井适用于盐水钻井液井眼，储层为高阻薄层，低侵，碳酸盐岩。

碳酸岩剖面R s >R t ：围岩排斥主电流，适用于高阻碳酸岩剖面。

相邻高阻层对读数影响较小当下高阻层电阻率由10R m 变到100R m 时，上层的视电阻率只变化10%左右。

条件：厚度无限大、无钻井液侵入的地层GaoJ-1-3条件：无井眼、无侵入的纵向非均匀地层条件：地层无限厚、17侵入带径向电阻率分布示意图正差异负差异用深、浅三侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-3体积较小的环状电极深七侧向电极系浅七侧向电极系正差异负差异用深、浅七侧向测井曲线判断油水层GaoJ-1-334屏蔽电极，深测向回路电极，浅测向探测深度：深60 in.，浅24in.分辨率：30 in.碳酸岩剖面（裂缝储层评价）R LLD=140Ω.mR LLS=52Ω.mR LLD/R LLS=2.8Φ=7.5%GaoJ-1-3394042R xo>R tR xo<R t GaoJ-1-3举例C0.97,0.96 u v==72.838.4LLDcRR==m,50。

微电极系
1-主体；2-弹簧片；3-绝缘极板；为保证测量条件相同，
GaoJ-1-5微梯度L=0.05m
泥质
夹层致密夹层
GaoJ-1-5
13
A 00.016M 10.012M 20.012A 1
微侧向测井资料应用
1）划分薄层
2）求取R xo
微电极系微侧向
邻近侧向测井电极系
14
电极结构及电流分布GaoJ-1-5
双侧向-微球聚焦测井仪GaoJ-1-5
21
GaoJ-1-5
OBM
WBM
STAR Imager Tool
23
GaoJ-1-5
FMI基本原理图
用于详细地层分析。

29
新疆XX井EMI与FMI成像对比图（溶洞）新疆X井STAR-II与XX井FMI对比图
（天然裂缝）
FMI比EMI和STAR反映裂缝和溶洞与背景
的差别要好，边缘效果好，对比度强。

GaoJ-1-530
低
角
度
裂
缝
为黑色的正弦条纹，裂缝倾角小于60°
多组网状裂缝：裂缝
倾向、倾角成组出现共轭裂缝：裂缝成对出现，倾向相对、倾角近等
几种倾向不同的开启裂缝交织在一起，形成网状裂缝网状裂缝
溶洞
孔洞
GaoJ-1-5
缝合线显示为低阻黑色的近似正弦的曲线，缝合面呈锯齿状，这是与开启裂缝最显著的区别之一。

缝合线
GaoJ-1-5
砂砾岩图像
往往出现在层状地层中，在成像图上表现为原生层理强烈弯曲，呈穹隆、箱形或扇形。

褶曲
沿最小水平应力(S)的钻井，其裂缝面垂直于井眼；垂
普通电阻率测井：
微球形聚焦测井：电测井方法应用。

《地球物理测井方法》内容提纲中国石油大学（北京）高杰2016一、地球物理测井概论(Introduction to Well logging)1. 测井方法、测井技术的分类2. 储层的概念、储层评价参数3. 井眼环境、环境影响因素4. 钻井液侵入、径向电阻率剖面二、电法测井(Electrical Logging)1．普通电阻率测井（1）Archie 公式（2）影响岩石电阻率的因素、影响视电阻率的因素（3）梯度电极系及电位电极系的概念、命名（4）基本测量原理公式、曲线特征（5）微电极测井及基本应用2．自然电位测井（1）自然电场产生原因：扩散、扩散-吸附、过滤（2）自然电位的基本原理公式、曲线特征（正、负异常）（3）自然电位曲线的基本应用：渗透层的划分、泥质含量、Rw、水淹层（4）标准测井的概念3．侧向测井（1）三侧向测井、七侧向测井、双侧向测井对比（2）比较说明侧向测井的“恒流法”、“恒流法”和“恒流法”测量的差别和联系（2）基本测量原理公式、影响因素及校正（3）曲线基本特征、基本应用（正负差异、Sw的计算）（4）微球聚焦测井及地层微电阻率扫描成像测井4．感应测井及其它（1）感应测井几何因子理论（表达式）、感应测井测量公式（2）感应测井的探测特性：分辨率和探测深度（3）复合线圈系应用的原因、基本应用(深、中、浅) （4）感应测井影响因素、传播效应及校正（5）软件聚焦与阵列感应测井（6）随钻电磁波测井的测量量三、声波测井(Acoustic Logging)0．声波测井基础（1）声波的分类、全波列声波（2）滑行波的概念、临界角（3）弹性参数、声学参数（4）硬地层、软地层、单极子、偶极子（5）声波测井的主要应用1．声波速度测井（1）声速和声速测井的影响因素（2）临界源距、补偿声波测井（3）声速测井的基本应用（Wyllie公式）、周波跳跃（4）声波全波列测井的特点及应用（5）偶极子声波测井2．声波幅度测井（1）套管井中的声波模式（2）一、二界面（3）水泥胶结测井、变密度测井原理及应用（4）超声成像测井四、核测井(Nuclear Logging)1．自然伽马测井（1）岩石的自然伽马放射性及主要放射性元素（2）自然伽马测井原理及主要应用（3）自然伽马能谱测井的应用（4）自然伽马测井的API单位、去铀伽马（CGR）2．密度测井（1）伽马射线与地层的相互作用（2）密度测井核物理基础：体积密度与电子密度的关系（3）脊肋图、密度测井的石灰岩石刻度（4）地层密度和岩性密度测井的应用3．中子测井（1）中子与地层的相互作用（2）含氢指数概念、中子孔隙度测井（3）挖掘效应、中子测井的石灰岩刻度（4）热中子寿命测井、C/O测井和地层元素测井五、测井地层评价(Formation Evaluation from Well logs)1．岩性识别和储层划分（1）测井仪器系列选择；探测特性（分辨率、探测深度）（2）侧向与感应仪器的选择（深、中、浅）（3）9条曲线的主要特征（4）储层的划分、岩性识别的主要方法（5）泥质含量的求解方法2．流体识别与储层参数计算（1）岩石体积物理模型及三孔隙度测井的响应方程（2）储层有效孔隙度的计算、储层渗透率的影响因素与估算（3）Archie公式的中各参数的求解（4）储层流体性质快速识别方法、依据（5）泥质岩石的饱和度模型。

地球物理测井第一节：概述地球物理测井的分类：分为电法测井和非电法测井两种。

1、电法测井：a：视电阻率、b：微电极、c：自然电位、d：微球型聚焦、e：感应测井。

2、非电法测井：a：声速测井、b：自然伽玛测井、c：中子测井、d：密度测井，e：井径、f：井斜、g：井温、h：地层倾角(HDT)、I：地层压力(RFT)、j：垂直地震测井（VSP）第二节：电法测井一、视电阻率曲线：测井时将电极系放入井下，在上提过程中测量记录一条△Vmn(电位差)随井深变化的曲线，称为视电阻率曲线。

梯度电极系：成对电极间的距离小于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。

电位电极系：成对电极间的距离大于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。

底部梯度电极系在高阻层测井曲线的形状特点如下：（1）对着高阻层视电阻率升高，但曲线不对称于地层中点，高阻层顶界面、底界面分别在极小值、极大值的1/2mn处。

（2）对于厚层、地层中部附近曲线出现平直或变化平缓，随地层减薄平直段缩短直至消失，该处视电阻率值接近地层真电阻率。

（3）对于薄层，在高阻层底界面以下一个电极处，在视电阻率曲线上出现一个“假极大”，极小也比原层上移。

视电阻率曲线的应用：1、划分岩层界面：利用底部梯度电极系视电阻率曲线划分岩层界面的原理是高阻层顶界面(底界面)位于视电阻率曲线极小值(极大值以下1/2MN处。

2、判断岩性：在砂泥岩剖面中，当地层水含盐浓度不是很大时，砂岩电阻率大于泥岩的电阻率，粉砂岩泥质砂岩、砂质泥岩介于它们之间。

但视电阻率曲线无法区分灰岩和拉拉扯扯云岩，它们的电阻都非常大。

3、地层对比和定性判断油水层：对于同一储层，如果0.45m底部梯度幅度高于4m底部梯度梯度测井曲线幅度该层可能为水层，反之则为水层。

二：微电极测井微电极测井：利用特制的短电极系帖附井壁，测量井壁附近的岩层电阻率的一种测井方法叫微电极测井。

微电极测井曲线的应用：1、详细划分地层：地层界面一般在曲线的转折点或半幅点2、划分渗透层，判断岩性：微电极曲线在渗层上显示正幅度差，数值中等，地层渗透率越好，二者的幅度差越大，因此可以根据微电极曲线的幅度差判断地层的渗透性好坏。

地球物理测井方法原理
地球物理测井方法是通过在地下钻井孔内采集各种物理测量数据，用于研究地下岩石、水等介质的性质和分布情况。

其原理主要包括以下几种方法：
1. 电测井（电阻率测井）：通过测量电阻率的大小来推断岩石和水等介质的性质。

岩石的电阻率与其孔隙度、孔隙液的含水性相关。

2. 密度测井：利用放射性射线经过地下介质时发生的散射和吸收现象，测量射线的衰减情况，来推断介质的密度、孔隙度等参数。

3. 声波测井（声阻抗测井）：通过发射声波信号，并测量声波在地下介质中传播的速度和衰减程度，来推断岩石的弹性性质、孔隙度等参数。

4. 中子测井：利用中子与地下介质中核素发生散射和吸收的现象，测量中子流量的变化，来推断介质的孔隙度、含水性等。

5. 磁测井（自然电磁场测井）：利用地球自然磁场或人工产生的磁场对地下岩石的磁性进行测量，来推断岩石磁性、含油气性等。

这些测井方法的原理是基于地下介质对电、密度、声波、中子或磁场的响应特性，在测井仪器记录和分析数据后，可以获得地下介质的性质和分布信息，为油气勘
探、水资源管理、地热研究等提供重要依据。

地球矿场物理（测井）复习总结（电法测井部分）第一篇：地球矿场物理(测井)复习总结(电法测井部分)1．自然电动势产生的主要机理？淡水泥浆沙泥岩刨面井，砂岩层和泥岩层井内自然电位的特点？答：井壁附近两种不同矿化度溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势。

自然电动势主要由扩散电动势和扩散吸附电动势产生。

扩散电动势主要存在砂岩中满足渗透膜原理，扩散吸附电动势存在于泥岩中，主要是因为泥岩隔膜的阳离子交换作用。

在沙泥岩剖面中钻井，一般为淡水泥浆钻进（CW>Cmf）,故在砂岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的负异常，泥岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的正异常。

2．如何确定自然点位测井曲线的泥岩基线？答：在实测的自然电位曲线中，由于泥岩或页岩层岩性稳定，在自然电位曲线上显示为一条电位不变的直线，将它作为自然电位的基线，这就是所谓的泥岩基线。

泥岩基线：均质、巨厚的泥岩层对应的自然电位曲线。

3．自然电位测井的影响因素？答：①CW和Cmf的比值（比值>1，负异常，比值<1，正异常）②地层水及泥浆滤液中含盐性质③岩性（泥质含量增加，SP曲线幅度降低）④地层温度（温度升高，Kda、Kd增加）SSP•rm⑤地层电阻率的影响（电阻率升高，SP幅度下降）∆Usp=⑥地层厚度的影响（厚度减小，SP幅度下降）rm+rsd+rsh⑦井径扩大和侵入的影响，（井眼越大，侵入越深，SP幅度越小）4．自然电位测井的主要应用？答：①划分渗透性层；②估计泥质含量；③确定地层水电阻率Rw；④判断水淹层。

5．描述岩石电阻率与孔隙度和饱和度的关系，并详细给出阿尔奇公式。

答：地层因数F＝R0/RW=a/φm，R0为孔隙中100％含水的地层电阻率，RW为孔隙中所含地层水的电阻率，a为岩性比例（0.6~1.5），m为胶结指数（1.5~3）,F只与岩石孔隙度、胶结情况有关，而与饱含在岩石中的地层水电阻率无关。

阿尔奇公式是地层电阻率因数F、孔隙度ψ、含水饱和度S和地层电阻率之间的经验关系式F=1ψm，F=ROR1, t=n RWRoSw式中：Rt 为地层电阻率；Ro为地层全含水时的电阻率层水电阻率；m为胶结指数；n为饱和度指数。

1,地球物理测井定义☆：是地球物理学的一个分支, 简称测井(Well logging)。

指在勘探和开采石油、天然气等地下矿藏的过程中，利用物理学的基本原理,采用先进的仪器设备,探测井壁介质的物理特性参数(电/声/放射性质),评价储集层的岩性、物性（孔隙性、渗透性）、电性、含油性（四性关系）。

采油前后，测井工作分为两部分☆：1、裸眼井测井（open hole ) 也称勘探井测井，在钻井之后，采油之前。

目的：寻找石油在地层中埋藏深度。

俗称找油层。

2、套管井测井（cased hole)也称生产测井（production log),在采油时进行。

目的：石油开采过程中，地层中的剩余油开采。

2, 采集-测井方法分类（裸眼井）按照物理响应特征分为☆:1、电测井方法：自然电位测井普通电阻率测井、侧向测井感应测井、电磁波测井2、放射性测井：自然伽马测井密度测井、中子测井、中子寿命测井3、声波测井：声波速度测井声波幅度测井、声波全波测井4、其它测井：生产测井地层倾角测井、气测井、特殊测井3,地球物理测井的作用主要有以下几点☆：1、划分地层;2、准确得到地层深度;3、计算孔隙度、饱和度、渗透率等地层参数;4、确定油水层;5、地层对比;6、工程应用;7、油层动态监测.储集层：凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。

描述储油层最基本的参数主要有孔隙度φ、渗透率K、含油饱和度So、泥质含量Vsh必须具备两个条件☆：孔隙性（孔隙、洞穴、裂缝）,渗透性（孔隙连通成渗滤通道）.按岩性：碎屑岩储集层(砂岩)、碳酸岩储集层（白云岩、石灰岩）、特殊岩性储集层。

按孔隙空间结构：孔隙型储集层、裂缝型储集层和洞穴型储集层碎屑岩储集层特点：孔隙空间主要是粒间孔隙，孔隙分布均匀，岩性和物性在横向上比较稳定。

碳酸岩储集层特点,1，储集空间复杂：a,有原生孔隙：分布均匀（如晶间、粒间、鲕状孔隙等,b,次生孔隙：形态不规则，分布不均匀（裂缝、溶洞等）2，物性变化大：横向纵向都变化大碳酸盐储集层分类：孔隙型裂缝型洞穴型复合型好的储层应该是孔隙型或复合型岩石孔隙度: 单位体积内岩石孔隙空间占岩石总体积的百分数(%)，反映岩石孔隙发育程度含水饱和度（Sw）：含水孔隙体积占总孔隙体积的百分数含油(气)饱和度：含油(气)孔隙体积占总孔隙体积的百分数当孔隙中只含油和水时：Sw+So=1当孔隙中含油气水三相时: Sw+So+Sg=1束缚水饱和度Swb：不能被油气取代的地层水叫束缚水。