矿场地球物理课件 第三章 侧向测井

矿场地球物理课件第三章侧向测井第三章侧向测井在地层厚度较大、地层电阻率和泥浆电阻率相差不大的情况下，可以采用普通电阻率测井来求地层电阻率；但在电阻率很高的薄地层，或者在盐水泥浆的情况下，由于泥浆电阻率很低，使得电极流出的电流大部分都在井和围岩中流过，进入测量层的电流很少。

测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用来划分地层岩性，无法确定岩层的真电阻率。

为了减小泥浆的分流作用和低阻围岩的影响，提出了侧向测井（聚焦测井）。

它的电极系中除了主供电电极之外，上、下还装有两个极性相同屏蔽电极。

主电流受上下屏蔽电极流出的电流的排斥作用，使得测量电流线垂直于电极系，成为沿水平方向的层状电流流入地层，这就大大降低了井和围岩对视电阻率的影响。

侧向测井的种类较多，有三侧向、七侧向、双侧向及微侧向、邻近侧向、微球形聚焦测井等。

第一节三侧向测井一、三侧向测井电极系不同电阻率测井法的区别，主要反映在它们的电极系上，所以研究侧向测井的原理，主要讨论这种电极系的工作原理。

三电极侧向测井简称三侧向测井，根据探测深度不同可以分为深三侧向电极系和浅三侧向电极系。

两种电极系的工作原理相同，以深三侧向为例介绍三侧向测井的工作原理。

1. 深三侧向电极系及其电场分布深三侧向测井电极系由三个金属圆柱体组成，它被绝缘材料分隔成三部分，中间的A0为主电极，两端的A1、A2为屏蔽电极，它们对称地排列在主电极两侧，且相互短路。

在电极系上方较远处设有对比电极N和回路电极B。

测量时，主电极A0和屏蔽电极A1、A2分别通以相同极性的电流I0和Is ，保持I0为一常数。

通过装置调节，使A1、A2的电位始终保持和A0的电位相等，沿纵向的电位梯度为零。

这就保证了电流不会沿井轴方向流动，而绝大部分呈水平层状进入地层，这样大大减小了井和围岩的影响，使三侧向具有较高的分层能力。

2. 浅三侧向电极系及其电场分布在三侧向测井中，为了准确了解径向电阻率（如侵入带电阻率和原状地层电阻率）的变化，提出了浅三侧向测井。

浅三侧向测井的探测深度较浅，其电极系结构如图所示。

浅三侧向电场分布特点是：屏蔽电极A1、A2的尺寸比深三侧向测井要短，减弱了屏蔽电流对主电流的控制作用，并在和外面加上两个极性相反的电极B1和B2，作为主电流和屏蔽电流的回路电极，使主电流Io径向流入地层不远处即发散。

所测出的视电阻率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Ri变化。

实际应用的深、浅三侧向电极系尺寸如下（单位为m），其中电极上面的数值表示该电极的长度，两个电极之间的数值表示电极之间相隔的距离。

仪器全长 3.6m，仪器直径为0.089m，Kd、Ks分别表示深、浅三侧向电极系系数。

二、三侧向测井测量原理测井过程中主电流Io保持不变，随井周电阻率的变化Io产生的电场会发生改变，即UAo发生变化。

仪器自动调节屏蔽电流Is以保证在测井过程中维持平衡条件UAo=UA1=UA2，以保证主电流以垂直地层方向流出。

三侧向电极系的深度记录点在主电极A0的中点，测量信号记录主电极中点与对比电极N 之间的电位差ΔU ，三侧向视电阻率的表达式为：三、三侧向理论视电阻率曲线特征当上下围岩电阻率相等时，在单一高阻层井段，深三侧向视电阻率曲线关于地层中心对称，对应地层中心视电阻率出现极大值；当上、下围岩电阻率不等时，则R a 曲线呈不对称形状，且极大值移向高阻围岩一方。

视电阻率读数一般取地层中点的视电阻率值或取地层中部的几何平均值。

四、三侧向视电阻率的影响因素1. 电极系参数的影响主要影响电极系K ，包括电极系长度、主电极长度及电极系直径。

电极系愈长，主电流聚焦越好，主电流进入地层的深度也越深。

计算表明，当电极系尺寸大到一定程度后，则改变电极系长度，对探测深度几乎没有什么影响。

另外，主电极长度对曲线的纵向分层能力有影响，主电极越短，分层能力越强。

所以，为划分地层剖面，应选择合适的主电极长度。

2. 层厚和围岩的影响 当地层厚度大于4L 时，围岩对测量的Ra 基本上没a oUR K I ∆=有影响，然而对厚度小于或接近于L的地层，Ra受围岩影响比较明显，层厚较薄时，电流层受低阻围岩影响而分散，使Ra值降低，地层越薄，围岩电阻率越小，Ra值降低越多。

2. 侵入带的影响侵入带的影响与电极系的聚焦能力、侵入深度和侵入带电阻率有关，侵入越深或电极系的聚焦能力越差，侵入带的影响则相对增加。

在侵入深度相同条件下，随着侵入带电阻率的增加，它对Ra的影响也相对增加，并且增阻侵入比减阻侵入对Ra影响更大些。

3. 高阻邻层的影响一般相邻高阻层对Ra读数影响较小。

如图中有上下两个高阻层，相距4倍井径，约1.2m，当下层电阻率由10Rm变到100Rm时，上层的Ra只变化10％。

五、三侧向测井资料应用1.划分岩性剖面三侧向测井受井眼、层厚、围岩的影响较小，分层能力较强，是划分不同电阻率地层的有效方法，特别是划分高阻薄层，比普通电极系视电阻率曲线要清楚得多。

通常在Ra曲线开始急剧上升的位置为地层界面。

2. 深浅三侧向曲线重叠法判断油水层将深、浅三侧向测井曲线重叠绘制在同一坐标系中，在油层（泥浆低侵）处，一般深三侧向的视电阻率值大于浅三侧向的视电阻率的值，曲线出现“正幅度差”；在水层（泥浆高侵）处，一般深三侧向的视电阻率值小于浅三侧向的视电阻率值，曲线出现“负幅度差”。

以幅度差来判别渗透层中所含的流体。

3. 确定地层的真电阻率对三侧向测井视电阻率的影响因素可归结为井眼、围岩-层厚、侵入三个方面，因此可将三侧向视电阻率经过图版校正即可得到岩层的真电阻率Rt。

首先进行井眼校正当所解释的岩层相当厚，无侵入时，该值可作为岩层的真电阻率值，否则必须进行校正。

其次进行围岩-层厚校正最后进行侵入校正通过侵入校正得到地层的真电阻率和侵入带直径。

首先“利用选择进入校正图版”选择合适的侵入校正图版。

用三侧向视电阻率求岩层真电阻率时，必须按照井眼校正，围岩-层厚校正、侵入校正顺序进行，校正顺序不能任意颠倒。

六、三侧向测井的优缺点优点：由于屏蔽电流的作用，主电流被聚焦，水平地流入地层，这就降低了泥浆的分流作用和上下围岩的影响，（1）适合在高矿化度泥浆中使用；（2）有利于划分薄层，能清楚地划分出0.4～0.5m的薄层；（3）探测深度比普通电阻率测井深。

缺点：当侵入较深时（di>1.6m），深三侧向测出的视电阻率曲线受侵入带影响较大，使得深三侧向的探测深度不够深，受侵入带影响大；浅三侧向的探测深度又不够浅，导致了在渗透层处，深浅三侧向视电阻率曲线幅度差不明显，难于判断油水层，综合解释有困难。

第二节七电极侧向测井计算表明，当电极系尺寸大到一定程度后，改变电极系长度，对探测深度几乎没有什么影响。

为了加大深三侧向电极系的探测深度和减小浅三侧向电极系的探测深度，不能只靠改变屏蔽电极的长度来达到目的，只能从改变电极系的结构入手解决问题。

七侧向电极系通过调整电极系的分布比来改变屏蔽电流的大小，使其对主电流的控制作用加强或减弱，从而确定理想的探测深度，七侧向电极系测井简称七侧向测井。

一、七侧向电极系1. 深七侧向电极系由七个很小的金属环状电极组成，主电极A0居中，上下对称分布三对电极，其中两对监督电极M1、M2和M1’、M2’，最外侧为一对屏蔽电极A1、A2。

回路电极和测量电极N在电极系上方较远处。

M1、M1 ’和M2、M2’的中点分别为O2和O1 ，L=O1O2为深七侧向电极系的电极距。

Lo=A1A2为电极系长度。

通过调节电极系的分布比S=LO/L的大小调整屏蔽电流IS，加强对主电流Io的控制作用，实现增加探测深度的目的，一般S=3~3.5。

电极系的记录点为A0的中点。

2.浅七侧向电极系将回路电极分为两部分B1、B2对称放在深七侧向屏蔽电极A1、A2的外侧，由于回路电极靠近屏蔽电极，A1、A2发出的屏蔽电流Is 很快形成回路，对主电流Io 的控制作用减弱，Io深入地层不深即发散，从而使电极系的探测深度减小。

二、测量原理测量时主电极发出恒定主电流Io，同时屏蔽电极发出与Io同极性的屏蔽电流Is，电路自动调节Is的大小，使得在测量过程中始终保持两对监督电极之间的电位相等，即UM1=UM1’ （或UM2=UM2’）。

迫使Io径向流入地层，沿井轴方向无分流。

同时测量任一监督电极与对比电极N之间的电位差，N离供电电极较远可认为UN=0。

视电阻率的表达式为：1MaoUR=KI上式中K 为七侧向电极系系数。

可以在实验室中测定，也可以通过下式进行计算：η1为屏蔽电流和主电流的比值，称为屏流比。

深七侧向电极系：电极系参数：分布比S=3.27；电极系系数Kd=0.638m ；电极 系长度Lo=2.07m ；电极距L=0.632m 。

浅七侧向电极系电极系参数：分布比S=2.4；电极系系数Ks=1.175m ；电极 系长度Lo=1.07m ；电极距L=0.437m 。

七侧向测井视电阻率曲线特点与三侧向相似，深浅七侧向电阻率值用RdLL7和RsLL7表示。

用RdLL7和RsLL7求岩层的真电阻率值，需用七侧向校正图版进行井眼、围岩-层厚、侵入校正。

三、七侧向测井的优缺点七侧向测井屏蔽电流对主电流的控制作用比三侧向强，探测深度比三侧向有所改进。

但由于深、浅七侧向电极距不同，两条视电阻率曲线受围岩影响不同，纵向分辨能力不同，给资料解释带来困难。

三侧向测井探测深度较浅，虽然七侧向测井探测深''01010101d2'0101014A M A M (A M A M )K A A A M A M π⋅+=+⋅S 1121212011121112111214K 1A A B B B B 1()22A M A M A M B M B M B M B M πη=+--⋅⋅⋅⋅''11221020.0250.020.0250.638M 0.112M 0.250.25M 0.112M 0.638A A A ''1122110220.0250.0250.020.0250.0250.50.25M 0.083M 0.1670.167M 0.083M 0.250.5B A A A B ''''121211212230.30.020.020.120.020.020.330.80.220.080.180.180.080.220.8(B A )A M M A MMA(B A )度有所改善，但深浅侧向电极系的电极距不同，所测两条视电阻率曲线受围岩影响不同，给解释工作带来困难。

为此开发了双侧向测井，目前常与微球形聚焦测井组合使用，一次可测得井孔内径向各带电阻率参数。

第三节双侧向测井一、双侧向电极系及电场分布电极系采用两个柱状电极和七个体积较小的环状电极。