1、1.均勻各向異性介質(zhì)中的電阻率測井響應(yīng)均勻各向異性介質(zhì)中電偶極子和磁偶極子視電阻率表達(dá)式，即普通電阻率測井和感應(yīng)測井的測量結(jié)果為：RR=gmaJsin20+12COS20R=JrR，幾何中項(xiàng)電阻率；gmHV九2二RV二玉為各向異性系數(shù)；RQHV0為相對地層傾角；對于層狀地層，垂向電阻率總是大于水平電阻率：RR，因此，各向異VH性系數(shù)a通常總是大于1的。下面給出兩種特殊情況的結(jié)果：1）對于0=0的特殊情況，即直井情況，R二R；aH2）對于0=兀/2（90度）的特殊情況，即水平井情況，R=FR。aVHV因此，在有傾角的各向異性地層中，普通電阻率測井或感應(yīng)測井儀器反映的是地層垂向電阻率和水平電阻率的

2、加權(quán)平均：由0度時(shí)的R變化到90度時(shí)的HJRR。HV從物理機(jī)制看，感應(yīng)測井在直井中的渦流是水平方向的，因此僅得到水平電阻率，而在斜井中由于渦流存在于兩個(gè)方向，所以其讀數(shù)為垂向和水平向電阻率的平均值。在直井中，感應(yīng)測井只是反映地層水平電阻率，普通電阻率測井或側(cè)向測井也主要反映地層水平電阻率，這是常規(guī)電測井在反映各向異性方面的局限性。2.各向異性指數(shù)系數(shù)2,4,12在各向異性地層中，電阻率測井的響應(yīng)還與井下儀器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同測井儀器測量出的視電阻率之間往往存在明顯的差異。如在泥巖層中，感應(yīng)測井儀測量的視電阻率明顯低于0.4m電位測井儀；在砂泥巖互層，梯度測井儀測量值異常地低。因而利用各種電測井儀

3、的響應(yīng)差異可識別電阻率各向異性地層。在垂直井眼中，假定地層是水平的，砂泥巖薄互層、不同粒度大小的砂巖層、巖層中薄層的電阻性或電導(dǎo)性條帶等都使地層表現(xiàn)為各向異性。各向異性指數(shù)主要與砂泥巖電阻率反差程度和砂泥巖相對厚度有關(guān)。圖1是砂泥巖互層水平電阻率、垂直電阻率與各向異性指數(shù)關(guān)系圖。圖1中Rh=1.0QmRsd=10.0Qmhh=hd目處是各向異性指數(shù)九2最大的地方，約為3,hhd此時(shí)R約為1.8dm，而R約為5.5Qm。hvai砂渥巖互層的水平電阻率和垂直電阻率實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)觀測到頁巖的電導(dǎo)率具有各向異性，其系數(shù)九介于13之間（Schlumberger等，1934年；Keller和Frischkn

4、echt，1966年）。各向異性系數(shù)只在橫向各向同性的情況下才有意義4。圖4-3所示為典型的電阻率各向異性的直方圖。從圖4-3中可以看出，對于大多數(shù)油藏，電阻率比值小于1.5，而較高的電阻率各向異性一般小于2.212。亠三*L5225335幾吠：XSI4-3典型的電阻率各向異性直方圖3.各向異性系數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系8各向異性系數(shù)2+x(l+cos2Q)2+2xsin2Q式中x鞏反映裂縫附加導(dǎo)電性的大小。x值愈大附加導(dǎo)電性愈強(qiáng)，反之附加導(dǎo)電性愈弱，本文稱之為裂縫附加導(dǎo)電性系數(shù)。各向同性的介質(zhì)中x=0；九=1。Q為裂縫孔隙度；ob、S分別為基巖和裂縫內(nèi)流體的電導(dǎo)率；。為裂fbf縫的傾角。圖l為接近

5、雙20l井參數(shù)計(jì)算的裂縫角度與各向異性系數(shù)的關(guān)系。0id2030405060708090裂縫荊度/（）321圖1裂縫角度與各向異性系數(shù)的失系由于深側(cè)向測井聚焦優(yōu)于淺側(cè)向測井，近似的有深側(cè)向測井視電導(dǎo)率LLD=h，淺側(cè)向測井視電導(dǎo)率LS=產(chǎn)。當(dāng)砂巖具有裂縫時(shí)，對于高角度裂縫（一般大于70），由于裂縫引起地層縱向電阻率比水平方向電阻率低，此時(shí)，各向異性系數(shù)九1，故出現(xiàn)正差異，即深側(cè)向大于淺側(cè)向；反之，對于低角度裂縫砂巖（一般小于40。），九1,縱向電阻率大于水平方向電阻率，此時(shí)，出現(xiàn)負(fù)異常,即深側(cè)向小于淺側(cè)向。裂縫產(chǎn)狀4070。時(shí)，深、淺側(cè)向測井相近（見圖2）。SS#皋裂堆角度/V圖2裂縫傾角與視

6、電阻率的關(guān)系4.各向異性地層的各電測井響應(yīng)層狀各向異性地層中雙側(cè)向測井響應(yīng)特征2雙側(cè)向測井主要受水平電阻率的影響，而垂直電阻率對深淺側(cè)向響應(yīng)的影響程度不一樣。淺側(cè)向由于回流電極靠近電流發(fā)射電極，主電流在回流至回流電極時(shí)，一部分電流沿著地層的垂直方向流動(dòng)，因而其測井響應(yīng)包含部分垂直電阻率信息;而深側(cè)向由于回流電極較遠(yuǎn)，主電流在流向地層深處時(shí)就發(fā)散了，因此，相對淺側(cè)向來說，深側(cè)向受垂直電阻率的影響程度就要小得多。在層狀各向異性地層中，深淺側(cè)向出現(xiàn)了相當(dāng)程度的分離，從某種意義上講，這也是側(cè)向測井的“雙軌”現(xiàn)象。因此，在實(shí)際測井中，如若出現(xiàn)所謂的泥巖層“雙軌”現(xiàn)象，這時(shí)就要考慮是否由巖層的各向異性所引

7、起。由于深淺側(cè)向受地層各向異性影響程度不一樣，這樣可通過測量值來考查它們與各向異性指數(shù)的關(guān)系。圖3是在層狀各向異性地層中的淺深側(cè)向測井值的比值RLLs/RLLd與各向異性指數(shù)久的關(guān)系圖，泥漿電阻率為1.0。m,井眼直徑為0.20m，圖中忽略了RLLs小于RLLd的部分。由圖3可以看出，淺深側(cè)向測井值的比值與地層各向異性指數(shù)的對數(shù)呈正比關(guān)系，且近似線性。圖3層狀各向異性地層中的淺深側(cè)向測井值的比值與備間畀性托瞰關(guān)垂圖地層各向異性系數(shù)（九2二乂二B）對雙側(cè)向測井響應(yīng)的影響問RQHV圖1的計(jì)算條件:井眼直徑20cm,泥漿電阻率1dm,目的層厚1Om,各向異性目的層水平方向電阻率Rh=20Qm，圍巖電

8、阻率Rs=2dm。從圖1可以看出，在直井（井斜0。）和水平井（井斜90。）環(huán)境中雙側(cè)向測井響應(yīng)隨地層各向異性系數(shù)的變化關(guān)系的差異非常大。直井中雙側(cè)向儀器所發(fā)出的電流面方向平行于地層水平方向，儀器所測得的視電阻率基本反映各向異性地層水平方向的電阻率，隨各向異性系數(shù)基本不變化。而在水平井中儀器發(fā)出電流面垂直于水平地層，雙側(cè)向測井響應(yīng)受到垂向電阻率的影響明顯。層狀各向異性地層中雙感應(yīng)測井響應(yīng)特征2在垂直井中，雙感應(yīng)測井不受地層垂直電阻率的影響，可直接得到更為準(zhǔn)確的各向異性地層的水平電阻率。在垂直井眼中，對于層狀各向異性地層，感應(yīng)發(fā)射線圈發(fā)射電磁波，在地層中感應(yīng)出的渦流沿水平方向流動(dòng)，這時(shí)在接收線圈上

9、測得的信號反映的是地層水平電阻率信息。如要利用感應(yīng)測井測量地層垂直電阻率，必須使發(fā)射線圈和接收線圈軸與垂直電阻率方向垂直或保持一定角度。在層狀各向異性地層中，雙側(cè)向和雙感應(yīng)的測井響應(yīng)特征是大有差異的，雙感應(yīng)的深、中感應(yīng)測井曲線完全重合，而雙側(cè)向的深、淺側(cè)向測井曲線則出現(xiàn)了一定程度的分離，由這些特性即可判斷出低阻地層的各向異性存在與否。另外：各向異性層狀沉積巖層的雙側(cè)向響應(yīng)特征5在直井中，沉積巖層理面與井軸垂直。圖2為不同井眼條件下無限厚電性各向異性地層的雙側(cè)向測井響應(yīng)。由圖2可知，深、淺視電阻率不僅與井徑dh、泥漿電阻率Rm大小有關(guān)，還與地層各向異性系數(shù)九有關(guān)。深、淺側(cè)向視電阻率隨著地層各向異

10、性系數(shù)的增大而增大，且淺側(cè)向視電阻率RLLS受地層各向異性的影響更為明顯，與深側(cè)向視電阻率RLLD出現(xiàn)了明顯差異，其原因主要是深、淺側(cè)向的聚焦能力不同。圖2中Rh為地層層理方向電阻率。油10Ifi1WI.Lil，J?a(J慄悌向爲(wèi)irf,3f)fiiiejT*mtnf.mAn(h)祀礴向01530456075Q0地民傾角釦廠)h)注側(cè)向馬2才同井Efi條件下帶向異件水平層狀閱工不同井眼條憐下各向異性低斜犀地層的深淺側(cè)向觀電阻率響應(yīng)圖3為Rm=0.1Qm,Rh=10dm條件下計(jì)算的地層層理方向電阻率與深、淺側(cè)向視電阻率的比值隨地層傾角的變化關(guān)系。由圖3可知，在水平地層情況下，深、淺側(cè)向視電阻率值

11、主要反映地層層理方向電阻率。對于傾斜地層，隨著地層傾角的變大，垂向電阻率Rv對視電阻率的影響變大，特別是水平井視電阻率將主要反映地層垂向電阻率。對于有限厚地層，其電測井的響應(yīng)還要受到圍巖的影響?？紤]最簡單的三層介質(zhì)情況，假設(shè)目的層厚度為3m,層理方向電阻率為1.9Qm,垂向電阻率為10.5Qm，其電性各向異性系數(shù)為2.351,上、下圍巖電阻率為ldm，泥漿電阻率為0.1Qm,井眼直徑為20cm。不同傾角情況下，地層的視電阻率響應(yīng)曲線如圖4。隨著地層傾角0的增大，地層視厚度（由曲線的半幅點(diǎn)確定）增大，視電阻率也增大。由于受到地層厚度的限制，對于垂直地層（對應(yīng)水平井）情況，深、淺側(cè)向的測井值均未接

12、近垂向電阻率，這主要是受圍巖的影響造成的。對于水平地層，從電性各向同性到明顯的各向異性，深、淺雙側(cè)向也從正差異轉(zhuǎn)向負(fù)差異，而且和高傾角地層的深、淺電阻率存在明顯差異，如圖5。圖5的計(jì)算條件:地層厚度為5m,圍巖電阻率為ldm，沖洗帶地層層理方向電阻率為4Qm,原狀地層層理方向電阻率為20Qm,井徑為20cm,泥漿電阻率為0.1dm,泥漿侵入半徑為0.8m。對于傾斜地層，由于各向異性的影響，深、淺雙側(cè)向的幅度差異特征則更為復(fù)雜。隨地層傾角的增大，深、淺雙側(cè)向從負(fù)差異向正差異過渡（圖6）。圖6的計(jì)算條件:地層各向異性系數(shù)為3，其他條件同圖5。因此，對于傾斜各向異性地層來說，單純利用深、淺電阻率的正

13、負(fù)差異來識別油、氣、水層則更為困難。015和27SE5不|司吿向異性務(wù)件下地屋戲側(cè)向測井響應(yīng)*LLLIT-Jtjjji陛6不同傾吊下各向異性地層歡抑向測井舸應(yīng)#向斤性衆(zhòng)數(shù)地尺傾隹)結(jié)論：(1)深、淺側(cè)向視電阻率與地層各向異性有關(guān)，且淺側(cè)向視電阻率受地層各向異性的影響更為明顯。(2)地層傾角較小時(shí)，深、淺側(cè)向視電阻率主要反映地層層理方向的電阻率；隨著地層傾角的變大，地層垂向電阻率對視電阻率的影響變大。(3)含油氣地層深、淺側(cè)向視電阻率幅度差異受地層傾角和地層各向異性影響，不能簡單地利用雙側(cè)向幅度差異來識別油氣層。參考文獻(xiàn)J.D.KIein,飽和度對電性各向異性的影響覃世銀管志寧，層狀各向異性地層的識別與評價(jià)高偉,陳科貴,周祺,地層電性各向異性對電阻率測井的影響W.DavidKennedyDavidC.Herrick電性各向異性介質(zhì)中含水飽和度的計(jì)算鄧少貴，仝兆岐，范宜仁，各向異性