1、第三章 感應(yīng)測井,為了解決在油基泥漿井中測量地層電阻率的問題，就提出了感應(yīng)測井。感應(yīng)測井不僅能用于油基泥漿井中，也可用于水基泥漿，以及無泥漿的干井中。,引入： 前面所講的普通電阻率方法、側(cè)向測井方法都需要井內(nèi)有導(dǎo)電的液體，即只能用于導(dǎo)電性較好的泥漿井中,然而在油田勘探的過程中為了獲得地層原始飽和度，需要個(gè)別井中使用油基泥漿(柴油和泥漿混合而成的泥漿),在這樣的條件下,前面的方法就不能使用了。,感應(yīng)測井是利用交流電的互感原理，在發(fā)射線圈中通一定頻率的交流電，在接收線圈中會感應(yīng)出電動勢。由于發(fā)射線圈和接收線圈都在井內(nèi)，發(fā)射線圈的交變電流必然在井周圍地層中感應(yīng)出次生電流（渦流），這個(gè)電流在與發(fā)射線圈

2、同軸的環(huán)形地層回路中流動，并產(chǎn)生一個(gè)磁場，這個(gè)磁場在接收線圈中產(chǎn)生二次感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢與渦流的強(qiáng)度有關(guān)，即與地層的電導(dǎo)率有關(guān),第一節(jié) 感應(yīng)測井原理,第一節(jié) 感應(yīng)測井原理,T,R,L=TR,一次場,二次場,1、一次場 發(fā)射線圈T通過20kHz的交變電流，根據(jù)電磁場理論，電流會產(chǎn)生磁場，而交變電流將產(chǎn)生交變磁場。 2、一次場的感應(yīng)電動勢 在介質(zhì)中一次場的變化，產(chǎn)生磁通量的變化為1，則介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： 接收線圈R中的一次場變化，產(chǎn)生磁通量的變化為1，則產(chǎn)生的直接耦合電動勢為： 注意：一次場變化直通到接收線圈R，產(chǎn)生直通電動勢(或稱直接耦合電動勢)，與導(dǎo)磁率有關(guān)。,第一節(jié) 感應(yīng)測井原理

3、,T,R,L=TR,一次場,二次場,3、介質(zhì)產(chǎn)生渦流i 一次場變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢介，感應(yīng)電動勢在導(dǎo)電介質(zhì)中產(chǎn)生電流，在均勻介質(zhì)中此電流是圍繞井軸流動，該環(huán)形電流的中心與井軸一致，稱為渦流，渦流與介質(zhì)的導(dǎo)電性有關(guān)。渦流可寫為： ( R為電阻,與介質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)) 4、二次場 變化的渦流產(chǎn)生磁場，即二次場。 5、二次場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 設(shè)二次場在接收線圈中的磁通量的變化為2，則二次場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：,第一節(jié) 感應(yīng)測井原理,T,R,L=TR,一次場,二次場,注意： 1）在接收線圈產(chǎn)生兩種感應(yīng)電動勢： 直(無)：由一次場產(chǎn)生，與磁化率K有關(guān)，與電導(dǎo)率無關(guān)，石油測井不測K，直為無用信號； R(有)：由二

4、次場產(chǎn)生，與電導(dǎo)率有關(guān)，正是要測的，R為有用信號。 注：一次場與二次場之間相差/2，利用相敏檢波可以把它們分開。 2）線圈距：L=TR。 3）記錄點(diǎn)：在發(fā)射線圈T與接收線圈R的中點(diǎn)。,在感應(yīng)測井中，發(fā)射電流是交變電流，其在空間中產(chǎn)生的場將是時(shí)諧電磁場。時(shí)諧電磁場的Maxwell方程為,式中：E為電場強(qiáng)度(A/m)；H為磁場強(qiáng)度(A/m)；Jm為磁流密度矢量(A/m2)； B為磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/m2)； m為體磁荷密度(C/m3)； D為電位移矢量(C/m2)； v為體電荷密度(C/m3)； 為磁導(dǎo)率(H/m)；真空中的磁導(dǎo)率0410-7(H/m)； 是介電常數(shù)(F/m)；真空中的介電常數(shù)08.

5、85410-12(F/m),為復(fù)介電常數(shù),第二節(jié) 感應(yīng)測井的基本理論,一、有用信號產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 假設(shè)條件：電導(dǎo)率為，半徑為r的單圓環(huán)，計(jì)算該單圓環(huán)產(chǎn)生渦流及磁場而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢dR=? 經(jīng)理論計(jì)算得：,式中：K是線圈系系數(shù)；g是單圓環(huán)幾何因子；、u分別為電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率； =4f稱為圓頻率；f為頻率；STSR分別為發(fā)射，接收線圈的總面積，STnTS， nT為發(fā)射線圈的匝數(shù)，SRnRS，nR為接收線圈的匝數(shù)，S為單個(gè)線圈環(huán)的面積；i為供電電流，i=Iosint；L=TR為線圈距；R1為T到單圓環(huán)截面點(diǎn)的距離；R2為R到單圓環(huán)截面點(diǎn)的距離。,二、討論,1 、單圓環(huán)幾何因子g 單圓環(huán)幾何因子取決

6、于單圓環(huán)與線圈的相對位置和距離。它的物理意義是：截面為ds的單圓環(huán)對總信號的貢獻(xiàn)。,2 、全空間的幾何因子 可以證明： 即全空間的幾何因子為1。,L1m的雙線圈系單元環(huán)等幾何因子圖,縱向微分幾何因子,含義為深度為Z，厚度為dz水平無限薄層的幾何因子； 其物理意義：深度為Z，厚度為dz水平無限薄層對總信號的相對貢獻(xiàn)。,縱向積分幾何因子,1)當(dāng)巖層厚度h=L=1m時(shí)，Gz=h/2L=0.5=50%。 這說明，正對厚度為線圈距L的地層來說，提供總信號的一半，另外一半來自地層以外的介質(zhì)(圍巖存在的影響)。,2)當(dāng)hL時(shí)，Gz =1L/2h0.5。 隨h增大，Gz增大，即圍巖的影響減小，地層的貢獻(xiàn)增大；

7、 h5L時(shí)，Gz =0.9，即圍巖的影響10%，地層的貢獻(xiàn)大于90%； h很大時(shí)，Gz =1，即圍巖的影響為0%，地層的貢獻(xiàn)為100%。 這也證明了整個(gè)空間的幾何因子為1。 3)Gz與gz的關(guān)系：,縱向微分、積分幾何因子,徑向微分幾何因子 含義：半徑為r，厚度為1的無限圓筒的幾何因子； 物理意義：半徑為r，厚度為1的無限圓筒對總信號的相對貢獻(xiàn)。,徑向積分幾何因子 含義：半徑為r的無限圓柱體的幾何因子。 物理意義：半徑為r的無限圓柱體對總信號的相對貢獻(xiàn)。,徑向微分、積分幾何因子,設(shè)L1米 1) r=0.45L時(shí)，gr達(dá)極大值。 即距井軸0.45L處的無限長圓筒對感應(yīng)測井讀數(shù)影響增大，它說明增大線

8、圈距L可以增大探測深度。 2) r2L后，gr較小，Gr較大。 這說明遠(yuǎn)離井孔的介質(zhì)對測量結(jié)果影響小。,探測深度較淺，井附近介質(zhì)影響較大。,三 、計(jì)算巖石的電阻率 1) 在均勻無限介質(zhì)中,所以：=R/K,2)在非均勻無限介質(zhì)中 Gs、Gi、Gm、Gt分別為圍巖、侵入帶、泥漿、地層 的幾何因子。 滿足：Gs+Gi+Gm+Gt=1。 在非均勻無限介質(zhì)中測到的電導(dǎo)率定義為視電導(dǎo)率a。 巖層的真電導(dǎo)率： 巖層的真電阻率： t1/t,第三節(jié) 多線圈系介紹,一、雙線圈系存在的問題 1、地層的上下圍巖的影響較大 從縱向探測特性曲線可知：當(dāng)h=L=1米時(shí)，Gz=0.5； 2、鉆孔和侵入帶的影響較大 從徑向探測

9、特性曲線可以看出，當(dāng)r0.5 米時(shí)，gr和Gr都較大，即鉆孔和侵入帶的影響仍然較大。 3、信噪比較小 即無用信號占總信號的比例遠(yuǎn)高于有用信號；,復(fù)合線圈系,復(fù)合線圈系是由串聯(lián)在一起的多個(gè)發(fā)射線圈和串聯(lián)在一起的多個(gè)接收線圈所組成。分別用T0，T1，TL和R0，R1，Rm代表, 其匝數(shù)分別是nT0，, nTL和nR0，nRm。 其中T0和R0稱為主發(fā)射和主接收線圈，它們的匝數(shù) nT0和nR0)一定是最大的。 匝數(shù)正、負(fù)規(guī)定如下： 發(fā)射線圈的纏繞方向與主發(fā)射線圈一致的，匝數(shù)為正，否則為負(fù); 接收線圈的纏繞方向與主接收線圈一致的，匝數(shù)為正，否則為負(fù)。,1)0.8米6線圈系的組成 ToRo稱為主發(fā)射和主

10、接收線圈ToRo=0.8米,所以稱為0.8米6線圈系； T1R1稱為輔助發(fā)射和輔助接收線圈 T1R1=0.4米； T2R2稱為聚焦發(fā)射和聚焦接收線圈 T2R2=2.0米； 注：線圈上的數(shù)字代表線圈匝數(shù)，負(fù)號表示反繞(或稱反接)。,二、0.8米6線圈系,2)各線圈系的作用 ToRo為主發(fā)射和主接收線圈； T1R1起徑向聚焦作用； A)To與T1兩線圈的繞向相反； B)Ro與R1兩線圈的繞向相反； 主要接收來自地層的信號，而泥漿、侵入帶的信號難以進(jìn)去。 T2R2聚焦發(fā)射和聚焦接收線圈主要消除圍巖的影響，提高縱向分辨能力。,注意： 感應(yīng)測井同樣有深淺之分 深： T2 0.75 Ro 0.25 R1

11、0.5 T1 0.25 To 0.75 R2 -7 100 -25 -25 100 -7 淺： T2 0.96 To 0.4 R1 0.2 T1 0.4 Ro 0.96 R2 -53 100 -3 -3 100 -53,主要差異在于： 深感應(yīng)探測深度大，測量原狀地層電導(dǎo)率 淺感應(yīng)（中感應(yīng)）探測深度小，測量侵入帶地層電導(dǎo)率,八側(cè)向測井電極系 八側(cè)向的測量原理與七側(cè)向相似，只是它的電極距較小，電流層的厚度為0.36m，兩個(gè)屏蔽電極間的距離略小于1m，回路電極距主電極比較近。由于其縱向分層能力高，因此，八側(cè)向測井可以給出清晰的縱向變化細(xì)節(jié)。但是，它的讀數(shù)受井眼和侵入帶的影響比三側(cè)向和七側(cè)向大，其探測

12、深度較淺，約為3040cm，讀數(shù)主要反映沖洗帶電阻率的變化。 RFOC 八側(cè)向測井電阻率,八側(cè)向測井電極系結(jié)構(gòu),不同厚度的感應(yīng)測井曲線,四、應(yīng)用實(shí)例 1、實(shí)測曲線,曲線特點(diǎn) RmRw，地層水礦化度高： 標(biāo)準(zhǔn)水層 增阻侵入 ILDILM LL8 負(fù)差異 標(biāo)準(zhǔn)油層減阻侵入 ILDILM LL8 正差異 泥巖、致密層 曲線重合 RmRt水層。 。 泥巖、非滲透層段，深、中、淺電阻率值應(yīng)基本重合。曲線應(yīng)平滑無跳動。,2、確定地層電阻率,如圖所示的地層有如下關(guān)系： a = mGm sGs + iGi+ tGt 要求 t ，必須求 Gm 、Gs 、Gi 、 Gt 即需作：傳播效應(yīng)校正 井眼校正 圍巖校正

13、侵入校正,1）傳播效應(yīng)影響校正 傳播效應(yīng)： 渦流之間的相互作用(互感)，以及渦流的自身影響(自感)的結(jié)果使電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)發(fā)生波的幅度減小以及相位改變，此種作用稱為傳播效應(yīng)。,傳播效應(yīng)影響校正 （均質(zhì)校正),為了便于在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行均質(zhì)校正，可以用多項(xiàng)式來擬合這條曲線,2）井眼校正,3）圍巖校正 注：圍巖校正圖版有多張要根據(jù)圍巖電阻率和井徑等選用 使用方法： （1）根據(jù)a 和h交會于 A點(diǎn) （ 2）確定校正后的Rt,A,4、侵入校正,在進(jìn)行侵入校正時(shí)，首先要根據(jù)其它測井資料，求出侵入帶電阻率Ri（或電導(dǎo)率i ）、侵入帶直徑Di，根據(jù)Di值選相應(yīng)的圖版，然后從感應(yīng)測井曲線上讀出解釋地層的s

14、和厚度h。從圖版縱坐標(biāo)上找出a的點(diǎn)，由縱坐標(biāo)向右引水平線與相應(yīng)的i曲線相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是 t的值。,s,RFL：八側(cè)向（沖洗帶電阻率） RILM：中感應(yīng)（侵入帶電阻率） RILD：深感應(yīng)（原狀地層電阻率） Rt：地層電阻率 di：侵入帶直徑 Rxo：沖洗帶電阻率,使用圖板時(shí)，根據(jù)聚焦測井讀數(shù)與深感應(yīng)測井讀數(shù)之比（RFL/RILD）找出相應(yīng)的縱坐標(biāo)，并由該點(diǎn)作一水平線；再根據(jù)中感應(yīng)測井讀數(shù)與深感應(yīng)測井讀數(shù)之比(RILM/RILD)找出相應(yīng)的橫坐標(biāo)，并向上作一垂直線與水平線相交；根據(jù)交點(diǎn)的位置由實(shí)曲線上讀出比值Rxo/Rt和Rt/RILD，由短劃線上讀出侵入帶直徑，如果交點(diǎn)不在曲線上，則用內(nèi)插方法讀值，用深感應(yīng)測井讀數(shù)乘以比值Rt/RILD即