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矿场地球物理

西安石油大学石油工程学院 高 辉 2009.9

§第2章 普通电阻率测井 (conventional resistivity logging) 前 言

2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 2.2 普通电阻率测井原理

2.3 视电阻率曲线特点及影响因素 2.4 视电阻率曲线应用 2.5 标准测井 前言

岩石的电阻率与岩性、储层物性、含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率的差异区分岩性、划分油水层、进行剖面对比是普通电阻率测井的主要任务。 M、N之间的电阻：

R只与导体的材料性质有关与几个形状无关。 §第2章 普通电阻率测井 (conventional resistivity logging) 前言

2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 2.2 普通电阻率测井原理

2.3 视电阻率曲线特点及影响因素 2.4 视电阻率曲线应用 2.5 标准测井

一、岩石电阻率与岩性的关系 不同的岩石电阻率不同

火成岩：致密坚硬，不含地层水，依靠造岩矿物中极少量的自由电子导电，电阻率很高。 沉积岩：岩石颗粒之间有孔隙，其中充满了地层水，水中所含盐类呈离子状态，在外加电场作用下，这类岩石主要靠离子导电，导电能力强，电阻率低。 目前所发现的油气田大部分埋藏在沉积岩石内，故石油勘探着重研究沉积岩石。沉积岩石电阻率的大小主要决定于组成岩石的颗粒大小、组织结构和岩石孔隙中所含流体的性质。 2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 二、岩石电阻率与地层水的关系

（1） 与地层水所含盐类化学成分有关

温度、浓度相同条件下，溶液中所含盐类不同，其电阻率不同。 2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 组成沉积岩的固体颗粒部分称为岩石骨架，这部分主要靠很少的自由电子导电，导电能力差。 沉积岩的导电能力主要取决于地层水的电阻率 （2）地层水电阻率和矿化度有关

矿化度增高，溶液内离子数目增多，其导电能力增强，电阻率降低。 （3）电阻率与温度有关

矿化度为常量时，溶液电阻率随着温度的升高而下降。因为温度升高，溶液中离子迁移速率增大，导电能力增强，电阻率下降。

三、岩石电阻率与孔隙度关系 岩石电阻率与孔隙度大小有关

一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导电能力越强,电阻率越小。 实验表明:

孔隙中完全充满水的岩石电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙度、岩性有关.即当孔隙度、岩性一定时：

这个常数只与孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关而与地层水的电阻率无关.定义此常数为岩石的地层因素 (相对电阻率) 用F表示： a: 与岩性有关的比例系数(0.6-1.5) m: 胶结指数(1.5-3)

2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 四、岩石电阻率和含油饱和度关系

当亲水岩石孔隙中含水和油时,油水在孔隙中的分布特点(如图):水包围在岩石颗粒的表面,孔隙中央部分充填石油，石油电阻率很高，因此含油岩石的电阻率比岩石含水时的电阻率高。 含油岩石电阻率Rt取决于含油饱和度、地层水电阻率和孔隙度，在给定的岩样中，地层水电阻率和孔隙度一定时，含油饱和度越高,岩石的电阻率越高，实际中地层水电阻率和孔隙度都是变量，会对电阻率产生影响，为消除此影响，定义电阻增大系数I。 I：同样岩石中，只与岩石的含油饱和度有关

系数b和饱和度指数n只与岩性有关,它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响.一般b接近于1,n接近于2

2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 §第2章 普通电阻率测井 (conventional resistivity logging) 前言

2.1 岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系 2.2 普通电阻率测井原理

2.3 视电阻率曲线特点及影响因素 2.4 视电阻率曲线应用 2.5 标准测井

均匀无限各向同性介质中电场的分布 2.2 普通电阻率测井原理

均匀无限各向同性介质是一种理想的情况，但是通过它的讨论，可以得到一些有用的基本关系式也可以做为运用基本方程解决问题的简单例子。

假设供电电极A位于坐标原点。因为介质的电性均匀，所以从A流出的电流线在各个方向上一样，即对于原点是对称的。 均匀介质中点电源的电场分布 一、均匀介质中的电阻率测井 普通电阻率测井研究的是稳定电流 球面上的电流密度：

由欧姆定律的微分形式得： 而电场强度

则均匀介质中任一点的电位为： 均匀介质中点电源的电场分布 2.2 普通电阻率测井原理

只要测量出人工电场中任意点的电位值，就可根据该式得到该点处介质的电阻率，这是电阻率测井的理论基础。 2.2 普通电阻率测井原理 K为电位电极系系数 对于右图情形：

均匀介质的电阻率与测量电极的结构、供电电流及测量的电位差有关，当电极系结构和供电电流大小一定时，均匀介质的电阻率与测量的电位差成正比。 2.2 普通电阻率测井原理 K为梯度电极系系数 2.2 普通电阻率测井原理 普通电阻率测井曲线

电位电极系和梯度电极系的电阻率通式：

沿井身剖面提升电极系测量时，测出一条电位差随井深的变化曲线，经横向比例刻度后，该曲线为岩层电阻率随井深的变化曲线，即普通电阻率测井曲线。 二、非均匀介质中的电阻率测井

理论分析：无限厚均匀介质各向同性，且没有井和泥浆影响的电阻率。

实际测井：导电介质大多数是非匀的，且有井的存在，井内有泥浆，泥浆污染了井壁附近的地层，地层具有有限厚度，使井周围介质的电阻率分布复杂化。

在非均匀介质中，电极系所测的电阻率与井内泥浆、渗透层的侵入带，上下围岩的电阻率都有关系，各部分介质对测量结果的贡献大小很难用简单的方法计算出来，测量的岩层电阻率是各种影响的综合反映，这个电阻率称为视电阻率。 视电阻率公式与前面的公式一样： 2.2 普通电阻率测井原理 三、电极系

电极相对位置不同，会形成不同的电场，也就组成了不同的电极系。根据成对电极和不成对电极的距离不同，可把电极系分为电位电极系和梯度电极系(成对电极即是同一线路中的电极，如供电线路的两个供电电极就是成对电极)。 1、电位电极系

不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离，小于成对电极间距离的电极系称为电位电极系。

2.2 普通电阻率测井原理

电位电极系的电极距：单电极(不成对电极)到靠近它那个成对电极间的距离，即：L＝AM。 电位电极系的深度记录点：AM的中点O，它表示电极系在井内的深度位置。在某一深度位置上测得的Ra，可看作记录点处的Ra。

当MN→∞时，可认为N电极对测量无影响，只有A，M对测量是有意义的，这种电极系称为理想的电位电极系。

从式中可看出视电阻率与测量点M的电位成正比，故此该电极系称为电位电极系。 2.2 普通电阻率测井原理 2、梯度电极系

不成对电极到靠近它的成对电极之间的距离，大于成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。不成对电极到成对电极中点的距离称为称为梯度电极系的电极距，即L＝AO，O是MN的中点，称为梯度电极系的中点，称为梯度电极系的深度记录点。 2.2 普通电阻率测井原理

MN→0时的电极系称为理想梯度电极系。