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感应测井 * * 第四章 感应测井 电阻率测井仪要求井内介质必须具有一定的导电能力，在 油基泥浆井和空气钻进井内无法测量，而以电磁感应原理为基础的感应测井则可以实现电阻率的测量。 一、?电磁感应原理 当一个导体回路中的电流变化时，在附近的另一个导体回路中将出现感应电流；或把一个磁铁在一个闭合导体回路附近移动时，回路中也将出现感应电流，即穿过一个回路的磁通发生变化时，在这个回路中将出现感应电动势，并在回路中产生电流，感应电动势等于磁通变化率的负值。这一现象称为电磁感应现象。 第一节 感应测井原理 其中：ε—感应电动势（伏特）； Φ—磁通量（韦伯）； t—时间（秒）. ?二 、 感应测井仪的结构 感应测井仪的井下部分如图4-1所示，它主要有线圈系和必须的电子线路组成。其中线圈系由发射线圈T和接收线圈R按一定方式组合而成的。各类线圈分别用匝数N和截面积S来描述。发射线圈和接收线圈间的距离称为线圈距L。 图4-1双线圈系感应测井原理 ?????三、感应测井原理 单元环：将仪器周围介质设想成，是由以井轴为中心，半径为r和深度为z的各不相同的许许多多个地层圆环组成的，这些圆环叫单元环。此时，可以把地层看作为有无数个半径不同但同轴的线圈组成的。 1、一次磁场 测井时，发射线圈T（ 、 ）通有交流电，发射频率为20kHz。此时，在接收线圈（ 、 ）中产生的 感应电动势与周围介质的电阻率无关，称为无用信号；在周围介质的线圈系中也产生感应电动势和感生电流。在单元环内产生的感应电动势及感生电流为： 其中：σ—介质的电导率，（西门子/米），电阻率的倒数；μ—介质的磁导率； ω—交变电流的角频率； r—单元环的半径； I—发射电流强度。 2、二次磁场 单元环内感生电流是涡流，也是交变电流，在周围空间产生二次磁场，二次磁场在接收线圈R中产生的感应电动势为： 、 —分别为单元环到接收线圈和发射线圈的距离； 记 ， 其中： —叫仪器常数；g—叫单元环几何因子，仅与单元环和线圈系的相对位置有关。 则所有单元环在接收线圈内产生的感应电动势为： 3、地层视电导率 地层视电导率等于 与仪器常数之比。 对于如图4-2分区均匀的介质，视电导率 可以写为： 其中：Gm、Gi、Gt、Gs分别为井、侵入带、原状地层、围岩的几何因子。 分别为井内介质、侵入带、原状地层、围岩的电导率。 、 、 、 图4-2 分区均匀介质地质模型 ? 线圈系的探测特性主要包括线圈系的横向探测特性和纵向探测特性。 一、几何因子的特性 线圈系的几何因子反映了线圈系的探测特性，它满足归一化条件，即 : 第二节 感应线圈系的探测特性 二、双线圈系的探测特性 1、横向几何因子 1)、横向微分几何因子 线圈系的横向微分几何因子定义为： 其物理意义是半径为r一个单位厚度的无限长圆筒状介质的电导率 对 的相对贡献。它可以说明线圈系 的横向探测特性，即井、侵入带、原状地层的电导率对 的相对贡献。 2)、横向积分几何因子 横向积分几何因子定义为： 其物理意义为直径为d的无限长圆柱状介质电导率对 双线圈系测量结果的相对贡献。 、 与r的关系曲线分别叫横向微分及积分几何因子曲线，如图4-3、4-4所示。 图4-3 横向微分几何因子特性曲线 图4-4 横向积分几何因子特性曲线 2、纵向几何因子 为了研究地层厚度、围岩对视电导率的影响，须研究线圈系的纵向探测特性。 1)、纵向微分几何因子 线圈系的纵向微分几何因子定义为： 其物理意义是z值一定，1个单位厚度的无限延伸的薄板状介质，对 的相对贡献。它可以说明线圈系的纵向探测特性，即地层厚度、围岩对 的相对贡献。 2)、纵向积分几何因子 纵向积分几何因子定义为： 其物理意义为厚度为h、中心与线圈系中心重合的无限 延伸的板状介质对双线圈系测量结果的相对贡献。 和 与z的关系曲线分别叫纵向微分及积分几何 因子曲线，如图4-5、4-6所示。 图4-5 纵向微分几何因子特性曲线 图4