3104XA微侧向原理.doc

3104XA微侧向／微电极测井仪 4.1微电阻率测井的一般概念 微电阻率测井的电极尺寸较小，电极间的距离较近，测量电流只流经地层一段较短的距离便返回至回流电极，因此，它的探测深度较浅，故称微电阻率测井。微电阻率测井测量的是渗透性地层的冲洗带电阻率Rxo。为什么要测量Rxo呢？电阻率测井的一个主要目的是求得原状地层的电阻率（真电阻率），以便结合其它参数（孔隙度、地层水电阻率Rw、泥质含量等）算出地层含水饱和度。然而，在测量地层真电阻率时，测量电流必须穿过冲洗带和过渡带。测量结果或多或少要受到泥浆和浸入参数的影响。在对这些影响作必要的修正时，就得知道地层中各个部分的电阻率。设计一套具有不同探测深度的电阻率测井仪便可以达到这一目的。例如，双侧向测井仪测量地层深部和中部的电阻率，微电阻率测井仪测量地层浅部的电阻率。一般来说，为了求得地层真电阻率，同时使用深、中、浅三种电阻率测量仪器可获得最佳结果。所以，双侧向测井仪通常和微电阻率测井仪组合在一起下井。 早期的微电阻率测井采用微电极测井，电极系与电流线分布如图2-1-28（a）。微电极测井可以同时测量一条1.5英寸梯度曲线和一条2英寸电位曲线。1.5英寸梯度曲线主要是反映了泥饼的影响，而2英寸电位电极系则可以探测到地层冲洗带。因此，根据电位和梯度曲线的差异，可以判断井壁是否存在泥饼，并根据泥饼的存在可间接地确定该地层是否为渗透性的地层。但在测井不利的条件下，普通的微电极测井存在的主要问题与非聚焦的普通电阻率测井类似，即常常因为泥浆和泥饼的分流作用而不能取得理想的效果。解决这个问题的办法就是使测量电流聚焦。目前广泛使用的聚焦式微电阻率测井仪有微侧向测井仪、邻近侧向测井仪和微球形聚焦测井仪。 图2-1-28（a） 微电极测井电极系与电流线分布 图2-1-28(b) 微侧向测井电极系与电流线分布 微侧向电极系及电流线分布图示于图12-1-28(b)。该电极系由主电极A0，围绕A0的屏蔽电极A1和回流电极B（离A0、A1较远，图中未画）组成。A0向地层发射主电流，Al向地层发射屏流，主电流与屏流具有相同极性。在屏流作用下，主电流被聚焦成束状，水平地流入地层，而不会沿泥饼分流。由于电极系尺寸较小，主电流进入地层不远即散开，然后返回至回流电极B。聚焦电流束约6cm厚，因此它有极好的纵向分层能力。在泥饼厚度小于1cm，侵入深度大于8cm的情况下，它所测的电阻率值可不作校正而直接读得Rxo值。它的主要问题是探测深度稍小，约为7.6cm。在Rxo／Rmc（Rmc为泥饼电阻率）比值高的情况下，泥饼厚度大于 1cm时测量结果不可靠。 邻近侧向电极系示于图2-1-29。它由主电极A0、屏蔽电极A1、聚焦电极A2和回流电极B组成。它和微侧向电极系的主要区别就是电极尺寸稍大，并增加了一个聚焦电极A2，因而探测深度较深，约为15cm～25cm。因此，它受泥饼的影响稍小。由于探测深度深了，其测量结果受到原状地层的影响。要想由它直接读得Rxo值，侵入直径必须大于100cm。 微侧向和邻近侧向电极系不同，但通常共用一套电子线路。究竟用微侧向电极系还是用邻近侧向电极系，要根据某地区渗透层侵入深度而定。 微球型聚焦测井是一种较好的测量地层冲洗带电阻率的方法。它是根据球型聚焦原理设 图2-1-29 邻近侧向电极系 计的，其目的是为了克服微侧向和邻近侧向测井的缺点。只要适当选择电极距并有效控制屏流分布，微球形聚焦测井受泥饼的影响最小而其探测深度又适中。当泥饼的平均厚度为0.6cm～1.2cm，Rxo／Rmc比值为中等偏高（5＜Rxo／Rmf＜20）的情况下，由它所测的Rxo值可以不作校正。 图2-1-30 微球型聚焦测井电极系和电流线分布示于图 微球型聚焦测井电极系和电流线分布示于图2-1-30。该电极系由主电极A0、屏蔽电极A1、监督电极M1、M2、测量电极M0及回流电极B组成。主电极A0位于中间，其它电极呈矩形框状分布在A0电极的四周。 从主电极A0同时流出主电流I0和屏流I1。屏流经泥饼流回至屏蔽电极A1。在电场力的作用下，主电流被迫穿过泥饼进入地层冲洗带。由于屏流的聚焦作用使主电流不沿着泥饼流动。通过调整屏流I1（或主电流I0），保持两个监督电极M1、M2电位相等（近似），那么主电流I0在冲洗带中将呈辐射状均匀散开，形成球形等电位面。也就是说，在冲洗带中主电流失去了屏流的聚焦作用。因此，主电流不会像邻近侧向那样流人地层很深。 图2-1-31 Rxo测量作贡献的区域 虽然主电流I0不沿泥饼分流，然而I0必须穿过泥饼。由于它的探测深度浅，当泥饼较厚时，泥饼的影响也是不可忽略的。为此，仪器设置了测量电极M0，测量M0与M1（或M2）之间的电位差。根据公式： (2-1-17) 计算出冲洗带的电阻率值。图2-1-