第三章感应测井_2008课件.ppt

* 第三章 感应测井 为了解决在油基泥浆井中测量地层电阻率的问题，就提出了感应测井。感应测井不仅能用于油基泥浆井中，也可用于水基泥浆，以及无泥浆的干井中。 引入： 前面所讲的普通电阻率方法，侧向测井方法都需要井内有导电的液体,即只能用于导电性较好的泥浆井中,然而在油田勘探的过程中为了获得地层原始饱和度，需要个别井中使用油基泥浆(油和泥混合而成的泥浆),在这样的条件下,前面的方法就不能使用了。 感应测井是利用交流电的互感原理，在发射线圈中通一定频率的交流电，在接收线圈中会感应出电动势。由于发射线圈和接收线圈都在井内，发射线圈的交变电流必然在井周围地层中感应出次生电流（涡流），这个电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，并产生一个磁场，这个磁场在接收线圈中产生二次感应电动势，该感应电动势与涡流的强度有关，即与地层的电导率有关 第一节 感应测井原理 第一节 感应测井原理 T R L=TR 一次场 二次场 注： 1）在接收线圈产生两种感应电动势： ?直(无)：由一次场产生，与磁化率K有关，石油测井不测K，?直为无用信号； ?R(有)：由二次场产生，与导电率?有关，正是要测的，?R为有用信号。 注：一次场与二次场之间相差?/2，利用相敏检波可以把它们分开。 2）线圈距：L=TR。 3）记录点：在发射线圈T与接收线圈R的中点。 在感应测井中，发射电流是交变电流，其在空间中产生的场将是时谐电磁场。时谐电磁场的Maxwell方程为 式中，E为电场强度(A/m)；D为电位移矢量(C/m2)；H为磁场强度(A/m)；B为磁感应强度(Wb/m2)；ρv为体电荷密度(C/m3)；Jm为磁流密度矢量(A/m2)；ρm为体磁荷密度(C/m3)；μ为磁导率(H/m)；真空中的磁导率μ0＝4π×10-7(H/m)；ε是介电常数(F/m)；真空中的介电常数ε0＝8.854×10-12(F/m) 为复介电常数 第二节 感应测井的基本理论 一、有用信号产生的感应电动势 假设条件：导电率为?，半径为r的单圆环，计算该单圆环产生涡流及磁场而产生的感应电动势d?R=? 经理论计算得： 式中：K是线圈系系数；g是单圆环几何因子；?、u分别为导电率和导磁率； ω=4?f称为圆频率；f为频率；STSR分别为发射，接收线圈的总面积，ST＝nTS， nT为发射线圈的匝数，SR＝nRS，nR为接收线圈的匝数，S为单个线圈环的面积；i为供电电流，i=Iosinωt；L=TR为线圈距；R1为T到单圆环截面点的距离；R2为R到单圆环截面点的距离。 二、讨论 1 、单圆环几何因子g 单圆环几何因子取决于单圆环与线圈的相对位置和距离。它的物理意义是：截面为ds的单圆环对总信号的贡献。 2 、全空间的几何因子 可以证明： 即全空间的几何因子为1。 L＝1m的双线圈系单元环等几何因子图 纵向微分几何因子 含义为深度为Z，厚度为dz水平无限薄层的几何因子；其物理意义：深度为Z，厚度为dz水平无限薄层对总信号的相对贡献。 纵向积分几何因子 径向微分几何因子 含义：半径为r，厚度为1的无限圆筒的几何因子； 物理意义：半径为r，厚度为1的无限圆筒对总信号的相对贡献。 径向积分几何因子 含义：半径为r的无限圆柱体的几何因子。 物理意义：半径为r的无限圆柱体对总信号的相对贡献。 径向微分、积分几何因子 3 、计算岩石的电阻率 1) 在均匀无限介质中 所以：?=?R/K 2)在非均匀无限介质中 Gs、Gi、Gm、Gt分别为围岩、侵入带、泥浆、地层的几何因子。 满足：Gs+Gi+Gm+Gt=1。在非均匀无限介质中测到的导电率定义为视导电率?a。 岩层的真导电率： 岩层的真电阻率：?t＝1/?t 第三节 多线圈系介绍 一、双线圈系存在的问题 1、地层的上下围岩的影响较大 从纵向探测特性曲线可知：当h=L=1米时，Gz=0.5； 2、钻孔和侵入带的影响较大 从径向探测特性曲线可以看出，当r0.5 米时，gr和Gr都较大，即钻孔和侵入带的影 响仍然较大。 3、信噪比较大 即无用信号占总信号的比例远高于有用信号； 1)0.8米6线圈系的组成 ToRo称为主发射和主接收线圈ToRo=0.8米,所以称为0.8米6线圈系； T1R1称为辅助发射和辅助接收线圈 T1R1=0.4米； T2R2称为聚焦发射和聚焦接收线圈 T2R2=2.0米； 注：线圈上的数字代表线圈匝数，负号表示反绕(或称反接)。 二、0.8米6线圈系 2)各线圈系的作用 ToRo主发射和主接收线圈的作用同前； T