緒論（2學時）

一、測井學和測井技術的發展

測井學是一個邊緣科學，是應用地球物理的一個分支，它是用物理學的原理解決地質學

的問題，并已在石油、天然氣、金屬礦、煤田、工程及水文地質等許多方面得到應用。30

年代首先開始電阻率測井，到50年代普通電阻率發展的比較完善，當時利用一套長短不同

的電極距進行橫向測井，用以較準確地確定地層電阻率。60年代聚焦測井理論得以完善，

孔隙度形成了系列測井，各類聚焦電阻率測井儀器也得到了發展，精度也相應得以提高。測

井資料的應用也有了長足的發展，隨著計算機的應用，車載計算機和數字測井儀也被廣泛的

應用。到現在又發展了各種成像測井技術。

二、測井技術在勘探及開發中的應用

無論是金屬礦床、非金屬礦床、石油、天然氣、煤等，在勘探過程中在地殼中只要富集,

就具有一定特點的物理性質，那我們就可以用地球物理測井的方法檢測出來。特別是石油和

天然氣，往往埋藏很深，只要具有儲集性質的巖石，就有可能儲藏有流體礦物。它不用像挖

煤一樣。而是只要打一口井，確定出那段地層能出油，打開地層就可以開采。由于用測井資

料可以解決巖性，即什么礦物組成的巖石，它的孔隙度如何，滲透率怎么樣，含油氣飽和度

大小。沉積時是處于什么環境，是深水、淺水、還是急流河相，有無有機碳，有沒有生油條

件，能不能富集。在勘探過程中，可以解決生油巖，蓋層問題，也可以對儲層給予評價，找

到目的層，解釋出油、氣、水。

在油氣田開發過程中，用測井可以監測生產動態，解決工程方面的問題。井中產出的流

體性質，是油還是水，出多少水，油水比例如何，用流體密度，持水率都可以說明。注水開

發過程中，分層的注入量，有沒有竄流，用注入剖面測井都可以解決。生產過程中，套管是

否變形，有沒有損壞、脫落或變位，管外有無竄槽，射孔有沒有射開，都需要測井來解決。

對于設計開發方案，計算油層有效厚度，尋找剩余油富集區都離不開測井。測井對石油天然

氣勘探開發來說，自始至終都是不可缺少的，是必要的技術。它服務于勘探開發的全過程。

三、儲層分類及需要確定的參數

L儲集層的分類及特點

石油、天然氣和有用的流體都是儲存在儲集層中，儲集層是指具有一定儲集空間的，并

彼此相互連通，存在一定滲透能力的的巖層。儲層性質分析與評價是測井解釋的主要任務。

1）碎屑巖儲集層

它包括礫巖、砂巖、粉砂巖和泥質粉砂巖等。世界上有40%的油氣儲集在碎屑巖儲集

層。碎屑巖由礦物碎屑，巖石碎屑和膠結物組成。最常見的礦物碎屑為石英，長石和其他碎

屑顆粒；膠結物有泥質、鈣質、硅質和鐵質等。控制巖石儲集性質是以粒徑大小、分選好壞、

磨圓度以及膠結物的成分，含量和膠結形式有關。一般粒徑大，分選和磨圓度好，膠結物少,

則孔隙空間大，連通性好，為儲集性質好。

2）碳酸鹽巖儲集層

世界上油氣50%的儲量和60%的產量屬于這一類儲集層。我國華北震旦、寒武及奧陶

系的產油層，四川的震旦系，二疊系和三疊系的油氣層，均屬于這類儲層。

碳酸鹽巖屬于水化學沉積的巖石，主要的礦物有石灰石、白云石和過渡類型的泥灰巖。

它的儲集空間有晶間孔隙、粒間孔隙、鮑狀或鐘孔狀孔隙、生物腔體孔隙、裂縫、溶洞等。

從儲層評價和測井解釋的觀點出發，將碳酸鹽巖儲集層的儲集空間歸為二類：一類為原生孔

隙，如晶間、粒間、鮑狀孔隙等。另一類為次生孔隙如裂縫、溶洞等。前者孔隙較小分布均

勻。后者孔隙較大，形狀不規則，分布不均勻。按孔隙結構特點碳酸鹽巖儲集層可分為三類:

孔隙型、裂縫型和溶洞型等。

(1)孔隙型碳酸鹽巖儲集層：它是粒間、晶間、生物腔體孔隙等，還有石灰巖白云巖化

后重結晶形成的均勻分布的孔隙。它們都是孔隙性的碳酸鹽巖儲集層。它們適用的測井方法

和解釋方法與碎屑巖儲集層基本相同，也是目前測井資料應用最成功的一類儲集層。

(2)裂縫型碳酸鹽巖儲集層：這類儲層的儲集空間主要由構造裂縫和層間裂縫組成，由

于裂縫的數量，形狀和分布可能極不均勻，故孔隙度和滲透率也可能有很大變化，油氣分布

也不規律，并且裂縫發育帶滲透率高。

(3)洞穴型碳酸鹽巖儲集層：這類儲集層主要由溶蝕作用產生的。洞穴形狀大小不一，

分布不均勻，往往具有偶然性。用常規測井方法進行解釋有很大困難。

2.儲集層的基本參數

在儲集層的評價中，需要測井解釋確定的參數有儲層厚度、孔隙度、油氣飽和度和滲透率。

1)孔隙度

巖石在形成過程及后期作用中會有粒間孔隙、晶間孔隙、裂縫及洞穴等。根據孔隙流

體在孔隙中能否流動，孔隙可分為總孔隙、有效孔隙。有效孔隙指互相聯通的孔隙。總

孔隙指所有的孔隙空間。孔隙度是指巖石中孔隙所占的體積與巖石的體積之比。通常用

百分數表示。

2)飽和度

孔隙中油氣所占孔隙的相對體積稱為含油氣飽和度，通常也用百分數表示。飽和度又

分為原狀地層含燒飽和度、沖洗帶殘余燒飽和度、侵人帶含燃飽和度，可動燃飽和度等。

束縛水飽和度是另一個重要的飽和度概念，通過它與總含水飽和度的關系可以

知道儲集層是否能出水。

3)巖層厚度

主要指儲集層的巖層厚度，指的是有效孔隙，含煌飽和度下限所確定的巖層頂底界所具

有厚度。

4)滲透率

為了評價儲層的生產能力，應了解油氣水流過巖石孔隙的難易程度。當粘度為

1XICT'Pa?s的流體，在單位時間1s鐘內，兩端壓差為latm時，通過巖石單位截面1cm2

的流體體積為該巖石的滲透率為lunA滲透率分絕對滲透率、有效滲透率和相對滲透率，絕

對滲透率為巖石孔隙中只有一種流體存在時對巖石所測量的滲透率。有效滲透率為巖石孔隙

存在二種或二種以上的流體時，對其中某一流體所測量的滲透率，為該流體在這種巖石中的

有效滲透率。相對滲透率為有效滲透率與絕對滲透率的比值，它表示某種流體流過巖石的難

易程度。

四、測井系列的選擇

合理和完善的測井系列是保障測井解釋準確的先決條件。合理的測井系列可以解決巖性

問題，層厚、孔隙度、滲透率、飽和度及泥質含量問題。不同的地質條件，需要不同的測井

系列組合，見表1。

1.泥質指示和確定巖性的測井方法選擇

泥質指示應能劃分泥巖和非泥巖，并能確定泥質含量。基本上各種測井方法都能不同程

度的進行泥質解釋。最常用的是自然伽馬、自然電位和微電極。另外巖性測井和自然伽馬能

譜測井也能解決這個問題。個別的地區，由于沉積速度快，自然電位不穩定，也可以用其他

測井方法解決泥質問題。在以后的泥質砂巖解釋中有詳細說明。測井系列選擇的標準是能準

確的劃分鉆井剖面的巖性，能夠準確的確定孔隙度，能夠確定地層的含水飽和度，或油氣飽

和度。如碳酸鹽巖地層，三種孔隙度測井確定孔隙度，微球形聚焦確定沖洗帶電阻率，雙側

向確定深淺電阻率，井徑和自然伽馬確定泥質含量。再如湖泊相河流相的沉積地層，至少有

一種孔隙度，微電極，深淺三側向，加井徑和自然電位，有時加自然伽馬。

表1裸眼井測井系列

井內流體研究參數推薦的測井項目

巖性自然電位、自然伽馬、自然能譜、巖性一密度測井

sw—Rw感應測井或側向測井或電位一梯度電極系測井微球形聚集測井

淡水鉆井SxoRmf（MSFL）或微側向測井（MLL）或微電極測井

液①一Vclay密度測井、中子測井和（或）聲波測井

K-p地層測試器（RFT）

幾何參數地層傾角測井，四臂井徑測井，井斜測量

巖性

自然伽馬、自然能譜、巖性一密度測井，自然電位

Sw-Rw

雙側向測井

鹽水鉆井SxoRfllf

微球形聚焦測井或微側向測井密度測井、中子測井和（或）聲

液①一Vclay

波測井地層測試器（RFT）

K-P

地層傾角測井，四臂井徑測井，井斜測量

幾何參數

巖性自然伽馬、自然能譜、巖性一密度測井

Sw-Rw感應測井

油基鉆井

①一Vclay密度測井、中子測井和（或）聲波測井地

液

K-P層測試器（RFT）

幾何參數四臂井徑測井，井斜測量

巖性自然伽馬、自然能譜、巖性一密度測井

Sw-Rw感應測井

空井①一Vclay密度測井、中子測井

K-p溫度測井

幾何參數四臂井徑測井、井斜測井

2.電阻率測井方法的選擇

由于鉆井后測井是在井眼中進行，井眼的大小。鉆井液性能的差別，使得滲透層受不同

程度的污染，存在沖洗帶、侵人帶和原狀地層的電阻率上的差異。電阻率測井應能反應沖洗

帶、淺、中、深的電阻率數值上的變化。巖層的電阻率高低，巖層的厚薄，影響地層真電阻

率數值。所以選用的測井方法也不盡相同。這需要掌握各種方法的線性范圍、探測半徑、聚

焦的強弱、圍巖和井的影響大小。對低電阻率地層一般選用雙感應一八側向、微球形聚焦。

主要取決于地層水和泥漿溶液的相對礦化度。當C.〉。時時，砂巖層段自然電位出現負異

常，當C“,<C時時，砂巖層段出現正異常；當c”,=c時時，不存在造成自然電場的條件，

則沒有自然電位異常出現。C“，和C時的差別越大，造成自然電場的電動勢越大。

第三節自然電位曲線影響因素

一、滲透層自然電位異常幅度的計算

對于砂泥巖層段來說，自然電流回路的總自然電位E,經推導為：

c

E，=Klgt（1-5）

式中：K=K,+K加一自然電位系數；

。皿一砂巖的地層水礦化度，

。時一泥漿濾液的礦化度。

自然電位AUSP實際上是自然電流在井內泥漿電阻上的電位降，即:

Es

△%(1-6)

rm+rsh+rt1+"

%

二、曲線影響因素

由（卜6）式可以看出，測量的自然電位幅度值AUsp與造成自然電場的總電動勢SSP、

井內泥漿電阻乙“、泥巖電阻力以及砂巖電阻〃有關。

1）巖性和礦化度比值的影響

自然電位異常幅度值AUSP與總自然電動勢E,成正比，Es取決于巖性和鉆井液濾

液電阻率R時與地層水電阻率用.的比值R時/尺卬（即C/C時），所以巖性和地層水礦化

度與鉆井液濾液礦化度的比值而直接影響。皿的異常幅度。在砂泥巖剖面，自然電位

曲線以泥巖為基線。在含水純砂巖層中，自然電位幅度最大，AUSP?SSP；隨泥質含量的

增加，SSP下降，導致AUSP下降。

2）地層厚度和井徑的影響

圖1-3為不同的地層厚度純水砂巖的自然電位理論曲線，主要說明在其他條件完全相同

的情況下，地層厚度（h/d）對自然電位幅度和形狀的影響。AOs?為記錄的自然電位異常幅

度值，SSP為靜自然電位，從圖中可以看出，當地層厚度h>4d時，自然電位異常幅度近似

等于靜自然電位；當地層厚度h<4d時，自然電位異常幅度小于靜自然電位，厚度越小，差

別越大，異常頂部變窄，底部變寬，這時不能用半幅點確定地層界面。其原因是：地層厚度

減小，地層電阻〃增大，井內鉆井液電阻減小，所以AUsp減小。若地層厚度一定時，井

徑減小，h/d增大，井內鉆井液電阻「“增大，則AUs?增大。

3）地層電阻率，鉆井液電阻率以及圍巖電阻率的影響

隨著&/與“的增大，自然電位幅度值降低。這是由于與增大（或凡“減小），〃增大（或

與減小），則減小。

圍巖電阻率4的變化，同樣對自然電位異常幅度值有影響。圍巖電阻率凡增大，貝什,

增大使自然電位異常幅度值減小。

4）鉆井液侵入帶的影響

在滲透性地層，鉆井液濾液滲入到地層孔隙中，使鉆井液濾液與地層水的接觸面向地層

方向移動了一個距離。鉆井液侵入帶的存在，相當于井徑擴大，因而是自然電位異常幅度值

降低，因此鉆井液的侵入增大，自然電位異常幅度減小。

第四節自然電位曲線的應用

一、判斷巖性，確定滲透性地層

自然電位主要是離子在巖石中的擴散吸附作用產生的，而巖石的擴散吸附作用與巖石

的成分、組織結構、膠結物成分及含量有密切的關系，所以可根據自然曲線的變化判斷巖性

和分析巖性的變化。

在砂泥巖剖面中，當時（C”,〉C時）時，在SP曲線上，以泥巖為基線，出現負

異常的井段，可認為是滲透性巖層，其中純砂巖井段出現最大的負異常；含泥質的砂巖層，

負異常幅度較低，而且隨泥質含量的增多，異常幅度下降；止匕外，含水砂巖的還取決

于砂巖滲透層孔隙中所含流體的性質，一般含水砂巖的At7*比含油砂巖的At7*要高。

在識別出滲透層后，可用“半幅點”法確定滲透層的上下界面位置（條件：h>4d,d為井

徑）。如果h〈4d,用“半幅點”法確定的滲透層厚度一般要大于實際地層的厚度，結果會產生

較大的誤差。

二、計算地層水電阻率

在求地層水電阻率時，要選擇剖面中較厚的飽含水的純凈砂巖層，讀出該層的公。屹，

近似認為是靜自然電位SSP,并根據泥漿資料確定R時，由下式計算地層水電阻率：

SSP=-Klg』(1-7)

Rw

三、估計地層的泥質含量

泥質含量和其存在狀態對砂巖產生的擴散吸附電動勢有直接影響，因此可根據自然電位

曲線估計泥質含量。如果在一個地區使用這種方法，必須進行大量的試驗工作，通過建立

^Usp和泥質含量vsh之間的定量關系，然后才能利用自然電位曲線估計巖層的泥質含量

匕,。有以下兩種方法：

（1）對某一地區，通過試驗，應用數理統計方法建立匕〃與AU卬之間的關系曲線，再

根據自然電位曲線確定地層的泥質含量。

（2）利用經驗公式估算：

號一爵(1-8)

式中：PSP含泥質砂巖的靜自然電位；SSP為本地區含水純砂巖的靜自然電位。

四、判斷水淹層位

為提高油田采收率，在油田開發過程中，采取分片切割注水采油的方法。由于油層滲透

率不同，注入水推進的速度也不一樣。如果一口井的某個油層見了水，這個層就稱水淹層。

水淹層在自然電位曲線上顯示特點較多，由于各地區的儲集層特點不同，故水淹層在自然電

位曲線上的特點不盡相同，所以要根據本地區的曲線變化規律判斷水淹層。對部分水淹層（油

層底部或頂部見水），自然電位曲線的基線在該層上下發生偏移，出現臺階，見圖1-5o這

是一種比較普遍的現象，據此可判斷水淹層；另外，根據基線偏移的大小，可以估算水淹程

度。

第二章電阻率測井（8學時）

電阻率法測井是地球物理測井中最基本、最常用的測井方法，它包括普通電阻率測井、

微電極測井、側向測井、感應測井和自然電位測井等，盡管這些方法的具體特點和所要解決

的問題各不相同，但它們的實質都是進行地層電阻率測量。在井孔中測量地層電阻率時，必

須向巖層通入一定的電流，在地層中形成電場，電場分布的特點取決于周圍介質的電阻率和

供電電極及測量電極間的位置。因此，只要測量出各種介質的電場分布特點就可確定介質的

電阻率，所以電阻率測井實質是研究各種介質中電場的分布問題。

第一節普通電阻率測井

普通電阻率法測井是把一個普通的電極系（由三個電極組成）放入井內，另一個電極留

在地面，測量井內巖石電阻率變化的曲線。在測量地層電阻率時，要受井徑、泥漿電阻率、

上下圍巖及電極距等因素的影響，測得的參數不等于地層的真電阻率，而是被稱為地層的視

電阻率。因此普通電阻率測井又稱為視電阻率測井。

埋藏在地下的巖石的電阻率，是一個既不能直接觀察又不能直接測量的物理量，只有當

電流通過它的時候才能間接地測出來。因此，在測量電阻率時，必須由供電電極A、B供電,

向巖層通入一定的電流，在井內建立電廠，然后用測量電極M、N進行電位差測量，研究

巖石電阻率不同對電場分布的影響，從而進一步找出電位差與巖石電阻率之間的關

系。A、B、M、N四個電極中的三個形成一個相對位置不變的體系，稱為電極系，見圖2-1。

測井時電極系放入井中，而另一個電極放在地面，當電極系由井底向井口移動時，便可測量

出一條巖石電阻率曲線。

一、均勻介質電阻率的測量

假定井眼所穿過的地層是均勻各向同性的無限大介質，即巖性相同，且電阻率都是R。

以點電源A（電流強度為I）,空間任取一點P,它到A的距離為r,以r為半徑作一球，求

球面上任一點P的電位。

球面上的電流密度為：

由歐姆定律的微分形式可知:

du

dr

U=-fEdr=-fdr=^—+C

4/4"

當時rfoo,Uf0,C=0故，則均勻介質中任一點的電位為：

U=—（2-5）

4"

jDT

（1）若將點電源放在P點，則它在A點產生的電位也是——，電場的這種性質稱為電

4"

位的互換原理。對于非均勻介質，這個原理也是適用的。

(2)如果在均勻介質中放置A,42…4個點電源，其電流強度分別為…/"，它

們距P點的距離分別為、，r2…rn,那么所有點電源在P點所產生的電位是各個點電源單

獨在P點產生的電位的代數和，即：

U==+

電場的這種性質稱為電位的疊加原理。在均勻介質中，電阻率R與電位U之間存在著簡單的

關系，由即可求出R,普通電阻率測井正式利用了這一原理。

圖2-1是普通電阻率測井的測量原理線路。將由供電電極和測量電極組成的電極系A、

M、N或M、A、B放入井內，而把另一個電極B或N放在地面泥漿池中，作為接地回路電極,

電極系通過電纜與地面上的電源和記錄儀相連接。當電極系由井內向井口移動時，供電電極

A、B供給電流I,測量M、N電極間的電位差。通過地面記錄儀可將電位差轉換為地層視電

阻率&-

對圖a,供電電極A的電流I和電極B的電流-I對測量電極M點的電位都有貢獻。

N點離A,B點很遠，則。'=0。

因此：△UMN=U=—(2-8)

MAMBM

4T.皿更j"

K—電極系系數，它的大小與電極系中三個電極之間的距離有關。

對如果用圖b的線路進行測量，可以證明R的表達式與(2-9)式完全相同，但這時的電極

系系數為：

由此可見，均勻介質中的電阻率與測量電極系的結構、供電電流以及測量電位差有關，

當電極系結構和供電電流大小一定時，均勻介質的電阻率與測量電位差成正比。

二、視電阻率

以上的分析，都是假定電極系處在均勻介質中，但實際測井遇到的情況要復雜得多。石

油勘探的目的層具有較好的孔隙性和滲透能力，鉆井過程中，由于泥漿柱的壓力大于地層壓

力，泥漿的濾液向滲透層的孔隙中滲透，在滲透層靠近井壁的部分形成泥漿濾液的侵入帶，

并在井壁上形成泥餅。侵入帶內泥漿濾液的分布是不均勻的，靠近井壁的部分，泥漿濾液把

孔隙中原有的液體全部趕跑，占據了整個孔隙空間，這部分叫泥漿沖洗帶，靠近沖洗帶地層

孔隙中是泥漿濾液和地層流體的混合物，該部分稱為過渡帶。而地層中未被泥漿干擾的地層

稱為原狀地層。

另外，滲透層的厚度也是有限的，其頂部和底部都為非滲透的地層，稱為目的層的上下

圍巖。以上各個部分（原狀地層，泥漿侵入帶，泥餅，上下圍巖，井內泥漿），其電阻率與、

耳（沖洗帶電阻率用此。表示）、Rmc,凡和凡“通常是不同的。在這種井剖面的情況下，

測量的電位差除了受地層真電阻率叫影響外，還要受用、Rmc.R,、與“，井徑d，侵入

帶直徑。，以及地層厚度h和電極系結構等因素的影響，因此不能用（2-9）式簡單地求解

地層的真電阻率。但是在井中實際測量的電位差，仍然可以代入公式（2-9）中計算電阻率,

在這種復雜情況下求出的電阻率稱為地層的視電阻率，用4表示，則：

RK”人（2-11）

。I

一般來說，地層的視電阻率不同于地層的真電阻率，但是選擇適當的電極系和測量條件,

可以使測量的視電阻率主要反映地層電阻率的變化。因而可以利用在井內測量的視電阻率曲

線，來研究鉆井剖面地層電阻率的相對變化。

三、電極系

電極相對位置不同，會形成不同的電場，也就組成了不同的電極系。在電極系的三個電

極中，有兩個在同一線路（供電線路或測量線路）中，叫成對電極或同名電極，另外一個和地

面電極在同一線路（測量線路或供電線路）中，叫不成對電極或單電極。根據電極間的相對

位置的不同，可以分為梯度電極系和電位電極系。

1.電位電極系：不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離小于成對電極間距離

的電極系。電位電極系中成對電極之間的距離（麗或血）較大，即而<麗或

MA<ABo電位電極系的電極距為單電極（不成對電極）到最近它那個成對電極之間的距

離，即1=而。而的中點O稱為深度記錄點，表示電極在井內的深度位置，在某一深度

位置上測得的《可看作記錄點處的區“。當成對電極系中的一個電極放到無限遠處時，即

麗-8,可認為N電極對測量無影響，只有A、M對測量是有意義的，這種電位電極系

稱為理想電位電極系。對理想電位電極系其所求得電阻率為：

---U

Ra=4乃.AW早(2-12)

從式中可看出視電阻率和測量點M的電位成正比，故此電極系稱為電位電極系。此外,

電位電極系又可分為：

正裝電位電極系：成對電極在不成對電極之下的電位電極系。

倒裝電位電極系：成對電極在不成對電極之上的電位電極系。

另外，根據供電電極的多少，電位電極系又分為單極供電電位電極系和雙極供電電位電

極系。

2.梯度電極系:不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離大于成對電極間距離的

電極系。電極系的三個電極之間有三個距離：AM,AN,麗或而，麗，而這三

個距離當中，梯度電極系中成對電極之間的距離（麗或瓦）最小，即而〉麗或

MA>AB,梯度電極系又分為正裝梯度電極系和倒裝梯度電極系兩種：

正裝梯度：成對電極在不成對電極之下的梯度電極系。由于正裝梯度電極系測出的《

曲線在高阻層底界面出現極大值，所以也叫底部梯度電極系。

倒裝梯度：成對電極在不成對電極之上的梯度電極系。由于倒裝梯度電極系測出的《

曲線在高阻層頂界面出現極大值，所以也叫頂部梯度電極系。另外，根據供電電極的多少,

梯度電極系又分為單極供電梯度電極系和雙極供電梯度電極系。

梯度電極系的電極距為不成對電極到成對電極中點之間的距離，即1=40。的中

點O稱為深度記錄點。當成對電極間的距離無限小(在極限情況下等于0)時的梯度電極系

叫理想梯度電極系。對理想梯度電極系其所求得電阻率為：

——2E

Ra=4乃?AO—(2-13)

從式中可看出視電阻率&和深度記錄點0的電位梯度成正比，故此電極系稱為梯度電

極系。

此外，電極系的表示方法：通常按照電極在井中的次序，由上到下寫出代表電極的字母,

字母間寫出相應電極間的距離，(以米為單位)表示電極系的類。如：AO.4M0.1N表示電極

距為0.45m的底部梯度電極系，電極A、M之間的距離為0.4m,M、N之間的距離為0.1m。

不同電極系的探測深度也是不同的。探測深度通常以探測半徑r來表示，在均勻介質中，

以供電電極為中心，以某一半徑劃一假想球面，若假想球面內包含的介質對電極系測量結果

的貢獻占整個測量結果的50%,則此半徑r就是該電極系的探測深度或探測半徑。一般梯度

電極系的探測范圍是1.4倍電極距L,而電位電極系的r=2L。由此可知，L越大探測深度也

越大。

第二節視電阻率曲線的影響因素

一、視電阻率曲線特征

假定只有一個高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，并且沒有井的影響，采用理想電

極系進行測量。來看一下視電阻率的理論曲線。

1.電位電極系視電阻率曲線特征

(1)當上下圍巖電阻率相等時，電位電極系的視電阻率曲線關于地層中心對稱

(2)當地層厚度大于電極距時，對應高電阻率地層中心，視電阻率曲線顯示極大值；

地層厚度越大，極大值越接近于地層真電阻率(圖2-3)；當地層厚度小于電極距時，對應

高阻層中心，曲線出現極小值。

(3)在地層界面處，曲線上出現“小平臺”，其中點正對著地層的界面，隨層厚降低,

“小平臺”發生傾斜；當人〈而時，“小平臺”靠地層外側一點為高值點，出現假極大值。

(4)對厚層取曲線的極大值作為電位電極系的視電阻率數值。

2.梯度電極系視電阻率曲線特征

(1)曲線與地層中點不對稱，對著高阻層，底部梯度電極曲線在地層底界面出現極大

值，頂界面出現極小值；頂部梯度電極曲線在高阻層頂界面出現極大值，底界面出現極小值,

而且兩者的曲線形狀正好倒轉。這是確定地層界面的重要特征，由此可用來確定高阻層的頂

底界面，見圖2-4。

(2)地層厚度很大時，在地層中點附近，有一段視電阻率曲線和深度軸平行的直線，

其值等于地層的真電阻率曲線(用來確定地層的真電阻率)。

(3)對于h>L的中厚度巖層，其視電阻率曲線與厚地層的視電阻率曲線形狀相似，但

隨著厚度的減小，地層中部視電阻率曲線的平直段變小直到消失，見圖2-4。

(4)當用底部梯度電極系時，在薄的高阻層下方出現一個假極大值，它距高阻層底界

面為一個電極距，見圖2-5。

視電阻率曲線的主要應用有劃分巖性剖面，計算儲層的孔隙度和含油飽和度，定性判斷

油水層和進行地層對比。

二、視電阻率曲線影響因素

前面討論的H“理論曲線是在理想條件下作出來的，即地層是水平的，采用理想電極系，

不考慮井的影響。實測曲線由于受井的影響變得平緩且曲線幅度降低，為正確使用視電阻率

曲線，有必要研究各種條件對視電阻率曲線的影響。

(1)井徑、層厚的影響

當地層電阻率、電極距、泥漿電阻率等因素一定時，隨著力/，降低(井徑加大或地層厚

度減小)，視電阻率曲線變得平滑。所以在其它條件相同時，高阻薄層視電阻率曲線的幅度

值比厚層要偏低。井徑變化對視電阻率曲線的影響，歸根結底是由于井內泥漿的影響。通常

泥漿電阻率低于地層電阻率，井徑擴大，井的擴大，井的分流作用增大，視電阻率值降低。

為了使視電阻率曲線具有很好的劃分地層的能力，要求鉆井泥漿的電阻率要大于五倍地層水

電阻率。

(2)電極系的影響

從理論曲線分析中可知，電極系類型不同，所測視電阻率曲線形狀不同。即使同一類型

的電極系在同樣的測量條件下，電極系的尺寸不同，所測的視電阻率曲線的形狀及幅度也不

一樣。

(3)侵入影響

采用不同電阻率的泥漿鉆井時，會對滲透性地層產生泥漿高侵和泥漿低侵現象，視電阻

率會受到影響。

泥漿高侵(增阻泥漿侵入)：地層孔隙中原來含有的流體的電阻率較低，電阻率較高的

泥漿濾液侵入后，使侵入帶巖石電阻率升高。這種情況多出現在水層。

泥漿低侵(減阻泥漿侵入)：地層孔隙中原來含有的流體的電阻率比滲入地層中的泥漿

濾液的電阻率高時，泥漿濾液侵入后，使侵入帶巖石電阻率降低。這種情況一般出現在地層

水礦化度不很高的油層。泥漿侵入對于測量和確定巖層真電阻率凡是一種因素，但也可根

據侵入類型粗略地估計滲透層含油、水情況。

(4)高阻鄰層的屏蔽影響

以上討論的是單一高電阻率地層的視電阻率曲線。實際測井工作中，經常碰到的是許多

高電阻率地層和低電阻率地層交互出現。如果各高阻層之間的距離小于2個電極距，則相鄰

高阻層對供電電極發出的電流產生屏蔽作用，因而使曲線形態發生畸變，見圖2-6。實踐證

明，高阻鄰層的屏蔽作用，不僅與地層厚度，地層電阻率有關，而且還和電極系類型，電極

距，夾層厚度有關。在定性分析屏蔽影響時，要考慮以下幾點：

a、位于單電極方向的高阻層，可對另一高阻層產生屏蔽影響，但后者對前者的讀數基

本上不產生影響。

b、當兩個高阻層之間的距離小于電極距時，可產生減阻屏蔽。

c、當兩個高阻層之間的距離大于電極距時，可產生增阻屏蔽。

（5）地層傾斜的影響

理論曲線是在水平巖層中得出的結果，而實際上大部分巖層總有些傾斜，所以實測曲線

與理論曲線形狀和幅度都有所不同，見圖2-7。其它條件均相同，只改變地層傾角a,所測

的梯度電極系視電阻率曲線發生變化。若把利用傾斜地層中所測的《劃分巖層所得到的厚

度定義為視厚度兒。其曲線特點為：

隨地層傾角a增大，極大值向地層中心移動，使曲線變得較對稱；曲線的極大值隨a增

大而降低，曲線變得平緩，極小值模糊不清；ha>h,a越大，兒和/z差別越大。a<60°

時，曲線還保持曲線的基本特征，只是確定的巖層厚度偏高。因此，在用視電阻率曲線來確

定地層真電阻率時，必須經過多次校正。

三、標準測井

在一個地區或一個油田，為了研究巖性變化、構造形態和大段油層的劃分和對比工作,

常用相同的深度比例（一般為1：500）及相同的橫向比例，采用相同的測井系列，作為劃

分標準層及進行地層對比的基本圖件。標準測井包括有2.5米梯度電極系視電阻率測井和自

然電位測井以及井徑測井。

第三節側向測井

為了評價含油性，必須較準確的求出地層的電阻率，在地層厚度較大、地層電阻率和泥

漿電阻率相差不太懸殊的情況下，可以采用普通電極系測井來求地層電阻率;但在地層較薄、

電阻率很高，或者在鹽水泥漿的情況下，由于泥漿電阻率很低，使得電極流出的電流大部分

都在井和圍巖中流過，進入測量層的電流很少。因此測量的視電阻率曲線變化平緩，不能用

來劃分地層、判斷巖性。另外，在存在砂泥巖交互層的地區，高阻鄰層對普通電極系的屏蔽

影響很大，使其難以求出地層真電阻率。

一、三電極側向測井基本原理

三側向測井電極系是一個長的金屬圓柱體，它被絕緣材料（絕緣環）分隔成三部分，如圖

2-8。中間的4為主電極，兩端的4、4為屏蔽電極，它們對稱地排列在主電極兩側，且

相互短路。在電極系上方較遠處設有對比電極N和回路電極B,電極系在井中的工作狀態和

電流分布特點如圖2-9。測井過程中，主電極為和屏蔽電極4、4分別通以相同極性的電

流和，保持為一常數，通過自動調節裝置調節，使A、4的電位始終保持和&的電位相

等，沿縱向的電位梯度為零。這就保證了電流不會沿井軸方向流動，而絕大部分呈水平層狀

進入地層，這樣大大減小了井和圍巖的影響，使三側向具有較高的分層能力。測量的是主電

極（或任一屏蔽電極）上的電位值。因為主電流保持恒定，故測得的電位依賴于地層電阻率

的大小。三側向電極系的深度記錄點在主電極的中點，測得的視電阻率可表示為：

(2-14)

三側向測井由主電極人流出的電流在屏蔽電極電流的作用下，呈水平層狀進入地層,

這樣大大減小了井和圍巖的影響，使三側向具有較高的分層能力，適合在高礦化度泥漿中使

用。

上述三側向測井的分層能力較強，并且探測深度較深，通常把這種三側向測井稱為深二

側向測井，它主要反映原狀地層的電阻率變化。在三側向測井測井中，為了準確了解徑向電

阻率（如侵入帶電阻率和原狀地層電阻率）的變化，提出了淺三側向測井。淺三側向測井的

探測深度較淺，其電極系結構如圖2-8所示。其特點是：屏蔽電極[、4的尺寸比深三側

向測井要短，減弱了屏蔽電流對主電流的控制作用，并在A和4外面加上兩個極性相反的

電極用和52，作為主電流和屏蔽電流的回路電極，使主電流徑向流入地層不遠處即發散。

所測出的視電阻率主要反映井壁附近巖層電阻率的變化。在滲透層井段就反映侵入帶鳥的

變化。圖2-8所給的是一種實際應用的深、淺三側向電極系，電極系尺寸如下（單位為m）

（其中電極上面的數值表示該電極的長度，兩個電極之間的數值表示電極之間相隔的距離）。

淺三側向：

—0.2—0.025—0.025—0.2—

A14AQA2A2

深三側向：

—0.2—0.025—0.025—0.2—

B]A{&A2B2

儀器全長3.6m,儀器直徑為0.089m?

二、影響三側向測井視電阻率的因素

1.曲線的影響因素

三側向測井的視電阻率理論曲線特征與電位電極系的視電阻率曲線相似，當上下圍巖

電阻率相等時，曲線關于地層中心對稱，在高阻地層中，視電阻率出現極大值；當上、下圍

巖電阻率不等時，則此曲線呈不對稱形狀，且極大值移向高阻圍巖一方。&的影響因素包

括兩方面，電極系參數和地層參數。前者影響電極系K,后者影響電極系的電位。電極系參

數包括電極系長度、主電極長度及電極系直徑。電極系愈長，主電流聚焦越好，主電流進入

地層的深度也越深。

計算表明，當電極系尺寸大到一定程度后，該改變電極系長度，對探測深度幾乎沒有

什么影響。另外，主電極長圖2-9深三側向測井的電流分布

度對曲線的縱向分層能力有影響，主電極越短，分層能力越強。所以，為劃分地層剖面，應

選擇合適的主電極長度。下面討論地層參數的影響。

（1）層厚和圍巖的影響

當層厚大于4L（L為主電極長度）時，圍巖對測量的此基本上沒有影響，然而對厚度

小于或接近于L的地層，&受圍巖影響比較明顯，層厚較薄時，電流層受低阻圍巖影響而

分散，使4值降低，地層越薄，圍巖電阻率越小，4值降低越多。

（2）侵入帶的影響

侵入帶的影響與電極系的聚焦能力、侵入深度和侵入帶電阻率有關，侵入越深或電極

系的聚焦能力越差，侵入帶的影響則相對增加。在侵入深度相同條件下，隨著侵入帶電阻率

的增加，它對弓的影響也相對增加，并且增阻侵入比減阻侵入對《影響更大些。

2.曲線的主要應用

三側向測井實質上是視電阻率測井的一種，它能解決的問題與普通電阻率測井相同。

但是它受井眼、層厚、圍巖的影響較小，分層能力較強，是劃分不同電阻率地層的有效方法,

特別是劃分高阻薄層，比普通電極系視電阻率曲線要清楚得多。

（1）深淺三側向曲線重疊法判斷油水層。

由于二側向的視電阻率曲線受泥漿侵入帶的影響，而油層和水層侵入的性質一般情況

下是不同的。油層多為減阻侵入，而水層多為增阻侵入。一些油田曾采用兩種不同探測深度

（深淺）的三側向視電阻率曲線，進行重疊比較的方法判斷油水層。在油層（泥漿低侵）處，

一般深三側向的視電阻率此值大于淺三側向的視電阻率凡的值，曲線出現正異常，在水層

（泥漿高侵）處，一般深三側向的視電阻率尺值小于淺三側向的視電阻率（值，曲線出現負

異常。

（2）劃分地質剖面（分層）

三側向測井受井眼、層厚、鄰層的影響較小，縱向分層能力較強，通常在此曲線開始

急劇上升的位置為地層界面。

（3）確定地層電阻率

利用三側向的視電阻率確定地層電阻率時和普通電極系一樣，仍然遇到三個未知數凡

（地層真電阻率），凡.（侵入帶電阻率）和D（侵入半徑）。結合微側向測井求得鳥，再利

用深淺三側向的侵入校正圖版就可求出凡和D。

三、雙側向視電阻率曲線特點及應用

雙側向測井是在三側向和七側向的基礎上發展起來的,它采用兩個柱狀電極和七個體積

較小的環狀電極，電極系結構如圖2T0。其中是主電極，兩對監督電極和〃2、N[

和N2以及兩對屏蔽電極A和A、4和4，每對電極對稱地分布在4兩側，并短路相接。

電極系深度記錄點為主電極的中心，為增加探測深度，4和4不是環狀而是柱狀電極，與

三側向的屏蔽電極相同。

測量時4電極供以恒定電流兩對屏蔽電極A和42、4和4流出相同極性的屏

蔽電流乙、/；,通過自動調節電路保持監督電極和N1（或也和外）間的電位差為零,

柱狀屏蔽4上的電位與環狀屏蔽電極A上的電位的比值為一常數。即=a（或

UA/UA=a）o然后，測量任一監督電極（如M）和無窮遠電極之間的百位裝在主電

流I。恒定不變的情況下，測得的電位差和介質的視電阻率成正比：

Ra=K—(2-15)

Ai

其中：K為雙側向的電極系系數，可由實驗或理論計算獲得；。監為上的電位。

雙側向測井顧名思義，它也分為深雙側向和淺雙側向，深雙側向的探測深度較深，所測

的視電阻率主要反映原狀地層電阻率；淺雙側向的探測深度較淺，所測的電阻率與侵入帶電

阻率有關。雙側向電極系尺寸如下：

LO.8"。.22些。.08些。.18小。.18些。.08%。.22空。.8」

N?M24MN1AA（即

儀器全長9.36m。由此可見，淺雙側向與深雙側向的尺寸一樣，其不同之處在于把柱狀屏蔽

電極4和$改成電流的回路電極瓦、曷。

雙側向測井資料應用于三側向基本相同。

第四節沖洗帶電阻率測井

微電極測井是在普通電阻率測井的基礎上發展起來的一種測井方法，它采用特制的微電

極測量井壁附近地層的電阻率。普通電阻率測井能從剖面上劃分出高阻層，但它不能區分這

個高阻層是致密層還是滲透層；另外，在含油氣地區經常會遇到砂泥巖的薄交互層，而由于

普通電極系的電極距較長，盡管能增加探測深度，但難以劃分薄層（這是一對矛盾）。因此,

為解決上述實際問題，在普通電極系的基礎上，采用了電極距很小的微電極測井。

一、微電極測井

1.微電極測井原理

微電極系的電極距比普通電極系的電極距小得多，為了減小井的影響，電極系采用了特

殊的結構，測井時使電極緊貼在井壁上，這就大大減小了泥漿對結果的影響。

我國微電極測井普遍采用微梯度和微電位兩種電極系，其儀器結構是在一起的主體上裝

2-3個彈簧片作為扶正器，其中一個彈簧片山裝有硬橡膠板，在橡膠板上簽有三個電極A、

〃i、M2,A為供電電極，〃］、A/2為測量電極，電極間的距離為0.025m,測量過程中，

裝有彈簧片的扶正器使極板緊貼井壁進行測量，盡量減少鉆井液對測量結果的影響。橡膠板

上的三個電極組成兩種類型的微電極系，見圖2-11?其中AO.025M10.025M2為微梯度電

極系，微梯度的電極距為0.0375m,由A0.05M2組成的微電位電極系電極距為05m。

由于電極距很小，它的探測深度都很小，實驗證明微梯度電極系的探測范圍只有5cm,

微電位的約為8cm左右。在滲透性地層處，由于泥漿濾液侵入地層中，在井的周圍形成泥漿

濾液侵入帶，井壁上形成了泥餅，侵入帶內的泥漿濾液是不均勻的。靠近井壁附近，孔隙內

幾乎都是泥漿濾液，這部分叫泥漿沖洗帶，它的電阻率大于5倍的泥餅電阻率，而泥餅電阻

率約為泥漿電阻率的1?3倍。在非滲透的致密層和泥巖層段，沒有泥餅和侵入帶。滲透層

和非滲透層的這種區別，是區分它們的重要依據。由于微梯度和微電位電極系探測半徑不同，

因此泥餅、泥漿薄膜（極板與井壁之間夾的泥漿）和沖洗帶電阻率對它們的影響不同，探測

半徑較大的微電位電極系主要受沖洗帶電阻率的影響，顯示較高的數值。微梯度受泥漿影響

較大，顯示較低的數值。因此在滲透性地層處，微梯度和微電位測量的視電阻率曲線出現幅

度差，利用這個差異可以判斷滲透性地層。在滲透性地層處，微電位的讀數大于微梯度的讀

數，顯示出的幅度差稱為正幅度差，反之，顯示出的幅度差稱為負幅度差。

利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別研究地層，必須使微電極系和井壁的接觸條

件保持不變，所以要求微梯度和微電位同時測量。

2.微電極測井資料的應用

選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應的電極距，目的是要它們在滲透性地層段出現

明顯的幅度差，因此，不但要求兩者同時測量，而且要將兩條視電阻率曲線畫在一起，采用

重疊法進行解釋，見圖2-12。根據現場實踐，微電極測井主要有以下幾種應用：

1）確定巖層界面，劃分薄層和薄的交互層

通常依據微電極測井曲線的半幅點或曲線分離點確定地層界面，一般可劃分20cm厚的

薄層，薄的交互層也有較清楚的顯示。

2）判斷巖性和確定滲透性地層

在滲透性地層處，微電極測井曲線出現正幅度差，在非滲透性地層處沒有幅度差，或出

現正負不定的幅度差。根據微電極測井視電阻率值的大小和幅度差的大小，可以判斷巖性和

確定地層的滲透性。

（1）含油砂巖和含水砂巖一般都有明顯的正幅度差，如果含油砂巖和含水砂巖的巖性

相同，則含水砂巖的幅度和幅度差都略低于含油砂巖。砂巖含油性越好，這種差別越明顯這

是由于含油砂巖的沖洗帶中，有殘余油存在的緣故。如果砂巖含泥質較多，含油性變差，則

微電極曲線幅度和幅度差均要降低。

（2）泥巖。微電極曲線幅度低，沒有幅度差或有很小的正負不定的幅度差，曲線呈直

線狀，具有砂泥巖剖面中典型的非滲透巖層曲線特點。

（3）致密砂巖或鈣質砂巖。微電極曲線幅度特別高，常呈鋸齒狀或刺刀狀，由幅度大

小不等的正或負的幅度差。

3）確定井徑擴大井段

在井內，如有井壁坍塌形成大洞穴時，微電極系的極板懸空，所測視電阻率曲線幅度低,

凡和凡相同。

4）扣夾層，求有效厚度

在評價有致密薄夾層和泥巖夾層的含油砂巖層時，需求出含油層的有效厚度。由于微電

極曲線具有劃分薄層和區分滲透和非滲透巖層的兩大特點。在油層中把非滲透性和致密薄夾

層從含油氣層總厚度中扣除就得到有效厚度。

5）確定沖洗帶電阻率七。和泥餅厚度如c

微電極測井探測深度淺，因此可利用校正圖版來確定沖洗帶電阻率R,0和4

二、微球形聚焦測井

微側向和鄰近側向在合適條件下，確定A,。是可靠的。但是前者探測深度較淺，受泥餅

影響大，后者可克服泥餅厚度的影響，但探測深度較大，在一定范圍內受原狀地層電阻率的

影響，只適合侵入較深的地層。微球聚焦測井既具備了兩者的優點，又克服了兩者的缺點，

探測深度適當，介于微側向和鄰近側向之間，受泥餅和原狀地層的影響較小，主要反映侵入

帶電阻率的變化。

1.微球形聚焦測井原理

微球形聚焦測井又稱微球聚焦測井，其電極系結構如圖所示。電極的尺寸較小，鑲嵌在

絕緣極板上，借助于推靠器，使電極與井壁直接接觸。主電極上為長方形，依次向外為測

量電極加0、輔助電極A以及監督電極〃1、M2,它們為矩形環狀電極。極板的金屬護套

和支撐板作為回路電極3。

由4供給的電流一部分流到輔助電極A，成為輔助電流，用表示；另一部分電流進

入地層，流經一段距離后回到較遠的回路電極5,這部分電流稱為測量電流，用表示。

測量時，通過儀器自動控制，調節/〃和的大小，使監督電極和〃2上的電位相等；而

測量電極與監督電極和〃2之間的電位差等于一固定參考值。此時，通過加0到〃1、

中點的等位面近似于球形，這就是球形聚焦測井名稱的由來。

由于監督電極之間的電位差為零，輔助電流/“只能在測量井段內的泥餅中流動，這就

減小了泥餅的影響，由于/〃和極性相同，迫使主電流4以很細的電流束流入地層中，對

滲透性地層，即穿過泥餅，流到侵入帶中，由于電極距小，探測深度淺，不受原狀地層電阻

率影響。由于微球聚焦測井時極板緊貼在井壁上，測量結果受井眼影響較小，是確定侵入帶

電阻率區屹較好的方法。測得的視電阻率可用下式表示：

RMSFL=K**（2-16）

（2）微球形聚焦測井資料的應用

微球聚焦測井探測深度介于微側向和鄰近側向之間，受泥餅影響小，在確定沖洗帶電

阻率7?皿中起重要作用，且縱向分層能力強。

1）劃分薄層

由于主電流以很細的電流束穿過泥餅進入地層，受泥餅影響小，對地層的電阻率變化

十分敏感，在巖性不同的界面處有明顯的變化，縱向分辨能力強。

2）確定

3）雙側向一微球形聚焦測井組合測井

微球形聚焦測井一般與雙側向組合成一種綜合下井儀器。一次下井能提供以下曲線：

（1）深側向測井電阻率（氏乙,）曲線

（2）淺側向測井電阻率（R"）曲線

（3）微球形聚焦測井電阻率（氏始幾）曲線

（4）自然電位曲線

（5）井徑曲線

該組合具有三種不同的探測深度：深側向、淺側向及微球聚焦測井。

第五節感應測井

在前面討論的直流電法測井（普通電阻率、側向測井等）中，都是在井下地層形成直流電

場，通過測量井軸周圍地層的電位分布，即可求出地層的電阻率。只有當井內有導電泥漿時,

才能使用這些方法。有時為了獲得原始含油飽和度資料，需要油基泥漿鉆井;有時為了避免

破壞地層的原始滲透性，采用空氣鉆井。在這樣的條件下，井內沒有導電介質，不能使用直

流電法測井。

為了解決這一問題，利用電磁感應原理。如圖所示，當線圈A中通以交流電時，在A

的周圍空間形成交變電磁場，并在線圈3中產生感應電動勢。交變電磁場在導電介質中可

以傳播，在不導電介質中也可以傳播。因此可以應用電磁感應原理克服非導電介質的影響。

一、感應測井基本原理

把地層看成是一個環繞井軸的大線圈，把裝有發射線圈T和接收線圈R的井下儀器，

如圖2-14所示，放入井中，對發射線圈通以交變電流/,在發射線圈周圍地層中產生了交

變磁場中1,這個交變磁場通過地層，在地層中感應出電流此電流環繞井軸流動，叫渦

流。渦流在地層中流動又產生交變磁場，這個磁場是地層中的感應電流產生的，叫二次磁場

①2,二次磁場中2穿過接收線圈R,并在R中感應出電流，從而被記錄儀記錄。很明顯，

接收線圈R中感應產生的電動勢大小與地層中產生的渦流大小有關，而渦流大小又與巖石

的導電性有關，地層電導率大，則渦流大，電導率小，則渦流小，渦流與電導率成正比，因

而接收線圈中的電動勢也與電導率成正比。根據記錄儀記錄到的感應電動勢的大小，就可

知道地層的電導率。

從圖2-14中可以看出，接收線圈R不僅被二次磁場①2穿過，而且被一次磁場中1穿

過。因而接收線圈R中產生的信