《现代地球物理测井方法》课后作业.docx
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《现代地球物理测井方法》课后作业
《现代地球物理测井（方法）》作业
作业一
1.正演分析：
地层水电阻率、孔隙度、饱和度、岩电系数m，n变化对岩石电阻率的Rt的影响。
解答：
根据阿尔奇公式：
（1）
（2）
由
（1）、
（2）可得到下式：
（3）
通过（3）式可知，影响岩石电阻率的主要因素为地层水电阻率、孔隙度、饱和度和岩电系数。
因此，我们分别来分情况讨论各因素的影响：
1.1地层水电阻率:
1.1.1当其他因素不变时，岩石电阻率
随着地层水电阻率
呈线性变化。
而地层水电阻率
取决于地层水的性质，即所含盐类、浓度（矿化度）和地层水温度。
实验证明它是随着所含地层水的矿化度C和地层温度的升高而变低，反之结论亦反。
1.1.2值得注意的是，沉积岩岩石电阻率主要取决于岩石孔隙度中地层水的电阻率，因此
的选用不当是解释符合率降低的主要原因。
阿尔奇的论文中指出的
是指目的层的水电阻率，因此当目的层位油气层时，
不能随意地从邻近水层中得到，只有当油层原生水（或束缚水）与水层的矿化度一致时才能这样做。
我国大多数油田的储层属于陆相沉积，相比海相沉积而言，油层与水层具有不同的矿化度比较普遍，选择正确的
已成为避免解释和误解释得关键。
1.2孔隙度：
当其他因素不变时，岩石电阻率
随着孔隙度
的增大而减小，且呈指数规律变化。
孔隙度增大，孔隙内可以存储更多导电性较好的流体，从而使地层整体的导电性变好。
1.3饱和度：
当其他因素不变时，岩石电阻率
随着含水饱和度
的增大而减小，且呈指数规律变化。
水的导电性比油强，当含水饱和度增大时空隙中会含有更多导电性更好的流体，从而使地层的导电性变好，即地层的电阻率变低。
1.4岩电系数a、m：
1.4.1m一般被称为胶结指数，它与岩性、物性、孔隙结构及成岩作用等有关，是地下地质体的一种综合响应。
a则是岩性附加导电系数。
对于纯砂岩，a=1；对于泥质砂岩，a<1。
很显然，a值与泥质的成分、含量及其分布形式密切相关。
当砂岩不含泥质和其他导电矿物，岩石骨架不导电时，常用的经验值a一般取0.6~1.5，m取1.5~3，常取2左右。
岩石电阻率
随着胶结指数m的增大而增大。
但是，对于非纯砂岩，随着泥质含量和导电矿物的含量不同，
、m值会发生变化。
1.4.2实验证明，在中等孔隙度情况下，不同的a、m对
和
计算结果的影响不大，可以忽略；但在低孔隙度和高孔隙度情况下，不同的a、m值对
和
计算结果的影响较大。
因此实际工作中，在岩电实验准确可靠的前提下，对
、m值的选取应该优先采用实验结果。
无岩电实验时，采用典型值（如a=1，m=2）或借用相邻油田的经验数据应该慎重。
1.4.3实验证明，a、m是相互制约的，a大，则m会变小；相反，若a变小，则m会变大。
在假设a=1的情况下，m值随温度、矿化度、压力的变化而发生相应的变化。
低矿化度条件下，m随矿化度的增大而明显增大，受压力、温度的影响小；高矿化度条件下，m随矿化度增加略有减小，随温度升高和压力增大而增大。
1.5岩电系数b、n：
b由岩性决定取值接近于1，一般取1；n为饱和度指数，与油、气、水在孔隙中分布状况有关。
因此压力一定，温度升高时，孔隙中两相流体的热效应造成流体的重新分布，同时，岩石的亲水性增强，饱和度指数n减小；温度一定，压力增大时，饱和度指数n有所增加。
2.正演分析：
电阻率和孔隙度一定时，地层水电阻率、岩电参数a、b、m、n的取值对饱和度计算结果的影响。
思考题1：
从影响岩石电阻率的四个因素分析低阻油层的可能成因（最好有实例）。
思考题2：
了解页岩气及致密油储层特点，并从影响岩石电阻率的四个因素分析，用电阻率确定这两类储层饱和度的可能性及可靠性（最好有实例）。
作业二:
复合线圈系设计
1.在双线圈对（L=0.8m,nT=nR=100）的基础上,设计一个四线圈系,满足以下条件：
井径d<0.3m时，Gr≈0;探测半径达到1.5m。
计算四线圈系及主线圈对的微分几何因子g、横向几何因子（gr、Gr）,纵向几何因子（gz、Gz）曲线。
答：
不能达到设计要求。
加入线圈对（T2R2）设计四线圈系（T1T2R2R1），请输入T2R2的距离为（m）：
a，请输入补偿线圈系反绕匝数：
b。
如表1.1、图1.1所示：
固定反绕匝数b=25，增加R2T2间距a（0.1-0.7），0.3m井径时Gr、1.5m探深处Gr、2m厚度的Gz的值都是先急剧下降，再缓慢增加的过程。
说明固定匝数、改变间距，井筒中泥浆的影响先急剧减小，再缓慢增加，约在0.43m处取得极小值0.0195（jj=0.0195，ts=0.6390、H2=0.7561）；Gr=0.5的探测深度先急剧增加，再缓慢减小，约在a=0.3m时取得最大，探深根本达不到1.5m，最长探深约1.1m。
如表1.2、图1.2所示：
固定R2T2间距a=0.4，增加反绕匝数b（0-45），0.3m井径处Gr的值先缓慢下降，再急剧增加，说明井筒中泥浆的影响先缓慢下降、再急剧增加，约在0.4m处取得极小值0.2013；探深达1.5m时的Gr、2m厚度的Gz值逐渐减小，且减小速度越来越快，说明固定匝数、改变间距，Gr=0.5的探测深度逐渐增加，但同时Gz值降低，纵向分辨率降低；探测深度达到1.5m时，泥浆对Gr的贡献太大，2m厚度的Gz值也小于0.7。
综上所述，用六线圈系中补偿线圈间距a取值0.4m、反绕匝数b取值25时，井筒（d=0.3m）中泥浆贡献较低，补偿线圈能减小井筒中泥浆对有用信号的影响，能增加探测深度。
表1.1反绕匝数b=25，间距改变时的探测特性
匝数b
R2T2间距a
0.3m井径处Gr
1.5m探深处Gr
2m厚度的Gz
25
0.1
0.403664
0.727427
0.814045
25
0.2
0.11609
0.62881
0.747468
25
0.3
0.035779
0.618749
0.741373
25
0.4
0.020132
0.633403
0.75206
25
0.5
0.020804
0.652204
0.765506
25
0.7
0.028557
0.684718
0.788812
图1.1反绕匝数b=25，间距改变时的探测特性变化图
表1.2间距a=0.4m，反绕匝数改变时的探测特性
R2T2间距a
匝数b
0.3m井径处Gr
1.5m探深处Gr
2m厚度的Gz
0.4
0
0.031639
0.697365
0.797975
0.4
5
0.028371
0.68728
0.790828
0.4
15
0.022561
0.663286
0.7737
0.4
20
0.020639
0.649108
0.763483
0.4
25
0.020132
0.633403
0.75206
0.4
30
0.022065
0.616345
0.739494
0.4
35
0.028092
0.598556
0.726131
0.4
40
0.040814
0.58155
0.712911
0.4
45
0.064083
0.568487
0.701889
图1.2间距a=0.4m，反绕匝数改变时的探测特性变化图
2.在双线圈对（L=0.8m,nT=nR=100）的基础上,设计一个四线圈系,满足以下条件：
H=2m时，GZ≈0.8；计算四线圈系及主线圈对的微分几何因子g、横向几何因子（gr、Gr）,纵向几何因子（gz、Gz）曲线。
答：
可以达到要求。
加入线圈对（T2R2）设计四线圈系（T2T1R1R2），请输入T2R2的距离为（m）：
a，请输入补偿线圈系反绕匝数：
b。
相对于补偿线圈系，增加聚焦线圈系对探测特性的影响就比较单一了：
0.3m井径时Gr、1.5m探深处Gr、2m厚度的Gz的值随间距增加而增加，随反绕匝数增加而增加，变化幅度没有补偿线圈大。
聚焦线圈可以提高纵向分辨率，减小围岩影响。
用六线圈系中聚焦线圈间距a取值2m、反绕匝数b取值7时，0.3m井径时Gr、1.5m探深处Gr、2m厚度的Gz的值如数据表所示。
表2.1反绕匝数b=7，间距改变时的探测特性
匝数b
R2T2间距a
0.3m井径处Gr
1.5m探深处Gr
2m厚度的Gz
7
1
0.032542
0.701895
0.801323
7
1.5
0.033355
0.709041
0.806974
7
2
0.033453
0.712844
0.810478
7
2.5
0.033367
0.714878
0.812905
7
3
0.033239
0.715883
0.814702
图2.1反绕匝数b=7，间距改变时的探测特性变化图
表2.2间距a=2m，反绕匝数改变时的探测特性
R2T2间距a
匝数b
0.3m井径处Gr
1.5m探深处Gr
2m厚度的Gz
2
0
0.031639
0.697365
0.797975
2
5
0.032916
0.708304
0.806827
2
7
0.033453
0.712844
0.810478
2
10
0.034288
0.719838
0.816075
2
15
0.035765
0.732002
0.825731
2
20
0.037354
0.744828
0.8358
图2.2间距a=2m，反绕匝数改变时的探测特性变化图
将补偿线圈（间距0.4m、反绕匝数25）和聚焦线圈（间距2m、反绕匝数7）合成为0.8m六线圈系，探测特性如图3所示。
1、0.3m井径时Gr=-5.7701e-004、1.5m探深处Gr=0.5571、2m厚度的Gz=0.6973；
2、探测深度<0.3m时，横向积分几何因子Gr<0.005，基本排除了井筒内泥浆和浅层泥浆侵入对测量的影响；
3、Gz=0.8的纵向分辨率为3m，Gz=0.7的纵向分辨率为2m；
图30.8m线圈系探测特性
作业三:
视电导率曲线计算
编程计算下面线圈系的微分几何因子g、横向几何因子（gr、Gr）,纵向几何因子（gz、Gz）曲线，并用线圈系对所给地层模型计算视电导率曲线,分析半幅点厚度与地层真厚度之间的误差、视电导率与真电导率之间的误差（数据表）
答：
0.8m线圈系向几何因子（gr、Gr）、纵向几何因子（gz、Gz）曲线如下图1所示：
1、横向积分几何因子Gr在探深小于0.25m几乎为零，基本排除了井筒内泥浆和浅层侵入对探测的影响；
2、Gr=0.5时，探测深度r约为1.25m；
3、Gz=0.8的纵向分辨率为3m，Gz=0.7的纵向分辨率为2m；
图10.8m线圈系探测特性
视电导率曲线计算中，模拟地层中围岩真电导率为围岩500ms/m、目标层100ms/m，目标层的厚度分布选取1m、2m、4m、6m、8m、10m，实际视电导率模拟曲线如图2所示：
1、纵坐标0m处为目标地层的上界面，向下分布延伸1m、2m、4m、6m、8m、10m为目标地层的下界面；
2、曲线图上下地层对称，曲线对称于地层中部；
3、视电导率与真电导率之存在误差，目标层厚度越大，曲线中值越接近目标层真电导率，误差越小；
根据半幅点法确定的地层厚度与地层真厚度之间存在误差，误差如表1所示：
随着目标层厚度增加，半幅点法确定的地层厚度越接近地层真厚度；当目标层厚度>4m时，其误差<2%。
图2不同厚度目标层的视电导率曲线（围岩500ms/m、目标层100ms/m）
表1半幅点厚度与真厚度之间的误差数据统计表
实际地层厚度（m）
第一个中值深度（m）
第二个中值深度（m）
测量厚度（m）
误差（%）
视电导率（ms/m）
1
0.183
-1.185
1.368
0.368
260
2
0.081
-2.083
2.164
0.082
180
4
0.037
-4.039
4.076
0.019
140
6
0.023
-6.025
6.048
0.008
126.6667
8
0.015
-8.017
8.032
0.004
120
10
0.011
-10.013
10.024
0.0024
116
作业四
1.对纵向阶跃介质,用几何因子计算下列双线圈系和六线圈系的层厚围岩校正图版,并用其对作业三得到的视电率进行厚度围岩校正
-7100-25-25100-7
思考题
1、分析频率对感应测井探测特性、电阻率测量的动态范围的影响
2、常规双感应、相量感应、阵列感应解决传播效应影响的方法及优缺点
3、根据侧向测井和感应测井的电流分布分析不同产状的裂缝对侧向测井和感应测井响应的影响
4、感应测井的几何因子与侧向测井的伪几何因子有何不同
作业五
正演计算砂泥岩剖面的声波时差理论曲线,并分析曲线特征，讨论深度误差，扩径等影响。
（1）砂岩层、泥岩层、泥浆声速，厚度，井径（包括扩径）自己设定；
（2）声系:
用前面思考题中的1、2、4声系，源据1m,1、2声系间距0.5m,4声系为0.15m。
答：
地层设计：
井径d=0.25m，深度-2m—2m为扩径1cm，采样步长为0.1m；泥浆声速为1600m/s，泥岩声速为2300m/s，砂岩（20%）声速为3900m/s，白云岩（20%）声速为4900m/s；
声系选择为T1R1R2T2，如图1声系结构及其探测特性：
1、声系结构分为上发射和下发射，中间两个接收探头，T1和T2交替发射声脉冲，分别测量时差
和
，最终记录其声波时差为：
。
2、由于产生滑行波需要一定角度入射theta=asin（V泥浆/V地层），上发射记录a部位的地层声波时差，下发射记录b部位的声波时差；当泥浆和地层声波速度相差较小时，要产生滑行波需要较大的角度入射，导致a、b出现严重分离的现象；当泥浆和地层声波速度相差较大时，要产生滑行波需要很小的角度入射，使得a、b基本保持重合；
图1双发双收声系结构及探测示意图
如图2所示：
1选取三种岩石：
白云岩、砂岩、泥岩，仪器上提过程中，蓝色线段为上发射记录的声波时差，红色实线为下发射记录的声波时差，黑色虚线为补偿后的声波时差。
2上发射与下发射明显存在记录层位不重合的问题，存在深度误差，泥浆与岩石声波速度差异大，重合部分较多；泥浆与岩石声波速度差异增大，不重合部分增多；
图2三种岩石中，双发双收补偿声系扩径1cm的时差曲线
图3三种岩石和慢地层中，双发双收补偿声系扩径1cm的时差曲线
3在慢地层（地层速度选取1700m/s）中，明显出现上发射与下发射探测层位分离的现象（如图3所示），在低速地层出现探测盲区。
因此，在使用双发双收补偿声系时，要注意上发射时差曲线和下发射时差的深度误差，在低速地层中，补偿时差分辨率被降低，而且可能出现探测盲区。
思考题
比较地层微电阻率扫描成像、井周声波反射成像、方位侧向成像、阵列感应成像测井的测量原理、资料的主要用途及适用条件，分析决定探测特性的因素
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