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静自然电位测井仪

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自然 电位 测井
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高分辨率静自然电位测井仪(言静自然电位测井 求取地层水电阻率 常有效的测井方法,但由于目前的自然电位测井 量的并不是 以直接用料求取地层水电阻率 遇到许多问题。新研制的高分辨率静自然电位测井仪可以直接测量 仪器经过多口井的现场试验,所录取的资料达到了预期的设计目标,已能满足工程的需要。一、自然电位 井原理自然电位 井测量的是自然电位随井深变化的曲线。其原理测量线路如图 1 所示。图 1 裸眼井 量原理在井内放一个测量电极,地面放一个参考电极,将测量电极沿井筒移动时,即可测量出一条随深度变化的自然电位 线。二、井内自然电位产生的原因 对于油井来说,井内自然电位产生的原因主要有两个:1. 地层水矿化度 钻井泥浆矿化度 不同,引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用,产生扩散吸附电位;2. 地层压力与泥浆柱压力不同时,在孔隙型地层会发生过滤作用,产生过滤电位。实践证明,油井的自然电位主要是扩散吸附电位,只有在泥浆柱和地层间的压力差很大的情况下,才考虑过滤电位的影响。 扩散吸附电位产生的原理在油井中,扩散吸附电位产生的原理可用图 2 来说明。参照图 2,当地层被钻穿后:1. 在砂岩孔隙性地层段,泥浆滤液和孔隙中的地层水直接接触。由于在一般的情况下,泥浆的矿化度小于地层水的矿化度,并假定泥浆和地层水所含的盐类都为氯化钠 以氯离子 和钠离子 会从含有矿化度较高地层水的储集层一侧向矿化度低的井眼泥浆一侧进行扩散。由于氯离子 的迁移速率比钠离子 快,所以当扩散达到平衡时,在储集层内带正电荷的钠离子 量会比带负电荷的氯离子 多, 产生正电位;而在井筒内带负电荷氯离子 会比带正电荷的钠离子 , 产 生负电位。这样在井眼和 储层之间形成负的扩散电位差 j 的大小与地层水的矿化度和泥浆的矿化度有关。2. 在泥岩地层段,由于泥岩所含的粘土矿物对带负电的氯离子 有非常强的吸附能力,氯离子 无法进行扩散迁移,只有带正电的钠离子 以扩散迁移到井筒内,在井眼和泥岩层之间形成正的吸附电位差 m 的大小与泥岩地层水的矿化度和泥浆的矿化度有关。3. 在致密岩性地层段,由于致密层没有孔隙不含地层水,不会有扩散现象发生,所以在井筒内也不会产生电位差。我们将 和称作静自然电位 : 其中:自然电位 K 自然电位系数浆滤 液电阻率 地层水电阻率图 2 扩散吸附电位产生的原理三、自然电位 井主要影响因素通常所测量的自然电位 线幅度 于受多种因素的影响要比静自然电位 。其影响因素有许多种,但最主要的是地层厚度的影响。可用图 3来进行说明。图 3 影响自然电位测量示意图在图 3 中,般情况下不予考虑;据图 3,我们知道自然电位的幅度 表示为如下方程:(1)在泥浆电阻率和地层电阻率一定的条件下,随着目的层(砂岩)厚度变薄,等效电阻 增大,从而导致自然电位 量幅度 小。四、静自然电位测井原理从方程(1)可以看出,如果 (2)1则有: )式成立,就必须想办法增大泥浆等效电阻 了增大泥浆等效电阻 能要求泥浆的电阻率非常高,实际在工程上也是无法做到的,为此我们设计了全新的 井电极系,如图 4 所示。在图 4 中, 量电极,2 为监督电极,2 为调整电极。其工作的过程如下:自然电流 井筒内流动时会在 2 电极间产生电位差 果在 极 间供一个合适的电位差使得2 电 极间的电 位相等,这时 0, 2 电极间不再有电流流过,相当于 2 电极间的泥浆等效电 阻 于无穷大,即:t, 1此时 极的电位 4 高分辨 量电极系五、高分辨率静自然电位测井的特点及应用1. 特点 高分辨静自然电位 井受地层厚度、地层电阻率和井眼的影响非常小。以泥岩为基线(自然电位为+),在储集层段 井曲线的幅度差远大于传统 线的幅度差;在致密层段自然电位为零,相对于泥岩为基线(自然电位为+)线也有幅度差,这些都真实地反映了地层情况。见图五、图六。2. 应用 高分辨静自然电位 井有助于确定渗透 层的有效厚度。在图五、图六中我们看到,传统 线对地层界面的反映非常不灵敏,而 线 井曲线对地层界面反映清楚,与高分辨率侧向曲线相当,这非常有利于确定渗透层的有效厚度。 高分辨率静自然电位 井可用于划分薄 层地层的岩性在微电极曲线有差异显示的渗透性地层 线都有显示。尤其在厚度小于 的渗透性地层,传统 线幅度差异很小,甚至没有幅度差,而 线确有很好的 显示。在一些存在泥岩 夹层储层中,传统 线无法区分储层中的泥岩夹层,线却区分的十分清楚。见图五、图六 线可以用来估算地 层水电阻率 w 是常规测井方法确定储层含油饱和度必不可少的重要参数。而与地层水电阻率 接相关的测井方法只有静自然电位测井。如果有了 井曲 线, 根据静自然电位 论公式我们就可以求出地层水电阻率 泥浆滤液电阻率 由 到) 。六、仪器的技术指标 长度:4500 毫米 重量:50 公斤 直径:90 毫米 耐压:140 兆帕 耐温:175℃ 供电电压:1800 赫兹 测量范围:-1000+1000测量精度:5% 垂直分辨率: 图五 线对地层界面的反映比 楚 线对在厚层中的泥岩夹层反映非常清楚图六微电极有差异显示的薄层,线有明显的显示,线则显示不明显。
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