侧向电阻率与普通电阻率测井效果对比

侧向电阻率与普通电阻率测井 效果 对比

刘左超

江苏煤炭地质勘探二队，江苏 徐州 221000

摘要：在早期的地球物理测井方法中电阻率测井是最有效的一种方法，因其简单实用被广泛应用于各类地质工程领域。但传统的电阻率测量方法也存在着一些弊端，随着科学技术的发展和进步，传统的电阻率法测井，也在不断的提高和完善。侧向电阻由此率应运而生，大量工程实践证明其测试效果明显优于普通视电阻率，由于侧向电阻率在很大程度上提高了数据质量，因而可以更好的应用到地质工程中去，解决更多的实际问题。

关键词：视电阻率；三侧向电阻率；效果优化

由于不同地层之间的电化学特性是不相同的，电阻率测井利用这个特性在曲线上的差异反应来解决地质问题。使用一般方法所测定的岩石电阻率值，除了受到井液电阻率高低，钻孔直径等工程因素影响外，还有温度，压力，岩层含水率，围岩厚度，侵入带深浅等地层原因等很多因素的影响。因此一般所测的电阻率被称之为视电阻率，真电阻率需要经过校正后才能得到，想要提高电阻率法的测井数据质量，就需要克服各类因素的影响。

经过专业人员的不断研究和探索提出了侧向电阻率方法，该方法消除了部分因素的影响，极大的提高了测量数据质量。

一、视电阻率的分类

视电阻率按照供电与测量方式的不同，一般大概分为两类，一类为普通视电阻率，另一类为侧向电阻率。普通视电阻率为井下供电A、B极，测量电极为M、N极的电极装置方式进行测量（如图1）。按照电极系的不同组合和排列方式可以分为八种测量方法（如表1）：

图1 普通视电阻率测量原理

表1 普通视电阻率分类

在进行视电阻率测试时，大多情况可遇低阻钻井液的影响，当泥浆电阻率较低时，就会造成很大一部分电流沿着井身流动，造成电流的分流和散射。致使测井数据失真，曲线严重的扭曲变形，不能很好地反映真实的地层电阻率的变化。

此外，由于井孔中邻层围岩的影响，电极系有效探测范围内的各种不同介质的电阻率不同，以及地层分布情况的不同等因素影响。特别是在测量高电阻薄地层组情况下，不仅要受到井液的影响很大，而且受严重的邻层围岩影响，致使视电阻率的数据测量效果大打折扣，因此这样效果的电阻数据是无法被地质专业所采用的。

为了更好解决这个问题，一种电流屏障方法应运而生，即设置三个供电电极A₁、A₀、A₂，三个电极供同样的电流和电压，A₀为主电极，A₁、A₂ 为屏蔽电极，利用电流排斥的原理，两个屏蔽电极的电流将主电极电流大部分压入地层，如此供电方式有效的克服了低阻泥浆的分流作用，大大提高测量的效果。

侧向测井是一种自动平衡调节装置，来控制上、下屏障电极的电流，使得“聚焦”作用不受岩层变化的影响而保持始终如一，因而得到的曲线能更好地克服泥浆及围岩的影响，把地质剖面中不同岩性的电阻率差别这个特性充分地表现出来（图2、图3）。^[1]

侧向电阻率由于电极装置不同，可分为很多类型的侧向测井。其中常用的主要的有三电极侧向测井和七电极侧向测井等。一般煤田和工程测井中常用的为三电极侧向电阻率测井，简称为“三侧向电阻率”测井。

图2 三侧向测井原理

图3 三侧向电极电流的分布

这种侧向视电阻率与普通的视电阻率相比，更接近于岩层的真电阻率，而且在校正后更有利于计算出岩层的真电阻率。但三侧向测井所测出的电阻率依然是视电阻率ρ_s 。

1.普通视电阻率的电极系数计算：

梯度电极系K的计算公式：

或

电位电极系K的计算公式：

L为电极距，MN、AB为成对电极的间距。

2.三侧向电阻率电极系数计算：

电阻率系数K=0.15m用公式：

K=2π(2L+CH)/(ln2L0/r0)

K=2π(0.105+0.33×0.010)/(ln2.4/0.026)=0.68/4.525=0.150m

2L-主电极长；C-常数普遍采用0.33；H-绝缘环厚度；2L0-电极全长接地电阻值R0是可以通过下列计算。

ρ=K×R0 例如1000Ω.m=0.15×R0 则R0=6.67Ω。

三电极侧向电阻率测井可以应用于以下三个方面：根据视电阻率校正后计算真电阻率；划分地层剖面和判断渗透性地层；可以替代普通视电阻率的功能。^[2]

二、三侧向电阻率和普通视电阻率效果对比

三电极侧向测井不仅比普通视电阻率具有更高的分层能力，能更好地反映出岩、煤层的电性特征，而且受井液、围岩及临近的影响小，易于获得岩、煤层的真电阻率，曲线在界面上反映清晰明显更易划分剖面和渗透性地层。

1.在高阻煤系地层中效果对比

如下图所示(图4），某煤田三侧向测井视电阻率曲线（LL3）与普通视电阻率曲线（p_a）的对比图。显然LL3曲线在划分薄层和煤层结构的能力上大大超过p_a 曲线。高阻层反应较普通视电阻率高，低阻层较普通视电阻率低，物性差异特别明显，提高了解释精度。而且，LL3曲线在地层界面处变化较为陡峭，划分地层界面也比用p

_a 更为精确。

图4 在高阻煤系地层中效果对比

2.在低阻盐岩地层中效果对比

如下图所示（图5）为某盐岩勘探井，该井采用三侧向与普通视电阻率测井对比，由于该孔采用低阻高盐化泥浆，对比发现，普通视电阻率在盐岩层处幅值远低于三侧向电阻率，三侧向电阻率最大值是普通视电阻率的2倍多，普通视电阻率抗干扰能力差，曲线不光滑毛刺较多，曲线严重畸变，影响测井资料的处理与解释。

图5 在低阻盐岩地层中效果对比

3.在第四系松散地层中测井对比

如下图所示（图6）为某市环境调查孔，主要以粘土和砂质粘土为主，该地层特点是低阻地层，该区10个孔的对比显示，在低阻地层三侧向低于普通视电阻率，统计得知普通视电阻率是三侧向的7.8倍，曲线幅值被严重放大。

图6 在第四系松散地层中效果对比

三、结论

三侧向电阻率比普通视电阻率抗干扰能力更强，测试数据更接近地层真电阻率，曲线平滑且毛刺较少；在高阻地层中，三侧向电阻率较普通视电阻率幅值更高，在低阻地层中，三侧向电阻率较普通视电阻率低，物性差异更为明显；尤其在划分高阻薄层时，高低阻差异明显，界面清晰，可以做到准确识别不漏层，较好的提高分层精度。

参 考 文 献

[1]引自——《煤田地球物理测井》，第三章 侧向测井，36页。

[2]引自——郭崇光，李振全，赵莹，等.《水文地球物理测井方法与应用》，第一章 电测井及其应用 ，10-12页。