第一章 电法测井技术与典型实例
电法测井测量电阻率、电导率和介电常数等导电性相关的地层参数，主要用于流体性质识别，地层沉积特征、结构和构造特征评价等。
本章将介绍阵列电阻率（阵列感应和阵列侧向）、电成像、电阻率扫描、介电扫描和过套管电阻率等测井技术的应用方法及其典型实例。
第一节 阵列电阻率测井技术及其典型应用
一、基本原理
（一）技术原理
阵列电阻率测井包括阵列感应电阻率测井和阵列侧向电阻率测井，与双感应和双侧向电阻率测井相比，仪器采用阵列化设计，获取不同径向探测深度的电阻率，可精细描述径向电阻率变化特征，用于地层流体识别和渗透性分析。
（二）适用条件
阵列侧向电阻率测井和阵列感应电阻率测井分别采用串联和并联方式测量地层电阻率，其适用条件存在较大差异。一般情况下，阵列感应电阻率测井适用于油基钻井液或淡水钻井液条件下的中低阻地层（如砂泥岩地层），而阵列侧向电阻率测井适用于盐水钻井液条件下的中高阻地层（如碳酸盐岩地层），油基钻井液条件下并不适用。图1.1为水基钻井液条件下阵列电阻率测井的适用条件图版。
（1）阵列感应电阻率测井适用于浅绿色区域，地层电阻率（Rt）不高于400Ω m，且地层电阻率与钻井液电阻率比值（Rt/Rm）不大于10。当Rt为400～1000Ω m时，电阻率测量误差较大（橙色区域）；Rt大于1000Ω m时，阵列感应电阻率测井不适用（红色区域）。
（2）阵列侧向电阻率测井适用于蓝色区域，一般要求Rt/Rm不小于10，当钻井液电阻率较低或地层电阻率较高时，阵列侧向电阻率测井为*优选择。
（3）阵列感应电阻率测井和阵列侧向电阻率测井在绿色区域均适用。
（4）当电阻率在上述描述区域之外时，阵列电阻率测井的误差较大。图1.1水基钻井液条件下阵列电阻率测井适用条件图版
二、不同井地角条件下阵列感应电阻率测井响应特征
阵列感应电阻率测井响应受钻井液侵入、围岩、电各向异性和井地角等因素影响。近年来，大斜度井和水平井井数急剧增加，需掌握井地角的阵列感应电阻率响应规律。为此，采用正演数值模拟方法（地层模型为图1.2中所示的第二道，井地角模拟参数分别为0°、25°、30°、 35°、 45°、 50°和75°，未考虑钻井液侵入和电各向异性的影响）量化此变化规律，井地角对阵列感应电阻率的影响与地层和围岩电阻率之比（IR）密切相关。
（1）IR=10的条件下（图1.2中测深30～40m），当井地角小于30°时，井地角对阵列感应电阻率影响小；当井地角大于30°时，发射电流穿越层界面并叠加较为明显的围岩影响信号，导致响应特征出现异常，如图1.2中第七道至第十道所示，不仅曲线形态变化大，且界面附近出现“犄角”效应，深探测电阻率大幅降低（降幅达一半以上）。
（2）IR=5的条件下（图1.2中测深45～55m），当井地角小于45°时，井地角对阵列感应电阻率影响小；当井地角大于45°时，阵列感应电阻率在界面附近出现“犄角”效应。
（3）阵列感应电阻率测井仪器由高阻地层进入低阻地层时（IR=0.1，图1.2中测深35～45m；IR=0.2，图1.2中测深50～60m），涡流穿过地层界面，表面电荷积累少于电阻率仪器由低阻地层进入高阻地层，因此阵列感应电阻率“犄角”响应较由低阻地层进入高阻地层时弱。
“犄角”效应是指在地层界面附近出现高电阻率尖峰的现象。井地角较大且相邻地层电阻率对比度较大时，阵列感应电阻率测井仪器发射的电流环切割地层界面，图1.2不同井地角条件下阵列感应电阻率测井响应特征会在地层界面处产生电荷积累，导致出现“犄角”效应，阵列感应电阻率尖峰随地层电阻率对比度增加而增大，且与仪器的线圈系间距有关。当井地角较大时，电各向异性较强地层 “犄角” 效应更为明显。
三、阵列感应电阻率测井的井地角影响校正
（一）技术原理
为了校正井地角对阵列感应电阻率的影响，可利用*大熵电阻率反演方法（如MERLIN法）校正，其处理流程如图1.3所示。该方法在井眼环境校正基础上，进行围岩和井地角校正。
图1.3 MERLIN处理流程
（二）技术挑战
在大斜度井、水平井及高陡构造地层中，井地角一般较大，阵列感应电阻率测井出现“犄角”效应，如电阻率未经井地角校正，可导致流体识别错误和计算的饱和度误差较大。
（三）解决方案
利用电成像测井或倾角测井等确定的地层倾角，逐层计算井地角，采用MERLIN方法校正井地角对阵列感应电阻率测井的影响，确定较为真实的地层电阻率。
（四）典型实例
图1.4为柴达木盆地北缘一口直井的阵列感应电阻率测井井地角校正成果图，目的层岩性为砂岩，钻井液电阻率为0.7Ω m。2109～2126m井段上，纵向分辨率1ft1ft=0.3048m。、2ft和4ft电阻率曲线（第三至五道）均显示高侵特征（浅探测电阻率高于深探测电阻率），水层特征明显。该井处于高陡构造带内，地层倾角（即直井条件的井地角）为80°～90°，判断阵列感应电阻率受井地角影响较大，为此，采用MERLIN方法校正其影响。校正后不同探测深度电阻率曲线（第六道）基本重合，高侵特征弱，考虑含油饱和度50%左右，故解释为油水同层，后期试油结果（日产油1.67t，日产水5.72t）证实解释的正确性。
图1.5为雅布赖盆地小湖次凹陷一口井的阵列感应电阻率测井井地角校正成果图，钻井液矿化度24000ppm1ppm=1mg/L。，井斜角25°，目的层地层倾角40°左右，根据地层倾角与井斜角相对关系确定井地角为60°左右。1898～1905m井段上，不同探测深度阵列感应电阻率（第三至五道）呈正差异的低侵特征，指示渗透性较好，但自然伽马、中子-密度交会和核磁共振T2谱均指示为泥岩特征，渗透性差，判断该井段阵列感应电阻率可能存在伪渗透性指示特征。采用MERLIN方法反演处理后的电阻率曲线（第六道）在该泥岩段除了*浅的10in电阻率因井眼影响分离外，其他不同探测深度的电阻率重合，为典型的非渗透性地层特征。
图1.4 柴达木盆地北缘一口直井的阵列感应电阻率测井井地角校正成果
图1.5 雅布赖盆地小湖次凹陷一口井的阵列感应电阻率测井井地角校正成果
四、阵列侧向电阻率测井反演
（一）技术原理
阵列侧向电阻率测井测量多条不同探测深度的电阻率曲线，且纵向分辨率高，可精细地描述径向电阻率分布和侵入剖面特征。
图1.6为阵列侧向电阻率测井反演模型示意图，反演处理包括一维、二维及三维反演。一维反演仅考虑侵入作用的影响，可计算冲洗带与原状地层的电阻率，确定侵入剖面特征；二维反演在一维反演基础上，增加围岩影响的校正处理，反演值更接近于地层真电阻率；三维反演则在二维反演的基础上进一步校正井地角的影响。
图1.6 阵列侧向电阻率测井反演模型示意图
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