电位电阻率测井就是将电极系放入井内, 给电极系供予一定强度的稳流电流I, 并在电极系沿井身移动的过程中, 测量电位或电位差△U的变化。其公式为:
从式中看出, 电流I和电极系系数K为恒定值, 视电阻率Ps只随电位差△U变化而变化, 对于垮塌煤层或软岩层来说, 在其上的电位差较小, 因此, 对应的视电阻率就小, 视电阻率曲线幅度低, 接近于基线。解释时, 曲线拐点不易识别, 分层效果差, 也就是该参数在垮塌煤层处反映不理想。
三侧向测井方法是在主电极上下各增加一个屏蔽电极, 屏蔽电极与主电阻之间相互绝缘, 两屏蔽电极之间用导线相连, 屏蔽电极与主电极之间通过一个电阻 (该电阻为拾取电阻) 连接, 给屏蔽电极和主电极供同极性电流。根据电学原理, 同性相斥, 异性相吸, 屏蔽电极的电流将排斥主电极的电流, 使之不能沿井轴流动, 而垂直于井轴流入地层, 这样可以提高探测深度, 减少泥浆对测量的影响。其中, N电极与屏蔽电极之间的电压为三侧向电压V0, 流经拾取电阻电阻和主电极的电流为三侧向电流I0。
由于不同岩性电阻力不同, 其导电性存在差异, 电阻大导电性差, 对电流阻止大, 流过的电流小, 产生的压降大;反之, 电阻小导电性好, 对电流阻止小, 流过的电流大, 产生的压降小。三侧向电阻率公式如下:
根据视电阻率公式, 电阻率和电极系系数为固定值, 电流和电压随不同的岩性变化而同时变化。要同时测量出电压和电流值才能计算出某一岩石的视电阻率值, 为了解决这一问题, 在电源设计方面不采用稳流方式, 而采用恒功率法供电方式供电, 这样流经地层的电流和电压将随不同地层的变化而变化。再通过电路同时提取并记录电压和电流数值, 经探管电路放大处理后, 传输到地面采集机通过程序计算出视电阻率。同时获得了三侧向电压、三侧向电流及三侧向电阻率曲线, 利用三侧向电流曲线反映好, 灵敏度高, 识别能力强等特点, 从而解决了煤层垮塌严重、煤层结构复杂等问题, 并且大大提高了煤层的解释精度和分层能力。
图1和图2是利用三侧向探管所测曲线, 图中GRIO为三侧向电流曲线, GR01为三侧向视电阻率曲线, NG01为自然伽玛曲线, GGFR为人工伽玛曲线。图1曲线显示:由于煤层垮塌较严重, 造成视电阻率极低, 电阻率曲线几乎为一条直线, 拐点难以确定, 而三侧向电流曲线对该煤层反映较好, 界面清楚, 煤层定性定厚可靠。图2曲线显示:该煤层为结构复杂煤层, 如果只有电位电阻率曲线, 某些小结构无法识别, 使用三侧向电阻测井, 有了三侧电流曲线, 煤层结构清楚并易于划分。
总之, 在煤系地层比较复杂, 煤层垮塌严重, 结构复杂以及煤线多的地层, 采用三侧向电阻率测井方法, 不仅能较好提高了煤层的定性定厚解释精度和其它岩性分层能力, 同时更能显示电性参数的意义。
摘要：在南方煤系地层中, 由于泥质含量较多或煤层本身为粉煤, 在钻探施工过程中, 容易使煤层及顶底板垮塌, 对视电阻率曲线影响极大, 造成对煤层定性定厚差, 解释精度变低。如果不改变电性参数的测量方法, 将直接影响电性参数记录质量。为此, 采用三侧向测井方法替代电位电阻率测井方法可解决这一问题。
关键词：三侧向电阻率测井,电位电阻率测井,稳流供电,恒功率法供电
[1] 黄作华等, 煤田测井方法与数字处理, 煤炭工业出版社.
[2] 许兴培等, TYSC系列数字测井仪, 西北工业大学出版社, 1991.
