地層傾角測井

1、第十六章 地層傾角測井,地層傾角測井主要測量地層的傾角及傾向.,第一節(jié) 地層傾角測井的基本原理,一.基本概念1地層走向-----地層面與水平面的交線的方位角.2.地層傾向----地層面傾斜的方向.地層傾向線與正北的夾角.傾斜線在水平面上的投影為傾向線.3.地層傾角----地層傾斜線與傾向線的夾角.,X,Y,Z,二.地層傾角測井原理1.空間任意平面位置的確定方法 建立如圖16-1的坐標系.任意平

2、面的單位法向矢量n在大地坐標系(V,N,E)中的三分量分別為,由圖可知,任意平面的傾角和傾斜方位角分別為,地層層面上不在一條直線上的四點(相鄰兩點的方位差90度)在大地坐標系下的坐標：,注：地層層面單位法向矢量的確定方法,地層在大地坐標系下的單位法向矢量,根據(jù)下式，即可得到地層的傾角和傾向,地層走向：地層走向垂直于地層傾向。,2.地層傾角測井原理1).地層傾角測井的輸出 a. 四條微聚焦電阻率(或電導(dǎo)率)曲線.（通過對比,確

3、定地層面上不在同一直線上的四個點 沿井軸方向的高度 .）,b.兩條井徑曲線 C13 , C24,c. 1號極板方位角曲線,d.井斜角及1號極板相對方位角,注: 1號極板方位角---從正北起順時針方向計量. 井斜角----井軸與鉛垂線的夾角. 1號極板相對方位角---井軸相對1號極板的方位角.從1號極板開始逆時針方向計量.,圖1

4、6-2 地層傾角測井曲線實例,,四臂地層傾角測井曲線,六臂地層傾角測井曲線,2).常見曲線質(zhì)量問題,a. 極板浮動 常見井眼擴大層段,微聚焦電阻率測量值偏低.,b. 微聚焦電阻率曲線出現(xiàn)平頭常見高阻(或低阻)層段,其電阻率值超過儀器的測量范圍.,儀器遇阻 微聚焦電阻率曲線出現(xiàn)平直狀.,d.下井儀器轉(zhuǎn)動,1號極板方位角增大.e.相對方位角曲線抖動 常見井眼不規(guī)則層段.,第二節(jié) 地層傾角及傾斜方位的計算,

5、一. 直井內(nèi)地層傾角及傾斜方位的計算,1. 建立坐標系 1). 儀器坐標系與大地坐標系的原點重合(位于井軸); 2). 1號極板在D軸上,D軸指向正北方向.2. 地層面上四個極板的坐標,地層層面上不在一條直線上的四點(相鄰兩點的方位差90度)在大地坐標系下的坐標：,注：地層層面單位法向矢量的確定方法,地層在大地坐標系下的單位法向矢量,3. 地層傾角及傾斜方位,其中:,注: 如果1號極板不在正北

6、方向,則地層傾斜方位角為:,4. 其中1個極板接觸不良時,地層傾角及傾斜方位的計算---設(shè)2號極板接觸不良,1).,2). 地層層面單位法向矢量在儀器坐標系下的三分量,3). 地層傾角及傾斜方位,二. 斜井內(nèi)地層傾角及傾斜方位的計算,1.建立坐標系 儀器坐標系OFDA -- A軸與井軸重合,FOD為垂直井軸的平面,1號極板在D軸,2號極板在F軸. 大地坐標系OENV---V軸是鉛垂軸,E軸是正東

7、軸,N是正北軸,EON是水平面. 儀器坐標系與大地坐標系的原點重合.,2. 斜井計算方法,1).,2).,3).,4).,5).,6).,注:,其中:,2.,則可以根據(jù)以下步驟計算地層真傾角和真傾斜方位.,2).,1).,3).,4).,5).,6).,注:,第三節(jié) 地層傾角測井資料的成果顯示,一、數(shù)據(jù)表,特點:1、地層上下界面； 2、地層三要素。,二、成果圖1、蝌蚪圖,特點:地層深度、地層傾角、地

8、層傾斜方位角,反映一定深度段內(nèi)地層傾角、傾向的變化規(guī)律。,2、棍棒圖,特點：表示沿剖面線的地層視傾角隨深度變化的圖件。,３、方位頻率圖,特點：僅反映某一深度段內(nèi)地層傾斜方位的分布規(guī)律，不反映地層傾角的變化情況。,1710-1774米，地層傾角大約16度，傾向南。,1774-1798米，地層傾角大約4度，傾向南東－東。,蝌蚪圖及方位頻率圖,４、改進的施米特圖,,特點：不僅反映某一深度段內(nèi)地層傾斜方位的分布規(guī)律，也反映地層傾角的變化情況。,

9、５、圓柱面展開圖,特點：直觀顯示地層的傾角及其他一些結(jié)構(gòu)和構(gòu)造現(xiàn)象．,第四節(jié) 地層傾角測井資料的應(yīng)用,一、地層傾角矢量圖模式１、綠模式　　地層傾角和傾斜方位基本不隨地層深度變化．,２、紅模式　　隨地層深度增大，傾斜方位基本不變．地層傾角增大。,３、蘭模式　　隨地層深度增大，傾斜方位基本不變．地層傾角減小。,４、亂模式　　隨地層深度變化，地層傾角和傾斜方位雜亂變化。,二、研究地質(zhì)構(gòu)造問題,１、研究褶皺構(gòu)造對稱背斜－－地層傾角

10、和傾向基本不隨深度改。非對稱背斜－－井眼通過其兩翼時，隨深度增加，有蘭模式－紅模式。平臥背斜－－上下翼傾向相反，傾角隨深度也發(fā)生變化。變化深度為井眼和背斜軸相交處．,,２、確定斷層１）、有拖曳現(xiàn)象的正斷層－自上而下，越接近斷層面傾角越大，過斷層后，傾角減?。簧舷聰鄬用娴牡貙觾A向相同．,２）、逆斷層　　　隨深度增加，傾角增大，在斷層面附近達最大，而后減?。貙觾A向基本不變．,３）、同生斷層越接近斷層面，地層傾角越大；在斷層面兩

11、側(cè)，地層傾向相反．,３、確定不整合１）、角度不整合　　　不整合面上下傾角不同，且均不隨深度變化．地層傾向可能相反。２）、假整合　　　假整合處如果存在風(fēng)化殼，則地層傾角和傾向均無規(guī)律變化。,不整合面下,不整合面,4、確定物源方向,古水流方向由北東向南西流。,古水流方向由北西向東南流。,M48－1位于M48的北西向，51層日產(chǎn)油64.6噸。M48－3位于M48－1的北西向，27、28、29三層日產(chǎn)油29噸。,5、識別裂縫性地層,相

12、對極板電阻率值高，而另外兩方位電阻率曲線低,根據(jù)電導(dǎo)率異常及雙井徑確定裂縫發(fā)育層段,3123處出現(xiàn)泥漿漏失現(xiàn)象,5、地應(yīng)力方向分析,,（1）橢圓井眼分類 1）、應(yīng)力型橢圓井眼 由于應(yīng)力場兩個水平主應(yīng)力存在差異，鉆井時在井壁形成應(yīng)力集中。對于張性應(yīng)力場，在最小主應(yīng)力方向產(chǎn)生最大周向張性法應(yīng)力，時井壁形成橢圓井眼。,應(yīng)力型橢圓井眼的特點：井眼單方向拉長，橢圓井眼出現(xiàn)的井段較短，并且斷續(xù)出現(xiàn)；有固定的橢圓井眼長軸方位。,2）、斷

13、裂型橢圓井眼 在強大的地應(yīng)力場作用下，巖石斷裂，形成裂縫或斷層。作經(jīng)遇到裂縫或斷層時，就會形成橢圓井眼。在原地張應(yīng)力場作用下，裂縫的延伸方向總是垂直于水平最大主應(yīng)力方位，正斷層的走向也是如此。因此斷裂型橢圓井眼長軸方位業(yè)余水平最小主應(yīng)力方位一致。,特點：在雙井徑曲線上的表現(xiàn)于應(yīng)力型橢圓井眼類似，但井徑差值比應(yīng)力型橢圓大。,3）、沖溶型橢圓井眼 常見于泥巖、鹽巖井段。泥巖受到鉆井液浸泡沖刷，體積膨脹而垮塌，形成橢圓井眼。同

14、樣，鉆井液溶蝕井壁周圍的鹽巖，也會造成橢圓井眼。,特點：兩條井徑曲線都擴徑，且具有很好的相似性，井徑差值也較大。,小結(jié)：應(yīng)力型和斷裂型橢圓井眼的成因都與地下應(yīng)力場有關(guān)，產(chǎn)生的橢圓井眼的長軸與最小地應(yīng)力方向一致。而沖溶型橢圓井眼成因與地下應(yīng)力場無關(guān)。,井徑C2－4大于鉆頭直徑；而C1－3接近于鉆頭直徑。說明井眼沿2、4極板方位崩落。,5、地應(yīng)力方向分析,由于地應(yīng)力存在，井眼常出現(xiàn)橢圓狀。其長軸方向為最小地應(yīng)力方向。其短軸方向為最大地應(yīng)力方

15、向。,最小主應(yīng)力方位的確定：,AZ---1號極板方位角,裂縫延伸方位（最大主應(yīng)力方位）：,實例分析,某油田一口探井的地應(yīng)力方向圖。橢圓井眼長軸方向340°－160°，最大主應(yīng)力方向70°－250°,例1、,,例2,例3：,水平主應(yīng)力方向的確定方法： 如下圖 所示,設(shè)井壁受到無窮遠處兩個主應(yīng)力,即最大水平主應(yīng)力σ1 和最小主應(yīng)力σ2 (σ1 >σ2 ) 的作用,鉆井液對井壁產(chǎn)生的壓力為p

16、 , 井眼半徑為R。則井眼外區(qū)域內(nèi)任一點p1 處的受力情況可表示為：,附：,式中σr 、σθ、τrθ分別是徑向主應(yīng)力、切向主應(yīng)力和剪切應(yīng)力。,鉆井過程中應(yīng)力崩塌形成的橢圓井眼通常是由切向正應(yīng)力作用于井壁形成的。從式(7) 可以得到, 在θ=π/2 和θ=3π/2 處,σθ 有最大值, 井壁所受的切向正應(yīng)力最大;在θ=0和θ=π處,σθ 有最小值, 井壁所受的切向應(yīng)力最小。其計算式分別為,式(9) 表明:切向正應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在最小主應(yīng)力

17、的方向上。當該處切向應(yīng)力達到或超過巖石的破裂強度時，即發(fā)生破裂，形成井壁崩落橢圓。所以，橢圓井眼的長軸方向為最小水平主應(yīng)力的方向。,式(10) 表明: 在切向正應(yīng)力的最小值方向上,若p > 3σ2 - σ1 ,則在該方向上井眼表面上有拉應(yīng)力,可能發(fā)生徑向拉伸破壞,從而在該方向上產(chǎn)生走向為最大水平主應(yīng)力方向的鉆井誘導(dǎo)縫。,當高角度縫的走向與最大水平主應(yīng)力的方向一致時,后期水平應(yīng)力對原生裂縫有保持作用;當高角度裂縫的走向垂直與最大水平