1、第十六章 地层倾角测井,地层倾角测井主要测量地层的倾角及倾向.,第一节 地层倾角测井的基本原理,一.基本概念1地层走向-地层面与水平面的交线的方位角.2.地层倾向-地层面倾斜的方向.地层倾向线与正北的夹角.倾斜线在水平面上的投影为倾向线.3.地层倾角-地层倾斜线与倾向线的夹角.,X,Y,Z,二.地层倾角测井原理1.空间任意平面位置的确定方法 建立如图16-1的坐标系.任意平面的单位法向矢量n在大地坐标系(V,N,E)中的三分量分别为,由图可知,任意平面的倾角和倾斜方位角分别为,地层层面上不在一条直线上的四点(相邻两点的方位差90度)在大地坐标系下的坐标：,注：地层层面单位法向矢量的确定方法,地
2、层在大地坐标系下的单位法向矢量,根据下式，即可得到地层的倾角和倾向,地层走向：地层走向垂直于地层倾向。,2.地层倾角测井原理1).地层倾角测井的输出 a. 四条微聚焦电阻率(或电导率)曲线.（通过对比,确定地层面上不在同一直线上的四个点 沿井轴方向的高度 .）,b.两条井径曲线 C13 , C24,c. 1号极板方位角曲线,d.井斜角及1号极板相对方位角,注: 1号极板方位角-从正北起顺时针方向计量. 井斜角-井轴与铅垂线的夹角. 1号极板相对方位角-井轴相对1号极板的方位角.从1号极板开始逆时针方向计量.,图16-2 地层倾角测井曲线实例,四臂地层倾角测井曲线,六臂地层倾角测井曲线,2).常
3、见曲线质量问题,a. 极板浮动 常见井眼扩大层段,微聚焦电阻率测量值偏低.,b. 微聚焦电阻率曲线出现平头常见高阻(或低阻)层段,其电阻率值超过仪器的测量范围.,仪器遇阻 微聚焦电阻率曲线出现平直状.,d.下井仪器转动,1号极板方位角增大.e.相对方位角曲线抖动 常见井眼不规则层段.,第二节 地层倾角及倾斜方位的计算,一. 直井内地层倾角及倾斜方位的计算,1. 建立坐标系 1). 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合(位于井轴); 2). 1号极板在D轴上,D轴指向正北方向.2. 地层面上四个极板的坐标,地层层面上不在一条直线上的四点(相邻两点的方位差90度)在大地坐标系下的坐标：,注：地层层面单
4、位法向矢量的确定方法,地层在大地坐标系下的单位法向矢量,3. 地层倾角及倾斜方位,其中:,注: 如果1号极板不在正北方向,则地层倾斜方位角为:,4. 其中1个极板接触不良时,地层倾角及倾斜方位的计算-设2号极板接触不良,1).,2). 地层层面单位法向矢量在仪器坐标系下的三分量,3). 地层倾角及倾斜方位,二. 斜井内地层倾角及倾斜方位的计算,1.建立坐标系 仪器坐标系OFDA - A轴与井轴重合,FOD为垂直井轴的平面,1号极板在D轴,2号极板在F轴. 大地坐标系OENV-V轴是铅垂轴,E轴是正东轴,N是正北轴,EON是水平面. 仪器坐标系与大地坐标系的原点重合.,2. 斜井计算方法,1).
5、,2).,3).,4).,5).,6).,注:,其中:,2.,则可以根据以下步骤计算地层真倾角和真倾斜方位.,2).,1).,3).,4).,5).,6).,注:,第三节 地层倾角测井资料的成果显示,一、数据表,特点:1、地层上下界面； 2、地层三要素。,二、成果图1、蝌蚪图,特点:地层深度、地层倾角、地层倾斜方位角,反映一定深度段内地层倾角、倾向的变化规律。,2、棍棒图,特点：表示沿剖面线的地层视倾角随深度变化的图件。,、方位频率图,特点：仅反映某一深度段内地层倾斜方位的分布规律，不反映地层倾角的变化情况。,1710-1774米，地层倾角大约16度，倾向南。,1774-1798米，地层倾角大
6、约4度，倾向南东东。,蝌蚪图及方位频率图,、改进的施米特图,特点：不仅反映某一深度段内地层倾斜方位的分布规律，也反映地层倾角的变化情况。,、圆柱面展开图,特点：直观显示地层的倾角及其他一些结构和构造现象,第四节 地层倾角测井资料的应用,一、地层倾角矢量图模式、绿模式地层倾角和倾斜方位基本不随地层深度变化,、红模式随地层深度增大，倾斜方位基本不变地层倾角增大。,、兰模式随地层深度增大，倾斜方位基本不变地层倾角减小。,、乱模式随地层深度变化，地层倾角和倾斜方位杂乱变化。,二、研究地质构造问题,、研究褶皱构造对称背斜地层倾角和倾向基本不随深度改。非对称背斜井眼通过其两翼时，随深度增加，有兰模式红模式
7、。平卧背斜上下翼倾向相反，倾角随深度也发生变化。变化深度为井眼和背斜轴相交处,、确定断层）、有拖曳现象的正断层自上而下，越接近断层面倾角越大，过断层后，倾角减小；上下断层面的地层倾向相同,）、逆断层随深度增加，倾角增大，在断层面附近达最大，而后减小地层倾向基本不变,）、同生断层越接近断层面，地层倾角越大；在断层面两侧，地层倾向相反,、确定不整合）、角度不整合不整合面上下倾角不同，且均不随深度变化地层倾向可能相反。）、假整合假整合处如果存在风化壳，则地层倾角和倾向均无规律变化。,不整合面下,不整合面,4、确定物源方向,古水流方向由北东向南西流。,古水流方向由北西向东南流。,M481位于M48的北
8、西向，51层日产油64.6吨。M483位于M481的北西向，27、28、29三层日产油29吨。,5、识别裂缝性地层,相对极板电阻率值高，而另外两方位电阻率曲线低,根据电导率异常及双井径确定裂缝发育层段,3123处出现泥浆漏失现象,5、地应力方向分析,（1）椭圆井眼分类 1）、应力型椭圆井眼 由于应力场两个水平主应力存在差异，钻井时在井壁形成应力集中。对于张性应力场，在最小主应力方向产生最大周向张性法应力，时井壁形成椭圆井眼。,应力型椭圆井眼的特点：井眼单方向拉长，椭圆井眼出现的井段较短，并且断续出现；有固定的椭圆井眼长轴方位。,2）、断裂型椭圆井眼 在强大的地应力场作用下，岩石断裂，形成裂缝或
9、断层。作经遇到裂缝或断层时，就会形成椭圆井眼。在原地张应力场作用下，裂缝的延伸方向总是垂直于水平最大主应力方位，正断层的走向也是如此。因此断裂型椭圆井眼长轴方位业余水平最小主应力方位一致。,特点：在双井径曲线上的表现于应力型椭圆井眼类似，但井径差值比应力型椭圆大。,3）、冲溶型椭圆井眼 常见于泥岩、盐岩井段。泥岩受到钻井液浸泡冲刷，体积膨胀而垮塌，形成椭圆井眼。同样，钻井液溶蚀井壁周围的盐岩，也会造成椭圆井眼。,特点：两条井径曲线都扩径，且具有很好的相似性，井径差值也较大。,小结：应力型和断裂型椭圆井眼的成因都与地下应力场有关，产生的椭圆井眼的长轴与最小地应力方向一致。而冲溶型椭圆井眼成因与地
10、下应力场无关。,井径C24大于钻头直径；而C13接近于钻头直径。说明井眼沿2、4极板方位崩落。,5、地应力方向分析,由于地应力存在，井眼常出现椭圆状。其长轴方向为最小地应力方向。其短轴方向为最大地应力方向。,最小主应力方位的确定：,AZ-1号极板方位角,裂缝延伸方位（最大主应力方位）：,实例分析,某油田一口探井的地应力方向图。椭圆井眼长轴方向340160，最大主应力方向70250,例1、,例2,例3：,水平主应力方向的确定方法： 如下图 所示,设井壁受到无穷远处两个主应力,即最大水平主应力1 和最小主应力2 (1 2 ) 的作用,钻井液对井壁产生的压力为p , 井眼半径为R。则井眼外区域内任一
11、点p1 处的受力情况可表示为：,附：,式中r 、r分别是径向主应力、切向主应力和剪切应力。,钻井过程中应力崩塌形成的椭圆井眼通常是由切向正应力作用于井壁形成的。从式(7) 可以得到, 在=/2 和=3/2 处, 有最大值, 井壁所受的切向正应力最大;在=0和=处, 有最小值, 井壁所受的切向应力最小。其计算式分别为,式(9) 表明:切向正应力的最大值出现在最小主应力的方向上。当该处切向应力达到或超过岩石的破裂强度时，即发生破裂，形成井壁崩落椭圆。所以，椭圆井眼的长轴方向为最小水平主应力的方向。,式(10) 表明: 在切向正应力的最小值方向上,若p 32 - 1 ,则在该方向上井眼表面上有拉应力,可能发生径向拉伸破坏,从而在该方向上产生走向为最大水平主应力方向的钻井诱导缝。,当高角度缝的走向与最大水平主应力的方向一致时,后期水平应力对原生裂缝有保持作用;当高角度裂缝的走向垂直与最大水平主应力的方向时,地应力对高角度裂缝有破坏和闭合作用。,
