大物实验分析

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1、钻井知识谢显龙（黑龙江科技大学，安全工程学院，地质13-1班，2013021697）【案例概述】【相关物理学知识点】钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。在地质工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔。又称钻孔。钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为：①获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。②作为

2、地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。④用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等。知识点1:岩石电阻率知识点2:描写电场分布的基本方程和边界条件【相关物理学原理】一、岩石电阻率的概念：导线电阻用r=R-L/S式表示，式中系数R与物质的材料有关，称为电阻率。单位为Q.mo岩石电阻率的影响因素：矿物成份、孔隙度、孔隙流体的性

3、质、温度等。储杂层岩石导电性（电导率）可用下式表示：Ct=A-Cw+BCm式中Cw-孔隙中流体的电导率；Cm—粘土表面导电性造成的附加电层率；A,B-系数。不含粘土的砂岩层，电阻率可表示为：Rt=ARw式中，A=1/A—与岩石孔隙结构、孔隙大小是否含油气有关，可将上式改写为：Rt=F•I•Rw式中F一与孔隙结构、孔隙大小有关的系数，称为“地层因秦“。F可写成：F=a/（pm式中＜p为孔隙度，a和m与岩性及胶结程度有关的系数。I一称为电阻率指数或电阻增大率，与岩石含油气有关。I与岩石中含油气饱和度有关式中Sw

4、、SO分别为含水饱和度和含油饱和度，n为系数。孔隙流体的电阻率为Rw,它与含盐多少、盐的类型及温度有关。二描写电场分布的基本方程和边界条件稳定电流场基本方程为拉普拉斯方程：了”=。根据测井具体情况，解方程的边界条件有4项：①在接近点电源的点上，电位V的表示式与在单一介质中的情况相同；②在无限远点（r-co）,V-0;③在两种介质的界面上，V是连续的，即V1=V2;④电流穿过介质界面时，电流密度法向分量连续。根据基本方程和边界条件，可计算出在一定介质分布情况下，电场的分布（这就是地球物理正演问题）。四、均匀无

5、限各向同性介质中电场的分布在均匀无限各向同性介质中，稳定电流场分布的基本公式：测井时，利用距供电电极A一定距离的测量电极M和N测量空间两点间的电位差，该电位差为:解上式得：^-AMAKMN式中：称为电极系系数【与相关专业的联系】假设地球是一个无限大的均匀介质，若通过导线及套管以恒定电流向大地充电，则在地层中形成一个人工电场（理想状态为均匀电场）,在供电电极以外任意点M观测点场电位为Um,当观测点相同时，由于场源的几何形状不同，所以产生的电位值也不同。在压裂施工中，如果压裂液相对与地层是一个良导体此时利用套管

6、向地层供以高稳电流，则这部分分列液在地层中既可看成是一个场源。由于压裂液的存在将使原电场的分布形态发生变化，即大部分电流集中在低阻带，造成低阻带周围截至电位发生变化，从而与地层产生电阻率差。因此在被测压裂井周围环形布置多组测量电极，利用高精度电位观测系统，观测压裂施工前后地面电位变化，测得压裂前后电位梯度差值并通过一定的数据处理，就可以达到解释推断裂缝延伸方向的目的。压裂前不存在裂缝时由A极和B极在地下建立起来压裂前的电场称为正常场反映了地层的原始电位分布zzzz/z/y////D1H图儿1也位法删定裂竝方

7、位I：作布丹艮•Y<*配处氏哎•nu心K軽的距肉.mi他N点H1/1W的和离•m#附也M」・j,w述线的夬瓠n輪gH床和秋保虞.m.0C将供电的压裂井称为A极，另一电源返回井称或场源记录点称为B极，B极不能距离压裂液传播区太远必须在地层构造回路,它产生的电场对压裂井来说相当于一个干扰源,所以计算正常场时必须考虑B极的影响，所测电位差为两井产生的电场在地面叠加后偶极矩的积分。A极在其周围测点单独产生的电位为Uamn,B极单独产生的电位为Ubmn叠加后正常的电位为Uqmn,在地表上以A井井口为圆心,再以矢径Rm

8、和Rn为半径的圆周上对MN的电位差进行测量，可求得M.N两点的电位差Uamn