地层倾角测井.ppt

地层倾角测井一、地层倾角测井的发展过程二、地层倾角测井的测量原理1、大地坐标系下应用层面法向矢量确定倾角和倾向从数学知道，空间一平面可以用与其相垂直的单位法相矢量来表示它的倾斜情况，如图1-1所示。n是地层层面的单位法向矢量，它表示地层层面的倾斜情况。在图1-1中，设空间有一北东倾的地层面，大地坐标系O—ENV为右手坐标系，其原点是该地层面与井轴的交点。地层面在O点的单位法向矢量为n，它在各轴上的投影分别为nE,nN,nV,即坐标轴OE和ON所在的平面为水平面，它与地层面交线的方向为地层面的走向，用它与正北方的夹（顺时针）表示，本例走向南东。地层面在O点上的倾角是它在该点由高到低变化最大的方向，用地层面在该点的倾向线在水平面上的投影与正北方向的夹角（顺时针）表示，称为倾斜方位角，简称倾向，本例倾向北东。因为倾向线在水平面上投影与单位法向矢量在水平面上的投影方向是一致的，故地层面在O点的单位法向矢量n在水平面上的投影nH与正北方向的夹角即为地层面的倾斜方位，其变化范围是0-360º。因为地层面的走向和倾向互成90º，故地层倾角测井只确定地层面的倾向。地层面在点的倾角是它在该点与水平的夹角，其变化范围是0~90º。因为地层面的单位法向矢量n垂直于地层面，而铅直轴垂直于水平面，而铅直轴OV垂直于水平面，故n与OV的夹角即地层倾角，由2．应用矢量积法确定地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量要确定地层面在空间的位置，至少要确定地层面上的三个点。早期的三壁地层倾角测井仪就是按此思想设计的。目前四臂地层倾角测井仪，一般可在地层面上确定四个点，其中每三个点就可以确定一个平面，这就可以用统计的方法选出最符合地质情况的那个平面，使计算结果更可靠；即使某一臂测量出了问题，另外三个臂仍然可以计算地层倾角和倾向。平面上任何两点的坐标可确定一个矢量，而该平面任何两个矢量的矢量积可确定该平面的法向矢量，因此，可采用矢量积法确定地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量。臂极板系统结合起来，可使整个倾角仪在井内居中。因此，仪器平面也是垂直井轴的。这样，为了确定地层面在空间的位置，我们可建立仪器坐标系O—FDA（图1-2），也是右手坐标系，OD为1号极板记录点方向，OF为2号极板记录点方向，OA为井轴方向，代表深度。设1~4极板的记录点穿过地层面的位置依次是A,B,C,D。从对应的微聚焦电导率曲线上容易确定其深度分别是Z1、Z2、Z3、Z4。但这还不够，为要确定这四点在仪器坐标系中的坐标，还必须知道相对两组极板方向的井径。所以，四臂极板系统还同时测出1与3方向的井径C1和2与4方向的井径C2两条井径曲线。这样，可确定地层面上四点的仪器坐标系中的坐标中的坐标A(0,C1/2,Z1),B(C2/2,O,Z2),C(0,-C1/2,Z3),D(-C2/2,0,Z4)。已知地层面的四个点以后，可用两种方法确定地层面的法向矢量。一是两个正交向量的矢量积，要同时用这四个点；二是两个斜交向量的矢量积，用四个点中任意三个点即可确定一个法向矢量，最多有十二种组合方式。如果把这两种组合方式结合起来，每一地层面最多可有十三种组合方式。究竟哪一种最符合实际情况，只有用统计方法来确定，CLUSTER程序就是解决这一问题。1）两个正交向量的矢量积法如图1-2，我们把极板31方向的矢量CA记为,把极板42方向的矢量DB记为。假设这四个点都在同一平面，其矢量积就是地层面的法向矢量。此处矢量，,构成右手系，矢量是向上的。根据各点的坐标，可把这些矢量表示如下：式中的深度差（Z4—Z2）、(Z3—Z1)以及任何其他两条曲线在同一地层面上的深度差，我们以后将称为高程差或曲线位移。2)两个斜交向量的矢量积法用地层面上A,B,C,D四点中任何三个点可构成两个斜交向量，其矢量积也应是地层面的法向矢量。这又可分两种情况：每相邻三点的组合，共有四组；相对两点（对角线上的两点）与另一点组合，共有八组。相邻三点的组合。例如A,B,C三点（图1-2），我们把向量AB记为，把向量BC记为，则矢量积是地层面的法向矢量。根据各点的坐标，可把这些矢量表示如下：若把矢量积的模记为S2，则地层面在仪器坐标系的单位法向矢量是：相对两点与另一点的组合。例如，相对的A、C两点与B的组合，把向量CA记为，把向量CB记为,则矢量积是地层面的法向矢量。根据各点坐标，可把这些矢量表示如下：3、应用三维坐标变换确定地层面在大地坐标系中的单位法向矢量当用上述方法求得地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量以后，要确定地层面在大地坐标系中的单位法向矢量，实际上只是一个三维坐标的变换问题，即将仪器坐标系变换成大地坐标系。这需要将仪器坐标系作三次旋转。下面将介绍这三次旋转的方法。1）第一次旋转器平面上有：∠FOD=∠F＇OU=π/2，且∠FOF＇=∠DOU=π/2-