张福生
摘 要：电阻率曲线是油、煤田测井中很重要的一条参数曲线，结合其它的测井曲线可以解决各种地质问题。但要准确得到目的层的真电阻率值，就要考虑各地区、井的结构的影响，消除这些影响就必须选择合适的电极距。文章通过具体数据讨论分析各种因素影响下如何有效地选择电极距的大小，对利用好该曲线有一定的借鉴意义。
关键词：电阻率；电极距；曲线；探测半径
1 视电阻率测井的原理
视电阻率法是以研究岩石电阻率（导电能力）为基础的测井方法。它是通过测量人工电场沿着井剖面的变化来反映电阻率变化，从而解决地质问题。其理论公式为ρs=k·■其中ΔUmn为M N两点间的电位差 ，I为供电电流，K为电极系系数，它的大小取决于电极之间的距离，不同的电极排列具有不同的系数。所以说ρs的大小即决定于电极的排列和电极之间的距离的大小，又决定于介质不均匀的程度以及电极和介质中不均匀体的相对位置，同时还与地质体的大小（即岩、煤层的厚度）有关。理论和实践都证明，只要合理地选择测量的技术条件，譬如供电及测量电极的排列；电极之间的距离（电极距）等，起主导作用的因素就是与电极系最靠近的岩层。这个岩层的真电阻率越大，测量与求解出来的视电阻率也就越大，反之越小。
2 电极系及电极距的选择
对于不同地层厚度，理论曲线的异常幅值是不一样的。地层厚度越小，异常幅值越小。在考虑到井的影响时，同样可以看到，井的影响越大，曲线异常幅值越小。在视电阻率测井中，要求对于目的层测出的ρs曲线具有异常幅值大的特点，以利区别于非目的层的其它岩层。另外，在某些需要用ρs值来近似代表目的层真电阻率值时，也希望ρs值尽量地大，这样就更接近于真电阻率值。为了使实际使用该方法时达到应有的效果，就应很好地选择所使用的电极系与电极距。
2.1 电极系的探测半径
在钻孔中测视电阻率曲线时，电极系置于井内，以探测半径来表征电极系周围的介质对ρs值的影响范围的大小。
2.1.1 电位电极系的探测半径
如果在电阻率为ρ的均匀介质中，取一点P，它离供电电极A的距离为r，当供电电流为I时，比较一下M、P二点间的电位差和M、N二点间的电位差（N电极离A电极无限远），就不难看出电位电极系的影响范围。可知：
式中，Um、Up、Un分别为M、P、N点的电位；AM、AN分别为A、M和A、N之间的距离。
上面两式相除得到： （1-1）
根据（1-1）来讨论=f（r）的关系，纵坐标以表示，横坐标以（横坐标这样表示是为了使探测半径以AM的距离为单位）。可以看出：值在2以内变化时，的值上升很急剧；在2以后变化时，的变化就缓慢得多；最后当值达到8时，的值就基本不变化了；随着继续增大，的值就趋于一个常数值。因此，决定M点电位（或者说MN两点之间的电位差）基本上是电极A附近的介质，而总的影响范围为5～10倍的电极距（即=5～10）。所以所测得的视电阻率值主要是位于电极系影响范围内的岩石电阻率所决定。所以，电位电极系的探测半径等于2倍电极距，即R=2L。
2.1.2 梯度电极系的探测半径
可以用同样的方式来讨论梯度电极系的探测半径，所不同的是在电位电极系中是讨论M点的电位，讨论ΔUmp/Um=50%的r值；而在梯度电极系中是讨论MN的中点O点的电场强度的值，讨论Ep/E=50%的r值（式中E为所设梯度电极系记录点O点的电场强度，Ep为相当于E的P点的电场强度）。因此可得：
L2=0.5 r2=2L2
∴r=L≈1.4L
即梯度电极系的探测半径R为1.4倍的电极距。
比较一下电位电极系与梯度电极系的探测半径可以看出，在相同的电极距（即AM=AO）条件下，电位电极系的探测半径要大于梯度电极系的探测半径。
2.2 电极系与电极距的选择
2.2.1 电极系的选择
比较两种电极系（即梯度电极系及电位电极系）可以看出：
（1）梯度电极系具有极大值明显，易于比较精确地确定高阻岩层界面的优点。但由于它的极小值反映不突出，故其位置难以确定。为了较精确地定出高阻岩层顶底界面的位置，势必同时测量顶部与底部梯度电极系的视电阻率曲线。电位电极系视电阻率曲线对高阻岩层中心上、下对称。根据实际曲线在高阻岩层上反映的转折点，可以以一条曲线确定岩层顶底界面。
（2）在相同电极距的条件下，电位电极系的探测半径大于梯度电极系。因此要达到相同的探测范围，梯度电极系的电极距就必须大于电位电极系。这样，用大电极距所带来的屏蔽影响将不可避免。
（3）在岩层倾角比较大的情况下，使用梯度电极系测出的ρs曲线，由于形状严重畸变，不易于划分目的层的界面位置，而用电位电极系，因为仅仅影响一些幅值，仍然可以用它的特征来确定界面。
综上所述，在煤田测井中，为了解决煤层的定性及定厚问题，比较起来，使用电位电极系比较适宜。
2.2.2 电极距的选择
电极系一经确定，电极距的选择就成为测好ρs曲线的主要问题了。电极距选择原则是使在目的层处测出的ρs曲线受井的影响最小，受围岩的影响也最小，即最大限度地反映目的层的真电阻率值。根据电极系探测半径的概念，用小的电极距，可以使围岩的影响减小，但是井的影响就增加了；而使用大的电极距，井的影响可以减小，然而围岩的影响就增加了。所以说， 两个因素是互相矛盾的，这就需要找出一种电极距，使用这种电极距所测出的ρs曲线达到井与围岩的综合影响最小。反映在结果上就是ρs曲线能够明显地区分钻井地质剖面上的电阻率不同的地层。实践证明，这样的电极距是可以找到的。
我们以采用一组实测的不同电极距的ρs曲线。煤层厚度分别为0.7米、1米、1.8米。其中0.7米、1米为单一煤层，1.8米为具有夹干的复杂结构煤层。现在分别对这三个煤层所测得的视电阻率曲线作一些分析。
（1）AM由0.05m到0.8m变化时，ρsw最大值ρsw先是增加，到AM=0.4m时ρsw最大，以后随着AM继续增大，ρsw却降低了。Ρsw增大的原因是井的影响减小了，而以后ρsw又降低是因为围岩的影响增加的缘故。
（2）比较不同电极距所测曲线，以选择AM=0.4～0.5米为适宜。
H1=0.7米：
电极距由0.05米到0.8米变化时，同样可以看到ρsw增加，但当AM增加到0.4m时，ρsw降低，而到AM=0.8m时，煤层在曲线上出现相对于围岩为低的异常。
故对于这种薄煤层，选择电极距一定不要超过目的层厚度，也不要接近于它的厚度，从这份实测试验曲线中，电极距选在0.1～0.2m为比较适宜。
3 结束语
应该说明的是上述资料是有局限性的，因而对这个资料的分析也是有具局限性的。这个局限性就是表现在这个地区比较适用，而在另一些地区不一定适用。因此，我们考虑问题的着眼点不应在这些具体结论上面，因为它不是实质性的东西。实质性的问题是选择电极距的原则。电极距选择得合适，测出曲线就好，就能较真实地反映钻井地质剖面各种岩层特别是达到可采厚度的煤层，并能清楚地划分结构，电极距应小于最小可采层厚度。大多数地区采用电极距为0.1米的电位电极系。这种电极距对于厚层来说，其幅值较真电阻率要小很多，但基本不影响在曲线上将该层划分出来。如果，在勘探区内煤层结构简单产，层厚较大，也可适当加大电极距，所以，针对不同的地区，要区别加以对待，根据实际情况选择不同的电极距，这样才能够测好曲线，真正反映本地区的真实的电阻率曲线。
