(1)視電阻率測井原理
在實際測井中，巖層電阻率受圍巖電阻率、鉆井液電阻率和鉆井液沖洗帶電阻率的影響。地下地球物理勘探測得的電阻率並不是巖層的真實電阻率，稱為視電阻率。視電阻率測井主要包括三部分:供電線路、測量線路和井下電極系統，如圖4-6所示。
圖4-6視電阻率測井示意圖
將電源電極(A，B)和測量電極(M，N)組成的電極系統A，M，N或M，A，B放入井中，將另壹個電極(B或N)放入地面泥漿池中。當電極系統從井底移動到井口時，電流由供電電極A和B提供，在地層中產生壹個人工電場。電位差δδUMN是通過測量電極m和n來測量的，m點和n點之間的電位差直接由它所在的巖石層的電阻率決定。巖層的電阻率越高，測得的電位差就越大。地層電阻率越低，測得的電位差就越小。電位差的變化反映了不同地層電阻率的變化。視電阻率測井實際上是對電位差的連續測量，視電阻率可以通過計算得到。
(2)視電阻率曲線形狀
視電阻率曲線的形狀與電極系統的分類有關。當井下測量電極系為A、M、N時，稱為側向裝置；當井下測量電極系為M、A、B A、B時，稱為電位電極系。電源電極到電極系統記錄點的距離稱為電極距離，常用的有2.5m側向裝置和0.5m電位電極系統。橫向器件按成對電極系(AB或MN)和不成對電極系(AM或MA)的位置分為頂橫向器件和底橫向器件。
在實際測井中，底部側向裝置曲線的形狀如圖4-7所示。頂部橫向器件曲線的形狀正好相反。
電位電極系統的曲線形狀如圖4-8所示。曲線沿高阻層中心對稱，其中A代表異常振幅，A/2稱為半振幅點，巖層上下界面對應半振幅點位置。
圖4-7底部側向裝置視電阻率曲線形狀
圖4-8電位電極系統視電阻率測井曲線形態
(3)視電阻率測井的應用
1)來確定巖性。壹般純泥巖電阻率低，砂巖略高，碳酸鹽巖相當高，巖漿巖最高。根據視電阻率曲線的幅度，可以判斷地下地層的巖性。然而，當巖石中含有高礦化度地下水時，其相應的視電阻率相應降低。由於影響視電阻率的因素很多，曲線有多解性，所以要結合巖屑、巖心等測井資料綜合判斷。
2)地層劃分。在實際應用中，用底側器件曲線的最大值劃分高阻層底界面，用最小值劃分高阻層頂界面，僅用視電阻率曲線劃分頂界面往往存在壹定誤差，應結合其他曲線進行劃分。利用視電阻率曲線確定高電阻率地層的界面較為準確，但對於低電阻率地層則不太準確。
2.自然電位測井
(1)自然電位測井原理
地層中存在三種自然電位，即擴散吸附電位、過濾電位和氧化還原電位。擴散吸附電位主要發生在地熱和油氣井中，是我們的主要測量對象；過濾潛力很小，經常被忽略；氧化還原電位主要產生於金屬礦山，這裏不做研究。
砂巖儲層中的地熱井通常含有高鹽度的地熱流體。地熱流體和鉆井液都含有氯化鈉(NaCl)。地熱流體與鉆井液直接接觸時，由於砂巖地層水中的正離子(Na+)和負離子(Cl-)擴散到井液中，Cl-(18℃時65×105cm/s)的運移速度高於Na+ (18℃)。這樣，聚集在砂巖段井筒兩側的不同電荷(帶正電荷的砂巖和帶負電荷的鉆井液)就形成了電位差。
與砂巖相鄰的泥巖中所含地層水的成分和濃度壹般與砂巖相同，泥巖中濃度較高的地層水也向井內鉆井液中擴散。但由於泥質顆粒對負離子的選擇性吸附，壹部分氯離子被泥巖表面吸附，在井壁上帶負電，更多的Na+會出現在井壁的鉆井液側，帶正電。這樣，聚集在泥巖段壁兩側的不同電荷(帶負電荷的泥巖和帶正電荷的鉆井液)就形成了電位差。
由於正負電荷的吸引，由於地層巖性不同，帶電離子發生聚集，在兩種不同濃度溶液的接觸點(井壁)附近形成自然電位差(圖4-9)。用壹套儀器測量不同剖面的自然電位差，就可以研究地下地層的性質。
(2)自然電位曲線的形狀
在滲透性砂巖地層中，如果巖性均勻，自然電位曲線的形狀與地層的中點對稱。異常幅度等於井中自然電流的電位降。壹般由異常振幅的半振幅點確定地層的頂底界面，如圖4-9所示。
圖4-9井內自然電位分布及自然電位曲線形狀
(3)自然電位測井的應用
A.分割可滲透層
自然電位曲線異常是滲透性地層的顯著特征。當地層水礦化度大於鉆井液礦化度時(地熱水常有這種情況)，透水層自然電位曲線為負異常，而泥巖層自然電位曲線為正異常。當地層水的鹽度小於鉆井液的鹽度時，情況正好相反。
壹般以泥巖的自然電位為基線來劃分透水層。砂巖中泥質含量越少，自然電位振幅越大，滲透率越好。砂巖中泥質含量越多，自然電位幅度越小，滲透率越差。
壹般用半振幅點來確定地層之間的界線。但當地層厚度H小於自然電位曲線振幅Am時，從1/3振幅點開始計數；當地層厚度h≥自然電位曲線振幅為5Am時，從上下拐點算起。
B.劃分地層巖性
巖石的吸附和擴散與巖石的成分、結構、膠結物成分和含量密切相關，因此可以根據自然電位曲線的變化來劃分地層巖性。如果砂巖的巖性顆粒變細，泥質含量越多，自然電位幅度越低，可分為泥巖、砂巖和泥質砂巖。
3.感應測井
(1)感應測井原理
感應測井是壹種研究地層電導率的測井方法。井下部分主要測井儀器有:發射線圈、接收線圈和電子電路，如圖4-10所示。在井下儀器中，當振蕩器向發射線圈輸出固定的高頻電流(I)時，發射線圈將在井場周圍的地層中形成交變電磁場。在交變電磁場的作用下，地層中會產生感應電流(I)，感應電流會在地層中形成二次電磁場(或稱二次電磁場)。在二次電磁場的作用下，接收線圈會產生感應電動勢，地面記錄儀會記錄下感應電動勢的信號，這就變成了感應測井。
圖4-10感應測井示意圖
(2)感應測井曲線形狀
由於感應電流與地層電導率成正比，地層電導率大，感應測井曲線幅度高；地層電導率小，感應測井曲線幅度低。
(3)感應測井的應用
A.確定巖性
結合其他曲線，可以區分砂巖、泥巖、泥質砂巖、砂質泥巖等巖性。劃分厚度大於2m的地層，根據半振幅點確定其界面；對於厚度小於2m的地層，用半幅點分層比較麻煩，所以實際中往往不使用感應曲線。
註意感應曲線上寫的是電導率，單位是毫歐/米(mω/m)。它的倒數是以歐姆米(ω m)為單位的視電阻率。
b .判斷含水儲層，劃分界面。
感應測井曲線對地層電阻率響應極其敏感。由於電阻率的變化導致電導率的變化，水層的電導率明顯增大，界面往往在曲線的突變處。
4.橫向測井
(1)側向測井原理
橫向測井是視電阻率法的壹種。不同的是，它的電極系統在主電極系統之外還有壹對屏蔽電極，其作用是使主電流匯聚成水平層狀電流(也稱聚焦測井)，大大降低了鉆井液、沖洗帶和圍巖的影響，可以解決普通電極測井無法解決的問題，如在碳酸鹽巖地層、鹽水鉆井液和薄層交互剖面中提高解釋效果。
側向測井包括三分支、六分支、七分支、八分支和微分支。下面只介紹常用的七側、八側、雙側和微側。
(2)七次橫向測井
1)七邊測井是壹種聚焦測井方法，在主電極兩端有兩個屏蔽電極，屏蔽電極使主電流以薄層形式徑向擠入地層。此時井軸方向沒有電流流動，七邊測井曲線就是記錄恒定的主電流全部擠入地層時所用的電壓值。當地層電阻率大時，主電流不易被擠入地層，所以使用的電壓大；反之，當地層電阻率較小時，主電流容易擠入地層，所用電壓較小。在測井曲線上，對應高阻層，曲線有較高的視電阻率；對應於低電阻率層，曲線具有較低的視電阻率。
2)七條側向測井曲線的應用
七側向測井曲線的特點是面向高阻層，曲線形狀是中心對稱的，曲線上有兩個“尖峰”。解釋時，將地層中點的視電阻率作為高阻層的視電阻率值，突變點作為地層的邊界，如圖4-11所示。
七側向測井可分為深側向測井和淺側向測井。深側向可以反映深部地層的電阻率；淺側向可以反映井壁附近地層的電阻率變化。對於熱儲層，它只反映沖洗帶附近鉆井液電阻率的變化。根據七種側向測井的特點，將它們結合起來可以很好地劃分地層所含流體的性質。此外，可以獲得地層的真實電阻率。七側向測井常用於孔隙地層測井。
圖4-11七側錄井曲線形態圖
(3)八側向測井
八側向測井是側向測井的壹種，其原理與七側向測井相同。實際上它是壹個探測深度很淺的七側向測井，但電極系的大小和供電回路的電極接近電極系，所以看起來像壹個有八個電極的電極系，所以命名為八側向測井。八個側向探測深度為0.35米，應用地層電阻率範圍為0 ~ 100ω·m，泥漿電阻率大於0 ~ 100ω·m·m(魏光建，2004)。由於八個側向探測深度較淺，垂向分層能力較強。它是研究侵入帶電阻率的壹種方法，通常不單獨使用，而是與感應測井結合使用，稱為雙感應-八側向測井，是目前地下地球物理測井的主要測井項目。
④雙側向測井
雙側電極系統結構:由七個環形電極和兩個柱狀電極組成。
雙面檢測深度:雙面方向的檢測深度由屏蔽電極A1和A2的長度決定。屏蔽電極在雙面方向上分為兩段，通過控制每段的電壓來增加檢測深度。由於側向測井中屏蔽電極加長，測得的視電阻率主要反映原狀地層的電阻率；淺側向測井的探測深度小於深側向測井，主要反映侵入帶的電阻率。
雙側向垂直分層能力:與O1和O2的距離有關，可分為H > O1和O2的地層電阻率變化。
雙向影響因素:層厚和圍巖對深、淺雙向的影響相同，受鉆孔影響較小。
雙側向測井資料的應用；
1)劃分地質剖面:兩側分層能力強，視電阻率曲線在不同巖性的地層剖面上顯示清晰，壹般在曲線上明顯顯示層厚H > 0.4m的低電阻率泥巖和高電阻率致密層。
2)深淺側向視電阻率曲線重疊，可以快速、直觀地判斷油(氣)水層。
由於橫向探測深度較深，深淺測向受井眼的影響程度相當，因此可以利用油(氣)層和水層視電阻率曲線的幅度差直接判斷。在油(氣)層，曲線具有正的振幅差；在水層中，曲線具有負的振幅差。鉆井液侵入時間過長，會影響正負異常差異。因此，鉆至目的層時，應及時進行測井，減少泥漿濾液侵入深度，增加雙側曲線差異。
3)確定地層電阻率。
根據在深、淺分支測得的視電阻率，在同樣的三個分支中用同樣的方法可以得到真電阻率Rt和侵入帶直徑Di。
4)計算地層含水飽和度。
5)裂縫參數的估計。
(5)微觀橫向測井
微側向裝置是在微電極系統中增加聚焦裝置，使主電流聚焦成垂直於井壁的電流束，電流束垂直穿過泥餅，在泥餅厚度不大時可以忽略，測得的視電阻率接近沖洗帶的真電阻率。
由於主電流束的直徑很小(只有4.4厘米)，微側向測井的縱向分辨率很強。因此，微側向測井曲線可用於劃分巖性、薄夾層和厚度為5cm的致密層，常用於碳酸鹽巖地層測井。
5.聲波時差測井
(1)聲波時差測井原理
聲波時差測井原理如圖4-12所示。井下儀器中有壹個聲波發射器和兩個接收器。當聲波發射器向地層發射壹定頻率的聲波時，由於兩個接收裝置與發射器之間的距離不同，初至波(初至波)的初至時間也不同。第壹個接收器首先接收第壹個中斷，而第二個接收器僅在第壹個接收器的第壹個中斷達到δt時間之後才接收第壹個中斷。δ t的大小只與巖石的聲速有關，與泥漿的影響無關。通常，兩個接收器之間的距離是0.5m。在測量時，儀器已經自動加倍了δ t，因此δ t相當於穿過1m所需的時間。這個時間也叫聲波時差，單位是μs/m (1s=106μs)。聲波時差的倒數就是聲波速度。
圖4-12聲波時差測井示意圖
(2)聲波時差測井的應用
A.判斷巖性
巖石越致密，孔隙度越小，聲波時差越小；巖石越疏松，孔隙度越大，聲波時差越大。因此，可以通過聲波時差曲線判斷巖性，從泥巖、砂巖到碳酸鹽巖聲波時差逐漸減小(泥巖為252 ~ 948μs/m；砂巖300 ~ 440μs/m；碳酸鹽巖125 ~ 141 μ s/m)。
B.劃分油、氣、水層
當巖石中含有不同的流體時，由於流體密度的不同，聲波在不同流體中的傳播速度也不同。因此，在其他條件相同的情況下，沈積地層中的流體性質也會影響聲波時差，如淡水的聲波時差為620μs/m，鹽水為608μs/m，石油為757 ~ 985 μ s/m，甲烷氣為2260 μ s/m，同樣，巖石中有機質的含量也會影響聲波的速度。壹般來說，頁巖中有機質含量越高，聲波時差越大(，常，2003)。
在實際應用中，氣層聲波時差較大，曲線具有周跳特征。油層和氣層聲波時差曲線的特征是油層小，氣層大，逐級增大；水層和氣層聲波時差曲線表現為水層小氣層大，也是階梯式增加。但水層壹般比油層小10% ~ 20%，如圖4-13所示。
C.劃分滲透性地層
當聲波通過破碎帶或破碎帶時，聲波能量被強烈吸收，大大衰減，使得聲波時差急劇增大。根據這壹特征，可以在聲波時差曲線上劃分滲透性地層。
D.沈積地層的孔隙度和不整合面研究
在正常埋藏和壓實條件下，沈積地層中孔隙度的對數與其深度呈線性關系，聲波時差的對數也與其深度呈線性關系。隨著埋深的增加，孔隙度減小，聲波時差也減小。對於同壹口井相同巖性的連續沈積地層，呈現為具有壹定斜率的直線。但有些井的聲波時差對數與其深度的曲線不是簡單的直線，而是折線或交錯線段，可能是不整合面或異常層序界面。
圖4-13聲波時差測井曲線的應用
6.自然伽馬測井
(1)自然伽馬測井原理
在自然界中，不同的巖石含有不同的放射性。壹般來說，巖石的泥質含量越高，放射性越強，泥質含量越低，放射性越弱。它的輻射強度是伽馬射線中最高的。
在自然伽馬測井中，井下儀器中有壹個伽馬閃爍計數器，它把接收到的巖層自然伽馬射線變成電脈沖，通過電纜傳輸到地面儀器的放射性面板上，變成電位差，示波器把電位差記錄成自然伽馬曲線。巖層自然伽馬強度以脈沖/分鐘表示，如圖4-14所示。
圖4-14自然伽馬測井裝置及曲線形態圖
h——巖層厚度；D0—孔徑
(2)自然伽馬曲線形狀
1)自然伽馬曲線對稱於地層厚度的中點；
2)當地層厚度大於3倍井徑時，自然伽馬曲線的最大值為常數，地層界面由半幅點確定；
3)當地層厚度小於3倍井徑時，自然伽馬曲線的幅度變小；小於0.5倍井眼直徑時，曲線不明顯彎曲；地層越薄，分層邊界越靠近峰端，如圖4-14所示。
(3)自然伽馬測井的應用
A.巖性劃分
在砂泥巖剖面中，泥巖和頁巖的自然伽馬曲線幅度最高，砂巖最低，粉砂巖和泥質砂巖介於砂巖和泥巖之間，曲線幅度隨巖層泥質含量的增加而增大(見圖4-15)。
在碳酸鹽巖剖面中，泥巖和頁巖的自然伽馬曲線值最高，純灰巖和白雲巖最低。而泥質灰巖和泥質白雲巖介於兩者之間，自然伽馬值隨泥質含量的增加而增加。
圖4-15應用自然伽馬和中子伽馬曲線區分巖性
b .判斷巖層的滲透性
根據自然伽馬曲線的幅度，可以判斷泥質膠結砂巖的滲透率，也可以間接判斷碳酸鹽巖裂縫的發育程度，劃分裂縫段。
c、進行地層對比。
由於自然伽馬曲線不受巖石地層中井眼、鉆井液和流體性質等因素的影響，因此可用於測井曲線難以對比的其他地層的地層對比。
d、跟蹤定位射孔
由於自然伽馬測井不受套管和水泥環的影響，在下套管後的射孔作業中，將下套管的自然伽馬測井曲線與裸眼測井曲線進行對比，確定跟蹤射孔層位。