巖性、孔隙度、測(cè)井方法及其地質(zhì)響應(yīng)

1、巖性、孔隙度、測(cè)井方法及其地質(zhì)響應(yīng) 第一節(jié) 巖性、孔隙度測(cè)井系列第二節(jié) 電阻率測(cè)井系列第三節(jié) 地層傾角測(cè)井第四節(jié) 成像測(cè)井方法屬常規(guī)測(cè)井方法-主要是指目前在油氣勘探開(kāi)發(fā)中，探井、評(píng)價(jià)井、開(kāi)發(fā)井測(cè)井工程中都要測(cè)量的測(cè)井方法，即所謂“九條”曲線系列： 巖性、孔隙度測(cè)井系列電阻率測(cè)井系列地層傾角測(cè)井 自然伽馬、自然電位、井徑三巖性曲線淺、中、深三電阻率曲線聲波、中子、密度三孔隙度曲線 在地層復(fù)雜的情況下再加上地層傾角、自然伽馬能譜二項(xiàng)構(gòu)成所謂的“十一條曲線”，這也是測(cè)井地質(zhì)學(xué)研究所依靠的基本測(cè)井信息。 這些測(cè)井方法從70年代的數(shù)字測(cè)井系列、到80年代的數(shù)控測(cè)井系列，直到90年代的成像測(cè)井系統(tǒng)(如57

2、00和MAXIS-500)都保留著，也都是常測(cè)的項(xiàng)目。 本章將簡(jiǎn)要介紹各種方法的測(cè)量信息、影響因素，所能解釋的地質(zhì)現(xiàn)象。 重點(diǎn)：地質(zhì)響應(yīng)。第一節(jié) 巖性、孔隙度測(cè)井系列一、自然電位測(cè)井二、伽馬測(cè)井三、聲波測(cè)井四、中子測(cè)井五、密度測(cè)井 一、自然電位測(cè)井 鉆井中觀測(cè)到一種非人工產(chǎn)生的直流電位差，且可以毫伏級(jí)的精度記錄下來(lái)，人們稱之為自然電位。自然電位曲線可以作為劃分巖性、判斷儲(chǔ)層性質(zhì)的基本測(cè)井方法。1、自然電位產(chǎn)生的原因 1) 擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì) 2) 過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)2、影響自然電位異常幅度的因素 3、自然電位曲線的應(yīng)用 1) 擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì) 是鉆井液濾液與砂巖中地層水接觸的結(jié)果： 鉆井液濾液和地層水都主要含NaC

3、l，假設(shè)： 鉆井液濾液的濃度是Cmf，地層水濃度是CW； 一般是CWCmf，即地層中的Na+、CI-離子均由地層向鉆井液濾液方向擴(kuò)散；由于CI-的遷移速度比Na+快 在地層水內(nèi)富集正電荷， 鉆井液濾液中富集負(fù)電荷， 形成由于離子擴(kuò)散而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)-擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)。1、自然電位產(chǎn)生的原因 實(shí)驗(yàn)證明，純水砂巖的擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)等于：aW-表示地層水的電化學(xué)活度(礦化度)， 與含鹽量和化學(xué)成分有關(guān) amf-表示鉆井液濾液的電化學(xué)活度， 與含鹽量和化學(xué)成分有關(guān)K1-擴(kuò)散電位系數(shù)，與溶液的成分和溫度有關(guān) 對(duì)于氯化鈉溶液，溫度為18時(shí)，K1mV礦化度較低時(shí)溶液的電阻率與其礦化度呈線性關(guān)系 式中： K2-泥巖的擴(kuò)散吸

4、附電位系數(shù)。 對(duì)于NaCl溶液，在25時(shí)，K2 對(duì)于與純水砂巖相鄰的泥巖： 泥質(zhì)顆粒對(duì)CI-離子選擇性吸附，CI-離子都被束縛在泥質(zhì)顆粒表面，不能自由移動(dòng)，只有Na+可在地層水中移動(dòng)。泥巖井壁上只發(fā)生Na+離子擴(kuò)散 泥巖一方為負(fù)； 井內(nèi)鉆井液一方為正： 形成擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)：2）過(guò)濾電動(dòng)勢(shì) 由于地層和鉆井液柱壓力差引起的過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)。 在壓力差作用下，溶液通過(guò)毛細(xì)管時(shí)管壁吸附負(fù)離子，使溶液中正離子相對(duì)增長(zhǎng)，且同溶液一起向壓力低的一端移動(dòng)在毛細(xì)管兩端：壓力低的一端帶正電，壓力高的一端帶負(fù)電產(chǎn)生電位差-過(guò)濾電位。 只有地層壓力與鉆井液柱壓力相差懸殊、且在鉆井液未形成前，過(guò)濾電位才有較大顯示。一般情況下

5、很小，常忽略不計(jì)。1、自然電位產(chǎn)生的原因低壓高壓 由于電動(dòng)勢(shì)E砂和E泥的存在，在井與砂巖和泥巖的接觸處，產(chǎn)生自然電流，該自然電流回路的總自然電動(dòng)勢(shì)為上述兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和： (t=25)總自然電動(dòng)勢(shì) E總： 當(dāng)砂巖含泥質(zhì)時(shí)，擴(kuò)散吸附電位值： kda-地層的擴(kuò)散吸附電位系數(shù)從-11.6(純砂巖)變到+59.1(純泥巖)2、影響自然電位異常幅度的因素 地層水和泥漿濾液中含鹽濃度比值的影響 巖性的影響 溫度的影響 地層水和泥漿濾液中含鹽性質(zhì)的影響 地層電阻率的影響 地層厚度的影響 井徑擴(kuò)大和侵入的影響 地層水和泥漿濾液中含鹽濃度比值的影響 地層水和泥漿濾液中含鹽量差異(礦化度)是造成自然電場(chǎng)中擴(kuò)散電

6、位Ed和擴(kuò)散吸附電位Eda的基本原因。 (地層水濃度CW 、泥漿濾液濃度Cmf) 當(dāng)CwCmf時(shí)，SP曲線上砂巖層段出現(xiàn)負(fù)異常； 當(dāng)CwCmf時(shí)，砂巖層段則出現(xiàn)正異常； 當(dāng)CwCmf時(shí)，無(wú)造成自然電場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。 在一定的范圍內(nèi)Cw和Cmf差別大， 造成自然電場(chǎng)的電動(dòng)勢(shì)高，曲線變化明顯。 2、影響自然電位異常幅度的因素 巖性的影響2、影響自然電位異常幅度的因素 在砂泥巖剖面中， SP曲線以泥巖為基線， 只有在砂質(zhì)滲透性巖層處才出現(xiàn)SP曲線異常。 目的層為較厚的純砂巖時(shí)，與圍巖之間的E總達(dá)到最大值即靜自然電位，此時(shí)SP曲線上出現(xiàn)最大的負(fù)異常幅度。 在其它條件不變情況下，目的層含泥質(zhì)時(shí)，E總隨目

7、的層泥質(zhì)含量增加而下降，所測(cè)曲線幅度也隨之減小。 擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Kd和擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Kda與絕對(duì)溫度T成正比，同樣條件的巖層由于埋藏深度不同，其溫度不同，因此Kd和Kda值有差別導(dǎo)致同樣巖性的巖層，由于埋深不同，產(chǎn)生的SP曲線幅度有差異。 溫度的影響Kda/t=18為18時(shí)的 擴(kuò)散吸附電位系數(shù)；t-地層溫度 為計(jì)算方便，先計(jì)算出18時(shí)的Kd和Kda值，然后用下式可計(jì)算出任何地層溫度t時(shí)的Kda值。 地層水和泥漿濾液中含鹽性質(zhì)的影響 地層水和泥漿濾液內(nèi)所含鹽類不同所含離子不同 離子價(jià)和遷移率均有差異，直接影響Kd和Kda值。 純砂巖井段，溶液中所含化學(xué)成分改變時(shí)，擴(kuò)散電位系數(shù)Kd隨之改變(下

8、表)。因此，不同溶質(zhì)的溶液，即使在其它環(huán)境條件都相同的情況下，所產(chǎn)生的Kd值各異。 地層電阻率的影響 井內(nèi)各部分電阻率相差不大且地層很厚：UspSSP。 目的層電阻率很高時(shí)，UspSSP， 地層的電阻率越高，則Usp越低。根據(jù)該特點(diǎn)可用SP幅度的差異定性地分辨油水層。 地層厚度的影響 SP曲線的幅度Usp隨著地層厚度變薄而減小，且曲線變得平緩。 井徑擴(kuò)大和侵入的影響 井徑擴(kuò)大：使井的截面加大，等效電阻隨之減小， 致使Usp減小。 泥漿侵入：使地層水和泥漿濾液的接觸面向地層內(nèi)部推移，有侵入的滲透層井段Usp比同樣滲透層 沒(méi)有泥漿侵入(或侵入極淺)時(shí)所測(cè)Usp要低； 侵入越深Usp越低。 2、影響

9、自然電位異常幅度的因素3、自然電位曲線應(yīng)用 在判斷巖性、地層對(duì)比、劃分滲透層、計(jì)算地層水電阻率、估計(jì)泥質(zhì)含量及判斷水淹層等項(xiàng)工作中，目前都常使用自然電位測(cè)井資料。 劃分滲透性巖層 估計(jì)泥質(zhì)含量 確定地層水電阻率RW 判斷水淹層 劃分滲透性巖層 在淡水泥漿的砂泥巖剖面中，SP曲線以大段泥巖層的SP曲線為基線， 負(fù)異常井段可認(rèn)為是滲透性巖層， 其中，純砂巖井段出現(xiàn)最大的負(fù)異常； 含泥質(zhì)的砂巖負(fù)異常幅度較低， 且隨泥質(zhì)含量的增多而異常幅度下降。3、自然電位曲線應(yīng)用 此外，Usp還決定于砂巖滲透層孔隙中所含流體的性質(zhì)，一般含水砂巖的自然電位幅度 比含油砂巖的自然電位幅度 要高。 圖1-8 砂巖層上部含

10、油 下部含水時(shí)自然電位曲線 泥巖基線 識(shí)別出滲透層后，用“半幅點(diǎn)”法確定滲透層的界面位置。 當(dāng)滲透層厚度滿足h/d4時(shí)，半幅點(diǎn)法是可信的，地層越厚精度越高。 薄滲透層：用“半幅點(diǎn)”法劃分界面，所求地層厚度會(huì)產(chǎn)生偏高誤差。一般以微電極系或短電極距的視電阻率曲線為主配合自然電位曲線來(lái)劃分滲透層界面較為可靠。 半幅點(diǎn)法示意圖 估計(jì)泥質(zhì)含量 一般把砂巖中所含的細(xì)粉砂和濕粘土的混合物叫泥質(zhì)。泥質(zhì)在砂巖中存在狀態(tài)有三種：分散泥質(zhì)、層狀泥質(zhì)、結(jié)構(gòu)泥質(zhì)。 泥質(zhì)含量及其存在狀態(tài)與砂巖井段產(chǎn)生的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)有直接關(guān)系。因而用SP曲線可估計(jì)泥質(zhì)含量。 目前，常用方法是圖版法和計(jì)算法兩種。3、自然電位曲線應(yīng)用 對(duì)各

11、種含泥質(zhì)砂巖取樣，測(cè)定其泥質(zhì)含量Qsh，然后繪制出Qsh與經(jīng)過(guò)巖層厚度和電阻率校正的SP幅度 的關(guān)系曲線 -該地區(qū)確定砂巖滲透層泥質(zhì)含量圖版。 讀取待解釋滲透層SP幅度Usp，經(jīng)過(guò)SP-3圖版校正得到 ； 用砂巖滲透層泥質(zhì)含量的圖版求出泥質(zhì)含量Qsh值。 圖版法求泥質(zhì)含量 每塊圖版是在Rxo/Rt(Rxo-沖洗帶電阻率，Rt-原狀地層電阻率)、Rs/Rm(Rs-圍巖電阻率，Rm-泥漿電阻率)取不同數(shù)值時(shí)，所作的Usp/SSP與h/d關(guān)系曲線族； 各圖版中曲線號(hào)： Rt/Rm（無(wú)侵入) Rxo/Rm(有侵入) SP-3圖版無(wú)侵入有侵入-侵入帶直徑di與井徑d比值為5(di/d5)Rs/Rm=20

12、Rxo=0.2Rt縱坐標(biāo)Usp/SSPRs/Rm=5Rxo=RtRxo=5RtRs/Rm=1橫坐標(biāo)h/dRs/Rm=20Rs/Rm=5Rs/Rm=1 經(jīng)驗(yàn)公式估算泥質(zhì)含量 當(dāng)砂巖中所含泥質(zhì)呈層狀分布形成砂泥質(zhì)交互層狀，泥質(zhì)和砂質(zhì)層的電阻率差別不大時(shí)，地層的泥質(zhì)含量可用下式計(jì)算。 PSP-含泥質(zhì)砂巖的自然電位幅度；SSP-本地區(qū)含水純砂巖的靜自然電位。 確定地層水電阻率RW 評(píng)價(jià)油氣儲(chǔ)層時(shí)，經(jīng)常以巖層的孔隙度、含油飽和度等重要參數(shù)作依據(jù)。確定這些參數(shù)時(shí)，都需要地層水電阻率值。SP測(cè)井資料是確定地層水電阻率的常用方法之一。 厚含水層純凈砂巖層地層水電阻率 RW 溶液礦化度較高時(shí)地層水電阻率 RW3

13、、自然電位曲線應(yīng)用 在求地層水電阻率時(shí)，要選擇剖面中較厚的飽含水的純凈砂巖層，讀出該層的SP幅度Usp，并根據(jù)泥漿資料確定泥漿濾液電阻率Rmf，根據(jù)下式可求出RW值-這對(duì)于低礦化度的地層水和泥漿濾液來(lái)說(shuō)，所得RW是正確的。Rmf-泥漿濾液電阻率Rw-地層水電阻率K自然電位系數(shù) 厚含水層純凈砂巖地層水電阻率 RW 地層水和泥漿濾液礦化度較高時(shí)，礦化度與溶液電阻率非線性關(guān)系，為了求取RW準(zhǔn)確值，引入“等效電阻率”概念（即不論溶液礦化度范圍，溶液的等效電阻率和溶液的礦化度總是保持線性關(guān)系），此時(shí)： 該式適用于任何礦化度的溶液，但求出的是地層水等效電阻率； 之后 用SP-2圖版求出RW。Rmfe-泥漿

14、濾液等效電阻率Rwe-地層水等效電阻率K-自然電位系數(shù) 溶液礦化度較高時(shí)地層水電阻率 RW確定地層水電阻率RW的一般步驟： ) 確定含水層的靜自然電位值SSP) 確定泥漿濾液等效電阻率Rmfe ) 確定Rw值 確定地層溫度 t確定地層溫度下的泥漿電阻率確定泥漿濾液電阻率 Rmf確定 Rmfe ) 確定含水層的靜自然電位值SSP 選含水層相當(dāng)厚、無(wú)侵入，且目的層與圍巖和泥漿的電阻率相差不大時(shí)，可以直接讀出該含水層的自然電位幅度值Usp近似作為SSP使用。 若含水層不能滿足上述條件，則必須對(duì)該層Usp進(jìn)行厚度、電阻率和侵入校正得到SSP-使用SP-3圖版。 根據(jù)Rs/Rm、Rxo/Rt值選出與之最

15、接近的一塊圖版； 用Rt/Rm(或Rxo/Rm)值在所選圖版中選一條曲線， 在橫坐標(biāo)上找目的層的h/d值，過(guò)該點(diǎn)作縱軸的平行線與選定曲線得一交點(diǎn)，該點(diǎn)的縱坐標(biāo)為校正系數(shù)Usp/SSP) 確定泥漿濾液等效電阻率Rmfe 為確定Rmfe，必須知道地層溫度t和地層溫度下的泥漿電阻率，確定方法如下： A、確定地層溫度t 根據(jù)目的層深度，用“估計(jì)地層溫度圖版”確定地層溫度。估計(jì)地層溫度圖版 已知溶液礦化度C和溫度t時(shí)，在圖版上投點(diǎn)A( ，18)，若A點(diǎn)落到某條斜線上(該斜線號(hào)碼即為NaCl溶液礦化度)，沿該斜線下滑到溫度為地層溫度t 的水平線與其相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)讀數(shù) -地層溫度下的泥漿電阻率。B、確定

16、地層溫度下的泥漿電阻率 首先，在測(cè)井曲線圖頭上查出18時(shí)泥漿電阻率值 然后，利用“NaCl溶液電阻率與其濃度和溫度的關(guān)系圖版”求出 。圖版中曲線號(hào)為溶液的濃度C（礦化度）。 根據(jù) 和泥漿密度用“估計(jì)Rmf和Rme圖版”確定Rmf，如泥漿密度1.32g/cm3 0.45m時(shí)，先在圖版中選定曲線號(hào)為1.32的曲線，后在縱軸找到0.45m點(diǎn)，過(guò)該點(diǎn)作平行于橫軸的直線與選定曲線相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)讀數(shù)即為Rmf。 C、確定泥漿濾液電阻率Rmf估計(jì)Rmf和Rme圖版Rmf 用近似公式Rmf0.75 計(jì)算得到Rmf。D、確定Rmfe 如果泥漿濾波中只含有NaCl、溫度為75F(24)， 當(dāng)Rmf0.1m 則

17、RmfeRmf； 如果Rmf0.1m，需用SP-2圖版求出Rmfe值。 先用地層溫度t選擇一條曲線， 然后在縱軸上找到Rmf點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)作水平線 與選定曲線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為所求的Rmfe值。RwRmfe 或 RweRmf) 確定Rw值 首先，用SP-1圖版求出地層水的等效電阻率Rwe。 作法：用地層溫度t在圖版中選一條曲線，并在橫軸上找到目的層SSP值點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)作橫軸的垂線與選定的曲線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即校正系數(shù) Rmfe/Rwe， 將第2步驟中確定的Rmfe值代入，RweRmfe/； 然后，用SP-2圖版求出Rw值。 確定地層水電阻率RW的步驟： Rmfe/RweRwRmfe 或 Rwe注

18、意：利用SP測(cè)井資料求地層水電阻率的適用條件： 只適合于有一定滲透性的地層， 地層水中主要化學(xué)成分是NaCl， 泥漿電阻率不高， 自然電位中過(guò)濾電位可以忽略不計(jì)。 不適用：滲透率很低的地層、壓力枯竭的地層、 很重的鉆井液等，有大的過(guò)濾電位存在。 確定地層水電阻率RW的步驟： 判斷水淹層 儲(chǔ)層何種部位被水淹取決于巖層各部分滲透性，一般規(guī)律是滲透性好的部分容易被水淹；利用測(cè)井資料判斷水淹層位及估計(jì)水淹程度是檢查注水效果的重要課題。3、自然電位曲線應(yīng)用 目前，某些油田 利用SP曲線上基線偏移確定水淹層位； 并根據(jù)偏移量Esp大小(原基線與偏移后基線間所的毫伏數(shù)) 估計(jì)水淹程度。 統(tǒng)計(jì)資料表明： Es

19、p8mV-為高含水層； 5mVEsp 8mV -為中含水層； Esp 5mV -低含水層或由巖性變化引起。 圖中展示了水淹層測(cè)井曲線，在自然電位測(cè)井曲線上、下部基線偏移，偏移量Esp30mV屬于高含水層，經(jīng)射孔后得知其含水率達(dá)到99%。 水淹層測(cè)井曲線二、伽馬測(cè)井1、自然伽馬測(cè)井 測(cè)量地層放射性強(qiáng)度隨深度的變化曲線。GR與SP測(cè)井相配合能很好地劃分巖性和確定滲透性地層。 自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用： 劃分巖性 進(jìn)行地層對(duì)比 估算地層中泥質(zhì)含量 美國(guó)石油學(xué)會(huì)在休斯敦大學(xué)建立了自然伽馬刻度井-由3層模型地層組成：2個(gè)低放射性地層，中間為一個(gè)高放射性地層。各層的鈾、釷、鉀含量經(jīng)過(guò)精確測(cè)定，三者分別占總放

20、射性量的19%、47%和34%。定義高放射性地層與低放射性地層讀數(shù)之差為200API單位，作為標(biāo)準(zhǔn)刻度單位。 選擇孔隙度精確測(cè)定過(guò)的純灰?guī)r地層組成模型井，地層孔隙和井中充滿淡水，以此作為儀器的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。如美國(guó)休斯敦大學(xué)的中子刻度井，把儀器零線與孔隙度為19%的印地安納石灰?guī)r井段測(cè)得的曲線偏轉(zhuǎn)幅度差值的1/1000定為一個(gè)中子測(cè)井單位- API中子測(cè)井單位。關(guān)于API單位-美國(guó)石油學(xué)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)單位。自然伽馬測(cè)井API單位中子測(cè)井API單位自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用： 主要根據(jù)地層中泥質(zhì)含量變化引起GR曲線幅度變化區(qū)分不同巖性： 劃分巖性 純石灰?guī)r、砂巖、白云巖、石膏、硬石膏，煤層、鹽巖等 GR顯低

21、值； 火山灰、泥巖顯示高值； 含泥質(zhì)巖石自然伽馬顯示中等，并且隨泥質(zhì)含量增減而變化。自然伽馬測(cè)井響應(yīng)曲線GR與Rt交會(huì)圖商58-5井m，生物灰?guī)rm，凝灰?guī)rm，砂巖與泥巖泥巖砂巖生物灰?guī)r火山巖GR-AC交會(huì)圖不同亞相帶測(cè)井值范圍不同商74-6井取心段18291838m，凝灰?guī)r商74-12井取心段19762008m，砂質(zhì)白云巖商58-4井取芯段：m主要為：火山角礫巖、凝灰?guī)r、生物灰?guī)rAC-COND交會(huì)圖 需要注意：對(duì)某一地區(qū)來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)巖心分析結(jié)果與GR曲線進(jìn)行對(duì)比分析，找出地區(qū)性的規(guī)律，再應(yīng)用于自然伽馬曲線的解釋。一般情況下： 泥巖的GR幅度為75150API單位， 平均為100API單位； 硬

22、石膏和純石灰?guī)r的GR幅度為1520API單位； 白云巖和純砂巖的GR幅度為2030API單位。 GR曲線幅度主要決定于地層中的放射性物質(zhì)，通常對(duì)于不同巖性GR曲線幅度較為穩(wěn)定-GR曲線與地層中所含流體性質(zhì)無(wú)關(guān)，地層水礦化度對(duì)其也沒(méi)什么影響。 對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)層易于選取- 通常用厚層泥巖作為標(biāo)準(zhǔn)層，進(jìn)行油田范圍或區(qū)域范圍內(nèi)的地層對(duì)比。 GR對(duì)泥質(zhì)含量、粒級(jí)反映較敏感韻律性清晰。 進(jìn)行地層對(duì)比商16-2井、商74-16井火山巖期次劃分GRSPCOND周期性變化樁45-1井韻律層劃分 估算地層中泥質(zhì)含量GR目的-目的層GR幅度Grmax-純泥巖層GR幅度Grmin-純砂巖層GR幅度 用GR相對(duì)幅度變化計(jì)算

23、出泥質(zhì)含量指數(shù)IGR： 用下式將IGR轉(zhuǎn)化為泥質(zhì)含量Vsh： G-希爾奇指數(shù)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室取心分析資料確定，北美第三系地層G3.7，老地層G2。 2、自然伽馬能譜測(cè)井 自然伽馬測(cè)井只能測(cè)量地層中放射性元素的總含量，無(wú)法分辨地層中含有什么樣的放射性元素； 自然伽馬能譜測(cè)井，可測(cè)量不同放射性元素放射出不同能量的伽馬射線，從而確定地層中含有何種放射性元素。 1) 自然伽馬能譜測(cè)井原理2) 自然伽馬能譜測(cè)井的應(yīng)用1) 自然伽馬能譜測(cè)井原理 不同巖石的化學(xué)成分不同，其放射性物質(zhì)成分各異。 泥巖地層主要成分為粘土礦物，粘土礦物所含的放射性元素如右表。 純砂巖和碳酸鹽巖的放射性元素含量都低； 當(dāng)水中含有易溶

24、鈾元素，并在適宜條件下沉淀后， 可形成高放射性滲透層-可用自然伽馬能譜測(cè)井 劃分這些地層。 據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)鈾、釷、鉀放射伽馬射線能量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)鉀放射的MeV； 鈾及其衰變產(chǎn)物放射的是多能譜伽馬射線，在高能區(qū)，MeV的峰值明顯，易于鑒別。 釷及其衰變產(chǎn)物放射多能譜伽馬射線MeV峰值易于識(shí)別。 鈾、釷、鉀放射的伽馬射線的能譜圖 自然伽馬能譜側(cè)井能分別測(cè)量不同幅度的脈沖數(shù)，從而得出不同能量的伽馬射線能譜，用以測(cè)定不同的放射性元素。自然伽馬能譜測(cè)井與自然伽馬測(cè)井的主要差異： 自然伽馬能譜測(cè)井根據(jù)測(cè)出的伽馬射線特征峰值，經(jīng)刻度，輸出的是U、Th、K三條曲線與一條總的自然伽馬曲線。 2)自然伽馬能譜測(cè)井的應(yīng)用

25、 圖中41224220m井段是純石灰?guī)r，U、Th、K三條曲線顯示低異常，GR也顯示低異常； 純石灰?guī)r泥巖，富含有機(jī)質(zhì) 泥 巖 上、下兩層GR高值-泥巖。自然伽馬能譜曲線上，上部泥巖U顯高值，K稍高-富含有機(jī)質(zhì)。 下部泥巖K、Th含量均高，U含量也高但低于上部泥巖-兩層泥巖性質(zhì)不同。 劃分巖性下圖中1600ft和1638ft處，GR曲線上顯示兩個(gè)尖峰， 似乎應(yīng)為兩個(gè)薄泥巖層； 在自然伽馬能譜測(cè)井曲線中K、Th兩條曲線無(wú)顯示，而在U曲線顯示2個(gè)尖峰，與GR曲線吻合，表明不是泥巖層，應(yīng)為一滲透層-其U含量較高可能是溶有U的水運(yùn)移中沉淀下來(lái)。 據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)： Th/U7時(shí)，主要為陸相泥巖和鋁土礦， 是風(fēng)

26、化完全、有氧化和淋濾作用的陸相沉積； 2Th/U7時(shí)，為海相沉積環(huán)境， 巖性為灰色和綠色泥巖及雜砂巖； Th/U2時(shí)，海相沉積， 為黑色海相泥巖、石灰?guī)r及磷酸鹽巖。 利用Th/U比值曲線研究沉積環(huán)境 圖中畫(huà)出了不同礦物的分區(qū)帶，根據(jù)自然伽馬能譜測(cè)井得出的K、Th含量，即可鑒別地層含有粘土礦物。自然伽馬能譜測(cè)井的用途是可用來(lái)直接尋找放射性礦物。 用自然伽馬能譜測(cè)井區(qū)分粘土礦物K、Th含量鑒別粘土礦物的關(guān)系圖X地區(qū)米1井2700-3400m井段釷-鉀比值交會(huì)圖表明：主要粘土礦物類型為蒙脫石、伊/蒙混層礦物和伊利石。蒙脫石混合粘土伊利石高嶺石綠泥石含釷重礦物 用自然伽馬能譜測(cè)井尋找頁(yè)巖儲(chǔ)集層 富含有

27、機(jī)物的高放射性黑色頁(yè)巖，在局部地段有裂縫、燧石、粉砂或碳酸鹽巖夾層-可成為產(chǎn)油層，這種夾層在能譜測(cè)井曲線上的特點(diǎn)：鉀、釷含量低，鈾含量高。 圖中5450ft5510ft井段為富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖生油層。其局部地段有工業(yè)性油流產(chǎn)出-在NGS曲線上具有高鈾、低鉀、低釷的特征。頁(yè)巖儲(chǔ)集層在能譜曲線的特征 尋找高放射性碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)集層 純的儲(chǔ)集層，其U、Th、K40的含量很低；當(dāng)這些巖石中含有高放射性礦物(如獨(dú)居石、鋯石等)時(shí)，純砂巖的U、Th、K含量會(huì)很高。 圖中440ft450ft間，顯示低鉀、高鈾、高釷，其高放射性為膨潤(rùn)土和凝灰?guī)r薄層造成，特點(diǎn)是釷含量很高。 下部的幾個(gè)高含鈾而鉀含量均不高的地

28、層，為砂巖。高放射性砂巖地層測(cè)井曲線 用自然伽馬能譜測(cè)井研究生油層 巖石中的有機(jī)物對(duì)鈾的富集起著重要作用，故可用自然伽馬能譜測(cè)井在縱向、橫向上，追蹤生油層和評(píng)價(jià)生油層的生油能力。 圖中顯示：碳含量與鈾含量或U/K比存在線性關(guān)系，U或U/K比越高有機(jī)碳越多，泥巖為生油巖且生油能力強(qiáng)。有機(jī)碳含量與U/K及U的關(guān)系A(chǔ)B 用自然伽馬能譜測(cè)井求取泥質(zhì)含量 研究發(fā)現(xiàn)，地層中泥質(zhì)含量與釷或鉀的含量存在較好的線性關(guān)系，而與地層的鈾含量關(guān)系較小。 一般用總計(jì)數(shù)率、釷含量、鉀含量的測(cè)井值計(jì)算泥質(zhì)含量。A、利用計(jì)數(shù)率求泥質(zhì)含量B、利用釷含量求泥質(zhì)含量C、利用鉀含量求泥質(zhì)含量A、利用計(jì)數(shù)率求泥質(zhì)含量SVCT用總計(jì)數(shù)率

29、求出的泥質(zhì)含量指數(shù)SVCE用總計(jì)數(shù)率求出的泥質(zhì)體積含量CTS總計(jì)數(shù)率 GCURHilchie指數(shù)CTSmin純地層計(jì)數(shù)率CTSmax泥巖總計(jì)數(shù)率泥質(zhì)含量指數(shù)泥質(zhì)體積含量B、利用釷含量求泥質(zhì)含量SVTH-用釷含量求得的泥質(zhì)含量指數(shù)SVTE-用釷含量求得的泥質(zhì)體積含量Th-釷含量 Thmin-純地層釷含量Thmax -泥巖釷含量泥質(zhì)含量指數(shù)泥質(zhì)體積含量C、利用鉀含量求泥質(zhì)含量SVTH -用鉀含量求出的泥質(zhì)含量指數(shù)SVKE -用鉀含量求得的泥質(zhì)體積含量K40 -鉀含量 K40 min-純地層鉀含量K40 max -泥巖鉀含量泥質(zhì)含量指數(shù)泥質(zhì)體積含量 用自然伽馬能譜測(cè)井區(qū)分泥質(zhì)砂巖和云母 利用釷和鉀的

30、交會(huì)圖，可以給出三種組成礦物（石英、云母、泥質(zhì)）的百分含量。釷、鉀含量交會(huì)圖第一節(jié) 巖性、孔隙度測(cè)井系列一、自然電位測(cè)井二、伽馬測(cè)井 (結(jié)束)三、聲波測(cè)井四、中子測(cè)井五、密度測(cè)井 1、自然電位測(cè)井： 自然電位產(chǎn)生的原因 影響自然電位異常幅度的因素 自然電位曲線的應(yīng)用 劃分滲透性巖層 估計(jì)泥質(zhì)含量 確定地層水電阻率RW 判斷水淹層2、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用： 劃分巖性 進(jìn)行地層對(duì)比 估算地層中泥質(zhì)含量3、自然伽馬能譜測(cè)井的應(yīng)用 劃分巖性 研究沉積環(huán)境 區(qū)分粘土礦物 尋找頁(yè)巖儲(chǔ)集層 研究生油層 求取泥質(zhì)含量 區(qū)分泥質(zhì)砂巖和云母第一節(jié) 巖性、孔隙度測(cè)井系列一、自然電位測(cè)井二、伽馬測(cè)井三、聲波測(cè)井四、

31、中子測(cè)井五、密度測(cè)井 第一章 測(cè)井方法及其地質(zhì)響應(yīng) 三、聲波測(cè)井 將一個(gè)受控聲波振源放入井中，聲源發(fā)出的聲波引起周圍質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，在地層中產(chǎn)生體波-縱波和橫波；在井壁-鉆井液界面上產(chǎn)生誘導(dǎo)的界面波-偽瑞利波和斯通萊波。這些波作為地層信息的載體，被井下接收器接收，送至地面的記錄下來(lái)，即為聲波測(cè)井。 根據(jù)聲系(接收器、聲源的統(tǒng)稱)排列及尺寸的不同，聲波測(cè)井儀可分為補(bǔ)償聲波測(cè)井儀(BHC)、長(zhǎng)源距聲波測(cè)井儀(LSS)和陣列聲波測(cè)井儀。 由于地層巖石成分、結(jié)構(gòu)、孔隙中流體成分的變化，聲波在井內(nèi)地層中傳播時(shí)，波的速度、幅度甚至頻率都會(huì)發(fā)生變化。只記錄聲波速度變化的稱為聲速測(cè)井(AC)， 記錄聲幅度變化的稱

32、為聲幅測(cè)井。 聲速測(cè)井中短源聲系-僅記錄縱波(即首波)傳播時(shí)差； 長(zhǎng)源距聲系-可記錄縱波、橫波、偽瑞利波、斯通萊 波等各種波列的傳播時(shí)差，又稱為全波聲波測(cè)井。 陣列聲波儀-可記錄縱波聲速、全波列聲速， 還可以記錄聲幅。 1、陣列聲波測(cè)井的輸出顯示 縱波時(shí)差tp 根據(jù)源距為8ft（2.4384m）和10ft的聲系可得出2種縱波 時(shí)差-8ft源距的時(shí)差tp，10ft長(zhǎng)源距時(shí)差tlp 橫波時(shí)差tS 根據(jù)陣列聲波的波形，找出橫波首波， 即可計(jì)算出橫波時(shí)差tS。 橫波時(shí)差ts與縱波時(shí)差tp的比值： 泊松比、縱波平均能量(幅度)、橫波平均能量(幅度)等橫波首波波至可用如下方法識(shí)別： 根據(jù)縱波首波時(shí)間確定：

33、一般地層條件下，-橫波首波滯后于縱波首波時(shí)間為(1.51.8)Tp。 根據(jù)縱波首波與橫波間波峰數(shù)確定：相同源距條件下，縱波首波與橫波到達(dá)時(shí)間有一定范圍，通常約為59個(gè)波峰。 同一地層，一般條件下縱波與橫波速度基本保持不變-利用波形圖中各縱波首波起始點(diǎn)聯(lián)線；再找出橫波首波起始點(diǎn)清楚處聯(lián)線，使其與縱波首起始點(diǎn)聯(lián)線近于平行-即可確定。 2、聲波全波列信息采集 依據(jù)到達(dá)接收探頭的先后分別為：滑行縱波(P波)滑行橫波(S波)偽瑞利波斯通萊波(ST)偽瑞利波斯通萊波縱波橫波聲波全波列的成分示意圖 聲波全波列各種波型在到時(shí)、振幅、頻率特性等方面各不相同。3、聲波全波列測(cè)井資料解釋與應(yīng)用 聲波全波列測(cè)井含有大量的地層聲學(xué)性質(zhì)，從而拓寬了聲波測(cè)井的應(yīng)用范圍，主要有以下應(yīng)用。 1) 估算地層孔隙度2) 劃分巖性3) 劃分含氣層4) 判斷裂縫帶5