常規(guī)測(cè)井培訓(xùn)孔隙度曲線(xiàn)

常規(guī)測(cè)井培訓(xùn)孔隙度曲線(xiàn)第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4、聲波速度測(cè)井聲波測(cè)井是以巖石等介質(zhì)的聲學(xué)特性為基礎(chǔ)而提出的一種研究鉆井地質(zhì)剖面、評(píng)價(jià)固井質(zhì)量等問(wèn)題的測(cè)井方法。包括聲波速度測(cè)井、聲波幅度測(cè)井、全波列測(cè)井等。聲速測(cè)井（也稱(chēng)聲波時(shí)差測(cè)井）測(cè)量地層聲波速度。地層聲波速度與地層的巖性、孔隙度及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。因此，根據(jù)聲波在地層中的傳播速度，就可以確定地層孔隙度、巖性及孔隙流體性質(zhì)。聲速測(cè)井是三種主要的巖性-孔隙度測(cè)井方法之一。第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4.1地層聲速的影響因素（1）彈性波的傳播：縱波：橫波：其中的ρ、E、σ分別為地層密度、楊氏模量和泊松比。（2）巖性的影響：由于不同礦物的彈性模量、密度及泊松比不同，所以由不同礦物組成的巖石，其聲速也不同。常見(jiàn)巖石中最高速的是白云巖7900m/s，最低速為泥巖，約1800m/s，一般在3000～6000m/s。這是用聲速測(cè)井區(qū)分巖性的依據(jù)。（3）孔隙度的影響：地層孔隙通常充滿(mǎn)流體，相對(duì)于巖石骨架，孔隙流體是低速介質(zhì)，所以相同巖性、相同孔隙流體的地層，孔隙度越大，地層聲速越小。（4）巖層地質(zhì)時(shí)代和埋深的影響：深度相同成分相似的巖石，地質(zhì)時(shí)代不同，聲速也不同，老地層比新地層具有較高的聲速；巖性和地質(zhì)時(shí)代相同的條件下，聲速隨巖層埋藏深度加深而增大。第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4.2聲速測(cè)井原理（1）聲波的發(fā)射與接收發(fā)射和接收聲波的裝置習(xí)慣稱(chēng)為“探頭”，是一種換能器，具有一定的方向性、頻率特性和聲功率。發(fā)射的聲波頻率一般為20～25kHz，介于聲波與超聲波之間。發(fā)射的聲波在井壁地層與井內(nèi)泥漿的分界面發(fā)生反、折射。折射角為90o時(shí)沿界面?zhèn)鞑サ牟ǚQ(chēng)為滑行波。此時(shí)的入射角稱(chēng)為臨界角。部分滑行波傳播時(shí)會(huì)以臨界角折射回井內(nèi)，由接收探頭探測(cè)到。聲速測(cè)井測(cè)量的即是這樣的滑行縱波?；胁ǔ蔀槭撞ǎ涸谒心芙邮盏降牟ㄖ凶钕鹊竭_(dá)，便于區(qū)分。采取措施：大于臨界源距；“隔聲體”設(shè)計(jì)等。滑行波產(chǎn)生條件：

v2>v1

臨界角入射第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）單發(fā)雙收聲速測(cè)井通過(guò)測(cè)量到達(dá)接收探頭的時(shí)間差反映地層速度；聲系：一個(gè)發(fā)射探頭，兩個(gè)接收探頭；聲波時(shí)差：聲波傳播單位距離所用的時(shí)間，單位s/m，常用μs/m或μs/ft

。通過(guò)測(cè)量滑行波到達(dá)兩個(gè)接收探頭的時(shí)間差，換算為聲波時(shí)差，沿井剖面連續(xù)測(cè)量，記錄聲波時(shí)差曲線(xiàn)，常用AC或Δt表示。第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（3）補(bǔ)償聲速測(cè)井單發(fā)雙收主要缺點(diǎn)：井徑變化（擴(kuò)大）界面處，聲波時(shí)差出現(xiàn)“假異常”；雙發(fā)雙收補(bǔ)償聲速：相當(dāng)于兩個(gè)單發(fā)雙收聲系，井徑變化對(duì)它們的影響相反，取二者平均值，消除假異常。第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4.3影響因素地層厚度的影響厚度大于間距的地層稱(chēng)為厚層，小于間距的稱(chēng)為薄層。由于聲速測(cè)井的輸出（時(shí)差）代表R1R2間地層的平均時(shí)差，因此它們的聲速測(cè)井時(shí)差曲線(xiàn)存在一定差異。“周波跳躍”現(xiàn)象的影響疏松砂巖氣層或裂縫發(fā)育地層，聲衰減嚴(yán)重，聲波時(shí)差增大，曲線(xiàn)上顯示忽大忽小幅度急劇變化的現(xiàn)象。常用于判斷裂縫發(fā)育地層和尋找氣層。第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日余波干擾某些高速地層與井內(nèi)泥漿聲阻抗差別較大，聲波在井內(nèi)泥漿和井壁上反射較強(qiáng)，在井筒內(nèi)的多次反射形成混響聲場(chǎng)，使首波辨認(rèn)極為困難，甚至不可能。測(cè)量盲區(qū)雙發(fā)雙收聲系記錄的是兩個(gè)時(shí)差的平均值。在低速地層，上發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離與下發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離可能完全不重合。此時(shí)，在儀器記錄點(diǎn)附近一定厚度的地層對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，稱(chēng)為“盲區(qū)”。此時(shí)所測(cè)時(shí)差與記錄點(diǎn)所在深度處地層速度無(wú)關(guān)。第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4.4刻度與測(cè)井質(zhì)量控制刻度主要包括地面設(shè)備的校準(zhǔn)和井下儀器的檢查。井下儀器的檢查通常是在充滿(mǎn)水的鋁管或在井中的鋼套管內(nèi)進(jìn)行（鋁管和鋼套管的時(shí)差約為57μs/ft）；上井前應(yīng)在車(chē)間進(jìn)行鋁筒刻度，所測(cè)值與標(biāo)稱(chēng)值絕對(duì)誤差應(yīng)在5μs/m（1.5μs/ft）以?xún)?nèi)；套管聲波時(shí)差數(shù)值應(yīng)在187±5μs/m（57±2μs/ft）；滲透層不得出現(xiàn)與地層無(wú)關(guān)的跳動(dòng)，遇周波跳躍時(shí)，應(yīng)減速后重復(fù)測(cè)量；測(cè)井曲線(xiàn)值不得低于巖石骨架值；滲透層時(shí)差值應(yīng)符合地區(qū)規(guī)律。利用它計(jì)算的孔隙度值應(yīng)與其它孔隙度測(cè)井得到的數(shù)值基本一致。第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日4.5主要應(yīng)用確定地層巖性和孔隙度地層聲速和地層孔隙度有關(guān)，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量可以確定聲速或時(shí)差與孔隙度的關(guān)系，所以由聲速測(cè)井的時(shí)差值可以估算地層孔隙度。常用威利時(shí)間平均公式：得到公式適用于：均勻粒間孔隙、固結(jié)壓實(shí)純地層。其它情況需要校正，常見(jiàn)的壓實(shí)校正公式：不同巖性地層聲速（時(shí)差）不同，可以識(shí)別地層巖性。識(shí)別氣層和裂縫主要依據(jù)時(shí)差明顯變大或“周波跳躍”現(xiàn)象。檢測(cè)地層壓力異常（超壓地層）(鉆井上很有用)

主要骨架及流體參數(shù)（單位：μs/m）砂巖：168或182石灰?guī)r：156白云巖：143淡水泥漿：620鹽水泥漿：608第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5、密度測(cè)井巖石體積密度是表征巖石性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，它不但與巖石礦物成分和含量有關(guān)，還與孔隙度和孔隙流體類(lèi)型及含量有關(guān)。用伽馬源發(fā)射的射線(xiàn)照射地層，根據(jù)康普頓效應(yīng)測(cè)量地層密度稱(chēng)為地層密度測(cè)井；根據(jù)康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)，用能譜分析法測(cè)量巖石光電吸收截面和體積密度的方法稱(chēng)為巖性-密度測(cè)井；密度測(cè)井是三種主要的巖性-孔隙度測(cè)井方法之一。第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.1測(cè)井基礎(chǔ)伽馬射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用主要有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)引起伽馬射線(xiàn)減弱，用康普頓減弱系數(shù)σ表示：，一定條件下，σ與介質(zhì)密度ρ成正比，由此發(fā)展了密度測(cè)井。光電效應(yīng)導(dǎo)致伽馬光子被完全吸收，用宏觀光電吸收截面Σ表示：，測(cè)井中K為常數(shù)，故Σ可反映巖性。另外常用光電吸收截面指數(shù)Pe＝Σ/Z=KZ3.6和體積光電吸收截面指數(shù)反映巖性。密度測(cè)井利用了康普頓效應(yīng)，測(cè)量地層體積密度；第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.2測(cè)井原理（1）伽馬源：

密度測(cè)井選用Cs137（2）密度測(cè)井：計(jì)數(shù)率：伽馬射線(xiàn)計(jì)數(shù)率與密度的關(guān)系為。當(dāng)伽馬源強(qiáng)度和源距選定后，探測(cè)器接收到的散射伽馬強(qiáng)度決定于兩個(gè)過(guò)程：發(fā)射的伽馬經(jīng)一次或多次散射后能到達(dá)探測(cè)器的光子數(shù)；射向探測(cè)器的光子被再散射而改變方向或被吸收的光子數(shù)。測(cè)井選用的正源距情況下，后者超過(guò)前者，即：地層密度越大，計(jì)數(shù)率越低。測(cè)量方式：采用貼井壁測(cè)量方式。為了克服泥餅（厚度hmc和密度mc）影響，常采用雙源距補(bǔ)償密度測(cè)井：，其中L由長(zhǎng)源距計(jì)數(shù)率得到，由長(zhǎng)、短源距計(jì)數(shù)率共同得到（對(duì)長(zhǎng)源距測(cè)量結(jié)果影響較小）。記錄曲線(xiàn)：補(bǔ)償密度（FDC）記錄

b和

兩條曲線(xiàn)。第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.3影響因素及校正（1）泥餅影響：密度測(cè)井主要受泥餅厚度和密度的影響，采用補(bǔ)償密度測(cè)井可以較好地補(bǔ)償這種影響；（2）井眼影響：普通泥漿、井徑較小時(shí)可以忽略井影響，否則需要圖版校正；當(dāng)井內(nèi)重晶石(密度大)泥漿時(shí)，若重晶石含量高，需要校正。（3）自然放射性：FDC的ρb受自然放射性影響要大于LDT，而LDT的ρb幾乎不受影響?？蓪?duì)高放地層的ρb進(jìn)行校正。（4）儀器刻度條件：FDC的ρb是在飽和淡水的純石灰?guī)r刻度井中刻度的，只有石灰?guī)r地層測(cè)量的ρb與實(shí)際值一致，其它巖性測(cè)得視密度，與真密度有差別，但誤差很小，通常可以不考慮。第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.4儀器刻度密度測(cè)井儀器刻度：

密度測(cè)井儀器是在幾個(gè)已經(jīng)精確知道了其體積密度的純實(shí)驗(yàn)地層中刻度的。這些地層包括石灰?guī)r、砂巖和白云巖的廣闊范圍，目前主要使用石灰?guī)r。用主刻度標(biāo)準(zhǔn)器將密度測(cè)井的儀器讀數(shù)與地層體積密度聯(lián)系起來(lái)。井場(chǎng)刻度方法是用兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)刻度器得到低、中、高體積密度值。在測(cè)井前和測(cè)井后都要用每個(gè)刻度器測(cè)定儀器響應(yīng)的變化，以便確證數(shù)據(jù)是否可靠。刻度必須遠(yuǎn)離密度較大的物質(zhì)，可以使儀器離地面5英尺高，離墻體、管道等至少6英尺遠(yuǎn)。由于低溫下探測(cè)器會(huì)發(fā)生漂移，所以刻度時(shí)溫度至少應(yīng)為10C。第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.5測(cè)井質(zhì)量控制按刻度規(guī)范對(duì)儀器進(jìn)行刻度和校驗(yàn)；補(bǔ)償密度測(cè)井應(yīng)記錄補(bǔ)償密度、泥餅校正和井徑曲線(xiàn)。除鉆井液中加重晶石或地層為煤層、黃鐵礦層外，泥餅校正值（）應(yīng)為零或小的正值。FDC測(cè)井曲線(xiàn)與CNL、BHC、GR曲線(xiàn)有相關(guān)性，所計(jì)算的地層孔隙度與CNL、BHC計(jì)算的地層孔隙度應(yīng)基本相同。在致密地層，測(cè)井值應(yīng)與巖石骨架值相吻合。重復(fù)曲線(xiàn)、重復(fù)測(cè)井接圖與主曲線(xiàn)對(duì)比形狀基本相同。在井壁規(guī)則處，F(xiàn)DC誤差絕對(duì)值小于0.03g/cm3，光電吸收截面指數(shù)誤差絕對(duì)值小于0.46b/電子。密度和Pe值的精度和重復(fù)性在以下情況中都下降：不規(guī)則井眼、有裂縫和空洞地層、厚泥餅或間隙。最高的測(cè)井速度一般為30ft/min（9m/min）。在已知標(biāo)志層中檢查測(cè)井值的一致性。第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日5.6資料應(yīng)用確定巖性和孔隙度

這是其主要用途，并常與中子孔隙度測(cè)井等結(jié)合使用。確定泥質(zhì)含量

可以利用密度-聲波時(shí)差交會(huì)圖；也可利用Pe或U計(jì)算泥質(zhì)含量。劃分裂縫帶和氣層

裂縫發(fā)育時(shí)，泥漿進(jìn)入裂縫，使b、和Pe值都會(huì)有顯示。氣層的判斷要與其它資料結(jié)合，地層含天然氣可使b值降低，而密度孔隙度φD增大。第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日6、補(bǔ)償中子測(cè)井

在地下儲(chǔ)集層中，孔隙空間一般都充滿(mǎn)了流體。無(wú)論水、油和氣都含有氫，而巖石的骨架部分基本不含氫，因而通過(guò)測(cè)量巖石的含氫量，可以確定巖石孔隙度。補(bǔ)償中子測(cè)井就是通過(guò)測(cè)量下井儀周?chē)貙雍瑲淞康囊环N孔隙度測(cè)井方法。是重要的巖性-孔隙度測(cè)井方法之一（常說(shuō)的中子孔隙度測(cè)井包括井壁種子SNP和補(bǔ)償中子CNL）。第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日6.1測(cè)井基礎(chǔ)（1）中子與地層的相互作用：脈沖中子源發(fā)射的14Mev快中子首先與地層發(fā)生非彈性散射，快中子能量降低；經(jīng)過(guò)一、二次非彈性散射后，不可能繼續(xù)發(fā)生非彈性散射，而只能發(fā)生彈性散射而繼續(xù)減速作用；同位素中子源發(fā)射的5Mev的快中子幾乎都是從彈性散射開(kāi)始減速過(guò)程；由于氫原子量近似等于中子質(zhì)量，在中子和氫原子發(fā)生彈性碰撞時(shí)損失能量最大，即氫對(duì)快中子的減速能力最強(qiáng)。快中子被減速就會(huì)變成超熱中子或熱中子；熱中子與地層原子處于熱平衡狀態(tài)，不再減速，而由密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域擴(kuò)散，直至被地層原子核俘獲為止；地層常見(jiàn)元素中，對(duì)熱中子俘獲能力最強(qiáng)的是氯，因此巖石對(duì)熱中子的俘獲能力主要取決于含氯量。氯主要存在于地層水中。第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）影響熱中子計(jì)數(shù)率的因素?zé)嶂凶拥目臻g分布既與巖層的含氫量有關(guān)，又與含氯量有關(guān)；離源距離越遠(yuǎn)，計(jì)數(shù)率越低；指數(shù)規(guī)律降低；測(cè)井采用正源距時(shí)，孔隙度越大，含氫越多，計(jì)數(shù)率越低；通過(guò)熱中子計(jì)數(shù)反映巖層含氫量，進(jìn)而反映孔隙度時(shí)，氯含量就是干擾因素。補(bǔ)償中子測(cè)井的“補(bǔ)償”就是補(bǔ)償?shù)袈鹊挠绊憽５诙?yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日6.2測(cè)井原理

補(bǔ)償中子測(cè)井采用雙源距比值法測(cè)量：用長(zhǎng)、短源距兩個(gè)探測(cè)器接收熱中子，得到兩個(gè)計(jì)數(shù)率Nt(r1)，Nt(r2)，根據(jù)用石灰?guī)r刻度的儀器得到的計(jì)數(shù)率比值Nt(r1)/Nt(r2)與石灰?guī)r孔隙度φN的關(guān)系，補(bǔ)償中子測(cè)井直接給出石灰?guī)r孔隙度值曲線(xiàn)。當(dāng)源距r足夠大時(shí)，計(jì)數(shù)率比值Nt(r1)/Nt(r2)只與減速性質(zhì)有關(guān)，基本不受俘獲性質(zhì)影響。第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日6.3測(cè)井刻度中子測(cè)井儀一級(jí)裸眼井刻度是在淡水飽和的純的實(shí)驗(yàn)室地層中進(jìn)行的?？潭染娜斯さ貙佣际怯商烊坏氖?guī)r加工制成。進(jìn)行刻度的裝置有三種（三級(jí)）：國(guó)家級(jí)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)井：即一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置（稱(chēng)API實(shí)驗(yàn)井），提供放射性類(lèi)型測(cè)井測(cè)量值和地層參數(shù)進(jìn)行比較的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。公司級(jí)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)井：即二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置。其數(shù)據(jù)通過(guò)一級(jí)刻度標(biāo)定，以保證刻度標(biāo)準(zhǔn)的精確。現(xiàn)場(chǎng)用輕便環(huán)境模擬刻度器：即三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置。井下儀器對(duì)該刻度器的基本響應(yīng)，通過(guò)與一、二級(jí)刻度的響應(yīng)相比較