常規(guī)測井培訓孔隙度曲線

常規(guī)測井培訓孔隙度曲線第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、聲波速度測井聲波測井是以巖石等介質的聲學特性為基礎而提出的一種研究鉆井地質剖面、評價固井質量等問題的測井方法。包括聲波速度測井、聲波幅度測井、全波列測井等。聲速測井（也稱聲波時差測井）測量地層聲波速度。地層聲波速度與地層的巖性、孔隙度及孔隙流體性質等因素有關。因此，根據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。聲速測井是三種主要的巖性-孔隙度測井方法之一。第二頁，共二十六頁，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。這是用聲速測井區(qū)分巖性的依據。（3）孔隙度的影響：地層孔隙通常充滿流體，相對于巖石骨架，孔隙流體是低速介質，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）巖層地質時代和埋深的影響：深度相同成分相似的巖石，地質時代不同，聲速也不同，老地層比新地層具有較高的聲速；巖性和地質時代相同的條件下，聲速隨巖層埋藏深度加深而增大。第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4.2聲速測井原理（1）聲波的發(fā)射與接收發(fā)射和接收聲波的裝置習慣稱為“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泥漿的分界面發(fā)生反、折射。折射角為90o時沿界面?zhèn)鞑サ牟ǚQ為滑行波。此時的入射角稱為臨界角。部分滑行波傳播時會以臨界角折射回井內，由接收探頭探測到。聲速測井測量的即是這樣的滑行縱波。滑行波成為首波：在所有能接收到的波中最先到達，便于區(qū)分。采取措施：大于臨界源距；“隔聲體”設計等。滑行波產生條件：

v2>v1

臨界角入射第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日（2）單發(fā)雙收聲速測井通過測量到達接收探頭的時間差反映地層速度；聲系：一個發(fā)射探頭，兩個接收探頭；聲波時差：聲波傳播單位距離所用的時間，單位s/m，常用μs/m或μs/ft

。通過測量滑行波到達兩個接收探頭的時間差，換算為聲波時差，沿井剖面連續(xù)測量，記錄聲波時差曲線，常用AC或Δt表示。第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日（3）補償聲速測井單發(fā)雙收主要缺點：井徑變化（擴大）界面處，聲波時差出現“假異?！保浑p發(fā)雙收補償聲速：相當于兩個單發(fā)雙收聲系，井徑變化對它們的影響相反，取二者平均值，消除假異常。第六頁，共二十六頁，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為厚層，小于間距的稱為薄層。由于聲速測井的輸出（時差）代表R1R2間地層的平均時差，因此它們的聲速測井時差曲線存在一定差異?！爸懿ㄌS”現象的影響疏松砂巖氣層或裂縫發(fā)育地層，聲衰減嚴重，聲波時差增大，曲線上顯示忽大忽小幅度急劇變化的現象。常用于判斷裂縫發(fā)育地層和尋找氣層。第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日余波干擾某些高速地層與井內泥漿聲阻抗差別較大，聲波在井內泥漿和井壁上反射較強，在井筒內的多次反射形成混響聲場，使首波辨認極為困難，甚至不可能。測量盲區(qū)雙發(fā)雙收聲系記錄的是兩個時差的平均值。在低速地層，上發(fā)射時聲波實際傳播距離與下發(fā)射時聲波實際傳播距離可能完全不重合。此時，在儀器記錄點附近一定厚度的地層對測量結果沒有任何貢獻，稱為“盲區(qū)”。此時所測時差與記錄點所在深度處地層速度無關。第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日4.4刻度與測井質量控制刻度主要包括地面設備的校準和井下儀器的檢查。井下儀器的檢查通常是在充滿水的鋁管或在井中的鋼套管內進行（鋁管和鋼套管的時差約為57μs/ft）；上井前應在車間進行鋁筒刻度，所測值與標稱值絕對誤差應在5μs/m（1.5μs/ft）以內；套管聲波時差數值應在187±5μs/m（57±2μs/ft）；滲透層不得出現與地層無關的跳動，遇周波跳躍時，應減速后重復測量；測井曲線值不得低于巖石骨架值；滲透層時差值應符合地區(qū)規(guī)律。利用它計算的孔隙度值應與其它孔隙度測井得到的數值基本一致。第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日4.5主要應用確定地層巖性和孔隙度地層聲速和地層孔隙度有關，通過理論計算和實驗室測量可以確定聲速或時差與孔隙度的關系，所以由聲速測井的時差值可以估算地層孔隙度。常用威利時間平均公式：得到公式適用于：均勻粒間孔隙、固結壓實純地層。其它情況需要校正，常見的壓實校正公式：不同巖性地層聲速（時差）不同，可以識別地層巖性。識別氣層和裂縫主要依據時差明顯變大或“周波跳躍”現象。檢測地層壓力異常（超壓地層）(鉆井上很有用)

主要骨架及流體參數（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，共二十六頁，2022年，8月28日第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日5、密度測井巖石體積密度是表征巖石性質的一個重要參數，它不但與巖石礦物成分和含量有關，還與孔隙度和孔隙流體類型及含量有關。用伽馬源發(fā)射的射線照射地層，根據康普頓效應測量地層密度稱為地層密度測井；根據康普頓效應和光電效應，用能譜分析法測量巖石光電吸收截面和體積密度的方法稱為巖性-密度測井；密度測井是三種主要的巖性-孔隙度測井方法之一。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.1測井基礎伽馬射線與物質相互作用主要有三種：光電效應、康普頓效應、電子對效應。康普頓效應引起伽馬射線減弱，用康普頓減弱系數σ表示：，一定條件下，σ與介質密度ρ成正比，由此發(fā)展了密度測井。光電效應導致伽馬光子被完全吸收，用宏觀光電吸收截面Σ表示：，測井中K為常數，故Σ可反映巖性。另外常用光電吸收截面指數Pe＝Σ/Z=KZ3.6和體積光電吸收截面指數反映巖性。密度測井利用了康普頓效應，測量地層體積密度；第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.2測井原理（1）伽馬源：

密度測井選用Cs137（2）密度測井：計數率：伽馬射線計數率與密度的關系為。當伽馬源強度和源距選定后，探測器接收到的散射伽馬強度決定于兩個過程：發(fā)射的伽馬經一次或多次散射后能到達探測器的光子數；射向探測器的光子被再散射而改變方向或被吸收的光子數。測井選用的正源距情況下，后者超過前者，即：地層密度越大，計數率越低。測量方式：采用貼井壁測量方式。為了克服泥餅（厚度hmc和密度mc）影響，常采用雙源距補償密度測井：，其中L由長源距計數率得到，由長、短源距計數率共同得到（對長源距測量結果影響較小）。記錄曲線：補償密度（FDC）記錄

b和

兩條曲線。第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.3影響因素及校正（1）泥餅影響：密度測井主要受泥餅厚度和密度的影響，采用補償密度測井可以較好地補償這種影響；（2）井眼影響：普通泥漿、井徑較小時可以忽略井影響，否則需要圖版校正；當井內重晶石(密度大)泥漿時，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Ω叻诺貙拥摩裝進行校正。（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地層測量的ρb與實際值一致，其它巖性測得視密度，與真密度有差別，但誤差很小，通?？梢圆豢紤]。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.4儀器刻度密度測井儀器刻度：

密度測井儀器是在幾個已經精確知道了其體積密度的純實驗地層中刻度的。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。用主刻度標準器將密度測井的儀器讀數與地層體積密度聯系起來。井場刻度方法是用兩個現場刻度器得到低、中、高體積密度值。在測井前和測井后都要用每個刻度器測定儀器響應的變化，以便確證數據是否可靠。刻度必須遠離密度較大的物質，可以使儀器離地面5英尺高，離墻體、管道等至少6英尺遠。由于低溫下探測器會發(fā)生漂移，所以刻度時溫度至少應為10C。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.5測井質量控制按刻度規(guī)范對儀器進行刻度和校驗；補償密度測井應記錄補償密度、泥餅校正和井徑曲線。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（）應為零或小的正值。FDC測井曲線與CNL、BHC、GR曲線有相關性，所計算的地層孔隙度與CNL、BHC計算的地層孔隙度應基本相同。在致密地層，測井值應與巖石骨架值相吻合。重復曲線、重復測井接圖與主曲線對比形狀基本相同。在井壁規(guī)則處，FDC誤差絕對值小于0.03g/cm3，光電吸收截面指數誤差絕對值小于0.46b/電子。密度和Pe值的精度和重復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。最高的測井速度一般為30ft/min（9m/min）。在已知標志層中檢查測井值的一致性。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日5.6資料應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井等結合使用。確定泥質含量

可以利用密度-聲波時差交會圖；也可利用Pe或U計算泥質含量。劃分裂縫帶和氣層

裂縫發(fā)育時，泥漿進入裂縫，使b、和Pe值都會有顯示。氣層的判斷要與其它資料結合，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，共二十六頁，2022年，8月28日第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日6、補償中子測井

在地下儲集層中，孔隙空間一般都充滿了流體。無論水、油和氣都含有氫，而巖石的骨架部分基本不含氫，因而通過測量巖石的含氫量，可以確定巖石孔隙度。補償中子測井就是通過測量下井儀周圍地層含氫量的一種孔隙度測井方法。是重要的巖性-孔隙度測井方法之一（常說的中子孔隙度測井包括井壁種子SNP和補償中子CNL）。第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日6.1測井基礎（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；經過一、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始減速過程；由于氫原子量近似等于中子質量，在中子和氫原子發(fā)生彈性碰撞時損失能量最大，即氫對快中子的減速能力最強?？熘凶颖粶p速就會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)域擴散，直至被地層原子核俘獲為止；地層常見元素中，對熱中子俘獲能力最強的是氯，因此巖石對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，共二十六頁，2022年，8月28日（2）影響熱中子計數率的因素熱中子的空間分布既與巖層的含氫量有關，又與含氯量有關；離源距離越遠，計數率越低；指數規(guī)律降低；測井采用正源距時，孔隙度越大，含氫越多，計數率越低；通過熱中子計數反映巖層含氫量，進而反映孔隙度時，氯含量就是干擾因素。補償中子測井的“補償”就是補償掉氯的影響。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日6.2測井原理

補償中子測井采用雙源距比值法測量：用長、短源距兩個探測器接收熱中子，得到兩個計數率Nt(r1)，Nt(r2)，根據用石灰?guī)r刻度的儀器得到的計數率比值Nt(r1)/Nt(r2)與石灰?guī)r孔隙度φN的關系，補償中子測井直接給出石灰?guī)r孔隙度值曲線。當源距r足夠大時，計數率比值Nt(r1)/Nt(r2)只與減速性質有關，基本不受俘獲性質影響。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日6.3測井刻度中子測井儀一級裸眼井刻度是在淡水飽和的純的實驗室地層中進行的。刻度井的人工地層都是由天然的石灰?guī)r加工制成。進行刻度的裝置有三種（三級）：國家級環(huán)境模擬實驗井：即一級標準刻度裝置（稱API實驗井），提供放射性類型測井測量值和地層參數進行比較的一級標準。公司級環(huán)境模擬實驗井：即二級標準刻度裝置。其數據通過一級刻度標定，以保證刻度標準的精確。現場用輕便環(huán)境模擬刻度器：即三級標準刻度裝置。井下儀器對該刻度器的基本響應，通過與一、二級刻度的響應相比較