測井曲線應(yīng)用復(fù)習(xí)課程

@地球物理測井方法于1927年由法國人斯侖貝謝兄弟創(chuàng)始(chuàngshǐ)。1939年翁文波在中國開始地球物理測井工作，測井儀器由劉永年設(shè)計制造，使用的測井方法有自然電位測井法和視電阻率測井法。這些測井方法主要用來鑒別巖性、劃分油（氣）、水層、煤層，尋找金屬礦藏以及地層對比等。（半自動測井儀）@50年代，出現(xiàn)了聲波測井、感應(yīng)測井、側(cè)向測井、自然伽馬測井（放射性測井）等，并開始采用單一巖性的測井解釋模型和簡單的數(shù)理統(tǒng)計方法，對巖層做物理參數(shù)計算以進(jìn)行半定量或定量解釋。但這些測井和解釋方法對于碳酸鹽巖、泥質(zhì)砂巖以及其他復(fù)雜巖性的油（氣）層評價仍然十分困難。（JD581多線型全自動測井）@70年代后期，數(shù)字測井階段。相繼出現(xiàn)了巖性—孔隙度測井系列（中子測井、密度測井、聲波測井等）、電測井系列（深、淺測向測井，深、中感應(yīng)測井，微測向測井），及地層傾角測井，對單一巖性與復(fù)雜巖性地層進(jìn)行巖性、物性、含油（氣）性等做定量解釋，同時開展了以地層傾角測井為核心的地質(zhì)分析。（3600，SJD801）@80年代末期，出現(xiàn)了數(shù)控測井儀器，應(yīng)用電子計算機(jī)處理和解釋測井信息，實(shí)現(xiàn)了測井系列化、數(shù)字化。（3700，CSU，XSKC）@90年代，出現(xiàn)了成象測井儀器，使測井技術(shù)發(fā)展到一個高科技階段。（MAXIS500,ECLIPS,EXCELL2000）簡史第一頁，共29頁。一般按所探測的巖石物理性質(zhì)或探測目的可分為:電法測井聲波測井放射性測井地層(dìcéng)傾角測井氣測井地層(dìcéng)測試測井鉆氣測井分類第二頁，共29頁。根據(jù)油（氣）層、煤層或其他探測目標(biāo)與周圍介質(zhì)在電性上的差異，采用下井裝置沿鉆孔剖面記錄巖層的電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)及自然電位的變化。電法測井包括以下幾種：（1）普通電阻率測井使用簡單的下井裝置（電極系）探測巖層電阻率，以研究巖層的電性特征。由于影響因素較多，其測量結(jié)果稱為視電阻率。電阻率測井按其電極系的組合及排列方式不同，又分為梯度電極系測井及電位電極系測井。（2）微電極測井在電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展了微電極測井。它用于測量靠近井壁附近很小一部分泥餅和沖洗帶地層的電阻率，能較準(zhǔn)確地指示泥餅的存在及劃分滲透性地層，能區(qū)分儲集層中的薄夾層（非滲透層）以及準(zhǔn)確地確定地層厚度。（3）側(cè)向測井是一種聚焦電阻率測井方法，主要(zhǔyào)用于高電阻、薄地層及鹽水泥漿測井。根據(jù)同性相斥的原理，在供電電極的上方和下方裝有聚焦電極，用聚焦電流控制主電流路徑，使它只沿側(cè)向流入地層。由于側(cè)向測井電極系結(jié)構(gòu)不同，聚焦電流對主電流的屏蔽作用大小不同，因而它們具有不同的徑向探測深度。（4）感應(yīng)測井是一種探測地層電導(dǎo)率的測井方法。該方法根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量地層中渦流的次生電磁場在接收線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，以確定地層的電導(dǎo)率。它是淡水泥漿和油基泥漿井有效的一種測井方法。同時它特別適用于低電阻率巖層的探測，包括離子導(dǎo)電的含高礦化度地層水的油(氣)、水層和電子導(dǎo)電的金屬礦層。（5）介電測井是探測巖石介電常數(shù)的一種測井方法。由于水的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油(氣)和造巖礦物的介電常數(shù)，所以它可用于判斷油日開發(fā)中出現(xiàn)的水淹層，并提供估計油層殘余油飽和度及含水量多少的可能性。（6）自然電位測井沿鉆孔剖面測量移動電極與地面地極之間的自然電場。自然電位通常是由于地層水和泥漿濾液之間的離子擴(kuò)散作用及巖層對離子的吸附作用產(chǎn)生的。因此，自然電位曲線可用來指示滲透層，確定地層界面、地層水礦化度以及泥質(zhì)含量。在油(氣)井中，它與電阻率測井組合，可以劃分油(氣)、水層并進(jìn)行地層對比等。@電法測井第三頁，共29頁。利用巖石的聲波傳播特性研究鉆孔剖面巖層地質(zhì)特征和井下工程隋況。聲波測井拉其探測目的不同，可分為聲速測井和聲幅測井兩類。常用的聲波測井方法有：聲速測井(縱波速度和橫波速違度)、聲幅測井、聲波變密度測井(或稱微地震測井)、聲波電視測井等。（1）聲速測井記錄聲波沿井壁各地層滑行時經(jīng)過某一長度所需要的時間，主要用于確定巖性、孔隙度和指示氣層。它與密度測井進(jìn)行綜合解釋，可以確定地層聲阻抗和灰層的灰分，同時還可以合成垂直地震剖面。（2）聲幅測井測量聲波初至波前半周幅度的衰減。分為裸眼井聲幅測井和固井聲幅測井。裸眼聲幅測井主要用來(yònɡlái)尋找鉆孔剖面上的裂縫帶；固井聲幅測井主要用于檢查固井質(zhì)量及確定水泥返回高度。（3）聲波變密度測井是一種全波波形測井。在套管井中，能檢查套管與水泥環(huán)和水泥環(huán)與地層膠結(jié)程度的好壞，也是檢查固井質(zhì)量的有效方法之一。在裸眼，它用于確定巖石的橫波速度，計算巖石彈性參數(shù)（柏松比，楊氏模量、切變模量等），對于評價煤層的強(qiáng)度特別有用。（4）聲波電視測井利用超聲波的傳播與反射，來反映井壁物體形象的測井方法。主要用途是：拍攝井下套管的照片，以檢查套管射孔后的質(zhì)量及套管的工程問題；在裸眼井內(nèi)拍攝井下碳酸鹽巖層和煤層的井壁照片，以確定巖層裂縫及溶洞的形狀。@聲波測井第四頁，共29頁。測量井剖面巖石的天然放射性射線的強(qiáng)度(qiángdù)，或測量經(jīng)過放射性源照射后，巖石所產(chǎn)生的次生放射性射線強(qiáng)度(qiángdù)，用以發(fā)現(xiàn)放射性礦藏，確定巖石成分，計算巖石物性參數(shù)，判斷氣層。（1）一般的中子測井，當(dāng)中子源釋放出的快中子同介質(zhì)原子核發(fā)生碰撞時，就會失掉自己的部分能量，減低速度并最后變成熱中子。由于氫原子核與中子的質(zhì)量基本相等，中子在含有大量氫的含水層和含油層里最容易被減速。因此，通過測量中子的計數(shù)率可以反映孔隙度的大小。根據(jù)測量的中子能量的大小可以分為熱中子和超熱中子測井。目前的三孔隙度測井中的補(bǔ)償中子測井就屬于該類。（2）中子壽命測井，測量熱中子被地層俘獲所需要的時間?？梢岳盟鼇韰^(qū)分油水層、劃分油、氣、水的界面。（3）中子伽馬能譜測井：快中子非彈性散射伽馬能譜測井、中子俘獲伽馬能譜測井、中子活化伽馬能譜測井。主要用于判別地層中碳氧原子含量的差異，進(jìn)而判斷含油、水量的大小。（4）中子活化測井，是中子活化分析技術(shù)在測井中的應(yīng)用。主要用于尋找銅、鎳礦體并確定其含量。在石油領(lǐng)域主要用于識別巖性、確定泥質(zhì)含量。（5）伽馬-伽馬密度測井，即常說的密度測井，測量巖層密度。（6）自然伽馬測井，測量沿井孔的天然放射性。劃分巖性。（7）核磁測井，利用原子核的核磁共振效應(yīng)，氫核的核磁共振效應(yīng)最明顯，也是核磁測井的研究對象。核磁測井能夠直接劃分儲集層，并確定它們的自由流體指數(shù)，進(jìn)而確定地下可采的石油儲量。核磁測井還能確定地層的有效孔隙度、地層流體類型和含量、地層水電祖率和巖性等多種參數(shù)。核磁測井是迄今為止唯一能夠直接獲取地層滲透率的測井方法。@核測井第五頁，共29頁。@地層傾角測井測量地層的傾角與方位角，能夠(nénggòu)確定真實(shí)的地層傾角和方位的變化?？捎糜谘芯繕?gòu)造變化，確定斷層、不整合、交錯層、砂壩、巖礁，以及研究地質(zhì)沉積環(huán)境等。此外，地層傾角測井還可以探測井壁附近的地層裂縫帶，確定裂縫走向和方位，通常又稱為裂縫識別測井。@地層測試測井使用電纜式地層測試器，在裸眼井進(jìn)行地層流體取樣，測定地層流體恢復(fù)壓力。通過計算獲得原始地層壓力及有效滲透率。它可以用于探井中途測試，是一種直接找油、找氣的探測方法。@氣測井測定鉆開巖層后進(jìn)入泥漿中的烴類氣體（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷）和非烴類氣體的含量及其化學(xué)成分，用以發(fā)現(xiàn)探井中的油層，提供測試層位。是石油勘探中直接找油的、找氣的測井方法。@地層測試測井使用電纜式地層測試器，在裸眼井進(jìn)行地層流體取樣，測定地層流體恢復(fù)壓力。通過計算獲得原始地層壓力及有效滲透率。它可以用于探井中途測試，是一種直接找油、找氣的探測方法。@隨鉆測井將電阻率、自然伽馬、井斜等傳感器裝載鉆挺內(nèi)，邊鉆進(jìn)邊測量，脈沖信號通過泥漿傳輸?shù)降孛婕o(jì)錄系統(tǒng)，可以消除泥漿對油氣層侵入的影響，能反映油氣層的電阻率，提高地層的評價精度。井斜信息能及時確定井眼斜角和方位角，控制鉆井質(zhì)量。這種方法目前已在世界海洋鉆井工作中使用。@生產(chǎn)測井測量套管內(nèi)流體的流量、含水率、壓力、溫度等參數(shù)。它是在射孔作業(yè)以后進(jìn)行的油井生產(chǎn)動態(tài)測井。此外，在水文地質(zhì)勘探中也有廣泛用途。生產(chǎn)測井可以分為流量、含水、壓力、溫度等測井。第六頁，共29頁。自然電位、自然伽瑪曲線：自然電位：在沒有人工供電的情況下，測量電極M在井內(nèi)移動時，仍能測量到與巖性有關(guān)的電位變化。引起這一現(xiàn)象的原因是地層水含鹽濃度和鉆井液含鹽濃度不同，引起離子的擴(kuò)散作用和巖石顆粒對離子的吸附作用；地層壓力與鉆井液柱壓力不同時，在地層孔隙中產(chǎn)生過濾作用。自然伽馬：巖石中含油天然的放射性元素，這些元素在衰變的過程中放出大量的α、β、γ射線。三大巖類中火成巖放射性最強(qiáng)，沉積巖最弱。在一般情況下，沉積巖的放射性主要取決于巖層(yáncéng)的泥質(zhì)含量。所以我們可以用其劃分巖性、進(jìn)行地層對比、確定泥質(zhì)含量等。自然伽馬常被簡寫為GR，單位是API。⑴判斷巖性，確定滲透性地層；⑵計算地層水電阻率；⑶估計地層的泥質(zhì)含量；⑷判斷水淹層位。第七頁，共29頁。微電極（微梯度、微電位）：主要用來判斷滲透層及巖性，并能準(zhǔn)確(zhǔnquè)地測出沖洗帶電阻率。微電位的探測深度為8～10cm，所測的視電阻率主要反映沖洗帶電阻率；微梯度的探測深度為4～6cm，測量結(jié)果主要受泥餅影響。當(dāng)微電位曲線幅度大于微梯度曲線的幅度時，稱正幅度差；反之為負(fù)幅度差。滲透層井段基本上都有幅度差，淡水鉆井液是正幅度差。非滲透層無幅度差，或正負(fù)不變的小幅度差。微梯度常用ML2表示、微電位用ML表示，單位都是Ω.m。微電極曲線的探測范圍小，縱向分辨能力強(qiáng)，在區(qū)分滲透層和非滲透層的界面時可用微電位和微梯度曲線分歧的半幅點(diǎn)的深度來劃分由于微電極可以區(qū)分滲透層和非滲透層，在油層中將非滲透層和致密夾層扣除就得到有效厚度。作用：1、劃分巖性及確定滲透層；2、確定巖性界面；3、確定含油砂巖的有效厚度；4、確定井徑擴(kuò)大的井段；5、確定沖洗帶電阻率和泥餅厚度。第八頁，共29頁。微電位、微梯度曲線(qūxiàn)應(yīng)用三個電極A、M1、M2，A為供電電極，M1、M2為測量電極，電極間距離為0.025m。三個點(diǎn)電極組成兩種類型的微電極系：微梯度電極系、微電位電極系。微電位的探測深度為8～10cm，微梯度探測深度為4～6cm。微電位所測的視電阻率主要反應(yīng)滲透層井沖洗帶電阻率，而微梯度測量的結(jié)果主要受泥餅影響。劃分巖性及確定滲透層：首先用有無幅度差將滲透層和非滲透層區(qū)分開。再根據(jù)幅度大小和幅度差的大小詳細(xì)(xiángxì)地劃分巖性。確定巖層界面微電極曲線的探測范圍小，縱向分辨率能力較強(qiáng)，劃分薄互層組和薄夾層比較可靠。滲透層的界面可用微電位和微梯度兩條曲線分歧的半幅點(diǎn)的深度位置來劃分。一般砂泥巖剖面常用此劃分滲透層。確定含油砂巖的有效厚度由于微電極曲線具有劃分薄層和區(qū)分滲透和非滲透性巖層的兩大特點(diǎn)，在油層中把非滲透性和致密的薄夾層從含油氣層總厚度中扣除就得到有效厚度。和泥餅厚度(hòudù)第九頁，共29頁。深側(cè)向、淺側(cè)向曲線、微球聚焦：由于泥漿和圍巖的分流作用，使得普通電阻率測井獲得的視電阻率遠(yuǎn)小于地層真電阻率。為了使主電流側(cè)向流入地層，就需要加兩個或多個屏蔽電極。深側(cè)向的屏蔽電極長，回路電極距離遠(yuǎn)，迫使電流束流入地層很遠(yuǎn)才能到達(dá)回路電極；淺側(cè)向的屏蔽電極短，回路電極距離近，所以它探測的范圍較淺。根據(jù)(gēnjù)屏蔽電極的多少，可分為三側(cè)向、七側(cè)向等。深、淺側(cè)向的簡寫分別為LLD和LLS，微球聚焦的簡寫是MSFL，單位都是Ω.m。第十頁，共29頁。普通電極系測井曲線：電極系測井分電位電極系、梯度電極系，主要區(qū)別就是不成(bùchéng)對電極到靠近它的那個成對電極間的距離，如果小于成對電極間的距離為電位電極系，反之為梯度電極系。如果成對電極，在不成(bùchéng)對電極下方的叫正裝電極系，反之為倒裝電極系。由于正裝梯度電極系測出的Ra曲線在高阻層底界面出現(xiàn)極大值，所以也叫底部梯度電極系。根據(jù)電極間距離的不同，可分為0.45、0.5、1.0、2.5、4.0m等，分別用符號R045、R05、R1、R25、R4表示，單位都是Ω.m。第十一頁，共29頁。各種測井儀所記錄的測井信息，分為數(shù)字磁帶記錄和連續(xù)的模擬曲線照相記錄兩類。后者屬于老的記錄方式，當(dāng)需要使用計算機(jī)處理時，必須通過數(shù)字化儀對連續(xù)的模擬曲線進(jìn)行采樣，并將數(shù)據(jù)記錄在數(shù)字磁帶上。數(shù)字處理：測井?dāng)?shù)據(jù)處理的對象是記錄在磁帶上的由測井儀器所獲得(huòdé)的經(jīng)過采樣的各種物理信息。在磁帶上記錄的有地層電阻率、電導(dǎo)率、巖石體積密度、聲波時差、自然電位以及人工放射性和自然放射性強(qiáng)度等。測井?dāng)?shù)據(jù)的處理是通過由不同的功能的環(huán)節(jié)組成的流程來實(shí)現(xiàn)。通常包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：（1）野外磁帶的檢查與預(yù)處理:包括：用程序?qū)⒋艓系挠涗浀臄?shù)據(jù)打印出來，以檢查各種數(shù)據(jù)文件的鑒別號、深度、采樣間距、采樣數(shù)據(jù)是否合理、準(zhǔn)確。預(yù)處理的目的是，將野外磁帶處理成便于計算機(jī)使用的室內(nèi)磁帶或磁盤文件。其內(nèi)容是改變記錄格式，對野外磁帶數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、刻度、校正及歸類排列，從而得到采樣間距一致、深度對齊、數(shù)據(jù)正確的是室內(nèi)磁帶。（2）處理:應(yīng)用各種測井分析程序?qū)κ覂?nèi)磁帶上的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行自動處理解釋，獲得(huòdé)鉆孔中目的層的有效孔隙度、含水飽和度、原始含油體積、可動油體積、滲透率、次生孔隙度指數(shù)、巖石礦物成分等10幾個地質(zhì)參數(shù)，并以數(shù)據(jù)或連續(xù)曲線圖的方式顯示出來。處理中，還可以采用交會圖技術(shù)，檢查原始測井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量，選擇解釋模型及解釋參數(shù)等。（3）解釋:根據(jù)處理后所得到的數(shù)據(jù)或地質(zhì)參數(shù)曲線，對鉆孔的目的層做出定性、定量的評價。對石油勘探與開發(fā)則包括判斷巖性、判斷油、氣、水層、計算油氣儲量等；對煤田勘探則主要是劃分煤層、并對煤層的品位做出評價。數(shù)據(jù)處理和解釋(jiěshì)第十二頁，共29頁。三孔隙度測井：聲波時差測井：由于巖性的不同，聲波在巖石中通過時的速度也不相同。聲波測井實(shí)際上是測量兩個探頭間地層的平均時差。一般的，聲波在砂巖中傳播的速度較快，時差數(shù)值較低，在泥巖中傳播的時差較高。由此可以(kěyǐ)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，求取地層的孔隙度。式中：Δtmas－－巖石骨架橫波時差Δtf－－孔隙中流體的時差m－－經(jīng)驗(yàn)指數(shù)ΔtR－－橫波、縱波時差比第十三頁，共29頁。（補(bǔ)償）密度測井：由伽馬源放出的伽馬射線因?yàn)樯⑸湮?，使?qiáng)度減弱，接受探頭接受到經(jīng)過巖石散射后未被吸收的伽馬射線。巖層的電子密度大，則散射的伽馬就多，未被吸收散射伽馬射線的計數(shù)率就少，反之則計數(shù)率大。電子多，說明巖石的密度大。主要作用：⑴確定巖層巖性⑵計算孔隙度⑶區(qū)分(qūfēn)儲層的流體性質(zhì)φb－－密度測井求得的孔隙度ρma－－巖石骨架的密度值ρf－－巖石孔隙度所含流體的密度值ρb－－地層密度第十四頁，共29頁。感應(yīng)電導(dǎo)率測井、井徑：感應(yīng)測井是利用(lìyòng)電磁感應(yīng)原理研究地層電阻率的一種方法，通過高頻振蕩電路，在周圍地層產(chǎn)生交變電磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電流和感生電動勢，從而形成渦流。渦流在地層中產(chǎn)生二次交變電磁場。接收線圈所接受到的二次交變電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電流和感生電動勢的強(qiáng)弱，取決于地層電導(dǎo)率。根據(jù)公式：ER＝k×σ其中：k為儀器常數(shù)；σ為地層電導(dǎo)率；ER為二次交變所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)測井分深感應(yīng)測井、中感應(yīng)測井，分別簡寫為ILD、ILM，單位Ω.m。在目的層段，最大值15Ω.m以下，最小值1Ω.m以上，平均3Ω.m左右，多數(shù)都分布在4Ω.m附近，只有個別位置出現(xiàn)峰值。井徑：一般用CAL表示，單位是IN。第十五頁，共29頁。幾個重要的計算公式：孔隙度：相互連同的，在一般(yībān)壓力條件下，可以允許流體在其中流動的孔隙體積之和與巖樣總體積的比值稱為有效孔隙度。φ－－巖石的有效孔隙度φN－－目的層測井值φNma－－中子孔隙度測井的骨架中子值φNf－－孔隙中的流體值Vsh－－泥質(zhì)含量φNsh－－泥質(zhì)的中子孔隙度補(bǔ)償中子測井聲波時差測井密度測井第十六頁，共29頁。滲透率：在一定壓力(yālì)差下，巖石使流體通過的能力。V－－通過巖石的流體體積Δp－－巖石兩端壓力差A(yù)－－巖石截面積t－－流體通過巖石的時間μ－－流體粘度L－－巖石長度K－－巖石的滲透率第十七頁，共29頁。阿爾奇(Archie)公式(gōngshì)tmwnwRaRSf=——含水飽和度——地層水電阻率——巖石電阻率——飽和度指數(shù)——巖性系數(shù)——膠結(jié)指數(shù)地區(qū)性常數(shù)——孔隙(kǒngxì)度第十八頁，共29頁。含油飽和度：巖石孔隙中含油體積與地層孔隙的總體積之比。即：泥質(zhì)含量公式(gōngshì)：Vsh=1-SP/SSP×100% 式中：SSP—靜自然電位SP—自然電位第十九頁，共29頁。油、氣、水層的識別標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)圖版：360380180200220240260280300320340∞水層油層干層So=20%聲波時差(μs/m)電阻率(Ω)m油水同層So=60%So=0%So=40%氣層第二十頁，共29頁。軟件：國內(nèi)的：forward國外的：斯倫貝謝geoframe-ppackage,wellcompositionpetroviewplusElanplusParadiam:GeologPetrel:可以根據(jù)宏語言(yǔyán)，編寫多井處理程序第二十一頁，共29頁。測井曲線的地質(zhì)(dìzhì)意義巖性測井--------自然(zìrán)伽馬測井自然(zìrán)電位測井電阻率測井-----普通電極(diànjí)系測井系列（4米、2.5米、0.5米、0.45米）側(cè)向測井系列（深淺三側(cè)向、七側(cè)向、八測向、雙側(cè)向）微型聚焦測井微電極(diànjí)（微電位、微梯度）感應(yīng)測井、感應(yīng)電導(dǎo)率測井孔隙度測井------聲波時差測井、密度測井、中子測井1、砂泥巖劃分；2、油氣水層的識別；3、儲層參數(shù)定量求??；第二十二頁，共29頁。砂泥巖的劃分(huàfēn)—砂巖的SP存在正異常、負(fù)異常，GR低值。自然電位產(chǎn)生主要有兩個原因：①地層水和鉆井液柱壓力不同，引起離子的擴(kuò)散作用和巖石顆粒對離子的吸附作用。②地層壓力和鉆井液柱壓力不同時，在地層孔隙中產(chǎn)生過濾作用。與擴(kuò)散吸附電動勢Ed=k*lg(c1/c2)；式中：ｋ-----擴(kuò)散吸附電動勢系數(shù)(xìshù)（溫度25度時，為-11.6mV）；c1-----地層水礦化度,mg/L（NaHCO3:1229—2030mg/L)；c2-----泥漿濾液礦化度,mg/L；以泥巖為基線，當(dāng)c1>c2時，（淡水泥漿）SP曲線負(fù)異常當(dāng)c1<c2時，（咸水泥漿）SP曲線正異常第二十三頁，共29頁。SP負(fù)（正）異常；