地球物理测井原理及应用课件.ppt

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1、地球物理测井原理及应用,主讲：周文学时：40 讲授32-习题及实习8学时 2012年3月20日,0、前言,0.1什么叫地球物理测井？在石油勘探开发中，钻井是获取地下油气资源的唯一手段。但是井是否钻遇了地层中的油气层？油气层的特征情况怎样？（如油气层的岩性、含油气饱和度、油层孔隙度、渗透率等）是石油地质家们想要了解的重要问题。对油气层特征的了解，除了通过钻井的录井资料（特别是岩心资料）能够进行研究外，最重要的是通过测井资料进行分析。,0、前言,0.1什么叫地球物理测井？与钻井录井资料相比，测井资料具有以下优点：资料连续性好；一般整个井剖面连续测量。反映的地层的信息量多而且大；常规测井方法一般有1

2、0-12条曲线，加上特殊测井方法，可以达到20条左右的曲线。可测量4岩石的电性参数、放射性参数、声学参数、电磁参数、地层产状参数、核磁共振特性等。生产成本相对较低。相对于钻井取心，一般为1：10左右的成本比。,0、前言,0.1什么叫地球物理测井？地球物理测井：用专门的测井仪器测量井剖面的各种地球物理参数并对这些参数进行分析和处理，用于对地层特征进行分析、确定油气层（目的层）的各种物理参数的一门科学。任务：测井方法的基本原理；测井曲线的处理方法；地质解释及应用。,0、前言,0.2地球物理测井的发展历史和趋势1927年，法国人Henri Doll在阿尔萨斯省的Pechelborn油田的一口井中测量

3、的第一条电阻率测井曲线。1929年，电阻率测井作为商业性服务在美国、前苏联、印度等国进行了大量应用。1931年，自然电位测井(SP)得到应用，Schlumberger的两兄弟Marcel&Conrad首先研制出第一台笔式测井记录仪，成立了世界著名的Schlumberger公司。30年代初开始、声波测井、地层倾角测井研制，1943年投入应用。1941年测量井中自然伽玛测井（GR),0、前言,0.3地球物理测井的基本流程测井施工设计：测量井段、测井系列（拟增加的测井方法）。测井施工：资料记录和传输资料处理和解释,0.3地球物理测井的基本流程 图（0-1）测井过程示意图,1.电阻率测井系列基本原理及

4、解释,1.1自然电位测井（SP)原理及解释1.1.1井中自然电位产生的基本原理扩散吸附电位扩散电位(Ek)Ek=Kklg(aw/amf)Kk-扩散电位系数，aw/amf-地层水、泥浆滤液的活度。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,实际钻井中，泥浆的矿化度一般比地层水底，即aw大于amf。地层中的Na+和Cl-离子要向井筒内迁移，在不同岩性的地层，有不同的情况：1、砂岩地层，Na+和Cl-同时迁移，由于Cl-迁移快，在井筒中形成富集；2、泥岩地层，由于泥岩分子带正电，其要吸附Cl-，使得Na+迁移到井筒中富集； 上述作用形成的电场为扩散-吸附电位。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.1自然电

5、位测井原理及解释1.1.1井中自然电位产生的基本原理压力扩散（压差）电位Ep=Kp(P.Rmf)/Ep-压差电动势； Kp压差电位系数； P压差； Rmf泥浆滤液电阻率； 泥浆粘度。由于压差一般较小、且多消耗在井壁的泥饼上，一般不考虑。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.1自然电位测井原理及解释1.1.2自然电位曲线特征及影响因素在awamf条件下，通过井下M电极移动可以测得扩散吸附电位的总和（即自然电位）曲线。泥岩处为正值，一般做为基线泥岩基线。电极回路场中有电流时在渗透层处（如砂岩）sp值为负异常。静自然电位（ssp)：定义为电路中无电流时的sp值。其是不可能测得的。SpRm/(Rm+

6、Rt+Rs).sspRt-纯砂岩地层真实电阻率；Rs-纯泥岩地层真实电阻率。当Rm Rt+Rs时， Sp ssp,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.1自然电位测井原理及解释1.1.2自然电位曲线特征及影响因素影响sp曲线的因素很多，主要有：地层因素；地层渗透性：渗透性高离子迁移速度高， sp幅度大；泥质含量：泥质含量越高，吸附作用越强， sp幅度越小；地层厚度：当地层厚度/井径3.5时，厚度越小， sp幅度越小，反之越大；地层电阻率： Rt越大， sp幅度越大；非地层因素有：泥浆电阻率： Rm越大， sp幅度越大；冲洗带影响：冲洗带越深， sp幅度越小；,1.电阻率测井系列基本原理及解释,

7、1.1自然电位测井原理及解释1.1.3自然电位曲线的解释自然电位曲线常用于砂泥岩地层剖面中许多问题的解释，常用的有：判断岩性和划分渗透层（图1-4）,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.1自然电位测井原理及解释1.1.3自然电位曲线的解释确定地层水电阻率对于纯的含水砂岩地层，ssp与地层水活度和泥浆滤液活度有下列关系： ssp=-Klg(aw/amf) 在地层水和泥浆滤液矿化度不太高的情况下。其溶液的电阻率与活度呈反比关系。上式变为： ssp =-Klg(Rmfe/Rwe) Rmfe-泥浆滤液等效电阻率； Rwe-地层水等效电阻率。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.1自然电位测井原理及

8、解释1.1.3自然电位曲线的解释确定地层水电阻率 扩散吸附系数 K=64.25+0.24T(C) T-地层温度。Rmfe的求取根据NaCl为主要盐份的泥浆确定：、在23.9 C时，Rmf0.1om.m，则Rmfe=0.85 Rmf，如Rmf不是23.9 C测定值，可根据图版（1-6）进行换算；、在23.9 C时Rmf0.1om.m，则根据泥浆类型查图版（1-7）得到Rmfe值。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,确定地层水电阻率例：已知某井2570.8-2595.4m井段为砂岩，测得sp=-18mV ssp 泥浆比重1.2g/ml,Rm (18)=0.724

9、om.m,地层温度=100。求：Rw值。解：、根据Rm (18)=0.724 om.m，查图版1-6得到地层条件下的Rm (100)=0.22 om.m； 、根据Rm (100)=0.22 om.m和泥浆比重1.2查图版1-9，将泥浆电阻率Rm换算为Rmf (100)值， Rmf (100)=0.166 om.m； 、由于Rmf0.1,按Rmfe=0.85 Rmf计算得到Rmfe=0.141； 、根据ssp=-18mV 和地层温度100查图版（1-8）得 Rmfe/Rwe=1.6，则Rwe=0.088 om.m； 、根据Rwe=0.088 om.m查图版（1-7）得到Rw=0.092om.m,

10、1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,估计泥质含量地层中泥质含量与静自然电位有关纯砂岩的静自然电位为PSP；纯砂岩的静自然电位为SSP；则有：泥质含量=1-PSP/SSP,1.电阻率测井系列基本原理及解释,自然电位小结1、地层中自然电位的形成 扩散吸附电位 ，压差电位2、自然电位的测量3、曲线形态的影响因素 地层因素：地层渗透性，泥质含量，地层厚度，地层电阻率 非地层因素：泥浆电阻率，冲洗带影响，井径4、应用 判断岩性，划分渗透层，确定地层水电阻率，研究沉积相等。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2普通电阻率测井原理1.2.1岩石电阻率及影响因素电阻率是恒量

11、岩石导电性能的主要物理量，按欧姆定律：r-电阻；Rt-电阻率;L-导电物长;S-导电面积。岩石的电阻率是岩石本身特性与其他参数无关。通过电阻率值可以来了解岩石的特征。,1.2普通电阻率测井原理1.2.1岩石电阻率及影响因素岩石的导电性主要通过导电物质来完成的，导电物质由下列三部分组成：矿物，不同的矿物导电率不同，一般想石英、方解石、长石等电阻率极高（10000欧姆.米），导电性差；黄铁矿、磁铁矿等金属矿物导电性好（几个欧姆.米）； 粘土矿物因含有矿化的层间水和结合水，导电性比一般矿物好；,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2普通电阻率测井原理1.2.1岩石电阻率及影响因素孔隙和孔隙中的矿化

12、水及其分布，一般来讲孔隙度越高，如孔隙中含水，其电阻率越低；地层中矿化水含量越高，岩石电阻率越低；含水孔喉分布越均一电阻率越低（图1-9）。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,Ls,L,曲折度；A=Ls/L,图1-9 曲折度的定义,1.2普通电阻率测井原理1.2.1岩石电阻率及影响因素孔隙中油、气的影响 油气的电阻率很高，一般在几千个欧姆.米以上，因此地层中含油气饱和度越高，其电阻率越大。1.2.2地层水电阻率的确定 纯水是不导电的，由于有矿物质溶解在水中才导电。实验室测定的不同矿化度的水溶液其电阻率如图1-12所示。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,可以利

13、用上述图版，根据地层水的矿化度来求取地层水电阻率，做法如下： 将地层水分析资料折算为等效NaCl，一般油田水有CaCl2、NaSO4、CaCO3等水型，折算方法如下：根据总矿化度，利用图版1-13查出各种离子的换算系数K；,1.电阻率测井系列基本原理及解释,求出各种离子系数K与矿化度的乘积（Ki*矿化度)；求出各离子的乘积之和（ Ki *矿化度）得到等效NaCl矿化度。 由图版1-12查得18时的地层水电阻率。 根据地层温度由图版1-6 查得地层条件下的地层水电阻率。 也可以按下式进行计算（阿尔普其公式）： Rwf=Rw75(75+7)/T()+7 Rwf-地层条件下地层水电阻率，欧姆.米；

14、Rw75- 75F时的水溶液电阻率，欧姆.米； T()-华氏地层温度。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,实例： 地层水分析结果位Ca+460（ppm）；SO4-=1400（ppm）；Na+Cl-19000（ppm）；其总矿化度20860ppm，求18oC时的地层水电阻率。 解：1）根据总矿化度20860ppm查图版1-13，得到各离子K系数为： Ca+=0.81； SO4-=0.45； 2）求等效NaCl矿化度，即 4600.81+14000.45+19000=20000(ppm); 3）查图版1-6，得18oC时的Rw0.37m。 Rw也可以采用前面的阿尔普其公式进行计算,1.电阻率测井系

15、列基本原理及解释,1.2.3地层因素与孔隙度大量的实验室测定结果表明：含100%地层水的岩石的电阻率与它所饱含盐水的电阻率成正比，而比例常数对于一定的岩石来讲（盐水电阻率1欧姆.米）是恒定，这个常数（F）称为地层因素，表达式为： F=Row/Rw-(Humble公式)Row含水纯地层电阻率，欧姆.米Rw地层水电阻率，欧姆.米当含水一定时，同类岩石的F值与岩石孔隙度有关,孔隙度越大，岩石电阻率越低，阿尔奇根据这一实验结果，提出了著名的实验式（Arech公式)：,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.3地层因素与孔隙度m称为孔隙指数或胶结系数a曲折度因素m取决

16、于岩性和孔隙结构特征，不同的岩石m值不同。纯孔隙性岩石m2，纯裂缝性岩石m1，双重介质岩石m在 1-2之间。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.4地层电阻率与含水饱和度阿尔奇实验结果表明：纯地层的含水饱和度与地层真实电阻率有如下表达式：式中： 地层水饱和度，小数； 纯地层真实电阻率，欧姆.米； 饱和度指数，一般的岩石取2。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.4地层电阻率与含水饱和度由于 F=Row/Rw上式变为： 或,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.5岩性与地层电阻率关系,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.6视电阻率测量1）基本原理普通电阻率测井是由供电电极（

17、B、A）及测量电极（M、N）组成。测量M、N之间的电位差 ，电阻率为：,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.6视电阻率测量2）电阻率测井的电极系电极系：共电电极和测量电极的排列方式。梯度电极系：井中的成对电极之间的距离比单电极与最近的一个成对电极的距离小的电极系。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.6视电阻率测量梯度电极系电极距：OA=L，一般越大，测量深度越大，但并非越大越好。探测深度：测量点：O点（MN中点）常见的梯度电极系有：0.45米、1米、2.5米等。,1.2.6视电阻率测量电位电极系是指成对测量电极之间的距离大于单电极与最近的一个测量电极之间的距离。电极距：AM=L，

18、一般越大，测量深度越大。探测深度：2L测量点：O点（MA中点）常见的电位电极系有：0.5米等,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.2.7视电阻率曲线1）理想的梯度电阻率曲线理想岩层：岩层均一，所含流体均一，各处的性质（包括电阻率大小）均一。顶部梯度：下井的测量电极在供电电极A的上部；底部梯度：下井的测量电极在供电电极A的下部；厚的高阻层：层厚（H）电极距（L）,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,底部梯度曲线在底部出现极大值；顶部梯度在顶部出现极大值。在地层中段测量的电阻率，如果不考虑其他因素，则是地层电阻率。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1）理想的梯度

19、电阻率曲线薄的高阻层：层厚（H）电极距（L）同样要在底部或顶部出现极质点，不同之处在于由于层薄，电流的分流作用强，极值点的电阻率值更接近地层电阻率。2）理想的电位电阻率曲线如图，电位电阻率曲线不同于梯度电阻率曲线；厚的高阻层，分层点在半幅度点，曲线最大值在中部，其接近地层电阻率；薄的高阻层，呈3字型，分层点在相对底值位置，电阻率由于临层的影响远底于地层值。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,3）应用辅助识别岩性；地层划分和对比；在其他资料缺乏的情况下，可以辅助识别油气层和作为地层电阻率的近视值；,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3聚焦测井基本原理及应用包括：侧向测井、球型聚焦测井（SFL

20、）两大电极系。特点：受临层、井筒影响小；在 和 很大时可以取得较好的测量效果。类型：三侧向、七侧向、八侧向及双侧向，微侧向、邻近侧向、微球型聚焦测井。1.3.1双侧向测井（DLL）基本原理 采用深、浅（探测范围）探测电极组合，来反应泥浆侵入带和地层深处电阻率特征的测井方法。,1.电阻率测井系列 基本原理及解释,1.3聚焦测井基本原理及应用1.3.1双侧向测井（DLL）基本原理A2、A2是屏蔽电极；A1、A1是发射电极；M1（深）、M2（浅） 是测量电极。深探测电极（LLD）：电流呈水平方向流入地层；,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.1双侧向测井（DLL）基本原理深探测电极：探测深度大

21、（在2.5米以上），纵向分辨率高（电流层厚度2英尺），可以探测到地层电阻率值。浅探测电极（LLS）：电流发散，探测范围小，受侵入带的影响。仪器响应范围大在0.2-40000欧姆.米之间。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.1双侧向测井（DLL）基本原理影响因素：双侧向测井的影响因素也多（比普通电阻率 影响程度小），有井眼、泥浆、和侵入带等。另外见有两种效应：Delaware和Groningen效应，均为高阻层的屏蔽效应。Delaware：在高阻层下部约25米开始 出现。Groningen：在高阻层下部约33米开始出现。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.1双侧向测井（DLL）基

22、本原理应用：用来确定地层真实电阻率划分渗透层，利用深浅电阻率曲线的幅度差，来判别：确定油气水层 侵入类型：、增阻侵入（水层）；、减阻侵入（油气层）,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.2微电阻率测井基本原理微电阻率测井主要用来探测冲洗带电阻率（ ）和通过探测泥饼的存在来划分渗透层。目前常用的电极系列有：微侧向测井（MDDL）、邻近侧向测井（PL）、微球型聚焦测井（SFL）。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.2微电阻率 测井基本原理1.3.2.1微侧向测井 （MDDL）1）原理 供电电极；A1环状屏蔽电极；M1、

23、M2环状测量电极；所测电阻率主要与冲洗带和泥饼电阻率比值有关,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.2微电阻率测井基本原理1.3.2.1微侧向测井（MDDL）2）响应特征实验室实验和计算机模拟结果表明：如果侵入带深度大于3-4英寸，对微侧向的测井读数没有影响；如果泥饼厚度小于3/8英寸，其影响可以忽略不计，反之影响较大；其电阻率主要反映冲洗带的电阻率。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.2微电阻率测井基本原理1.3.2.2邻近侧向测井（PL）1）原理其原理与微侧向测井相近，不同之处在于：其电极系安装在比微侧向测井稍宽的极板上。其探测范围比微侧向大。2）响应特征由于极板的设计原因，使

24、得厚度小于3/4英寸的泥饼对测量结果影响很小。当侵入带较深时（大于1.2米），测得的电阻率与冲洗带电阻率接近；如果侵入带较浅时，其可能反应侵入带的电阻率。纵向分辨率为6英寸左右。厚度大于1英尺的地层不须进行厚度效正。,1.3.2微电阻率测井基本原理1.3.2.3微球型聚焦测井（SFL）1）原理电极系为球型聚焦电极系（如图所示）A0-供电电极；M0-为测量电极；A1-为屏蔽电极；外围的监视电极。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.2微电阻率测井基本原理1.3.2.3微球型聚焦测井（SFL）2）优点所受泥饼影响比微侧向测井小，但比邻近侧向测井大，由于其不要

25、求侵入带较深也能或得冲洗带电阻率值。仪器设计满足与其它测井仪一起下井测量的要求（DLL）。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.3.3微电阻率曲线的解释1）电阻率的解释已有的微电阻率测井方法得到的电阻率值，一般情况下主要受泥饼、侵入带电阻率影响，所以，不能解释为地层真实电阻率。在区别情况下，可以近视考虑为冲洗带或侵入带电阻率。2） 的确定根据井况，在对侵入带、层厚、泥饼等情况进行认识后，选择合适的地层，根据测量结果，确定出 。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,缺乏微电阻率测井时可用下式计算： 测井计算孔隙度； 残余油饱和度；根据微电极曲线确定选择图版（按井径）,根据泥浆电阻率查表得到泥饼（

26、 ）电阻率；从微电阻率曲线上读出在图版上读出较点，得,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.4感应测井基本原理及解释1.4.1感应测井基本原理发射线圈通过恒定强度的高频交变电流，产生一个交变电磁场在井眼周围地层中感应出次生电流，这个次生电流在流动后产生一个磁场，这个磁场在接收线圈感应出一个电流。通过记录电流大小来确定地层的导电性。接受线圈中的感应电流大小取决于地层中产生的电导电率涡流大小，电涡流又与地层的导电率有关，通过地层的感应电流的电动势记录，可以反算地层的电导率值。,1.4感应测井基本原理及解释1.4.1感应测井基本原理由于感应测井是通过线圈感应原理来进

27、行地层导电能力测量的，所以其不受井筒内的泥浆影响，即使是油基泥浆也能测得较好的地层电导率曲线。这是感应测井的最大优点。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.4.2几何因子所有的电阻率测井均涉及到几何因子这个重要概念。几何因子：在无限均匀介质中与电极系有特定几何位置关系的介质体积所产生的信号占总信号的比例。感应产生的电涡流，其在流动过程中的导电能力由下列几部分组成：泥浆拄（水基泥浆）、侵入带、原状地层、围岩。因此其几何因子也由这几部分组成。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.4.3确定地层电阻率感应测井的主要目的是用于确定地层电阻率 。在侵入带较深时当 时，测得的地层电阻率较好；当 时，一

28、般都用深侧向测井值作为地层电阻率。在侵入带不深时，两种方法所得的结果都可用。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,1.4.3确定地层电阻率对于感应测井所得的电阻率，如果侵入带较深时，应做如下效正：井眼效正（井眼扩大，泥浆的影响。使用径向特征曲线获取井眼影响的几何因子）传播效正（考虑传播的能量衰减）围岩效正（围岩电导率大于地层时，地层厚度在2.53m时可以把地层看成无限大；若小于地层时，地层厚度要在310m才能看承无限大）围岩厚度对感应测井影响较大，应进行效正：,1.电阻率测井系列基本原理及解释,先根据上下围岩电导率、泥浆电导率和井径值选择围岩校正图版1-33，然后按照该图版进行围岩校正,1.4.

29、3确定地层电阻率侵入带效正侵入带直径D、侵入带电导率 按图版效正。,1.电阻率测井系列基本原理及解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1自然伽玛（GR）及能谱（NGS）测井原理及应用2.1.1基本原理常规的自然伽玛测井测量的是岩石中的存在的放射性元素自然放射的伽玛射线总量。地层中的放射性元素很多，最普遍的是 、 及其同位素等。,2.1自然伽玛（GR）及能谱（NGS）测井原理及应用2.1.1基本原理自然伽玛能谱测井，除测量地层的放射性总量外，还给出各个能级的伽玛射线能量，用于区分上述三大类元素（浓度）量。Th、K、U的含量是根据各能量窗的计数率，通过标准矩阵求出，标准矩阵是在刻度井的实验中

30、进行刻度的。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1自然伽玛（GR）及能谱（NGS）测井原理及应用2.1.1基本原理放射性的标定，是以北美箭石作为基础。现代测井均有一个仪器标定器、都是人工物品。单位：居里、API。成果显示：GR仅一条曲线， NGS除一条GR曲线外，有Th、K、U曲线和无U（CGR）曲线。GR=C1 Th+C2 K+C3 UCGR= C1 Th+C2 K,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1自然伽玛（GR）及能谱（NGS）测井原理及应用2.1.1基本原理岩石的放射性：不同的岩石，由于其物质组成来源不同、特征不同，所含的放射性矿物不同、含量

31、也不同。沉积岩中的放射性物质主要来源于颗粒吸附的放射性同位素元素（有些地层可能是放射性矿物含量高的层放射性矿藏）。因此，细分散体系的岩石，其吸附的放射性元素含量较高（如：泥岩、泥灰岩等），而颗粒岩（如砂岩、颗粒灰岩、白云岩等）吸附的放射性物质少。有些矿物晶体本身是有放射性物质的（表2-1）有机质本身也可能吸附有放射性U同位素，因此有机质含量高时，所测放射性值高。火山岩本身的放射性物质含量就较高。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1.2测井资料解释放射性测井是研究地层岩性、确定地层黏土含量的最好的测井方法。岩性解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1.2测井资料解释有机质解释,2、放

32、射性测井系列基本原理及解释,2.1.2测井资料解释裂缝段解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1.2测井资料解释泥质含量解释生产指数：PI=（K+a）（ Th+b）优点：排除了U的影响。计算方法：,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.1.2测井资料解释识别黏土矿物,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.2密度（FDC）和岩性密度测井（LDT）原理及应用2.2.1基本原理1）密度测井（FDC）通常的密度测井，测量的是岩石的体积密度值。通过放射性源向地层发射中等能量的伽玛射线（即高速中子）与地层中的电子碰撞，产生康普顿效应（散射），发生次生伽玛射线。通过接收器记录，换算为地层密度。,2、放

33、射性测井系列基本原理及解释,2.2.1基本原理康普顿效应（散射）的碰撞次数与地层中的物质的电子密度（电子数/平方厘米）有关，而电子密度与岩石的体积密度有关（岩石密度与岩石骨架成份、孔隙流体、孔隙度大小等有关），有：,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.2.2曲线特征测得的曲线包括：体积密度 、自然伽玛、井径曲线，同时可以测量中子测井曲线。2.2.3曲线解释岩石密度,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.2.3曲线解释岩石密度对于充满流体的砂岩、石灰岩、白云岩，测井读数可以看作地层的体积密度值。对于少数地层：钾盐、岩盐、石膏、煤层、含气层，测井读数不等于岩石体积密度，要进行效正。,2、放射性测

34、井系列基本原理及解释,2.2.3曲线解释确定孔隙度密度测井是主要的岩石孔隙度测井方法；根据测井所得的体积密度值可以计算出岩石总孔隙度（对于孔隙中为液体时）。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.2.3曲线解释孔隙中的地层水（泥浆滤液）密度与矿化度有关，等效NaCL的矿化度与密度关系为：如果孔隙中有残余油气时，特别是残余气，要进行效正。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理岩性密度测井是密度测井的改进和扩展形式。它除了测量地层的密度值外，还能测量地层的光电吸收截面指数(Pe),该指数与地层中矿物类型有关（即可以反应地层岩性）。岩性密度测井仪

35、和密度测井仪一样，有一个极板和一个支撑臂，极板上有一个伽玛源和两个探测器。不同的是，岩性密度测井的伽玛源发出的是622keV的伽马射线，与地层碰撞后能量逐渐降低，最后到通过产生光电效应被吸收，它测量从高能区（大于150keV）经康普顿效应散射伽玛强度，再测低能区经光电效应吸收后的伽玛射线强度，而密度测井只测量前者。光电吸收截面指数(Pe)是通过接收的伽玛射线强度与电子密度进行计算确定的。近探测器只用于效正远探测器测量结果中的泥饼和井眼不规则的影响。探测范围：6英寸左右。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理

36、光电吸收截面指数(Pe)：是指在一定的条件下一种或两种粒子射线与碰撞的靶（原子）之间发生核反应几率大小的度量值。单位：靶恩/原子。其值与原子序数Z之间的关系为：,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理对于分子，光电吸收截面指数(Pe)可以按分子中各原子的量进行计算。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理宏观光电吸收截面指数(U)：定义为单位岩石体积的光电吸收截面指数与电子密度指数的乘积：U-宏观光电吸收截面指数，巴/平方厘米；Pe-光电吸收截面指数，巴/平方厘米； -电子密度指数（ =2ne/Na，ne电子密度， Na阿佛

37、加得罗常数SI，6.022137*,2、放射性测井系列基本原理及解释,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理表是常见矿物和岩石的岩性密度参数根据岩石的单元体积模型可以得出如下关系：,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.1 基本原理由于水、烃（油气）与岩石骨架的U值相差达10倍左右或更高；所以测量所得的U值所受孔隙度的影响很小，主要与岩石骨架有关。2.3.2 应用识别岩性根据测量所得的Pe及体积密度 结合中子测井孔隙度 可以对岩石中的矿物成分进行估计和识别岩性。根据 交会图求出 和根据 Pe交会图和 求

38、出 根据 交会图识别岩性,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.2 应用黏土矿物识别,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3岩性密度测井（LDT）基本原理2.3.2 应用裂缝层段识别钻井泥浆中如果使用重晶石（超压地层），钻遇裂缝带时泥浆侵入裂缝中，在Pe曲线上出现高值。重晶石（BaSO4)的Pe=266.8，U=1070，最大。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3 中子测井（CNL）原理及应用2.3.1基本原理通过发射高速中子与地层原子核碰撞，由于中子与氢原子的质量几乎相同，中子与氢原子碰撞时，能量损失最大，同重原子核发生碰撞时中子速度不会减慢。通过连续碰撞（主要与氢元素），中子

39、能量减到约0.025ev的热速度，之后无规则扩散，直到被吸收（俘获）。俘获中子的原子核处于强烈的激发状态，发射出高能伽马射线，用记数器记录伽马射线，来反映地层中的氢元素量的测井方法。探测范围：当中子源附近氢浓度高时，中子很快在井壁附近被俘获，探测范围小，如氢原子浓度小时，俘获时间长，探测范围大。2.3.2 响应特征中子测井的响应取决于地层中的氢含量，由于单位体积的液态烃和水中的氢含量相同，因此在不含气的地层中，测量结果主要与地层孔隙度有关。当含天然气时，因相对流体讲氢含量低，测出的值小。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3 中子测井（CNL）原理及应用2.3.1基本原理对于泥质地层，不仅

40、可以反映泥质中的束缚水量，而且可以反映出晶间的结晶水量（含水石膏的结晶水也能反映）。成果输出：输出的是含氢孔隙度 值。在盐水井中刻度，进行孔隙度标定。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3 中子测井（CNL）原理及应用2.3.2应用确定地层含氢孔隙度地层中为流体时，如果不考虑井眼、侵入带的影响，读数值是一个视地层孔隙度值，称含氢孔隙度。如果是气层段，则读数值加上效正值为地层含氢孔隙度无其他孔隙度资料时可用作地层近似孔隙度。,2、放射性测井系列基本原理及解释,2.3 中子测井（CNL）原理及应用2.3.2应用判断流体性质水层（或油层） 高；气层 低。识别黏土矿物见前和图版2-28,2、放射性

41、测井系列基本原理及解释,3.声速测井基本原理及解释,3.1 声速测井（BCH）原理及应用3.1.1基本原理声速（又称声波）测井：测量发射探头发出的声波通过单位地层厚度所用的时间。是重要的孔隙度测井方法。采用双发（T1、T2）双收（R1、R2）结构来克服井眼影响。记录上下行的时差取平均值做为声波传播通过地层的时差。,3.1 声速测井（BCH）原理及应用3.1.1基本原理时差为： v-为传播速度。接收器接收的是地层的初至波（纵波）。探测范围：井壁附近（几厘米10几厘米）。3.1.2曲线特征输出的是声波传播通过地层的时差曲线，单位：微秒/米（us/m）。曲线与岩层中心对称，半幅度点分界。在界面附近上

42、下约0.23米范围内时差不能反应地层真实值。应用时要扣除。读值时采用面积补偿原则。,3.声速测井基本原理及解释,3.1.2曲线特征跳波和周波跳跃：在气层、疏松砂岩层、裂缝发育井段、井眼严重坍塌井段中声波测井会出现由“基线”到“极大值”之间的突然变化，这一特征为“跳波”，严重时称“周波跳跃”（如图3-2）。原因是声波能量发生严重衰减造成。,3. 声速测井基本原理及解释,3.1.3解释和应用主要用于确定岩层的孔隙度。地层中声波传播速度与下列因素有关：岩石骨架成分、岩石孔隙度大小、流体类型。声波测井测得的是地层基质孔隙度（有些人认为是次生孔隙度）,3. 声速测井基本原理及解释,3.1.3解释和应用3

43、.1.3.1含水纯砂岩层的孔隙度计算Wyllie(威利、怀利）时间平均公式（纯地层）：,3.声速测井基本原理及解释,声波孔隙度，小数；地层的声波时差；岩石骨架的声波时差；地层孔隙中的流体时差。,3.1.3解释和应用3.1.3.2未固结含水纯砂岩层计算要进行压实效正：,3.声速测井基本原理及解释,压实效正系数；,目的层上下泥岩地层的声波时差；常数，一般取1。,压实效正系数的确定：计算法,3.1.3解释和应用 法利用纯水砂岩层的声波测井与感应（或侧向测井）资料。首先确定出 求出F值，在利用F值计算出纯水地层孔隙度 ，由声波时间公式求出未经压实效正的孔隙度值 ，则；,3. 声速测井基本原理及解释,中

44、子测井法对于含泥质的纯水地层，利用中子测井所得孔隙度可以确定出压实系数：,3.1.3解释和应用统计法根据大量资料统计，得出压实系数与埋深的关系式，用关系式计算确定。如：胜利油田第三系砂岩地层关系式为：,3.声速测井基本原理及解释,3.1.3.3泥质地层和含气地层孔隙度计算应进行泥质和含气效正：泥质效正,3.1.3解释和应用残余气效正3.2.3.4其他应用裂缝层识别，编制压实曲线等。,3. 声速测井基本原理及解释,3.2长源距声波测井（LSS）及阵列声波测井3.2.1基本原理简介长源距声波测井（LSS）：其探测范围比BHC大得多，能测得地层中的全波波列资料（横波、纵波等）（全波测井或变密度测井）

45、。现有的测井仪，发射器与接收器的距离为2.4384和3.084米或3.084和3.657米。同BHC测井一样有两个发射探头和两个接收探头。测井读数是两个接收器在两个深度的记录：一次是两个接收器横跨测量点时；一次是两个发射器横跨测量点时.,3. 声速测井基本原理及解释,3.2长源距声波测井（LSS）及阵列声波测井3.2.1基本原理简介阵列声波测井可以测量BCH和LSS的所有测量结果。如图3-4为多用途阵列声波测井仪的基本结构。3.2.2曲线特征如图所示,3. 声速测井基本原理及解释,3.2长源距声波测井（LSS）及阵列声波测井3.2.3应用确定岩石力学参数判断固井质量裂缝层段识别,3. 声速测井

46、基本原理及解释,4、其它测井方法基本原理,4.1电磁波传播测井（EPT和DPT）4.1.1基本原理测量岩石的介电常数 来反映岩石的特征： =D/ED电位移；E电场强度。,4.1电磁波传播测井（EPT和DPT）水的相对介电常数最大而且与水的矿化度关系不是太密切。所以测出的值反映地层的含水孔隙度，所受地层水的矿化度影响小。EPT为浅探测仪；DPT为深探测仪。探测深度在45英寸以内。主要可能反映冲洗带或侵入带的特征。4.1.2测井资料解释反映探测带内的水的相对体积。确定探测带内地层的含水孔隙度：,4、其它测井方法基本原理,4.1电磁波传播测井（EPT和DPT）4.1.2测井资料解释确定含水饱和度（重

47、要方法）,4 、其它测井方法基本原理,4.2地层倾角测井（DIP）及裂缝识别测井（FIL）4.2.1地层倾角测井基本原理测量地层的层面及其它地质界面的产状。利用三个或四个电导率探头测得界面处的电导率异常，通过探头方位计算出界面的产状。,4 、其它测井方法基本原理,4.2地层倾角测井（DIP）及裂缝识别测井（FIL）4.2.1地层倾角测井基本原理成果输出：矢量图；杆（棒）状图；施密特图等,4 、其它测井方法基本原理,4.2.1地层倾角测井基本原理成果输出：红色模式：断层、砂坝、河道、岩礁。绿色模式：地层倾角。兰色模式：断层、不整合面。杂乱模式：岩性粗，层里不发育。裂缝带，断层带，不整合面等。,4 、其它测井方法基本原理,4.2.1地层倾角测井基本原理,4 、其它测井方法基本原理,4.2.2裂缝识别测井基本原理将地层倾角测井的四条（六条）电导率曲线直接输出，用于对地层裂缝进行识别。,4 、其它测井方法基本原理,4.3成像测井系列介绍,4 、其它测井方法基本原理,图4 泌252井MAIN（3105-3108米） 垂直裂缝特征图,图5 泌252井MAIN（3294-3297米） 垂直裂缝特征图,4.4地震测井介绍波阻抗：反射界面的反射系数：,4、其它测井方法基本原理,