测井资料解释部分

测井解释与 生产测井 测井资料解释部分 地球物理与油气资源学院 2007年 3月 绪论 测井及其发展阶段 测井的主要作用 测井方法 一、测井及测井技术发展的几个阶段 1 测井及其学科特点 地球物理测井是一门应用物理学的方法原理，采用电子仪器观测钻井内信息的技术学科，或也可称测井学（既是技术，也是方法）。 1） 测井学是一门边缘学科 测井学是一门边缘学科 ， 它是将电磁学 、 声学 、核物理学 、 热学 、 光学 、 力学等学科的基本理论和测量方法 ， 应用于油气井或其它矿井中 ， 并以此获得大量信息进行油气 （ 或其它 ） 资源评价 。 因此 ， 测井技术的发展依赖于数学 、 物理学的发展 ， 电子技术 、 计算机技术及新型材料等现代科学技术的进步 。 2）测井是一门技术学科，是技术和学科的紧密结合 地球物理测井是一门应用物理学 ， 用物理学的方法 、 原理去研究解决有关问题 ,又是一门观测学科 。 如 ， 核磁共振成像检测 。 3）是一门多学科交叉渗透的综合性的技术学科 其方法 、 理论是物理学 。 电子仪器观测钻井内信息及对信息的处理 ， 是靠电子学和信息学 。 应用测井信息解决地质和工程问题 ，地质和石油等有关知识 具体地说 ， 是以物理学为基础 ， 以电子学和信息学为支撑 ， 以地质学和石油工程学为依托的技术学科 。 4）是一种高新技术，截止目前，世界上只有中国、美、俄、法等少数国家具有测井技术研究开发能力。 测井 用各种专门仪器放入井内，沿井身测量剖面上岩层的各种物理参数随井深的变化曲线，并根据测量结果进行综合解释来判别岩性，确定油气水层及其它参数的一种间接手段。 分为两个阶段： 取资料 资料解释 在石油工业界，地球物理测井被形象地称之为油气勘探开发的 眼睛 ，是不可或缺的技术手段。此外，在煤田和许多矿产的勘探开发以及水文、地质工程中，地球物理测井业已成为重要的技术手段。 2. 测井技术的发展阶段 测井起源于法国， 1927年，斯仑贝谢兄弟发明了电测井。 20世纪 20年代以来，由于油气勘探开发的需要，地球物理测井伴随着科学技术的进步而不断发展。测井方法已由起初单一的电阻率测量，发展到目前的电、磁、声、核、热、力、光等多种物理性质的测量；测井技术也已由原始的手工测井，发展为后来的自动化测井和数字记录测井，以至发展到目前高级的数控测井和成像测井。测井技术的发展经历了 (将经历 )以下几个阶段： 模拟测井阶段 数字测井阶段 数控测井阶段 成像测井阶段 信息测井阶段 模拟 数字 成像 模拟测井 数字测井 数控测井 成象测井 信息测井 20年代末 70年代末 80年代中 90年代末 21世纪 1927年在法国东北阿尔萨斯省 成第一条电阻率测井曲线 1929年，电阻率测井作为商业性服务引入委内瑞拉、美国和苏联。 1931年，自然电位加入了电测井曲线，同时，斯伦贝谢兄弟 模拟测井 20年代末 测 井 学 科 的 发 展 1927年，法国人斯伦贝谢（ 法国皮切尔布朗（ 井中成功地测量出第一条电测曲线（电测），从而开创了测井技术。 1939年 ， 翁文波 ， 在四川隆昌的井中测量出了我国第一条电测曲线 （ 点测 ） 。 翁文波，地球物理学家。浙江鄞县人。1934年毕业于清华大学物理系。 1939年获英国伦敦帝国大学哲学博士学位。 40年来，总结、吸收先进经验，建立了一套适用于我国石油地球物理勘探的理论和方法，指导了石油勘探工作。特别在 50年代末和 60年代初，参加指导了大庆油田地球物理勘探和有关地震预报等方面的工作。 1966年研究天灾预报的理论和方法。1984年出版 预测论基础 一书，用于推测自然现象研究，有一定学术价值。 1980当选为中国科学院院士（学部委员）。 ( 模拟测井阶段是测井装备配套，测井作业工艺趋于成熟时期，发展了 电测井、感应测井、微电阻率测井、声测井、核测井、孔隙度测井系列。 记录测量信息的地面装备和联系井下仪器与地面装备的测井电缆，实现配套和作业规范。同时阿尔奇通过试验测量认识到储层孔隙度、电阻率和含水饱和度之间的联系，奠定了测井解释的基础。 模拟测井 20年代末 模拟测井 数字测井 数控测井 成象测井 信息测井 20年代末 70年代末 80年代中 90年代末 21世纪 测 井 学 科 的 发 展 阿尔奇公式诞生 道尔 :电阻率测井仪器 核测井仪器 声学测井仪 测井成为新学科 数字测井 60年代末 测井仪器从模拟记录过渡到数字记录 。 主要的方法有：深 、 中 、 浅探测的电阻率测井 （ 双感应 球形聚焦测井和深侧向 微球形聚焦测井 ） ， 孔隙度测井成配套三孔隙度测井 （ C） +R, 9条常规曲线 。 数字测井仪增加了数字磁带机 ， 进行数字记录 ， 提高了测量精度 ， 增加了可靠性 ， 并可输入计算机进行定量处理 。 提出了孔隙度解释的体积模型 。 数字测井 60年代末 斯仑贝谢公司的 志测井技术进入数控阶段，测井地面仪器由通用计算机系统、专用电子接口及专用测井软件构成。计算能力达 井工程师通过键盘与系统部件及井下仪器实现交互。发展了配套的测井仪器刻度装置和现场测井质量的控制装置。测井信号井下数字化，在测井过程中实现地面对井下仪器的控制，电缆的数据传输率达100kb/s，每千英尺记录的测井信息量达160kb/s。现场快速直观解释、测井资料计算机处理和综合解释成为常规，人工参与率达 30。同时谱分析技术开始应用于岩性密度测井、自然伽马能谱测井及长源距声波测井波形分析。测井仪器的工作温度和压力达 204 和 100 数控测井 70年代末 数控测井仪：以一台计算机为中心的遥控遥测系统测井仪器由计算机系统 ， 专用电子接口及专用测井软件构成 ， 计算速度大大加快 。 测井工程师通过对计算机进行操作 ， 实现数据交换和对井下仪器的控制 ， 测井信号在井下数字化 。 在这一阶段新增的测井方法有自然伽玛能谱测井 、 岩性密度测井 、 碳氧比测井 、 长源距声波测井 。 电磁波传播测井 ， 重复式电缆地层压力测试 ， 地层倾角测井 （ 及地层微电阻率扫描测井 ， 井下仪器所适应的温度和压力达 204 和 100 解释方面：现场快速直观解释 ， 测井资料计算机处理和综合解释成为常规测井技术的发展是在计算机技术 （ 硬件和软件 ） ， 微电子技术 、 新材料 、 新制造技术 ， 系统集成技术的先进成果应用于测井技术的结果 。 数控测井 70年代末 模拟测井 数字测井 数控测井 成象测井 信息测井 20年代末 70年代末 80年代中 90年代末 21世纪 测 井 学 科 的 发 展 道尔和 明 计算机控制的数据 采集和处理技术 含油气评价 地质 和油藏工程学研究 数控测井 70年代末 生产的需要推动技术的发展 随着更加复杂 、 更加隐蔽的油气藏的勘探和开发 ，对测井提出了更高的要求 ， 如薄层 、 薄互层 ， 裂缝性地层 ， 低孔低渗层 ， 复杂岩性储层的评价；高含水期剩余油饱和度的评价 ， 固井质量 ， 压裂效果 ，套管损坏等工程技术问题以及地层压力及地应力等参数的求取和储层的非均质性等问题 ， 都要求测井从理论到测量技术都要有更新的突破 。 早在 60年代初 ， 就已开始发展井下声波电视和井下照相技术 ， 但直到 80年代中期 ， 5 揭开了成像测井技术发展新的一幕 。 到了 90年代中期 ， 斯仑贝谢公司 ， 阿特拉斯 ， 哈里伯顿将各自研制的成像测井投入了商业服务 。 测 井 学 科 的 发 展 成像测井 90年代末 陈明义发明阵列测井新技术 计算机科学全面进入测井下测井仪、地面仪、 实验室和处理中心。 由四性关系研究转入孔隙结构及其流体流动性研究 ,面向非均质储层 模拟测井 数字测井 数控测井 成像测井 信息测井 20年代末 60年代末 80年代中 90年代末 21世纪 断层 天然开口裂缝 天然闭合缝 钻井诱导缝 华北油田束鹿凹陷晋古 13井 晋古 13井 断层 : 倾向 走向 倾角 35o 85o 高导缝 : 倾向 走向 W 倾角 20o 85o 高阻缝 : 倾向 走向 倾角 35o 40o 诱导缝 : 走向 角 50o 90o 模拟测井 数字测井 数控测井 成象测井 信息测井 20年代末 60年代末 80年代末 90年代末 21世纪 将社会高科技 ，特别是信息 技术成果全方 位引入测井学 科。 信息测井 21世纪 测 井 学 科 的 发 展 现在，测井技术已经是钻井工程质量评价、准确发现油气层和精细描述油气藏必不可少的手段，测井资料更是投资者进行油气储量参数计算、产能评估及制定与调整开发方案的重要依据。 二、测井研究的基本内容： 地球物理测井研究概括地说可以划分为应用基础、测量方法、测井仪器、测井工艺、信息处理和资料解释 六个方面。这几个方面各自既相对独立，相互间又紧密联系。由于应用测井技术研究解决实际问题的过程中，往往同时涉及上述的多个方面，以致于我们没必要去刻意区分每个方面。但是理清这几个方面的区别和联系，对于深入分析和研究问题还是完全有必要的。 1） 应用基础：应用物理学的方法和原理来解决问题 ， 针对与观测对象的地质或工程问题 ， 研究其物理性质特点及变化特征 ， 以及有关因素之间的相互关系 ， 建立合理的测井解释模型 。 如阿尔奇，通过实验，建立了岩石电阻率与岩性，孔隙性和含油性的规律和内在联系。几十年来不仅引导了岩性，孔隙度和含油饱和度三大测井系列的发展，而且为测井资料的解释应用奠定了基础。 2）测量方法：是应用物理场方法进行观测的 探测空间物理场的性质 如 、 电场 、磁场再选择适用的自然物理场或人工物理场 ， 采用适合钻井剖面条件和环境的测量方法 。 如自然电场 、 磁场 、 大多采用人工物理场 ， 电阻率测井：仪器下到井中经电极供电 ， 通过人工控制电流的大小测定电阻率的大小 。 地球物理测井是应用物理场方法进行观测的 ，因此测量方法研究离不开对于探测空间的物理场性质及其特征的探索，然后选择适用的自然物理场，或是建立有效的人工物理场，采用适合钻井剖面条件和环境的测量方法。由于人工物理场可以控制，目前除了自然伽马、自然电位等有限几种测量方法采用自然物理场外，大多测量方法采用的是 人工物理场。 3） 测井仪器 ， 包括井下仪器 ， 地面仪器和电缆 ，依据不同的测量方法 ， 开发出来的电子测量设备 。 4） 测井工艺：为有效利用测井信息 ， 需不断提高测井仪器设备的应用技巧 。 5） 信息处理：去噪 由于仪器本身和井筒周围环境的影响 ， 仪器直接测量记录的信息往往含有多种噪声 ，信息处理 ， 就是要研究去噪 ， 通过正演 、 反演 、 获取测量媒质的真实物理性质参数 。 测井仪器系统包括井下仪器、地面仪器以及电缆。 井下仪器研究是依据测量方法研究结果，开发适用于井下条件的电子测量仪器。地面测井仪器研制则主要是选择适宜的计算机和自动控制设备，并根据测井需要开发出必要的硬件和软件。同时，为了有效利用测井仪器观测信息，需要进行测井工艺研究，不断提高测井仪器、设备的应用技巧。 鉴于测井仪器本身以及测量环境的影响，仪器直接测量记录的信息往往含有多种噪声影响， 信息处理研究的问题就是如何去噪 ，通过正演和反演，获取被测量媒质的真实物理性质参数。最后，测井解释研究建立测井资料解释模型，开发出解释方法和技术，将测井信息加工成地质或工程信息，以达到认识和解决问题的目的。 6） 资料解释 主要任务： 运用测井资料去认识储集层的岩性、 物性和含 油性。 基本方法： 综合分析 。 建立测井解释模型 ， 开发出解释方法和技术 ， 将测井信息加工成地质或工程信息 ， 以达到认识和解决问题的目的 。 （ 资料管理和计算大部已由计算机完成 ， 主要精力用于资料分析和有关科研工作上 。 ） 简单地说 ， 就是取全各项资料 ， 并对资料 进行定性 、 定量和半定量 （ 快观 ） 的解释 。 比如：通过 确定岩性 ， 地层的泥质含量； 通过 求 、 K、 S， 判断油气水层； 通过固井声幅测井 ， 求固井质量 ， 看井与套管及地层之间的接触关系 。 测井解释的主要任务是 运用测井资料去认识储集层的岩性、物性和含油性。测井解释的基本方法是 综合分析 ，它包括定性、定量和半定量（快观）解释。随着测井技术的发展计算机应用的普及，测井资料解释工作中的资料整理和大量的计算工作已由计算机完成，测井分析工作者将有更多的时间和精力用于资料分析和有关科研工作。 储集层基本参数 岩石孔隙度 含油气饱和度 渗透率 储集层有效厚度 测井虽然是研究岩层地质特征的间接方法 ， 但它与其他录井方法相比 ，仍具有许多重要优点 ， 主要是效率高 、 成本低 、 效果好 。 只需要很短的时间就能采集到大量的测井信息 ，而且这些资料是在岩层的自然条件下测量的 ， 这就更接近于岩层的真实情况 。 尽管每种测井方法具有局限性 ， 但采用多种测井资料的综合解释 ， 仍能解决石油勘探与开发中的一系列问题 ， 其中有些问题是其他录井方法所难以解决的 。 三、测井的作用（应用） 划分岩性剖面 定量计算储层参数 区域地质研究 工程质量研究 目前，在油、气田的勘探与开发中，测井解释所能解决的主要问题是： 1、 详细划分岩层 ， 准确的确定岩层的深度和厚度； 2、 确定岩性和孔隙度 ， 当采用几种孔隙度测井方法组合时 ， 能得出岩性百分含量和孔隙度曲线； 3、 划分储集层并对其含油性作出评价 ， 这包括确定油 （ 气 ） 层有效厚度 、 含油 （ 气 ） 饱和度 、 可动含油量 、 油气密度和估计渗透率等； 4、 进行地层对比 ， 研究构造和地层沉积问题等； 5、 在油田开发中 ， 提供油层动态的部分资料； 6、 研究井内技术情况 ， 如井斜 、 井径 、 固井质量等 。 测井资料的应用 地层评价： 分析岩石性质，确定地层界面 计算岩石及矿物成分，绘制岩性剖面图 计算储层参数：孔隙度、渗透率等 储层综合评价 ,划分油层、气层、水层，并评价产能 测井资料的应用 地质 应用测井资料可编制钻井地质综合柱状剖面图，岩心归位，地层对比； 研究地层构造、断层和沉积相； 研究油气藏和油、气、水分布规律，计算油气储量和制订油田开发方案。 测井资料的应用 钻井工程 确定井眼的倾斜状况、方位和几何形态； 计算平均井径，检查固井质量； 确定下套管的深度和水泥上返高度； 估计地层孔隙流体压力和岩石的破裂压力梯度。 测井为钻井工程提供的资料数据 1、孔隙压力（声波、偶极横波、密度测井，电缆地层测试器） 2、破裂压力（声波、偶极横波、密度测井，自然伽玛测井） 3、地应力（微电阻率扫描、声波、偶极横波、密度测井，自 然伽玛测井） 4、岩石力学参数（声波、偶极横波、密度测井等） 5、坍塌压力（综合 1 6、岩石可钻性（声波、偶极横波、密度测井） 7、岩石矿物成分 8、泥质含量 9、油、气、水层 10、孔隙度 11、渗透率 12、孔隙结构 13、裂缝位置、产状和高度 14、泥浆侵入深度 15、地层倾角 16、井径 17、井斜、方位 18、固井质量 19、漏层位置（流体测量仪、微电阻率扫描等） 20、落物或落鱼位置（电阻率测井） 21、卡点（测卡仪） 22、套管腐蚀情况 （声波成像测井、多臂井径仪、磁测井） 测井资料的应用 采油工程 进行油田射孔； 测量生产剖面和吸水剖面； 判断水淹层及水淹状况； 检查射孔、酸化、压裂效果。 晋古 13井沙三段主要沉积微相 干盐湖浅湖层序组合及沉积微相特征 盐泥坪 湖相泥 滩坝砂 沙三上段 沙三下段 干盐湖 滩坝砂 细砂岩 具砂岩纹层 反粒序或不明显粒序 湖相泥 厚层泥岩 块状结构 浅湖 - 半深湖 半深湖 泥质灰岩 泥灰岩 灰 /灰褐色 纹层状 陆缘碎屑少 浅湖 砂质灰岩 浅灰色 纹层状 盐碱泥坪 盐岩 /膏岩 含膏碳酸盐岩 沉积特征 半深坪 浅湖 晋古 13井沙四孔店 浅湖与冲积扇沉积相特征及层序组合 沙四孔店 塌积角砾 湖相泥岩 浅湖 塌积扇 塌积角砾 灰岩角砾 块状层理 粒序层理 湖相泥 厚层泥岩 层状或块状 冲积扇 漫流沉积 紫红色泥岩 块状结构 泥石流沉积 砂砾泥混杂 块状层理 无或略具粒序 河道沉积 含砾砂岩 细砂岩 粗糙交错层理 底部冲刷面 正粒序 石炭二叠 河道沉积 泥石流沉积 漫流沉积 晋古 13井石炭二叠系地层古水流方向分析与纵向发育特征 砂岩层理方位与古水流方位 石炭二叠 河道 泥石流 漫流 构造倾角消除前 构造倾角消除后 构造倾角消除后 砂岩层理矢量深度变化 组 k 层产状特征 晋古 13井 沙三上段 沙三下段 沙四孔店 石炭二叠 不整合面图像特征 图 16 晋古 13井 沙四孔店小型断块构造 泥浆柱压力 泥浆柱压力梯度反映了泥浆密度 ， 也指示出泥浆系统的均匀性。 当泥浆柱中存在泥浆颗粒的分离或地层中的流体窜入泥浆时 ，泥浆静液柱压力梯度将发生变化。 图2 0 70 80 90压力（度（m）地层压力泥浆压力下部泥浆密度低于上部泥浆密度，可以判断地层油气上窜 图4 M 2 - 3 0 25 30 35压力（M p a )深度（m)下部泥浆密度大于上部泥浆密度，表明随着静止时间的增加，泥浆中的悬浮颗粒在重力作用下开始下沉。 泥浆柱压力 上部 气层 中部 油层 下部 水层 气 950m 油 060m。 2100 油界面 水界面 2000 1900 22 25 体密度 =压力梯度 (m)/体密度计算： 确定流体性质和流体界面 田 ，利用 2个深度点的测试资料成功地划分了油 、 气 、 水层及气 油、 油 水界面 : 上部 油 气层 中部 油层 下部 水层 油 418m 水界面 四、测井方法 电磁测井 声波测井 放射性测井 裸眼井测井系列的选择 砂泥岩剖面：泥岩、砂岩为主的砂泥岩地层。 碳酸盐岩剖面：灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩地层。 复杂岩性剖面：火成岩、变质岩、砾岩及其它复杂碎屑岩地层。 测井方法 分类 测 井 声波测井 地层倾角测井 气测井 成像测井 声波速度测井 声波幅度测井 声波全波列测井 放射性测井 非电法测井 生产测井 自然电位测井 普通电阻率测井 侧向测井 感应测井 电磁波传播测井 自然伽马测井 伽马能谱测井 中子测井 密度测井 电法测井 其它测井 裸眼井测井系列的选择 测井系列选择原则 能体现其先进性、有效性及可行性； 能有效地划分储层；具有不同径向探测能力，能有效地求解地层真电阻率； 能定量计算储层孔隙度、渗透率、含水饱和度及其它地质参数； 能有效识别地层、构造、沉积环境、裂缝以及地应力等地质情况； 能有效地判断油、气、水层； 能进行地层对比。 裸眼井测井系列分类自然电位测井 主要用途：计算泥质含量；储层划分；地层对比；划分水淹层；相对的判断油水层。 适用条件 ：碎屑岩储集层， w 。 100岩基线偏移应小于 10 井斜 83（ ）。 泥浆为淡水泥浆。 井径测井 主要用途： 计算固井水泥量； 测井解释环境影响校正； 提供钻井工程所需数据。 电极系分类：梯度电极系和电位电极系。 长电极：电极距在 1米以上； 短电极：电极距在 1米以下。 电极系测井 电极系测井 它对应套管鞋深度；若套管下的较深 ，在测井图上可能无屏蔽尖 ， 这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可 。 微电位 ： 泥饼外地层电阻率 微梯度 ： 泥饼电阻率 储集层泥饼厚度 阻率约是泥浆电阻率的1洗带电阻率约是泥饼电阻率 3 微电极测井 微电极测井 主要用途：储层划分、确定储层的有效厚度； 在井壁规则处纯泥岩层段微电位与微梯度曲线应基本重合； 渗透层微电位与微梯度曲线应有明显正幅度差。 主要用途：确定冲洗带电阻率 。 主要影响因素：井眼不规则及泥饼等 。 微聚焦测井 双侧向测井 适用条件：盐水泥浆，储集层为高阻薄层，低浸，碳酸盐岩等高阻剖面。 当钻井液滤液电阻率侧向测量值应大于浅侧向测量值 (低浸）。 在泥岩层或非渗透层段，双侧向曲线基本重合。 在稠油层，无钻井液滤液浸入时，双侧向曲线应基本重合；仪器进套管后，双侧向测量值应回零 。 适应条件 ： 淡水泥浆 、 砂泥岩剖面 、储集层为中低阻 、 中厚层 。 ， 在在仪器动态范围内 ，对砂泥岩剖面地层井眼规则井段 ， 测量值符合以下规律：在泥岩层或非渗透层段 ， 双感应 八侧向曲线基本重合； 当 水层的双感应 八侧向曲线呈高浸特征 ， 油层呈低浸或无浸特征 。 双感应 井径对微聚焦曲线的影响 补偿声波测井 主要用途： 计算储层孔隙度； 计算矿物含量； 划分气层； 声波时差曲线数值不得低于岩石的骨架值 ,不得大于流体时差值 。 补偿声波测井 补偿密度测井 计算矿物含量； 判断岩性； 划分裂缝层段 划分气层 在致密地层 ， 测井值应与岩石骨架值相吻合 。 补偿密度测井 应用：与补偿密度相同 ， 电截面吸收指数 ， 单位 b/电子 。 Z/10） 性密度测井 补偿中子测井 计算储层孔隙度； 计算矿物含量 判断岩性； 划分裂缝层段 划分气层 ， 计算泥质含量 长源距声波测井 主要用途： 计算孔隙度 纵横波时差及比值、泊松比、扬式模量、切变模量、地层破裂压力等力学参数。 长源距声波对时差的要求与补偿声波测井相同； 利用横波与纵波时差比值检查曲线质量： 砂岩： 云岩： 灰岩： 长源距声波测井 基本用途： 计算泥质含量；储层划分；地层对比；划分水淹层；判断地层界面（例如太古界高伽马）。 与自然