裸眼井常规测井技术及应用.ppt

1,裸眼井常规测井技术及应用,大庆石油管理局测井公司,2,第一讲关于裸眼井测井,测井起源于法国。1927年9月，法国人斯伦贝谢兄弟发明了电测井，并用于欧洲的煤和油气勘探。我国使用电测井勘探油气始于1939年2月。奠基人是翁文波院士。一、测井学和测井技术的发展测井学是应用地球物理的一个分支,是一种井下地球物理勘探方法。它是用物理学的原理解决地质学的问题,并已在石油、天然气、金属矿、煤田、工程及水文地质等许多方面得到应用。30年代首先开始电阻率测井,到50年代普通电阻率发展的比较完善,当时利用一套长短不同的电极距进行横向测井,用以较准确地确定地层电阻率。60年代聚焦测井理论得以完善,孔隙度形成了系列测井,各类聚焦阻率测井仪器也得到了发展,精度也相应得以提高。测井资料的应用也有了长足的发展,随着计算机的应用,车载计算机和数字测井仪也被广泛的应用。到现在又发展了各种成像测井技术。,3,二、测井技术在勘探及开发中的用无论是金属矿床、非金属矿床、石油、天然气、煤等,在勘探过程中在地壳中要富集,就具有一定特点的物理性质,那我们就可以用地球物理测井的方法检测出来。特别是石油和天然气,往往埋藏很深,只要具有储集性质的岩石,就有可能储藏有流体矿物。它不用像挖煤一样。而是只要打一口井,确定出那段地层能出油,打开地层就可以开采。由于用测井资料可以解决岩性,即什么矿物组成的岩石,它的孔隙度如何,渗透率怎么样,含油气饱和度大小。沉积时是处于什么环境,是深水、浅水、还是急流河相,有无有机碳,有没有生油条件,能不能富集。在勘探过程中,可以解决生油岩,盖层问题,也可以对储层给予评价,找到目的层,解释出油、气、水。,4,在油气田开发过程中,用测井可以监测生产动态,解决工程方面的问题。井中产出的流体性质,是泊还是水,出多少水,油水比例如何,用流体密度,持水率都可以说明。注水开发过程中,分层的注入量,有没有窜流,用注入剖面测井都可以解决。生产过程中,套管是否变形,有没有损坏、脱落或变位,管外有无窜槽,射孔有没有射开,都需要测井来解决。对于设计开发方案,计算油层有效厚度,寻找剩余油富集区都离不开测井。测井对石油天然气勘探开发来说,自始至终都是不可缺少的,是必要的技术。它服务于勘探开发的全过程。,5,第二讲自然电位测井,一、井内自然电位产生的机理井内自然电位产生的原因是复杂的,对于油井来说,主要有以下两个原因:地层水含盐浓度和钻井液含盐浓度不同,引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用;地层压力与钻井液柱压力不同时,在地层孔隙中产生过滤作用。这些作用主要取决于岩石成分、组织结构以及地层水和钻井液的物理化学性质。实践证明：油井的自然电位主要由扩散作用产生的,只有在钻井液柱和地层间的压力差很大的情况下,过滤作用才成为较重要的因素。在黄铁矿含量高的地层还有氧化还原电位。,6,（1）扩散吸附电位两种不同浓度C1和C2的溶液中的离子在渗透压力的作用下,高浓度溶液的离子要移向低浓度的溶液,这种现象叫做扩散。对于氯化钠溶液来说,由于氯离子的迁移率大于钠离子的迁移率,于是在低浓度的溶液中则是氯离子相对增多,形成负电荷的富集。就在两种不同浓度NaCl溶液的接触面上,产生了自然电场,因此能测量到电位差。扩散电动势Ed可用下式表示:式中：Cl,C2-两种盐类溶液的浓度,g/l;Kd-扩散电位系数。它与溶液中盐类的化学成分和温度有关。注意：理论上正确的定义应是活度。,7,（2）过滤电位岩石颗粒对离子有选择性吸附作用，通常吸附负离子。在压差作用下，泥浆滤液向地层渗透，井壁附近负离子富集，地层中富集正离子，产生电位差。可由下式表示：注意：当地层压力大于泥浆柱压力时，形成的电位方向相反。（3）氧化还原电位从化学中我们知道，反应前与后反应物的化合价发生变化，即有电子发生转移的反应就是氧化还原反应。因有电子转移，就必然会形成电位差。如由氧化为可形成-0.77伏特的电位。,8,二、测井原理地面设置参考电极，井下设置一个测量电极，测量二者的电位差。三、主要影响因素（1）钻井液电阻率、密度的影响。（2）地层厚度、井径的影响。（3）地层电阻率（地层水矿化度）的影响。四、应用（1）判断砂泥岩剖面的渗透性地层。（2）确定地层水电阻率。（3）估计储层泥质含量。（4）判断水淹层位。,9,徐84-8井测井解释成果图,10,一、测量原理井下设置电极向地层供电（恒流或恒压），设置测量电极检测电流或电压变化。电压比上电流得到电阻，再乘以某一系数转换成电阻率：或,第三讲电阻率测井,11,二、影响因素（1）电极系的影响：分辨率与探测深度的关系。（2）钻井液电阻率、井径的影响。（3）地层厚度和围岩电阻率的影响。（4）钻井液密度等性能（侵入）的影响。（5）斜井或地层倾斜的影响。,12,三、电阻率测井的种类按探测深度分：浅探测：微电极、微球形聚焦。中探测：0.25米梯度、0.45米梯度、0.5米电位、球形聚焦、七侧向、八侧向等。深探测：三侧向、双侧向、感应（包括介电电阻率）、1米电位、2.5米梯度、4米梯度等。按仪器结构分：普通电阻率测井：电位、梯度电阻率。侧向电阻率测井：球形聚焦、七侧向、八侧向、微球形聚焦、三侧向、双侧向。感应电阻率测井：阵列感应、向量感应等等。,13,四、应用（1）判别油气水层。（2）计算地层径向含水饱和度。（3）粗略判断岩性等。,14,徐84-8井测井解释成果图,15,第四讲声波测井,一、基本原理声波属于弹性波。对于声波能量来说，地层岩石都属于弹性介质，因此，声波可以在地层的岩石中传播。在井下设置声波发射探头和接收探头，就可以测量声波在岩石中的传播速度、衰减后的幅度。声波分纵波和横波。几乎所有的岩石都可以传播纵波，但不同的岩石传播声波的速度是不同的。然而不是所有的岩石都能传播横波，当然，不同的岩石传播横波的速度也不同。声波传播分为折射波、直接反射波和滑行反射波。声波测井主要测量滑行反射波。,16,二、主要影响因素（1）井径的影响。井身质量。（2）地层厚度：岩石非均质性的影响。（3）钻井液密度的影响。特别是含有气体时。三、声波测井的种类（1）普通声速测井：单发双收、双发双收（井眼补偿）。接收探头间距决定分辨率。（2）声波幅度测井：裂缝探测。（3）全波列声波测井：长源距声波测井，记录纵波、横波、伪瑞利波、斯通利波的声速、幅度。,17,四、应用（1）估算孔隙度。（2）划分地层：判断岩性。（3）判断气层。（4）判断裂缝。（5）估算岩石力学参数。,18,双106-38井测井解释成果图,19,第五讲核测井,一、基本知识通过探测岩石的核物理性质来研究岩石的特性。测井研究岩石的核物理性质主要是两个方面：衰变和碰撞。组成岩石的某些元素具有天然放射性。具有放射性的元素都将发生衰变。岩石中常见的放射性元素有等。,20,碰撞也常叫做轰击。测井能够探测的粒子碰撞有两类：（1）粒子（射线）与原子核核外电子碰撞有三种反应：粒子能量小于0.66MeV时，产生光电效应，粒子被吸收。粒子能量介于0.661.022MeV时，产生康普顿散射，粒子能量减弱。减弱的程度与被撞原子核的原子序数（核外电子个数）等有关。粒子能量大于1.022MeV时，产生电子对效应。测井主要探测康普顿散射和光电效应。,21,（2）中子粒子与原子核碰撞有三种反应：非弹性散射：高能快中子（能量大于0.5MeV）轰击原子核使其获得能量处于激发态，而激发态原子核则发射粒子（射线）释放能量恢复原来状态。弹性散射：当中子能量低于0.5MeV时，其与原子核碰撞不足以使原子核处于激发态，而只能增加原子核的动能。也发射粒子（射线）释放能量。被撞原子核越轻得到的能量越多，从而使中子损失的能量越大，减速越快。氢是最轻的，因此，对中子的减速作用最大。辐射俘获：中子能量低于0.2eV时，称为热中子。其将被原子核俘获而使原子核处于激发态，发射粒子（射线）释放能量。硼和氯对热中子的俘获能力最强。测井对三种反应都可进行探测。,22,二、核测井的种类及基本测量原理衰变反应：自然伽马，探测地层自然放射性总强度。自然伽马能谱测井，探测地层中铀、钍、钾的含量。不同的放射性元素，其放射的粒子（射线）能量不同，如钾的特征能量为1.46MeV；铀为1.76MeV；钍为2.62MeV。因此，通过分析各特征能量强度对总强度的贡献，就可以确定各元素的含量。,23,碰撞反应：粒子（射线）碰撞：补偿密度测井，探测康普顿散射的射线强度。岩性密度测井，探测康普顿散射和光电效应。铯源（）。中子粒子碰撞：补偿中子测井：探测弹性散射后的热中子和超热中子密度。对中子减速能力最强的是氢，因此，业内也称为含氢指数测井。中子伽马测井：探测俘获后的射线能量。连续中子源。镅铍中子源（）。能谱测井：探测非弹性散射的粒子（射线）强度。中子寿命测井：探测俘获前的热中子寿命。脉冲中子源。中子管。,24,三、影响因素（主要对在用仪器）自然伽马测井：（1）地层厚度：分辨率。（2）井的影响：井径、钻井液密度。越大影响越大。（3）