测井原理与技术.ppt

第一部分油层物理基础第一章储层岩石的物理性质一 储层骨架性质1 岩石粒度组成 指构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量 即测定不同粒级颗粒占全岩颗粒的百分数 表示岩石骨架分散性的一种指标 2 岩石比面 指单位体积岩石内 岩石骨架的总表面积或单位体积岩石内总孔隙的内表面积 颗粒越细 比面越大 同样是表示岩石骨架分散性的一种指标 对油藏中流体流动影响很大 它可以决定岩石的许多性质 如 表面现象 流动阻力 渗透率 吸附量等 二 岩石孔隙结构1 孔隙类型 结构模型 单一 双重 多重 2 孔隙大小及分选 同粒度度量 3 孔隙度 岩石的孔隙体积占岩石外表体积之比 分为总 有效 流动 测井基础知识培训 三 岩石的饱和度 指岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数 岩石中由几相流体充满其孔隙 则这几相流体饱和度之和为1 原始含油饱和度 原始含水饱和度 目前油 气 水饱和度 残余油饱和度四 岩石的渗透率 代表岩石让流体通过能力的大小 常用来对比不同岩石的渗透性 达西定律 线性渗流定律 单位时间内通过岩心的液体流量与岩心两端的压差及岩心的横截面积成正比 而与岩心长度及流体粘度成反比 四 岩石的其它性质热学性质 导电性 放射性 敏感性 第二章储层流体的物理性质一 天然气的物理性质组成 碳1到碳5的烷烃 非烃气体地层天然气的高压物性体积系数 地下体积比地面体积 一般小于1 压缩系数 在等温条件下 单位体积天然气随压力变化的体积变化率粘度 流体中任一点单位面积的剪应力与速度梯度的比值 是流体内摩擦力引起的阻力 表征流体流动的难易程度 压缩因子 偏差压缩系数 实际气体与理想气体之间的一切偏差 二 地层油的物理性质溶解油气比 将某一压力 温度下的地层含气原油 在地面进行脱气后 得1立方米原油所分离出的气量 就是该压力 温度下的地层原油溶解油气比 体积系数 一般大于1 地层油气两相体积系数 地层压力小于饱和压力时 地层原油和析出气体的总体积与它在地面脱气后原油体积之比 压缩系数 粘度原油凝固点 指原油由能流动到不能流动的转折点 三 地层水的物理性质矿化度 代表水中矿物盐的浓度 溶解度 指地面1立方米水 在地层压力 温度下所溶解的天然气的体积 粘度 体积系数 压缩系数 第三章多相流体渗流机理一 岩石的界面现象体积性质 由相内分子所引起的性质 界面性质 由于两相界面层分子所引起的性质 如 水驱洗油 互溶混相驱油时界面消失等 表面张力 作用于单位长度上的力 热力学第二定律 任何自由能都趋于最小的趋势 吸附现象 溶解在具有两相界面系统中的物质 自发地聚集到两相界面层上 降低该界面层的界面张力的现象 润湿现象和毛管力 是当不相混的两相流体与岩石固相接触时 其中一相流体沿着岩石表面铺开 其结果使体系的表面自由能降低的自发现象 这种现象发生在岩石的细小毛管中 在其中出现弯液面和由于弯液面而产生毛管力 界面粘度 比体相粘度大得多 为异常高粘度 二 岩石的润湿性 当存在两种非混相流体时 其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性 驱替过程 非润湿相驱替润湿相的过程 亲油岩石水驱油 吸吮过程 润湿相驱替非润湿相的过程 亲水岩石水驱油 三 毛管压力曲线 毛管压力和饱和度的关系曲线对于研究岩石孔隙结构 分析产油能力 确定岩石润湿性 油水饱和度分布 采收率 多相流体渗流均有意义 亲水岩石 毛管压力为正 将其浸泡在油中 水在压力作用下自动进入岩心 吸吮 亲油岩石 毛管压力为负 为阻力 水不能自动进入岩心 必须施加外力克服毛管力 才能水驱油 驱替 四 驱油过程中的阻力效应贾敏效应 气泡通过窄口时产生附加阻力的现象 五 相对渗透率曲线 Sw So Kro Krw的关系曲线A区 单相油流区Sw Swi 20 Krw 0 Kro很大 此时水不能流动 油相K稍有下降B区 油水同流区随Sw上升 Krw上升 Kro下降明显 油水同流C区 纯水流动区So Sor Kro 0 Krw急剧上升 So从15 下降到0 Krw则从60 上升100 该曲线是在油田开发 动态分析 确定Sw So Sg 水驱油等有关计算的重要资料 第四章提高原油采收率机理一 提高原油采收率 EnhancedOilRecovery 简称EOR 采收率 一次采油 二次采油 三次采油 四次采油EOR 除一次 二次采油以外的任何方法 如 热力驱法 混相驱法 化学驱法注入工作剂时的采收率 ER 波及系数 程度 EV 洗油效率 ED 波及系数 工作剂驱扫国的油层体积所占的百分数 EV AShS Ah洗油效率 注入工作剂在孔隙中清洗原油的程度 ED 1 Sor Soi二 提高原油采收率的方法1 热力采油法 蒸汽吞吐法 蒸汽驱油法 火烧油层2 混相采油法 互溶混相驱 注液化石油气段塞法 富气混相驱 高压干气混相驱 CO2驱油法3 化学法 聚合物溶液驱油法 活性剂溶液非混相驱油法 泡沫驱油法 胶束 微乳液驱油法 第二部分矿场地球物理 测井 一 概念地球物理测井是用各种专门的仪器放入井中 沿井身测量井孔剖面上地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 或数字处理 来判断岩性 确定油气层及其它矿藏的一种间接手段 二 工作完成的顺序1 将装在汽车中的仪器设备运到井场安装好 用铰车提升井下仪器并同时进行参数测量 得到各种测井资料 经验收合格后 将资料带回室内 2 经过资料的综合解释 或数字处理 得到岩层的各种地质参数 进而判断出油气层 四 发展史1 测井技术开始于法国 1927年佩斯布龙 法 测得第一条电测曲线 2 我国 测井技术有六十多年历史A 1941年10月 老君庙油田4号井钻开L油层时发生强烈井喷起火 为提供L油层资料 1942年用自制的半自动电测仪测得第一条电测曲线 B 1956年四川为研究自流井气田早期开发历史 对已有几百 几十年历史的盐水井和气井 进行干井电测 与古代的 岩口簿 对比 比较精确地解决了地层 构造 储层性质等方面的问题 C 50年代 引进前苏联测井仪器 D 1958年自制国产多线电测仪及放射性测井仪投入生产 为60年代初期的大庆油田勘探开发设计 提供了油层评价的重要资料 E 60年代中后期 又试制成功了声波测井仪 为胜利 大港 江汉油田提供了资料 F 70年代初 又试制成功了切割式取芯仪 电缆式地层测试仪 双发双收声速测井仪 补偿密度和声波电视 地层倾角测井仪和数字测井仪 测井系列越来越完善 G 70年代后期 引进10套特莱赛 美 公司测井仪 该仪器最大耐温177 204 C 耐压141MPa 第一篇测井方法原理第一章普通电阻率测井以研究岩石电阻率差异来区分岩性的测井方法 是最早的测井方法之一 也是应用最为广泛的一种 1岩石电阻率与岩性 孔隙度 含油饱和度的关系一 岩石电阻率数值上等于S 1米2 L 1米的单位体积岩石的电阻率值 它仅与导体的材料有关 而与其形状无关 二 R与岩性的关系1 不同岩石 矿物的R不同 2 火成岩R高 沉积岩R低 3 沉积岩R决定于岩石颗粒大小 组织结构及所含流体性质 三 R与地层水性质的关系骨架 自由电子导电 孔隙内地层水 离子导电 取决于RW 四 R与孔隙度的关系对给定的含水砂岩样测试 无论改变Rw 含水岩石电阻率R0与Rw的比值总是一个常数 即 F称为 岩石的地层因素或相对电阻率 只与岩样的孔隙度 胶结情况和孔隙形状有关 而与Rw无关 根据数理统计分析得 五 R与含油饱和度的关系 2普通电阻率测井原理在井孔中测定周围岩石的电阻率 必须给介质通入电流造成一个人工电场 这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率 因此 确定各种介质中的电场分布特点则该介质的电阻率即可确定 所以电阻率测井实质上是研究各种介质中的电场分布 在井孔剖面上经常出露的是有限厚的各种电阻率不同的岩石 当渗透层被钻开后其各带的电阻率也要发生变化 非均匀特性 各带的电阻率不同 是由于 泥浆侵入 造成的 泥浆侵入 现象 在钻井过程中通常保持泥浆柱压力稍大于地层压力 在这个压差作用下 泥浆滤液向渗透层中渗入 置换了渗透层孔隙中原来的流体而形成侵入带 同时泥浆中的泥质颗粒附着在井壁上形成泥饼的现象 一般分为高侵和低侵 在这种综合条件影响下测量的电阻率称为视电阻率 故称视电阻率测井 视电阻率经井眼 围岩 侵入影响校正求出真电阻率 三 电极系 一 定义 由供电电极和测量电极按一定的位置 距离固定在一个绝缘体上组成的下井仪器 包括三个电极 成对电极 接在同一回路中的两个电极 不成对电极 接在不同回路中的电极 二 分类 A 按电极之间的相对距离可把电极系分为两类 1 电位电极系 不成对电极到靠近它的成对电极的距离远远小于成对电极之间的距离 理想电位电极系 成对电极之间的距离为无穷远 此时只有A M两个电极视电阻率值与M点的电位成正比 故称为电位电极系 MOABL 2 梯度电极系 不成对电极到靠近它的成对电极的距离远远大于成对电极之间的距离 理想梯度电极系 成对电极之间的距离趋于零 此时M N O三点为一点 视电阻率值与O点处沿井轴方向的电位梯度成正比 故称为梯度电极系B 按成对电极与不成对电极的相对位置可分为 1 正装电极系 成对电极位于不成对电极下方 对于梯度电极系又称为底部梯度电极系 其测井曲线以明显的极大值显示于高阻层的底界面 AMONL 2 倒装电极系 成对电极位于不成对电极上方 对于梯度电极系又称为顶部梯度电极系 其测井曲线以明显的极大值显示于高阻层的顶界面 另外 还分为单极供电 双极供电等 三 电极系书写方式 在井内由上而下顺序写出电极名称及距离 见表 四 电极系互换原理 在一个电极系中 保持电极之间的相对位置不变 只把电极的功能改变 互换供电和测量电极 测量条件不变时 用变化前后的两个电极系对同一剖面进行视电阻率测井 所得曲线完全相同 据该原理 四种梯度电极系实为两种 而电位电极系所测曲线对称 故其细致分类无实用意义 五 电极系探测深度 以供电电极为中心 以某一半径作球面 如果球面内包括的介质对测量结果的贡献为50 时 则此半径定义为电极系探测深度或探测半径 一般电极距为L 电位电极系探测深度是2L 梯度电极系的是1 4L 3视电阻率测井曲线特征及影响因素一 梯度电极系视电阻率测井曲线 理论 特征 1 曲线不对称于地层中点 2 底 顶 曲线分别在地层底 顶 界面处出现极大值 3 曲线中部较直的段的读数接近视电阻率值 二 电位电极系视电阻率测井曲线 理论 特征 1 曲线对称于地层中点 2 对应地层中点处出现极大 小值 3 地层界面处出现平台 当厚度小于L时 薄层 出现 假极大 故厚度小于0 5米的地层不能用电位电极系视电阻率测井曲线去分辨三 视电阻率实测曲线认识 较平滑 不象理论曲线那么规则和深刻 厚层多用 半幅点 划界面 四 影响因素1 电极系主要是电极距 L 的影响 L大 受围岩影响 L小 受井的影响2 井主要是泥浆的电阻率的影响 RM 5RW 要求 例如 A0 5M4NM0 5A3 75BN0 5M3 75AB0 5A2 25M 3 围岩 层厚4 泥浆侵入高侵 增阻侵入 低侵 减阻侵入 5 高阻邻层的屏蔽减阻屏蔽 增阻屏蔽 6 地层倾斜 井轴不垂直于岩层界面 对于梯度电极系 4普通电阻率测井应用一 岩层的视电阻率读数高阻厚层 直线段 高阻中等厚度层 去掉屏蔽区取面积平均值法 屏蔽区 盲区 在梯度电极系视电阻率曲线上 距高阻层界面一个L范围内 其视电阻率值很低 高阻薄层 只有一个较窄的尖峰 取极大值 二 应用1 划分岩性剖面 2 求地层真电阻率 Rt 利用 横向测井图版 电模拟 绘出视电阻率 Ra 与已知参数的关系曲线簇3 求孔隙度先找出巨厚水层 视电阻率值低 SP上负高异常 求100 含水的电阻率值 R0 从实验室分析出地层水电阻率值 Rw 利用阿尔奇公式 求F 进而求孔隙度4 求含油层的R0值 确定含油饱和度因无法直接测含油层的R0值 先通过孔隙度测井资料确定孔隙度后 计算出F 结合Rw 应用阿尔奇公式求R0 再应用阿尔奇公式求S05 是标准测井图 柱状剖面图的主要组成部分 也是测井资料综合解释的重要参数之一 5微电极系测井为提高纵向分辨能力 不漏掉薄层和求准目的层厚度 直观地判断渗透层 较准确地确定出冲洗带的电阻率等目的而提出 一 微电极系测井原理为达到上述目的 设计了一个电极距很小 但测量结果不受泥浆影响的井下装置 微电极系 在主体上装有弹簧片扶正器 三个 夹角为1200 其中一个上装有硬橡胶绝缘板 其上嵌有三个电极 A 供电 M1 M2 测量 相距0 025米 弹簧扶正器使电极紧贴井壁进行测量 克服泥浆对测量结果的影响微梯度A0 025M10 025M2L 0 0375m r 40mm 4 5cm Rmc微电位A0 05M2L 0 05mr 100mm 8 10cm RxoRmc 1 3Rm Rxo 5Rmc 二 测井曲线通常采用重叠法将两条曲线绘在成果图中 某些井段重合 某些井段分开 曲线分离的称 幅度差 电位 梯度 正幅度差 电位 梯度 负幅度差三 资料应用1 划分岩性剖面 主要是区别渗透性 不同岩性的层段有不同的特征 2 确定岩层界面 以两条曲线的分歧点深度为准 3 确定含油砂岩层的有效厚度 总厚减去夹层厚 4 确定井径扩大井段 曲线幅度极低 接近泥浆电阻率值 5 确定冲洗带电阻率 Rxo 及泥饼厚度 hmc 利用图版 第二章自然电位测井自然电场 在钻开岩层的井壁附近产生的电化学活动的结果造成的电场 该场的分布决定于井孔剖面上的岩性 1自然电场的产生地层水矿化度和泥浆滤液矿化度的差异 使钻开的岩层井壁发生电化学过程 产生电动势 形成自然电场 一 扩散电动势的产生扩散现象 高浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去的现象 离子迁移率 Na Cl 结果 高浓度溶液中的正电荷富集 Na 低浓度溶液中的负电荷富集 Cl 直到接触面两侧的电荷富集带形成的电动势增加到使正负离子迁移速度相同时 电荷富集停止 但离子仍然在扩散 达到动平衡 产生 定 扩散电动势 二 扩散吸附电动势的产生泥岩隔膜中阳离子的交换作用使扩散结果发生变化 形成扩散吸附电动势结果 高浓度溶液中的负电荷富集 Cl 低浓度溶液中的正电荷富集 Na 2自然电位测井原理及曲线特征以泥岩的自然电位幅度为基线 故在渗透性层段出现负异常 Cw Cm 曲线特征A 当上下围岩相同时 曲线对地层中点对称 B 厚地层 h 4d 可用半幅点划分界面 C 地层中点取曲线幅度的最大值 3影响因素曲线特征取决于 造成自然电场的静自然电位 岩性 地温 地层水和泥浆中的离子成分及浓度比 和自然电流的分布 厚度 井径 线路中介质的电阻率 一 地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值二 岩性三 温度四 地层水和泥浆滤液中含盐性质五 地层电阻率 六 地层厚度h下降 异常平缓七 井径扩大和泥浆侵入d增加 泥浆侵入越深 曲线幅度下降 4自然电位曲线应用一 划分渗透性地层对于砂泥岩剖面 用异常来判断二 估计泥质含量三 确定地层水电阻率 Rw 四 判断水淹层五 研究沉积环境 第三章侧向测井在高阻 灰岩 和高矿化度泥浆 盐水 剖面中钻孔 进行普通视电阻率测井时 由于井的分流作用大 所以曲线变化平缓 几乎无法分辨剖面上的岩层 更无法确定其真电阻率 为此 在电极系上增设聚焦电极迫使供电电极发出的电流径向地流入地层 从而减少了井的分流和围岩的影响 提高了纵向分辨率 用这种电极系沿井孔进行视电阻率测井即侧向测井 又称为聚焦测井 为求准地层径向各带的电阻率 设计了各种聚焦电极系并建立了相应的侧向测井 目前有 三侧向 六侧向 七侧向 八侧向 双侧向 微侧向 邻近侧向 微球形聚焦等 1三侧向测井一 三侧向电极系 柱形 A0 主电极 发出主电流I0A1 A2 屏蔽电极 发出屏蔽电流IsB1 B2 回路电极 N 对比电极电极之间用绝缘材料隔开 O1 A0 A1之间中点 O2 A0 A2之间中点O1O2 0 175米 有利测薄层 为测准Ri Rt 设计了深 浅三侧向电极系 三 资料应用1 划分岩性剖面比普通视电阻率测井受井眼 围岩 层厚 侵入的影响小 并有利划分薄层2 判断油气水层将深浅三侧向曲线在同一坐标中重叠绘制3 确定地层真电阻率 Rt 需经井眼 围岩 层厚 侵入校正 用图版 同时可以求侵入带直径di 2确定Rxo的侧向测井一 微侧向测井因为Rmc Rxo 所以泥饼有分流作用 故微电极测井RML不等于Rxo1 微侧向电极系嵌在绝缘板上的7个圆环状电极 A00 016M10 012M20 012A1电极距 L O1O2 4 4cm探测深度 r 8cm故微侧向测井RMLL Rxo2 测量原理A0供I0不变 自动调节Is 满足UM1 UM2条件为止 3 资料应用 1 划分薄层因为主电流纵向分布范围是4 4cm h 5cm左右的薄层均可区别 2 确定冲洗带电阻率 Rxo 亦可差图版二 邻近侧向测井三 微球形聚焦测井 第四章感应测井普通电阻率测井适用于淡水泥浆 侧向测井适用于水基泥浆 若是油基泥浆或空气钻井 均无法使用 提出新理论 适应各种类型的泥浆 感应测井 以电磁感应理论为基础 通过研究交变电磁场的特性反映介质电导率的一种测井方法 1感应测井原理仪器 地面部分 高压控制面板 井下部分 线圈系辅助电路 振荡器 放大器 单元环 用Z不同的水平面和r不同的圆柱面分割而成的圆环 介质可看作由无数个地层圆环组成 发射探头T 接收探头R 线圈距L 1米 2感应线圈的探测特性用横 径 向 纵 轴 向几何因子特性曲线的研究来评价线圈系的探测特性 一 双线圈系的探测特性总之 1 井的影响大 探测浅 2 围岩影响大 纵向分辨率低 3 无用信号大二 复合线圈系 0 8m六线圈系探测特性二 六线圈系的探测特性主线圈 T0 R0L00 0 8m补偿线圈 主线圈内侧 T1 R1消除井的影响聚焦线圈 主线圈外侧 R2提高纵向分辨率R20 6T00 2T10 4R10 2R00 6T2 7 100 25 25 100 7 总之 六线圈系 1 井的影响消除 2 探测深 3 纵向分辨能力有所改善 3感应测井曲线0 8m六线圈系 在无井条件下 根据几何因子理论计算的理论曲线一 上下围岩相同 单一低电导和高电导率地层的视电导率曲线h 1 7m 曲线顶部出现一对 耳朵 对称在上下界面以内0 85m左右 是 过聚焦 产生的局部极值 在实际测井中不明显 不作地质解释 h 1 7m时 完全重合 二 上下围岩不同 单一低电导和高电导率地层的视电导率曲线 4感应测井资料应用是计算孔隙度 渗透率 含油饱和度及地层真电阻率的重要参数一 划分渗透层h 2m 用 半幅点 划界面 通常要结合微电极系或短电极距的视电阻率曲线二 确定地层真电阻率进行均质 围岩 层厚 侵入校正 均质校正 无限均匀介质中传播效应校正传播效应 电磁波在均匀介质中传播时其幅度衰减和相位移动的现象电磁波传播测井 测介电常数 可以判断低阻油层和高阻水层 第五章声波测井该法是通过测量井孔剖面上岩层及井壁附近的声学特性参数 来判断岩性 估算孔隙度和确定岩层的弹性力学性质以及检查固井质量等工程问题的测井方法 它不受泥浆性质和侵入影响 适应性强 主要有 声波速度测井 声波幅度测井 声波全波列测井 声波井下电视 噪声测井等 1声学基本知识一 弹性体和塑性体弹性体 对物体施加外力而产生形变 取消外力后 物体恢复原来状态 塑性体 不能二 声波测井的声波声波 人耳能听到的 16Hz 20000Hz超声波 20000Hz测井用声波15KHz 30KHz 均为弹性波 都是质点的机械振动以波动形式在介质内部的传播纵波 质点的振动方向与波的传播方向一致的弹性波横波 垂直三 滑行波岩石C2泥浆C1四 声源和接收器 2声波速度测井是沿井孔剖面测量声波在各种岩石中传播速度的差异来判别岩性 确定孔隙度以及寻找气层的一种测井方法 一 岩石的声速特性密度大 弹性好 E大 则速度 C 快影响因素 1 岩性 矿物成分 2 结构 胶结物性质 孔隙度 3 孔隙中的流体 气使C下降 4 埋藏深度 使C上升 二 测井原理井下仪器 单发单收声速测井仪 单发双收 双发双收 双发四收等源距L 间距l 记录点O曲线记录了O所在深度上下各0 25米范围内岩层的平均声波时差h l 厚层 曲线对称 h l 薄层 受围岩影响大 措施 1 加大源距 使反射波滞后滑行波 2 在钢管上刻槽 使直达波路线加长 3 为消除井径不等及深度误差 采用双发双收声系 该法称为井眼补偿声速测井 但在薄层的分辨上不及单发双收声系 L 1m l 0 5m o T R1 R2 三 资料应用1 确定孔隙度岩石骨架孔隙 流体 VV VfVfttmatf 压实校正 泥质校正 2 判断气层 裂缝带周波跳跃 指含气层井段该曲线幅度无规律的时大时小地急剧变化 因为含气层和裂缝带的弹性差 对波的吸收强 首波到达R1后 未到R2就被吸收了 R2接受到的是后续波 导致地面记录的时差产生无规则变化 此时时差记录已失去反映岩层内声速特性的意义 所以不能使用该值计算孔隙度 3 确定岩性致密层 相对时间小 疏松层 相对时间大 3声波幅度测井该法是沿井身测量声系中接受探头接受到的声波首波的幅度变化 用来分辨裸眼井剖面岩性及检差套管井固井质量的一种测井方法 利用介质对声波的吸收特性 声波在传播时克服内摩擦力和在非理想的介质中热传导引起的声波能量损耗大小与介质的粘滞系数 热传导系数及声波的圆频率成正比而与密度和声波的速度三次方成反比 一 测井原理 单发单收L 1米或1 5米C1 1600m s管内均匀泥浆C2 5400m s钢套管C3管外介质 固结水泥 泥浆 气体 C3C2C1 T R J4 J1J3J5 J0 J2 J6 能量 声阻抗Z 两介质的声阻抗差别大 声藕合率差 能量不易损失 反之 两介质的声阻抗差别小 声藕合率好 能量易损失 二 曲线解释1 确定水泥上返高度曲线幅度突然下降 用半幅点深度2 评价固井质量水泥面以上井段曲线幅度为A100 然后在20 A 40 A处作直线40 A差 4声波变密度测井上述固井声幅测井利用首波反映第一界面 套管与水泥环 胶结情况 而第二界面 水泥环与地层 胶结情况不清楚 需研究续至波 出现全波列测井 该法是沿井身记录出声波波列中前12 14个波相的幅度和到达时间 研究这些参数变化 反映与井轴平行的各个不同物理性质介质的交界面上声幅的衰减情况 可以做到 检查第一 二界面情况 地层压裂效果 判断套管外出砂层位 一 测井原理声系与固井声幅测井一样 但它接受的信号是声波全波列的幅度和到达时间 声波变密度测井图 在胶片上记录下声波波列中前12 14个波相的幅度和到达时间随深度的变化规律图 如 第n个波幅度最高 波列图 光点最亮 冲洗后 颜色最黑 测井图 二 声波变密度测井图1 裸眼井中各带左右摆动说明声波传播速度变化 可判断岩层的声学特性 以辅助对岩性的正确判断2 套管井中井径为7 3 4英吋时 波列顺序为 若井径与套管尺寸不同 则顺序不同 左1 3相线 套管波4 6相线 水泥环波7 9相线 地层波 9相线 泥浆直达波第一界面好 套管波弱第二界面好 地层波强定性解释 第六章放射性测井是通过研究井孔剖面上岩石的核物理性质的差异来判别岩性 寻找油气储集层和其它有用矿藏 获取生产井内重要参数及解决油井工程问题的地球物理方法 据测井所接受的射线性质不同 可将目前常用的放射性测井分为两大类 伽马测井 以研究伽马射线为基础的放射性测井方法 中子测井 以研究中子源照射井壁介质后中子和伽马射线性质为基础的放射性测井方法 放射性测井的特点 1 工作不受井孔结构 井内流体性质的影响 2 在高阻剖面中适用 3 成本高 时效低 技术设备复杂 需专门的防护保健 伽马测井 自然伽马测井自然伽马能谱测井放射性同位素测井地层密度测井岩性密度测井中子测井 中子 超热中子测井中子 热中子测井 补偿中子测井 中子伽马测井中子寿命测井非弹性散射伽马能谱测井中子活化测井 1伽马测井基础知识一 原子与原子核二 核素 同位素 放射性核素核素 原子核中具有一定数目的质子和中子 并能在同一能态上的同类原子 同位素 原子核中质子数相同而中子数不相同的核素 在元素周期表中占同一位置 故名 如 1H1 1H2 1H3核素分为稳定核素和放射性核素 放射性核素又分为放射性同位素和放射性元素 三 核衰变放射性核素的原子核能自发地放射出一个带电粒子并转变成另一个新的原子核 新核处于激发态 在很短的时间内激发核以辐射伽马光子的形式把多余的能量释放出去 而处于稳定态的现象 放射性核素的数目随时间的推移数量将按指数递减规律下降 四 放射性射线五 伽马射线与物质的相互作用伽马射线能量不同 照射物质产生的效应不同1 光电效应2 康普顿 吴有训效应3 电子对形成高能伽马射线穿过物质时会产生上述三种效应 随着穿行路线的增加 射线强度随之减弱 按指数递减规律 六 伽马射线源由浓缩的放射性核素造成的发射伽马光子的装置七 伽马射线探测器闪烁记数器 将伽马射线强度转变为电脉冲数的换能器 2自然伽马测井这是以测量井孔剖面内岩石中自然存在的放射性核素在核衰变过程中放射出的伽马射线强度大小 来确定岩性剖面 估算泥质含量及进行地层对比的一种测井方法 一 岩石的自然放射性 决定于岩石所含放射性核素的种类和数量与泥质含量有正向比例关系放射性核素主要有 铀系 钍系 锕系 钾40等 岩石的放射性依此为 粘土岩 砂质泥岩 泥质砂岩 含泥质碳酸盐岩 石膏 硬石膏 不含钾盐的岩盐 白云岩 石灰岩 石英砂岩二 自然伽马测井原理仪器 地面 放射性控制面板地下 高压电源电源 各测井共用 放大器闪烁计数器 仪器接受到岩石自然放射线照射后 输出与接受信号成正比的电脉冲数探测范围 以探测器的记录点 闪烁记数器 为中心 以一半径 30 45cm 为半径作一球面 若其内所包介质对测量结果的贡献占全部读数的90 以上 此半径为探测半径 三 测井曲线理论计算曲线的条件 测速为零 泥浆无放射性 记数率为100 d 30cm特点 1 曲线关于地层中界面对称 在此处取极大值 2 厚度下降 曲线幅度下降 h 3d时 幅度不受影响 3 h 3d时 用半幅点划分界面 四 影响因素1 井的影响泥浆性质 井身结构等2 测井速度和积分电路充放电时间常数的影响积分电路有惰性 速度增大 极大值向提升方向偏移 曲线畸变 失去对称 3 放射性涨落的影响放射性核素的核衰变是随机的 因此在同样的地层条件下 相同的时间间隔内 测量条件不变 多次进行测量 每次测量的读数各不相同 但与全部读数的平均值之间的差值大部分分布在一定的范围内的现象 该现象引起曲线不光滑 呈 锯齿状 不能作地质解释 4 地层厚度的影响 见曲线特征 五 曲线应用1 划分岩性剖面根据泥质与放射性强弱的关系2 确定泥质含量3 地层对比与标准测井类同 但更优越 因为GR不受地层及井内流体性质影响 标准层易选 特别在油水过渡带解释 效果更佳 3放射性同位素测井用放射性同位素配置的活化液 对井进行活化处理 在活化处理前后各测一条自然伽马曲线 对比两次曲线得到活化剂的分布特点 从而解决油井中的工程技术问题及检查采油增产措施的效果和有关参数的研究 一 测井过程及步骤1 编写施工设计书 内容有 2 按设计书施工 进行放射性同位素测井的过程工作原理活化层 活化液水份进入渗透层 固相载体则滤积在渗透层表面吸水量正比于滤积量 曲线异常面积的增量 Jr2 Jr1 用求积仪测定 4地层密度测井岩石真密度 每立方米岩石的质量 岩层体积密度 单位体积中岩石骨架和孔隙内流体的质量之总和 5中子测井核物理基础知识一 中子源 能以某种方式将原子核中的中子释放出来的装置自然界中几乎无自由中子 但 束缚 状态的中子到处可见 其平均寿命很短 半衰期为11 7分钟 测井中常用中子源有 1 同位素中子源如 镅 铍中子源 简写Am n C此源发射的中子具En 4MeV 适用于中子 中子测井 中子 伽马测井 2 加速器中子源 脉冲中子源 如 D T加速器中子源产生的快中子能量是14MeV 采取人为控制脉冲式发射 二 中子的分类 快中子En 1KeV能量高 速度大慢中子En 1KeV超热中子En 0 025eV 1KeV 热中子En 0 025eV三 岩石的中子特性 中子与物质的作用 1 快中子非弹性散射 2 快中子对原子核的活化快中子与稳定的原子核作用会发生 n n p 核反应 生成新的放射性核素 称为活化核反应 活化形成的新核素 有一定的半衰期 其衰变产生的伽马射线叫活化伽马射线 如 Si28 n p Al28 Al28衰变放出伽马射线 衰变式为 3 快中子弹性散射中子减速过程长短取决于核的物理性质 A 靶核微观弹性散射截面 即靶核与快中子发生弹性散射的几率 B 每次碰撞中子的最大可能损失的能量 C 每次弹性散射中子平均损失的能量 D 同等能量中子碰撞不同靶核使其变成热中子时所需散射次数不同 H是快中子最佳 减速剂 有利寻找油层 4 热中子弹的俘获A 不同的核 俘获热中子的几率不同 B 不同的核 俘获热中子后放射出的中子 伽马射线不同 Cl的俘获热中子的几率最大 可分辨高矿化度水层和油层 四 中子探测器 将热中子密度转变为电脉冲数的装置 6中子 热中子测井利用中子源发射的快中子经与地层原子核发生弹性散射被减速为热中子 探测热中子密度的方法 其中补偿中子测井是一种较好的热中子测井 一 补偿中子测井 CNL 补偿原理热中子的分布不仅与氢含量有关 还与氯含量有关 二 应用 如图 1 确定地层孔隙度2 CNL与FDC测井交会求孔隙度 确定岩性3 D N曲线重叠法直观确定岩性4 CNL与FDC石灰岩孔隙度曲线重叠定性判断气层 7中子 伽马测井一 原理热中子被俘获 产生俘获伽马射线 其分布既与氢含量有关 又与氯含量 矿化度 有关 下井仪器 中子源 屏蔽体 伽马射线探测器 长源距 其探测范围略大于CNL和SNP二 应用 如图 1 划分气层 高值 2 确定油水界面 结合中子 热中子测井 NGR中子 热中子油层氢含量相当 Cl少低高水层Cl多高低 第七章地层倾角测井该法是在裸眼井中测得不同方位上3 4条电阻率曲线 电极系方位 井轴的倾角及方位角 井径值 处理后得地层倾角和倾向的成果表及图 来解决有关油气勘探方面的地质问题 如 推断局部构造形态 确定断层和不整合 研究沉积环境 寻找油气藏 进行地层对比 绘制构造图等倾角 垂直于走向的最大下斜线即倾向线与水平面的夹角倾向 倾向线的水平投影与正北方向线的顺时针的夹角 1测井原理 四臂高分辨率地层倾角测井仪 辅助电路 液压部分 测量部分一 四臂极板系统二 方位测量系统 2测井成果表示成果显示方式 成果表 成果图一 成果表如 斯伦贝谢公司设计的CLUSTER程序输出的成果表二 成果图1 矢量图 箭头图 蝌蚪图 倾角 读横坐标 纵坐标为深度倾向 短线方向红色模式 描述一组倾向基本不变 而倾角随深度增加而加大的倾角矢量变化规律兰色模式 描述一组倾向基本不变 而倾角随深度增加而减小的倾角矢量变化规律绿色模式 描述一组倾向 倾角基本不变的矢量规律 2 棍棒图 杆状图 沿一定方向上的横剖面画出的井孔剖面中的地层层面视倾角图 棍棒与水平线的夹角表示在该横剖面上的地层层层面视倾角 未移到大地坐标中 常用于井间地层对比 绘出井间的构造倾角趋势线3 方位频率图 利用矢量图的颜色模式 扇形区 倾斜方位 矢量长度 倾角次数 即频数 此外 还有斯密特图 圆柱面展开图 线性极坐标图等三 应用 1 地层对比2 构造问题3 沉积问题 第八章工程测井 1井径测井在钻井过程中 由于岩性不同以及泥浆 钻头和钻杆对地层的撞击等原因 使岩性不同的井段的井径大小不等 在进行解释和解决某些油井技术问题时 都需要了解沿井身井径变化情况一 原理井径 井筒横截面的平均直径的简称 单位 厘米仪器腿依靠弹簧的张力 与井壁紧密接触 当井径改变时 仪器腿绕轴转动是凸轮带动连杆移动 连杆与电位器滑动轴相连接 可变电阻随井径变化而变化 将电位差变化送至地面 通过地面仪器记录得井径曲线 二 应用1 判断岩性 进行地层对比渗透层 形成泥饼 缩径 泥岩层 疏松垮塌 扩径 致密层 与钻头直径相近2 求实际井径直接对应深度读数3 计算平均井径为固井计算水泥用量提供依据4 为测井曲线综合解释所不可少的资料5 酸化 固井时选择封隔器 套管鞋位置的依据 2井斜测井在钻井过程中 由于岩层的结构 钻具结构 操作技术等原因 很难保证钻进方向不变 随井身测定的倾斜的方位和倾角 可以避免由于不了解井身弯曲情况而造成的种种事故 指导钻井工作的正常进行 确定井斜 井的空间位置 的两个参数 倾斜方位角 井轴在水平面上的投影与磁北方向 以磁北为起点 顺时针的夹角 倾角 井轴与铅直垂线之间的夹角 一 原理井斜仪上装有一个带环形电位器的罗盘和一个弧形电位器的方位角和倾角测量装置罗盘支撑在框架上 绕水平轴转动而保持水平 由于半重锤作用 框架面始终保持与井轴的倾斜面 井轴与铅垂线构成的面 相垂直的位置上 以保持方位角环形电位器 用来改变电压大小的可变电阻 缺口 电位器起止端 在井轴的倾斜面上 即井轴的水平投影线永远在电位器的起始端 当井轴不偏斜时 磁北针与方位角环形电位器缺口在一个方向上 方位为零 当井轴偏斜时 磁北针离开缺口 偏离的角度便是方位角 该角的大小由这个角内电位器的电位差所反映 方位角大 则电位差大 反之则小 仪器经校正 便可知单位电位差代表的方位角的度数 测量磁北针与井轴投影线间的电位差 就可以井轴偏斜的方位角 倾角由对应弧形电位器上的电位差反映 二 资料记录及应用1 点测 间距为25米一点 同时测井斜角和方位角 井斜小时 可加大间距50米一点 井斜大时 可减小间距10米一点 或更小现场要求 同次测井斜角重复测量误差 0 5 不同次测井斜角重复测量误差 1 2 具体应用 1 了解井斜变化 为钻井提供参考数据 2 利用井斜数据绘制 井斜水平投影图 求出水平位移和垂直井深 以便了解油井在目的层上的真实位置 为开发布井提供依据 3井温测井属热测井 是一种较老的方法 通过对井内温度进行测量 得到随井深变化的井温曲线 据曲线异常 可以查找气层 出水层位 还可确定水泥返高面等一 原理 电阻式井温仪 井温仪作用就是把井温变成电位差 由电缆传送到地面仪器 记录成曲线 井温仪中电桥线路的热敏电阻组成电桥的两个灵敏臂 它们装在感受井温的紫铜管内 当井温变化时 热敏电阻值也发生变化 电桥M N两端出现电位差随之变化 电位差与井温成正比 由于井温仪存在T0 电位差为零时的温度 故井温曲线原图上的曲线值加上T0才是井下实际井温 常用的井温仪有两种 普通井温仪和梯度井温仪 后者特点是灵敏度高 把地温斜线控成直线 而直线上的变化能反映井下局部变化 仪器内有两个紫铜管 相距1 5 2 5米 热敏电阻分别装在上下紫铜管里 以抵消地温梯度的变化 由于井温仪感温有个过程 叫热惯性 一般为0 5秒 故测量速度应不超过2000m h 误差为1 2 应用 结合井内流体 泥浆 电阻率测井曲线 1 确定水泥返高固井注水泥后12 28小时内放出热量最多 此时最适宜井温测井 找大段突然上升的半幅点 即为水泥面 但不能反映是否胶结良好 2 找出气层位因气体突然膨胀吸热 引起气层井位温度下降 电阻率高 一般测法 将仪器下在油管内 底部按定压凡尔 油管内装满水 然后开套管放喷 采气 井温曲线有明显降低的为出气层 3 确定出水层位通常认为地层水温度高于泥浆温度 电阻率高 4 找漏失层泥浆漏失 使其上部井内泥浆温度难以在短时间内恢复 故漏失层上段对应低温异常 4磁性定位测井为保证射孔层位的正确 通常用邻近套管来控制深度 井深 套管接箍用磁性定位器测量仪器组成及原理 两块磁铁同极相对 中间放置线圈 装在非磁性材料的仪器外壳内 由于接箍处套管加厚 改变了磁铁周围的磁场 使穿过线圈的磁通变化 因而产生感应电动势 该电动势在测量回路中产生一电流 使磁性定位曲线产生异常 显示出套管接箍的位置 第二篇测井资料综合解释第一章测井方式及测井系列选择一 完井电测评价井剖面地层的岩性 物性 含油性内容有 1 标准测井 绘制录井图 进行地层对比 对比测井 在一个油田或一个区域内 为了研究岩性变化 构造形态和大段油层组的划分工作 常使用几种测井方法在全地区的每口井中 用相同的深度比例尺 1 500 及相同的横向比例 对全井段进行的测井组合 标准测井曲线 根据地层对比需要所测的一组测井曲线 一般包括 标准电极系视电阻率测井自然电位测井井径测井自然伽马测井应用 1 是视电阻率曲线应用的重要方面 划分大段油层组 2 初步估计油水层 渗透层 Ra高 SP负异常 d缩小侵入情况 RiRt高侵水层 3 多井剖面资料可进行勾画构造形态 确定断层类型及超覆现象等 根据图中SP d两条曲线特点 完成下列各项 1 在图中解释剖面栏内进行分层 2 在解释剖面栏内用图例表示各层岩性 已知钻遇岩性有 渗透性砂岩 泥岩 不渗透灰质胶结砂岩 3 在图中用虚线画出全井段SP曲线的基线 4 读出各渗透性地层的SP曲线值 标在SP曲线各层的附近 根据标准测井曲线特点 完成下列各项 a 在剖面解释栏内进行分层 并在各曲线中点出分层点 b 在剖面解释栏内用图例表示出各层的岩性及油水性 已知此剖面岩性为 含油砂岩 含水砂岩 泥岩 致密灰岩 c 读出各层Ra值 标在Ra曲线读值点旁 2 综合测井 综合评价地层 组合测井 在含油气希望较大的井段 用1 200的深度比例尺综合测井曲线 为了详细划分地层并判断油气水层而组合配套的一组测井曲线 综合测井资料定性 定量解释的地质任务是 1 详细划分岩性剖面 准确确定岩层深度 H 2 划分渗透性地层 3 探测不同径向深度的电阻率 特别是 RXO Rt 4 计算油气层的参数 SO K Qsh he 5 划分并评价油气层 图为某井的三个砂岩储层 含油砂岩 含水砂岩 油水同层砂岩 试依图中曲线特征 完成图中各项要求 如分层 层面深度读数 包括油水界面 曲线读值 该题为砂泥岩剖面测井曲线 完成下列各项 1 依ML SP曲线划分储层 并编写层号 2 读出各储层有关读值 填入栏内 3 判断流体性质并用图例填写 1 回答下面问题 a 划分储层以曲线为主b 确定水层以曲线为主 水层在此曲线的特征是显 c 确定气层以曲线为主 气层在此曲线的特征是 d 划分油水同层的油水界面以曲线为主 以点划分 e 划分气水同层的气水界面以曲线为主 胜利油田砂泥岩剖面的声感组合系列 微电极 声波时差 感应 0 45m底梯 4m底梯 0 5m电位 自然电位 3 放大曲线测井在取芯井段 目的是分析研究地层岩性 物性 水性 含油性与测井信息的关系 确定有效厚度的方法 江汉膏盐剖面 微侧向 声波时差 自然伽马 4m底梯 感应 川南碳酸盐岩剖面 微电极 声波时差 自然伽马 自然电位 1m底梯 三侧向 井径 井温 井内流体电阻 常见组合系列有 曲线包括 微电极 自然电位 2 5m底梯 0 5m电位 4m底梯 声波时差 感应 比例尺1 504 井壁取芯在探井中进行取芯或地层测试 以便验证测井资料5 工程方面测井解决工程方面