石油测井课.ppt

测井方法 测井技术的发展过程 1929 1949年模拟记录 产生了自然电位 电极电阻率 井径 自然伽马 声波测井等1927年Schlumberger兄弟在法国首次进行电法测井用来识别岩层1943年Archie发表阿尔奇公式 给出孔隙度 电阻率和储层含油饱和度之间的关系 至今仍是测井解释的基础 1949 1968年 产生了感应 侧向 微侧向 中子 地层测试器 1969 1979年数字记录 测井解释进入数字时期 产生Waxman Smits泥质砂岩 双水解释模型以及适用于碳酸盐岩解释程序 1979 1990年数控时期 测井技术突飞猛进 产生地层倾角 电磁波 长源距声波 重复式地层测试器 井下声波电视 水泥胶结评价 自然伽马能谱 补偿密度 岩性密度 碳氧比能谱等 1990 至今成象时期 电阻率成象 声波成象 核磁共振 阵列感应 方位侧向 偶极横波 地球化学 模块式地层测试仪 过套管电阻率等 属于应用地球物理方法 包括重 磁 电 震 测井 之一 是利用岩层的电化学特性 导电特性 声学特性 放射性等地球物理特性 测量地球物理参数的方法 测井方法众多 电 声 放射性是三种基本方法 特殊方法 如电缆地层测试 地层倾角测井 成像测井 核磁共振测井 其他形式如随钻测井 各种测井方法基本上是间接地 有条件地反映岩层地质特性的某一侧面 要全面认识地下地质面貌 发现和评价油气层 需要综合使用多种测井方法 并重视钻井 录井第一性资料 什么是测井 讲课内容 电法测井声波测井放射性测井测井系列选择特殊及新方法介绍 1电法测井 自然电位测井普通电阻率测井侧向 聚焦 测井感应侧井介电 电磁波传播 测井 分类 天然电场和人工电场供电方式 直流电 低频 和交变电流 高频 新方法 阵列感应 方位侧向过套管电阻率 1 1自然电位测井 原理 测量井中自然电场 v M N 井中电极M与地面电极N之间的电位差 1 1自然电位测井 自然电位成因 一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的 砂岩与泥岩的自然电位分布 1 扩散 吸附电位 纯砂岩 11 6mV 18 C纯泥岩59 1mV 18 C2 过滤电位 一般可忽略 泥浆柱与地层之间存在压差时 液体发生过滤作用产生的 与压差 滤液电阻率成正比 渗透层平均值约为0 77mV 泥岩 砂岩 泥岩 Cl Na Na Na 扩散电位 扩散吸附电位 1 1自然电位测井 扩散电位 扩散吸附电位 1 1自然电位测井 自然电位成因 一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的 砂岩与泥岩的自然电位分布 1 扩散 吸附电位 纯砂岩 11 6mV 18 C纯泥岩59 1mV 18 C2 过滤电位 一般可忽略 泥浆柱与地层之间存在压差时 液体发生过滤作用产生的 与压差 滤液电阻率成正比 渗透层平均值约为0 77mV 泥岩 砂岩 泥岩 Cl Na Na Na 扩散电位 扩散吸附电位 1 1自然电位测井 自然电位成因 一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的 1 扩散 吸附电位 纯砂岩 11 6mV 18 C纯泥岩59 1mV 18 C2 过滤电位 一般可忽略 泥浆柱与地层之间存在压差时 液体发生过滤作用产生的 与压差 滤液电阻率成正比 渗透层平均值约为0 77mV 1 1自然电位测井 曲线特点与影响因素 泥岩处SP曲线平直 基线 砂岩处负异常 Rmf Rw 渗透层异常幅度与Rmf Rw成正比高阻致密层处曲线倾斜碳酸盐岩地层孔隙和裂缝发育段 致密段与邻近泥岩比较 有不同程度的小幅度负异常 高阻致密层自然电位曲线形状示意图 曲线图 砂泥岩剖面碳酸盐岩剖面 1 1自然电位测井 高低矿化度泥浆的自然电位曲线 泥浆矿化度的影响 1 1自然电位测井 其他影响因素 淡水层幅度变小 水淹层的幅度和基线发生变化 泥浆含有某些化学或导电物质 地面电场的干扰 曲线质量要求1 泥岩基线稳定 100m井段基线偏移不超过10mV 2 自然电位正负异常符合钻井液矿化度与地层水矿化度之间的关系 负异常幅度与地层水矿化度成正比 3 与岩性剖面有对应性 4 曲线平滑 干扰幅度小于1 5mV 5 距井口200m井段的自然电位不作严格要求 但必须能清楚地划分砂岩 1 1自然电位测井 应用 1 判断岩性 划分渗透层 2 用于地层对比 3 求地层水电阻率 4 估算地层泥质含量 5 判断水淹层 6 研究沉积相 1 2普通电阻率测井 早期的测井方法 测量原理电极系 供电 测量某两点间的电位差 刻度 视电阻率 两种电极系 电位电极系梯度电极系电极距电极距越长 探测范围越大 NMA BAM 2 5米梯度0 5米电位 2 250 5 0 52 25 2 5电极距 1 2普通电阻率测井 曲线特点 1 高阻层梯度曲线高阻层处 视电阻率增大 曲线不对称 底界面附近 底部梯度曲线出现极大值 2 高阻层电位曲线高阻层处 视电阻率增大 曲线对称于层的中部 层界面附近 曲线有拐点 常用系列 2 5米和4米底部梯度电极 0 4米电位电极 梯度曲线电位曲线 1 2普通电阻率测井 影响因素 测量的视电阻率是电极系附近各种介质导电性的综合反映 减值屏蔽 1 电极系附近的地层电阻率和层厚是主要影响因素 2 不同的电极系 测量的曲线数值和形状不同 3 泥浆电阻率 井径 围岩电阻率及其厚度影响数值 4 高阻邻层的屏蔽影响 减值屏蔽 增值屏蔽 1 2普通电阻率测井 应用 1 标准电极系与自然电位和井径曲线组合为标准测井 用于绘制综合录井图 划分地层剖面和地层对比 多数地区选用2 5米梯度电极系作为标准电极系 盐水泥浆井中采用电极距较长的梯度电极系 2 用于划分地层界面 3 用长电极梯度曲线 如4米梯度 定性分析储层含油性 4 短电极的电位曲线用于跟踪井壁取心 质量要求 1 长电极系曲线在厚泥岩处数值相等 2 2 5米和4米梯度曲线形状相似 厚层砂岩数值接近 3 曲线与自然电位曲线 岩性剖面有对应性 1 2普通电阻率测井 微电极测井ML 1 贴井壁测量 同时测量微梯度和微电位两条曲线 前者主要反映泥饼附近的电阻率 后者反映冲洗带电阻率 2 探测范围小 4cm和10cm 不受围岩和邻层的影响 3 适用条件 井径10 40cm范围 4 质量要求1 泥岩低值 重合 2 渗透性砂岩数值中等 正幅度差 盐水泥浆除外 3 致密地层曲线数值高 没有幅度差或正 负不定的幅度差 4 除井眼垮塌和钻头直径超过微电极极板张开最大幅度的井段外 不得出现大段平直现象 测量示意图 泥饼 冲洗带 1 2普通电阻率测井 微电极测井应用 1 详细划分地层剖面 2 判断岩性 划分渗透层 3 精确划分储层有效厚度 4 确定冲洗带电阻率 1 3侧向 聚焦 测井 基本原理 盐水泥浆 高阻薄层条件下 普通电阻率测井失真 增加屏蔽电极 使主电流被聚焦 侧向流入地层的电极系测量方法 三侧向侧井电流分布图 屏蔽电极 1 3侧向 聚焦 测井 双侧向测井DLL 1 深浅侧向同时测量 分别用36Hz和230Hz的电流供电 用相应频率的选频电路进行监督和测量 2 很大的测量范围 一般是1 10000 m 3 深侧向探测深度大 约2 2m 双侧向能够划分出0 6m厚的地层 双侧向电极系和电流分布图 1 3侧向 聚焦 测井 测井曲线双侧向 微侧向LLD LLS MLL双侧向 微球型聚焦LLD LLS MSFL 曲线特点当RmRw 水层 LLD LLS 油层 LLD LLS 双侧向应用 1 适合于高阻剖面 盐水泥浆条件 2 划分剖面 判断油 气 水层 3 求取地层真电阻率 4 用于高阻地层裂缝识别 储层评价 1 3侧向 聚焦 测井 质量要求1 重复误差 在仪器动态范围内小于7 2 在非渗透层 井眼校正后 深浅双侧向曲线的相对数值误差不大于10 3 在仪器动态范围内 不得出现限幅值 lld 140 mlls 52lld lls 2 8 7 5 裂缝储层评价 1 4感应测井 基本原理 利用电磁感应原理测量地层电导率的方法 交流电 发射线圈T 交变电磁场 感应电流 次生磁场 接受线圈 电导率 非导电泥浆 感应测井原理示意图 发射线圈 接受线圈 涡流 测井曲线双感应 八侧向ILD ILM LL8双感应 球型聚焦ILD ILM SFL探测深度1 6m 0 75m 0 45m测量范围小于100 m 1 3感应测井 曲线特点Rm Rw 地层水矿化度高 标准水层ILD ILM LL8负差异标准油层ILD ILM LL8正差异泥岩 致密层曲线重合 质量要求1 在1 m 100 m范围内 重复误差小于5 2 泥岩 非渗透层段 深 中 浅电阻率值应基本重合 3 在仪器动态范围内 不得出现饱和现象 4 除金属落物等影响外 曲线应平滑无跳动 1 3感应测井 应用 1 适合于淡水泥浆 油基泥浆条件 中低阻剖面 2 划分剖面 判断油 气 水层 3 求取地层真电阻率 评价含油性 2声波测井 探测井剖面岩石声学物理特性的测井方法 声波速度 时差 测井声幅测井声波变密度测井声波全波列测井声波成像测井 2 1声速测井 基本原理 声脉冲发射器 滑行纵波 接收器 记录初至波到达两个接收器的时间差 t s m t 1 t t 补偿声波测井1 井眼变化的补偿2 仪器倾斜影响的补偿3 深度误差的消除 2 1声速测井 声波时差曲线的影响因素 裂缝或层理发育的地层未胶结的纯砂岩气层 高压气层井眼扩径严重的盐岩层泥浆中含有天然气 周波跳跃 2 1声速测井 质量要求1 渗透层不得出现无关的跳动 出现周波跳跃测速应降至1000m h以下 重复测量 2 声波时差数值应符合地区及岩性规律 并与补偿中子 补偿密度孔隙度相对应 不得低于对应的岩石骨架值 3 重复误差在渗透层不得大于 10 s m 4 测后有套管声波时差记录 误差范围 187 s m 5 s m 2 1声速测井 2 1声速测井 应用 1 划分岩性2 判断气层3 确定地层孔隙度4 估计地层异常压力5 合成地震记录 岩石骨架值砂岩182灰岩156白云岩143硬石膏164淡水620盐水606 2 2声波全波列测井 特点 全波列波形 记录全波列数据可以利用纵波 横波速度信息和幅度信息 以及斯通利波 伪瑞利波等信息 2 2声波全波列测井 波形曲线 质量要求1 波形幅度适中 不能出现平头和平直现象 2 时间采样间隔保证全部波形被采样 3 不能出现连续干扰信号 2 2声波全波列测井 应用 1 提取纵 横波信息 时差和幅度 2 利用纵 横波时差确定岩性3 确定地层孔隙度4 利用时差和幅度信息识别裂缝5 计算弹性模量和力学参数 分析岩层机械特性 2 3固井声幅及变密度测井 固井声幅测井 CBL 水泥胶结测井 记录首波半周幅度 即声幅曲线 反映水泥与套管 第一界面 胶结质量 2 3固井声幅及变密度测井 声波变密度测井 VDL 反映第一 二界面水泥胶结质量 变密度 2 3固井声幅及变密度测井 声波变密度测井组合曲线CBL VDLCCL GR 固井质量测井要求1 应在注水泥后24 48h 最佳测量时间 之间进行测量 2 仪器在自由套管井段进行刻度 3 测至水泥面以上进入自由套管至少五个稳定接箍 2 3固井声幅及变密度测井 声幅曲线质量要求1 自由套管处幅度在8cm 12cm之间 接箍显示清楚 接箍信号的相对幅度大于2cm 2 曲线不得出现的负值 3 曲线重复误差应小于10 变密度曲线质量要求1 自由套管处VDL套管波显示清楚 明暗条纹可辨 箍处有明显的 人 字形条纹 2 VDL显示对比度清晰 适中 明暗变化正常 3 VDL与CBL曲线有良好的对应关系 磁性定位曲线质量要求1 必须连续记录 干扰信号幅度小于接箍信号幅度的1 3 2 接箍信号不能出现畸形峰 3 短套管附近 井底 目的层段不得缺失接箍信号 3放射性测井 是根据岩石及其孔隙流体的某种核物理性质探测井剖面的一类测井方法 优点是 裸眼井 套管井都能正常测井 不受钻井液的限制 方法多 十余种 自然伽马测井 自然伽马能谱测井密度测井 岩性密度测井中子测井 中子伽马测井 补偿中子测井中子寿命测井 C O能谱测井RMT放射性同位素测井 核测井 3 1自然伽马和自然伽马能谱测井 岩层中的天然放射性核素 衰变 伽马射线岩性不同 放射性核素的种类和数量不同 自然伽马射线的能量和强度不同测量井剖面自然伽马射线的强度和能谱的测井方法 自然伽马测井曲线GR自然伽马能谱测井曲线 铀U 钍Th 钾K的含量去铀自然伽马CGR总自然伽马GR 测量基础 3 1自然伽马和自然伽马能谱测井 影响因素1 测井速度 测速大 测井曲线形状发生畸变 2 统计起伏 衰变和射线探测的随机性 3 井眼条件的影响 井径 泥浆密度 套管 水泥环等 自然伽马曲线的统计起伏 3 1自然伽马和自然伽马能谱测井 质量要求1 测前 测后校验对主校验工程值误差 7 2 重复曲线与主曲线 形状基本相同 重复误差不大于10 3 曲线变化形态与岩性剖面吻合 4 K U Th重复误差 K 0 5U 2ppmTh 4ppm 3 1自然伽马和自然伽马能谱测井 自然伽马测井资料的应用1 划分岩性 2 地层对比 只与岩性有关 容易找到标志层 3 计算泥质含量 自然伽马能谱测井资料的应用1 识别高放射性储集层 寻找泥岩裂缝储集层 2 确定粘土含量 粘土类型及其分布形式 3 用Th U Th K比研究沉积环境 沉积能量 4 有机碳分析及生油岩评价 5 变质岩 火成岩等复杂岩性解释 3 1密度和岩性密度测井 基本原理伽马源 射线 地层介质 康普顿效应 射线强度衰减探测记录 射线强度 计数率 仪器刻度 岩石体积密度 补偿密度测井FDC双源距贴井壁测量 长短源距探测器组合补偿泥饼影响 体积密度曲线DEN密度校正曲线CORR和井径曲线 3 1密度和岩性密度测井 岩性密度测井LDT测量地层的体积密度和光电吸收截面指数 记录DEN CORR Pe曲线 质量要求1 井眼规则 岩性均匀处 重复曲线误差值小于0 05g cm3 2 曲线数值与主要岩性符合 与补偿中子 声波时差孔隙度对应 3 井径规则处 密度校正曲线一般应为零值或正值 4 Pe测量值的重复误差为 0 5b e 5 Pe值应与岩性剖面吻合 3 1密度和岩性密度测井 密度曲线的应用1 划分岩性 2 判断气层 3 计算孔隙度 Pe曲线的应用1 识别岩性 2 寻找重矿物 3 在重晶石泥浆条件下 识别裂缝带 3 2补偿中子和中子伽马测井 基本原理中子源 快中子 地层介质 热中子补偿中子测井 测量地层对中子的减速能力 测量结果主要反映地层的含氢量 中子伽马测井 测量热中子被俘获而放出中子伽马射线的强度 两者均属于孔隙度测井系列 补偿中子测井曲线CNL双源距补偿井眼影响 CNL曲线单位 石灰岩孔隙度P U 中子伽马测井曲线NGNG测量值单位 计数率 脉冲 分 条件单位 3 2补偿中子和中子伽马测井 补偿中子测井质量要求1 重复误差要求 孔隙度在10P U以内 误差绝对值小于1P U 孔隙度10 20P U以内 误差绝对值小于2P U 孔隙度20 30P U以内 误差绝对值小于3P U2 曲线数值与主要岩性吻合