石油工程测井VIP

主讲教师：吴丰单位：资源与环境学院,石油工程测井,二零一二年十二月,一、地层的地球物理特性,二、阿尔奇公式,7个核特性/放射性,适用条件纯岩石,三、岩石体积物理模型,核测井（放射性测井）：,根据岩石及其孔隙流体的核物理性质，研究钻井地质剖面，勘探石油、天然气、煤以及铀等有用矿藏的地球物理方法。,核测井的适用条件：,核测井的优点：,核测井的缺点：,一般的泥浆井、油基泥浆井、高矿化度泥浆井、空气钻井（裸眼井、套管井）,它是唯一能够确定岩石及其孔隙流体化学元素的含量的测井方法,成本高，测速低，需要有一定的保护措施，否则会对人体有伤害。,分类：伽马类测井、中子类测井以及核磁类测井,目前，伽马射线类测井方法可以划分为三亚类：,(1)通过测量放射性元素自然衰变产生的伽马射线强度，研究地层物理性质的一类测井方法，如GR、NGS、RTS。,(2)通过测量伽马射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如FDL、FDC、（LDL）。,(3)通过测量中子射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如NG、CNL。,自然伽马测井(NaturalGammaRayLogGR)是放射性测井中最早应用的一种测井方法，测量地层岩石总的自然放射性强度。,1自然伽马与自然伽马能谱测井,自然伽马能谱测井(NaturalGammaRaySpectrumlogNGS)则不仅能够测量地层总的放射性强度，而且能对接收到的伽马射线进行频谱分析，定量获得地层岩石中铀、钍、钾的含量，能更好地指导油气田的开发。,自然伽马测井原理,自然伽马测井过程中:,来自地下岩层的自然伽马射线由岩层穿过钻井液、仪器外壳进入伽马射线探测器。,探测器将射线转换为脉冲信号并放大后通过电缆送至地面仪器记录。,地面仪器对信号进行再次放大并剔除干扰信号后，再将脉冲信号转换成连续电流，该电流与射线强度成正比。,当下井仪器在井内连续移动时，地面仪器就可以连续记录出一条反映井剖面上岩层自然伽马强度的曲线，这就是自然伽马(GR)测井曲线。,GR测量的是岩层的自然放射性强度（不用任何放射性源）,（一）：岩石的自然放射性,岩石中主要的放射性元素：92U23890Th23219K40,岩石的自然放射性强度主要取决于其三者的比例，其含量与岩性、形成过程中的物理化学条件有关，因此，岩性不同，GR不同。,放射性的强度：,岩浆岩（火成岩）变质岩沉积岩,沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其他岩石本身基本上不含放射性，但在形成过程中会多少地吸附些放射性元素。,最低：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩，煤，沥青,较低：砂岩、灰岩、白云岩,较高：泥岩、泥灰岩、钙质岩、泥质砂岩等,高：钾岩、深水泥岩、页岩,最高：放射性虫软泥、火山灰,通常情况下，沉积岩自然放射性强度有以下规律：,地层的GR主要取决于泥质含量VSH随着泥质含量的增多，强度增大；,随着有机质的增多强度增大；,随着钾盐和其他放射性矿物的增多强度增大,在油气田开发中常见的沉积岩类，如果骨架不含放射性元素，那么自然伽马放射性强度高低就主要取决于其中泥质的含量。,沉积岩类自然伽马测井读数范围,自然伽马测井在测井过程中会受到很多因素的影响：,自然伽马测井的影响因素,钻井液,地层厚度,井参数,测井速度等,此外，放射性涨落对自然伽马测井响应也有较大影响。,放射性涨落现象:在放射性源强度和测量条件不变的条件下，在相等的时间间隔内，对放射性射线的强度进行重复多次测量，每次记录的数值不同。,同一放射性元素在相同的时间间隔内，衰变次数不完全相同，总是围绕一平均值上下起伏。,放射性涨落是自然现象，由于放射性涨落的存在，自然伽马测井曲线即使在厚地层也会出现如图35所示的随机振荡现象，因此，对GR曲线读值应读其平均值。,统计涨落是由核衰变本身的特性所决定的，与环境和人的因素无关。,GR曲线的解释应用,1、划分岩层,GR,利用自然伽马测井曲线划分岩性，则主要依据不同岩层泥质含量不同进行。,在砂泥岩剖面，纯砂岩的GR曲线显示为最低值；泥页岩显示为最高值；粉砂岩、泥质砂岩介于两者之间，随着其中泥质含量增高，其自然伽马读数也增高。,在碳酸盐岩剖面，泥页岩的自然伽马读数也最高；石灰岩、白云岩读数最低；泥质灰岩、泥质白云岩介于两者之间，且随泥质含量的增加而增高。,利用GR曲线划分岩性的一般原则：,用自然伽马判断泥质含量高低层段,给定岩性剖面，请定性的画出GR曲线（5分钟）,GR,回忆岩石的GR的大小关系,GR曲线的解释应用,2、确定地层的泥质含量(P148),不含放射性矿物的地层，GR主要取决于地层的泥质含量,当泥质含量低时：,当泥质含量高时：,gcur=2(老地层）gcur=3.7(新地层）,GR曲线的解释应用,3、进行地层对比,用GR曲线进行对比的优点：,与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关,与地层水和泥浆矿化度无关,在GR曲线上容易找到标准层,多井剖面对比图,用GR曲线进行地层对比,1地层的放射性元素,自然伽马能谱测井,40K1.46Mev232Th2.62Mev238U1.76Mev,和自然伽马测井相同，自然伽马能谱测井也受到放射性涨落的影响。,地面仪器的核心是多通道分析器，进行剥谱(P69)分析,特征谱:,NGS的测井原理,核心部分是：多道分析器。能够测量分析伽马射线的能谱将能谱分为五个能级窗两个低能窗、三个高能窗,W1:0.15-0.5MevW2:0.5-1.1Mev,低能窗,高能窗,W3:1.32-1.575Mev（钾窗）W4:1.65-2.39Mev（铀窗）W5:2.475-2.765Mev（钍窗）,由于各个窗的记数率并不仅反映对应元素的含量，因此还需要剥谱（对能量窗均综合考虑三种元素的贡献，即得到一组方程：,W1=A1Th+B1U+C1K+1W2=A2Th+B2U+C2K+2W3=A3Th+B3U+C3K+3W4=A4Th+B4U+C4K+4W5=A5Th+B5U+C5K+5,式中：Wi为第i个能量窗的计数率Ai、Bi、Ci用刻度井得到的第i能量窗的刻度系数：统计因子Th、U、K：表示钍、铀、钾的含量,输出的测井曲线：,CGR,SGR,POTA,THOR,URAN,NGS曲线应用,1：确定泥质含量,研究发现：泥质含量与钍和钾的含量成线性关系,X=Th、k,含钾的岩石（云母、长石）不能用该公式计算泥质含量,U、U/K越高，生油能力越强,研究发现：岩石中的有机物对铀的富集起着重要作用。有机碳含量与U/K存在线性关系,2、研究生油层,有机碳含量,U、U/K计数率比,特点：SGR高、铀或者钾含量高原因岩层中含有放射性矿物、云母、长石,富含有机物的高放射性黑色页结，在局部地段有裂缝、燧石、粉砂或灰岩夹层，可能成为产油层。,K、TU含量低，而铀含量高,3、寻找放射性异常储集层,4、鉴别泥岩储集层,曲线特点,（1）TH/U7陆相沉积、氧化环境、风化层,（2）TH/U7海相沉积、灰色、绿色页岩,5、用TH/U比值