测井技术基础与应用

培训介绍,个人介绍：培训对象：非本专业技术研究人员；技术部测井专业工作内容：探井及评价井解释、测井储量参数研究、开发井随钻测井解释。,1,培训目的：使相关专业技术人员了解测井工作的主要内容及测井技术在实际生产中的应用，加强测井专业与相关专业的结合。,内容,测井及测井要解决的问题常用测井技术及应用介绍测井资料的定性解释测井储层参数及岩石物理研究测井新技术应用复杂储层测井评价技术,2,测井及测井技术,3,地球物理测井：是指通过井下专门仪器，沿钻井剖面测量岩层的导电特性、声学特性、放射性、电化学特性等地球物理参数的方法。测井方法众多。电、声、放射性是三种最基本最常用的方法。每一种测井方法基本上都是间接地、有条件地反映岩层特性的某一侧面。要全面认识地下地质情况，发现和评价油气层，应综合使用多种测井方法,随钻测井,4,由于深探测电阻率探测范围大，包括了泥岩层的响应，浅探测电阻率探测范围小，其响应几乎反映油层特征，所以浅探测电阻率曲线RPCHM大于深探测电阻率曲线RACLM。如左图中红色标示段。,测井技术发展,斯仑贝谢兄弟发现电测井（1927年）阿尔奇建立了阿尔奇公式，（1941年）我国第一次测井是由著名地球物理学家翁文波，于1939年12月20日在四川巴县石油沟油矿1号井实现的。电缆测井设备的发展1、模拟记录阶段半自动测井仪（第一代）50年代引进51型电测仪JD581多线型电测仪（第二代）2、数控测井阶段70年代3600数字测井仪（第三代）80年代CLS-3700、CSU数控测井仪（第四代）3、数控与成像测井并存阶段90年代ECLIP-5700、MAXIS-500成像测井仪（第五代）,5,三大测井公司,斯仑贝谢公司（Schlumberger）阿特拉斯公司（Atlas）哈里伯顿公司（HALLIBURTON),6,测井系列回顾（80年前）,1.老横向测井系列0.25m、0.45m、2.5m、4.0m、8.0m底部梯度，0.5m电位，1.0m电位，微电极，自然电位。,7,8,CLS3700测井系列（ATLAS）双侧向测井，双感应测井，自然电位测井，自然伽马测井，声波时差测井，补偿中子测井，体积密度测井，井径测井等。CSU测井系列（Schlumberger)双侧向测井，微球型聚焦测井，双感应测井，球型聚焦测井，微电极测井，自然电位测井，自然伽马，声波时差测井，补偿中子测井，岩性密度测井，井径测井。自然伽马能谱测井，地层倾角测井，长源距声波测井。,测井系列回顾,常规测井系列,9,常规测井：自然电位、自然伽马、井径、三电阻率（深、中、浅）、三孔隙度（中子、密度、声波）判别岩性，划分油、气、水层，计算孔、渗、饱参数，确定有效厚度,ECLIPS-5700、MAXIS-500成像测井,10,双侧向、阵列侧向、双感应、阵列感应、微球型聚焦、微侧向测井、自然电位测井、自然伽马、多极阵列声波成象、声波变密度测井、Z-密度测井、补偿中子测井、井径、自然伽马能谱测井、地层倾角、电阻率成像、核磁共振、电缆地层测试。,三个层次的测井解释技术形成,1、单井完井解释2、单井精细测井评价3、多井测井评价,11,测井要解决的问题,地层评价油藏静态描述与综合地质研究油井检测与油藏动态描述钻井采油工程,12,地层评价,包括单井油气解释与储层精细描述两部分；单井油气解释：划分岩性与储集层，确定油、气、水层及油水界面，尽快为下一步资料录取、完井及射孔提供依据。储层精细描述：岩性分析，计算泥质含量及主要矿物成分，计算孔、渗、饱参数，确定油气层有效厚度。,13,油藏静态描述与综合地质研究,多井评价形式完成，将多井测井资料与地质、油藏、地震等资料结合，以油气藏评价为目标，主要内容包括：测井、地质、地震等资料间的深度匹配与刻度；地层与油气层的对比，研究地层岩性、储集性、含油气性在纵、横向分布和变化规律；研究地区的地质构造、断层和沉积相以及生、储、盖层；研究储层空间分布及油、气、水的分布规律；计算油气田储量，为油田开发方案提供可靠的基础地质参数。,14,油井检测与油藏动态描述,在油气田开发过程中，研究产层的静态和动态参数（孔隙度、渗透率、温度、压力、流量、饱和度、气油比等）的变化规律，确定水淹级别及剩余油气分布动态检测生产井的产液剖面和吸收剖面，用于制定最优的开发调整方案及最大限度提高采收率。,15,钻井采油工程,大斜度及水平井随钻地质导向，测量井眼的井斜、方位和井径等几何形态的变化，估算地层的孔隙流体压力和岩石的破裂压力、压力梯度，确定下套管的深度和水泥上返高度，检查固井质量，在采油工程中，进行油气井射孔、检查射孔质量、酸化和压裂效果，确定出水、出砂和串槽层等。,16,常用测井技术介绍,17,常用测井技术介绍,自然电位测井电阻率测井放射性测井声波测井电缆地层测试,18,常规测井曲线特征,19,电法测井放射性测井声波测井（基本方法）,1.自然电位测井,自然电位测井，就是测量井中自然电场电位。地层产生自然电位的原因是复杂的。对于油井来说，一般是由以下两种原因造成的：一种是由地层水和泥浆滤液之间离子的扩散作用和岩粒对离子的吸附作用（电化学电动势）产生的；另一种是由地层压力不同于泥浆柱压力时在岩石空隙中产生的液体过滤作用（动电学电动势）产生的。,20,自然电位曲线的特点,21,a.曲线关于地层中点对称，地层中点处异常值最大。b.地层越厚，自然电位越接近静自然电位，地层厚度变小，自然电位值下降，且顶部变尖底部变宽，自然电位小于等于静自然电位。c.h4d时，自然电位的半幅点对应地层的界面。自然电位没有绝对的零点，是以泥岩井段的自然电位曲线幅度作为基线。,自然电位曲线的影响因素,22,地层水和泥浆中含盐浓度比值的影响。b.岩性的影响c.温度的影响d.泥浆和地层水化学成分的影响e.地层电阻率的影响f.地层厚度的影响g.井径扩大和侵入带的影响,自然电位应用,1、判断地层的渗透性2、估计储层厚度3、计算泥质含量4、确定地层水电阻率5、判别储层流体性质,23,曲线名称：SP、SPBD,单位：MV,2.电阻率测井,24,电阻率（单位.m）：岩石阻止电流通过得能力。,测井环境,25,利用电阻率来测井的方法是测井方法中使用最早，也是最常用的方法。但在实际测井时,电极系周围的介质相当复杂，在井中有泥浆，渗透层附近又会产生泥浆侵入，还有上、下围岩存在，各部分介质的电阻率都不相同。,电阻率测井方法,普通电法测井侧向测井感应测井,26,2.1普通电阻率测井早期的电阻率测井方法,27,测量原理电极系供电测量某两点间的电位差视电阻率,两种电极系：电位电极系梯度电极系,测量电极,供电电极,供电电极,测量电极,微电极测井早期的电阻率测井方法,28,为提高纵向分辨能力而设计出的一种贴井壁测量的特殊装置称为微电极。一般微电极系的结构如图，在微电极主体上，装有三个弹簧片扶正器，弹簧片之间的夹角为1200，在其中一个弹簧片上有硬橡胶绝缘板把供电电极A和测量电极M1M2按直线排列，微电极曲线是由微电位和微梯度两条电阻率曲线组成的。,微电极测井曲线的特点及应用,29,特点：a.电极距小，几乎不受围岩和泥浆的影响；b.探测深度浅，纵向分辨率高；c.在渗透层处一般有“幅度差”。,应用：a.划分渗透性地层：在钻井过程中，由于泥浆柱压力大于地层压力，往往在渗透性地层产生泥饼。一般泥饼的电阻率小于冲洗带电阻率，所以探测较深的微电位视电阻率大于微梯度视电阻率，通常称之为幅度差。b.识别岩性：对于泥岩，微电极曲线平直，无幅度差；对于砂岩，微电极曲线有幅度差，砂岩越纯、物性越好，幅度差就越大；对于致密层，微电极电阻率高。c.确定砂岩的有效厚度：利用微电极曲线纵向分辨率高的特点，可以较准确地划分含油砂岩的有效厚度。,2.2侧向电阻率测井,30,在高矿化度泥浆和高阻薄层的井中，普通电阻率测井曲线变得平缓，难以进行分层和确定地层真电阻率。为减小泥浆的分流作用和低阻围岩的影响，提出了侧向测井(聚焦测井)。它的电极系中除了主电极之外，上、下还装有屏蔽电极。主电流受上下屏蔽电极流出的电流的排斥作用，使主电流被聚焦，侧向流入地层的电极系测量方法，这就大大降低了井内流体和围岩对视电阻率的影响。侧向测井的种类较多，有三侧向、七侧向、双侧向、微侧向、邻近侧向、微球形聚焦测井等。,双侧向测井（DLL）,31,1、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,曲线名称：RD、RS、LLD、LLS,双侧向应用,32,1、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。,砂岩地层DLL测井图,33,潜山地层双侧向电阻率,34,微侧向及微球形聚焦测井,35,探测范围为68in，基本为冲洗带电阻率。纵向分辨率高，用于划分薄层及识别油气水层。,曲线名称：RMLL、RXOZ、SFLU、MSFL、RFOC、RFOC,微侧向测井,36,方位侧向,37,2.3感应测井,38,测量范围小于100.m,感应测井原理示意图,感应测井利用交流电的互感原理测量地层的导电性。在发射线圈T通以固定频率和固定幅度的正弦交流电，由于发射线圈的电磁感应的作用，在线圈系周围的地层中就会感生出涡流，地层中感生的涡流会形成磁场，该磁场在位于上方的接收线圈R中产生感应电压。当发射线圈中的电流恒定时，地层中涡流的强度与地层电导率有近似的正比关系。,适合于淡水泥浆、油基泥浆条件，中低阻剖面。,阵列感应测井,AIT阵列感应成象测井仪（Schlumberger）HDIL高分辨率感应测井仪（ATLAS）,39,多个个不同探测深度（10、20、30、60、90、120in电阻率曲线，确定Rt及侵入剖面可选的真分辨率和匹配分辨率曲线（1英尺、2英尺、4英尺）提高薄层探测能力，1FT分辨率的选择能分辨层厚30厘米的薄层多频率测量改进数据质量适合一些高级处理技术，如反演、电阻率剖面，倾斜校正等。,HDIL测井曲线,40,曲线名称：M2R1、M2R2、M2R3、M2R6、M2R9、M2RX,HDIL反演结果,41,3放射性测井核测井,42,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能谱测井放射性同位素测井,3.1自然伽马（GR）和自然伽马能谱测井（NGS）,43,在井内测量岩层中自然存在放射性射线的强度，岩石的自然放射性是由岩石中的放射性同位素的种类和含量决定的。岩石中的自然放射性核素主要是铀、钍、钾及其衰败物和钾的放射性同位素，这些核素的原子核在衰变过程中能放出大量的放射性射线，所以岩石具有自然放射性。自然伽马测井曲线GR自然伽马能谱测井曲线铀（U、URAN、HURA）钍（Th、THOR、HTHO）钾（K、POAT、HPOA)去铀自然伽马KTH、CGR、HCGR总自然伽马SGR、HSGR,自然伽马,44,泥质砂岩,泥岩,泥岩,泥岩,砂质泥岩,石灰岩,白云岩,砂岩,煤,盐岩,火山灰、变质岩,1、砂岩地层，随粒度变细、泥质含量增加而增大；2、随钾元素和放射性元素含量增加而增大；,45,3.1自然伽马（GR）和自然伽马能谱测井（NGS）,46,47,钾钍铀,应用,48,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。,3.2密度和岩性密度测井,49,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,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。,50,密度曲线名称：DEN、ZDEN、RHOB、RHOZ单位：g/cm3,光电吸收截面指数:PE、PEF、PEFZ,51,1.密度测井的应用a.求取岩石孔隙度；b.与中子测井曲线配合识别气层；c.用岩性密度测井还可以区分岩性；d.用岩性密度测井可以求取泥质含量。2.Pe曲线的应用a.识别岩性。b.寻找重矿物。c.在重晶石泥浆条件下，识别裂缝带。,3.3中子测井,52,地层对快中子的减速能力主要取决与它的含氢量，利用测井仪器的中子源向地层发射快中子，快中子与地层相互作用后衰减成超热中子、热中子等，在离源一定距离的观察点上记录这些中子的测井方法统称中子测井。中子测井测量地层的含氢指数（H），含氢指数是指单位体积的任何物质中氢核数与同样体积的淡水中氢核数的比值，中子测井分为：超热中子测井；热中子测井；中子伽马测井。,中子测井的应用,53,a.确定地层孔隙度；b.与密度测井曲线配合识别气层；c.确定岩性；d.确定泥质含量。,中子曲线名称：CN、CNC、CNCF、NPHI、TNPH等单位：、小数,3.4碳氧比测井,54,4.声波测井,55,井下仪器的发射换能器晶体振动,引起周围介质的质点发生振动,产生向井内泥浆及岩层中传播的声波。声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减及频率变化等声学特性是不同的。声波测井就是以岩石等介质的声学特性为基础来研究钻井地质剖面、固井质量等问题的一种测井方法。声波测井主要分为声速测井和声幅测井两大类。,纵波、横波概念,56,井下岩石可认为是弹性介质，在外力作用下能产生切变弹性形变和压缩弹性形变，所以它既能传播纵波又能传播横波；而在气体和液体中，只能产生压缩弹性形变，不能产生切变弹性形变，因此只能传播纵波，不能传播横波。,声波测井仪器的发展,57,声波时差测量,58,消除井筒影响,井眼补偿测量,声波时差（纵波）测井曲线：AC、DT、DTCO、DT24、DT4P等单位：us/ft,59,声波时差测井资料应用,60,(1)确定岩石孔隙度：在已知岩石骨架、孔隙中流体和用声速测井测得的声波时差，即可以计应用平均时间公式或威利公式计算出岩层的孔隙度。(2)判断气层：由于气、水的声速差异大，水的声速大于气的声速，因此在高孔隙度和泥浆侵入不深的条件下，气层的声波时差产生周波跳跃或明显增大，因此，声速测井能够比较好的识别疏松砂岩气层。(3)划分岩性：由于不同的地层具有不同的声波时差，所以根据声波时差曲线可以划分不同的岩性地层。如识别钙质层、泥岩层等等。,5电缆地层测试,仪器简介测压及取样在渤海的应用,61,电缆式地层测试仪器简介,62,目前电缆式地层测试器有很多种，包括：阿特拉斯公司的和，斯仑贝谢公司的和，澳大利亚公司的，哈里巴顿公司的。电缆式地层测试器的功能主要是测压和取样。阿特拉斯公司斯仑贝谢公司哈里巴顿公司CROCKERFMTRFTSFTP-T-FMTRCIMDTRDTFET,Controlflowingpressureabovephaseseparationpressure,Atmospheric,Tanks,Exitto,Wellbore,Transportable,Tanks,Pump,电缆式地层测试仪器简介,测压过程,64,当探针嵌入到井壁时，开始测量地层压力。通常从地层中抽取20cm3的流体进行测压。压降段结束后，测压容器充满流体，就开始压力恢复段。,Superchanrge,增压是指在一个连通的油气藏所包含的若干个储集层中，有一个储集层的地层压力比其它储集层都高，压力增高的原因是泥桨侵入储集层造成的，这种情况常发生在低渗透储集层中，在这种储集层中，泥浆滤液渗滤的速度慢，在井壁上形成的泥饼薄而且有一定的渗透性，由于井壁上的泥饼没能将储集层与井筒分开，泥浆柱中的高压不断向储集层中扩散，这个过程一直持续到本次地层测试完为止，因此测试时间距离钻头打开储集层时间越长，储集层的压力越接近泥浆柱的压力，增压的产生取决于泥饼的渗透率与储集层的渗透率的比值，以及泥浆柱压力与储集层初始压力之差，只要井壁上的泥饼有渗透性，任何地层就会有增压，泥饼的渗透性决定了增压的存在。井泥浆柱压力很大，会影响泥饼的渗透性，导致储集层增压。,65,电缆地层流体取样,66,取样过程：swf文件,电缆式地层测试资料应用,67,计算地层的流体密度分析压力系统、确定地层流体界面计算地层渗透率取样资料的应用产能预测,计算地层流体密度,68,计算地层流体密度,69,计算地层流体密度,70,确定流体界面,71,72,确定流体界面,73,FMT压降渗透率:Kd=1842*C*q*/d/p其中:Kd:是压降渗透率，md。q:是流速，cc/sec。：是流体的粘度，cp。p：是压力降的值，psi。C:是流动因子,一般取0.75。d:探头直径，为0.562in。,计算地层渗透率,74,计算地层渗透率,与岩心分析渗透率差异,75,裸眼井MDT测试，主要是利用泥浆滤液在地层中的渗滤过程，根据达西定律确定渗透率。由于在MDT的测试过程中，测试环境包括地层的上覆压力，钻井过程中泥浆颗粒和泥浆滤液对地层的污染等真实因素，所以，这个渗透率反映了泥浆滤液在储层条件下的真实流动特性。由于这个渗透率包含了储层污染和上覆地层压力等不利因素，所以，可以将这个渗透率看成储层在真实条件下的下限值。很显然，这个渗透率对油气开发具有实际的意义。岩心分析渗透率在测试之前，岩心都有洗油、洗盐的过程及真空抽取，这个过程可以看成是对岩心物性的改善，即钻井中颗粒堵塞，沉淀的盐分及某些粘土颗粒均可能被清除。在一般的实验条件下，岩石实验没有加压测试，这相当于储层的上覆压力被解除，这些因素均导致岩心的物性改善。综上所述，实验室岩心分析渗透率可以看成是地层在理想条件下的上限值，所以，岩心分析渗透率一般大于泥浆滤液转换的MDT渗透率。同时，岩心分析渗透率和MDT测试渗透率出现差异，这个差异还与这两种测量方式中介质的非均匀性及流体的流动方式有关系。在均匀各向同性的多孔介质中，流体流动形式对渗透率的测量影响不大，但对于非均匀介质，流体的流动形式会显著影响渗透率的测量结果。MDT有“扎针取样”和“射孔取样”两种方式，对应的流体流动方式分别以“球形流动”和“层状流动”为主。实验室分析岩心样品，流体流动基本上是圆柱流动，在岩心分析的测试区域内，可以认为介质是均匀的。,常规测井资料的定性解释,76,测井资料的定性解释,识别岩性划分储集层识别油气、水、层,77,测井资料的定性解释是确定每条曲线的幅度变化和明显的形态特征反映的地层岩性、物性和含油性，结合地区经验，对储集层做出综合性的地质解释。,常规砂泥岩剖面,78,常规砂泥岩剖面,79,常规砂泥岩剖面,80,煤层特征,81,变质岩测井响应,82,储层段：电阻率相对低值；双侧向电阻率正差异明显；中子测井值较高；密度测井值低；声波测井值高且有跳跃；钻时较低；油层段气测总烃相对较高，气测组分全；GR值随长石含量增加而增大。,生屑云岩及碳酸盐岩地层测井响应,83,砾岩特征,84,测井特征,85,油层、水层电性特征,86,油、气、水层测井特征,87,裂缝性潜山地层,88,89,测井参数的定量解释及油田岩石物理研究,储集层基本参数,孔隙度：孔隙度是指岩石孔隙体积与总体积的比值。获取储层的孔隙度主要有岩心分析和测井解释两种方法;某种流体所充填的孔隙体积占全部孔隙体积的百分数，确定储层原始含油饱和度的方法较多，有岩心直接测定法、测井解释法、毛管压力计算和其它间接方法。渗透率：在一定压差下，岩层允许流体流过孔隙孔道的性质，岩石孔隙中只有一种流体时测量的渗透率为绝对渗透率，测井解释渗透率一般指绝对渗透率。有效厚度：在目前技术和经济条件下能够产出工业油气流的油气层实际厚度。,90,测井把储集层划分为两大类：孔隙性储集层和裂缝性储集层；,孔隙度计算,91,应用测井资料计算孔隙度方法：1、单条中子、密度、声波时差曲线计算；2、中子密度交会方法3、组合模型计算最优化解释方法。4、当取芯资料较丰富时，可通过岩心分析孔隙度与孔隙度测井曲线，以数理统计的形式给出相应关系式。5、有效孔隙度需要进行泥质校正和油气校正。,孔隙度结果对比,92,测井解释孔隙度要求相对误差小于8。,含油饱和度确定方法,岩心直接测量：对油基泥浆或密闭取心测定束缚水饱和度。毛管压力资料计算：通过毛管压力分析及J函数变换确定饱和度。测井解释：在确定岩电参数及地层水电阻率的基础上，利用饱和度计算公式确定含水饱和度,93,饱和度影响因素,94,控制油藏中饱和度（电阻率）的主要因素