地球物理测井

1、 6地球物理测井部分地球物理测井部分l绪论绪论l电法测井电法测井l声波测井声波测井l放射性测井放射性测井绪论绪论l地球物理测井又称钻井(钻孔)地球物理勘探或矿场地球物理，简称“测井”。它是利用地球物理方该来研究钻孔地质剖面，解决地下地质问题和了解钻孔技术情况的一门勘探技术科学。l测井是一门边缘交叉学科，它是综合运用电磁学、声学、核物理学、热学、光学、力学等学科的基本原理和测量方法，广泛应用于油气井、煤田等资源勘探。绪论绪论l地球物理测井方法分类地球物理测井方法分类以岩石的导电性能，即以电阻率或电导率为基础的方法有：视电阻率测井、接地电阻测井、侧向测井和感应测井。以岩石电化学活动性为基础的方法有

2、：自然电位测井、电极电位测井和激发极化测井。 以物质的原子物理和核物理性质为基础的方法有：自然伽玛测井、密度测井、中子测井和各种能谱测井或地球化学测井。以岩石弹性为基础的方法有：声波速度测井、声波幅度测井、超声成像测井和地震测井。 以检查井内技术情况为目的的方法有：井径测并、井内流体电阻率测井、井温测并、井斜及方位测井。其它一些测井法有磁测井、热测井、气测外、核磁测并、电视测井、重力测并和地层倾角测井等。 地球物理测井发展四个阶段地球物理测井发展四个阶段一、模拟记录阶段一、模拟记录阶段 从测井诞生到从测井诞生到6060年代末，都使用模拟记录测年代末，都使用模拟记录测井仪器，用灵敏度高的检流计测

3、量回路电流得到井仪器，用灵敏度高的检流计测量回路电流得到探测系统测量端间的电位差变化，反映地层物理探测系统测量端间的电位差变化，反映地层物理参数（电阻率、声波速度等）随深度的变化，记参数（电阻率、声波速度等）随深度的变化，记录在照相纸或胶片上，模拟记录的特点是采集的录在照相纸或胶片上，模拟记录的特点是采集的数据量小，传输速率低。使用的主要测井方法有数据量小，传输速率低。使用的主要测井方法有声速（纵波）测井、感应测井和普通电阻率测井，声速（纵波）测井、感应测井和普通电阻率测井，配之以井径测井、自然电位测井和自然伽马测井配之以井径测井、自然电位测井和自然伽马测井等。等。二、数字测井阶段二、数字测井

4、阶段 自自6060年代来，测井仪器从模拟记录过渡到数字记录。年代来，测井仪器从模拟记录过渡到数字记录。这是测井技术发展的要求，测井方法的增多，特别是地这是测井技术发展的要求，测井方法的增多，特别是地层倾角测量的出现和声波变密度测井都要求高速采集地层倾角测量的出现和声波变密度测井都要求高速采集地下信号，此外，某些测井方法要求在井场作一些校正、下信号，此外，某些测井方法要求在井场作一些校正、补偿和简单的计算，如中子测井计算中子孔隙度、密度补偿和简单的计算，如中子测井计算中子孔隙度、密度测井进行脊肋校正等。测井进行脊肋校正等。 数字测井仪器增加了用数字磁带机进行数字记录数字测井仪器增加了用数字磁带机

5、进行数字记录，提高了测量精度，增加了可靠性，且便于将测井资料，提高了测量精度，增加了可靠性，且便于将测井资料输入计算机进行处理，与之相应的测井方法是有深、中输入计算机进行处理，与之相应的测井方法是有深、中、浅探测的电阻率测井，一般是双感应、浅探测的电阻率测井，一般是双感应球形聚焦测井球形聚焦测井或双侧向或双侧向微球聚焦测井，三孔隙度测井，即声速测井微球聚焦测井，三孔隙度测井，即声速测井、中子孔隙度测井、补偿密度测井；再加上井径测井、中子孔隙度测井、补偿密度测井；再加上井径测井、自然伽马测井和自然电位测井，称为常规的自然伽马测井和自然电位测井，称为常规的“九条曲线九条曲线”测井。测井。三、数控测

6、井阶段 新测井方法不断出现，如电磁波传播测井，新测井方法不断出现，如电磁波传播测井，C/OC/O能谱测井，其下井仪器复杂，为提高精度，须能谱测井，其下井仪器复杂，为提高精度，须在测井过程中对仪器的某些参数实现在测井过程中对仪器的某些参数实现“实时实时”控控制和调节（双侧向测井对屏蔽电流的制和调节（双侧向测井对屏蔽电流的“实时实时”调调节等）数字测井已经不能满足要求，计算机技术节等）数字测井已经不能满足要求，计算机技术的高速发展提供了解决问题的途径。的高速发展提供了解决问题的途径。四、成像测井阶段四、成像测井阶段l随着勘探和开发更复杂更隐蔽的油气藏的发展，对测井也提出了更高的要求，薄层、薄互层、

7、裂缝性储层低孔隙低渗透层、复杂岩性的评价；高含水油田的开发中剩余油饱和度及其分布的确定；固井质量、套管损坏等工程测井问题及地层压力、非均质和各向异性等问题需要测井从方法理论到测量技术有更新的的发展，成像测井正是在这样的背景下发展起来的。l 成像测井提供大量的物理信息，以此为基础给出分辨率高、可靠的二维或三维目的层的物理参数图像，研究各种非均质非线形问题，评价油、气产层和其它勘探开发问题。成像测井的特点：成像测井的特点： (1) (1) 高速采集、并行处理。局域网络的高性能计算机高速采集、并行处理。局域网络的高性能计算机系统；系统； (2) (2) 数据传输速率高；数据传输速率高； (3) (3

8、) 高分辨率，多探测点的电、声、核、核磁测井仪高分辨率，多探测点的电、声、核、核磁测井仪; ; (4) (4) 一套完整的、适应各类复杂非均质储层参数定量一套完整的、适应各类复杂非均质储层参数定量评价和地质应用、工程应用的软件包。评价和地质应用、工程应用的软件包。 目前，成像测井系统主要有斯仑贝谢公司的目前，成像测井系统主要有斯仑贝谢公司的MAX500MAX500，贝克阿特拉斯的贝克阿特拉斯的ECLIPS-2000ECLIPS-2000以及哈里伯顿公司的以及哈里伯顿公司的EXCELL-EXCELL-20002000。成像测井下井仪器主要有电成像、声成像和核磁共。成像测井下井仪器主要有电成像、声

9、成像和核磁共振成像测井三类。振成像测井三类。电法测井电法测井自然电位测井自然电位测井普通电阻率测井普通电阻率测井侧向（聚焦）测井侧向（聚焦）测井感应侧井感应侧井介电（电磁波传播）测井介电（电磁波传播）测井新方法新方法阵列感应阵列感应阵列侧向阵列侧向过套管电阻率过套管电阻率自然电位测井自然电位测井vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差+ +-+-自然电位测井 碳酸盐岩剖面碳酸盐岩剖面 自然电位测井自然电位测井自然电位测井 自然电位测井视电阻率测井视电阻率测井l原理 将特定的电极系放进钻孔中并建立电场，显然电场的分布受岩层的电阻率影响，通过观测电场随着深度的变化来研究孔壁周围的电阻率。l两种电极

10、系电位电极系梯度电极系电位或梯度电极系电位或梯度电极系两种电极系的区别：两种电极系的区别：电位电极系成对电极相距较远，测量点为电位电极系成对电极相距较远，测量点为AM中点。中点。梯度电极系成对电极距离较近，测量点成对电极中点。（底部、上部）梯度电极系成对电极距离较近，测量点成对电极中点。（底部、上部）2.25 0.50.5 2.252.5电极距电极距视电阻率测井普通电阻率测井普通电阻率测井普通电阻率测井普通电阻率测井侧向侧向(聚焦聚焦)测井测井l普通电法测井存在的问题：普通电法测井存在的问题： 由于低阻围岩特别是井内低阻泥浆的影响，测井曲线严重歪曲。当泥浆电阻率极低时，由供电电极流出的电流几乎

11、全部被井内泥浆所吸引，而不流入地层，电阻率完全失效。l侧向测井的原理：侧向测井的原理： 在供电电极A0的上、下设置两个屏障电极A1、A2、A3等并供以与中央电极A0极性相同的电流。由于电流互相排斥作用，迫使由中间A0电极流出的电流近于垂直井轴方向流入地层，在相当程度上克服了低阻围岩及低阻泥浆的旁路作用。l侧向测井的种类侧向测井的种类LL3（三侧向）、LL7（七侧向）、LL8（八侧向）、 DLL （双侧向）、SFL（球形聚集）、MLL（微侧向）、MSFL（微球形聚集）l三电极侧向测井（LL3）l电极系由上、下两个圆柱状屏障电极及位于中心的圆环状中央电极组成、中央电极与屏障电极以绝缘环隔开。煤田勘

12、探中，中央电极长度A0为0.1米，屏障电极A1，A2各为0.71米，绝缘环长度为0.01米0.02米，A1、A2互相短路相连。A0流出主电流I0，由A1，A2流出屏障电流，自动调节以保持A1、A2等屏障电极具有与A0相同的电位。三电极侧向测井三电极侧向测井三侧向测井三侧向测井l视电阻率公式：03IUKLLUK0I中央电极表面的电位值主电流电极系系数sdLlK2ln2其中：320 ll0lLsd中央电极长度绝缘环厚度电极系的长度电极系直径三侧向测井三侧向测井tjcRRRRIU0Rc、Rj 和Rt分别为泥浆、泥浆侵入带、围岩电阻。当不存在泥浆侵入带、泥浆电阻率较低时，视电阻率和围岩的真电阻率Rt成

13、正比，它能很好地反映地层的真电阻率。三侧向测井三侧向测井l电极系参数的影响电极系参数的影响电极系长度：电极系越长，对主电流聚焦越好，电流成层状流入地层越深。电极系直径：电极系直径越大测出的电阻率值越接近真电阻率值。中央电极L0的影响：当岩层厚度小于L0时，测井曲线上很难划分出该层。电极之间距离的影响：电极距离应极量小，一般取13cml地层参数的影响地层参数的影响在层厚不大时，由于受层厚及围岩电阻率的影响，所测得的视电阻率的最大值与地层真电阻率之间尚有一定的差别。三侧向测井三侧向测井l优点受钻井环境和层厚影响小。有较大的横向探测深度，测得电阻率接近围岩真电阻率；分辨率高，分层能力强。对电阻率变化

14、反应灵敏，曲线关于地层中心，上下对称，在岩层的上、下界面处，曲线陡度较大。声波测井新方法新方法声速测井声速测井声速测井 声速测井声速测井岩石 时间差值砂岩 182 168灰岩 156白云岩 143硬石膏 164淡水 620盐水 606声波全波列测井声波全波列测井声波全波列测井固井声幅及变密度测井记录首波半周幅度，即声记录首波半周幅度，即声幅曲线。幅曲线。反映水泥与套管（第一界反映水泥与套管（第一界面）胶结质量面）胶结质量套管与水泥环的声偶合套管与水泥环的声偶合固井声幅及变密度测井固井声幅及变密度测井放射性测井放射性测井放射性测井放射性测井l放射性测井基本知识l原子核自发地放出射线而转变为另一种

15、核素的过程称为原子核的衰变。只取于元素本身的衰变几率而与外界(物理和化学)条件无关。l放射性元素在衰变过积中主要放出 三种射线，有时也发射其它粒子，如电子、质子、中子、x射线和宇宙射线等。不同的射线具有不同的性质。l 氦的质子流， 高速电子流， 高频电磁波（光子、量子流）,放射性测井基本知识放射性测井基本知识l半衰期放射性元素原子数目衰减到原来数目的一半所需的时间。l放射性单位克、毫克表示放射性物质的数量；用居里或毫居里表示放射性物质的衰变速度；用剂量单位表示射线的电离效果和数量。l伽玛射线与原子的作用l核衰变所释放山的伽玛射线，其能量一般在0.5Mev到5.3Mev之间，当它们与物质作用时，

16、随着能量的不问，会产生光电效应、散射效应(康普领吴有训效应)和电子对形成效应。放射性测井基本知识放射性测井基本知识l光电效应低能的伽玛量子与原子核外面的束缚电子相碰时，有可能将它所有的能量交给一个电子，使其脱离轨道而成了自由电子(主要是低能级的K和L层束缚电子)，旧y量子本身由于能显耗尽而被原子所吸收。这种现象称为光电效应。l康普顿-吴有训效应（一定条件下和物质密度成正比） 当量子的能量为中等数值时，它与原子中的电子发生作用相当于弹性碰撞。这时量子把一部分能量交给电子，使其以与入射电子子成一定角度的方向射出(称为康普顿电子)，而损失了部分能量的伽玛量子则偏离原来的路线，从另一方散射出去(称为放射y射线)，这种现象称为康普顿吴有训效应。l电子对效应 当伽玛量子的能量大于两个电子的静电电子的能量，即大于1.022Mev时当它通过原了核附近，与核的库仑场相互作用，可以转化为一个负电子和一个正电子，而伽玛量子本射则全部被吸收，这种效应称为电子对形成。放射性测井基本知识放射性测井基本知识自然伽马和自然伽马能谱测井自然伽马和自然伽马能谱测井自然伽马和自然伽马能谱测井 自然伽马和自然伽马能谱测