《地球物理测井》-整理解析

1、中国石油大学测井资料整理易考点整理储集层的基本参数(孔、渗、饱、有效厚度)、相关参数的定义匚孔隙度甲：岩石内孔隙体积占岩石总体积的百分比()(1)总孔隙度：总孔隙体积/岩石总体积(cpt)(2)有效孔隙度：有效孔隙体积/岩石总体积(cpe)(3)次生孔隙度：次生孔隙体积/岩石总体积(cp2) o匚渗透率k：描述岩石允许流体通过能力的参数，单位：Mm2 (或达西D ),常用10-3 pm2 (毫达西mD)(1)绝对渗透率：只有一种流体时测得。测井上一般指绝对渗透率；(2)有效渗透率(相渗透率)：存在多种流体时对其中一种所测，一般用ko、kg、kw表示；(3)相对渗透率：有效/绝对，用kro、kr

2、g、krw表示。匚饱和度S：储层中某相流体体积占孔隙体积的百分比()。含水饱和度Sw,含油气饱和度Sh (So、Sg)(1)原状地层：Sh=l-Sw (Sh=So+Sg)(2)冲洗带：Shr=l-Sxo (残余油气Shr、含水Sxo)(3)可动油气：Shm=Sxo Sw , Shm=Sh Shr(4)束缚水 Swirr： Sw=Swm+Swirr匚有效厚度he：(1)岩层厚度：岩层上、下界面间的距离。界面常以岩性、孔隙度、渗透率等参数的变化为显示特征；(2)有效厚度：目前经济技术条件下能产出工业价值油气的储层实际厚度。常由确认的油气层总厚度扣除无生产价值的夹层厚度 后得到。孔隙度、饱和度和有效

3、厚度等还可用来计算地质储量；孔隙度、渗透率合称储层物性；0孔隙度与饱和度的乘积表示某相流体占岩石体积的百分比，如cpSw表示岩石中水的相对体积。储集层分类(主要两大类)、特点(岩性、物性、电性等)1 .储集层：(储层、渗透层)具有储存油气水的空间，同时这些空间又互相连通(流体可在其中运移)的岩层。两大特点：孔隙性、渗透性。2 .储集层分类及特点碎屑岩储集层：(40%储量，也称孔隙性储集层)(1)岩石类型：砂岩为主，砾岩、粉砂岩、泥质砂岩等；(2)围岩:一般为泥岩，性质稳定,常做为参考值;(3)特点：粒间孔隙为主，孔隙度较大(10-30%),分布均匀，各种物性和 泥浆侵入等基本为各向同性；测井评

4、价效果较好、技术较成熟。碳酸盐岩储集层：(50%储量、60%产量，裂缝性储集层)(1)岩石类型：渗透性石灰岩、白云岩及其过渡岩性；(2)围岩：致密的碳酸盐岩；(3)特点：储层空间包括孔隙、裂缝、溶洞等，原生孔隙一般较小且分布均匀，渗透率低；次生孔隙相对较大，形状不规则、分 布不均匀，渗透性较高；测井评价难度大、效果较差。其它类型储集层：包括火山岩储层、泥岩储层、砾岩储层等。自然电位SP自然电动势产生的基本原理（电荷聚集方式、结果）、等效电路 产生自然电场的主要原因： 地层水溶液离子浓度与泥浆滤液的离子浓度不同，产生离子扩散； 岩石颗粒表面对离子有吸附作用； 泥浆滤液向地层中渗透作用。1 .扩散

5、电动势纯岩石中地层水与泥浆之间的直接扩散砂岩孔隙中的地层水与井内泥浆之 间，相当于不同浓度的两种NaCl溶液直接接触。离子将从高浓度的岩层一方朝 着井内直接扩散。由于C1-的迁移率大于Na+,扩散结果：低浓度的泥浆一方 出现过多的C1,带负电，高浓度的岩层一方，相对剩余Na+离子，带正电。 从而产生了电位差地层一方的电位高于泥浆2 .扩散吸附电动势泥质岩石中地层水与泥浆之间的扩散扩散的另一个渠道是地层水中的离子 泥质隔膜或周围的泥岩向低浓度的泥浆（井眼）一方进行扩散。（上页图）粘土 颗粒表面带有较多的负电荷，在盐溶液中吸附阳离子形成吸附层和扩散层。泥岩 中存在很厚的双电层（内负外正），能够移动

6、的地层水在压实过程中排出去了， 基本不存在双电层以外的自由水一方的电位。泥质岩石中，一方面仍存在正常的扩散电动势；另一方面，当粘土将同样性质的两种不同浓度的溶液分开时，在浓度大的一边(Cw),粘土颗粒表面的扩散层中将有更多的阳离子，这些阳离子通过与双电层表面的阳离子交换而向低浓度溶液一方移动，低浓度溶液(Cm) 一方的阳离子将不断增多而带正电，另一方(Cw)则带负电，此电动势与扩散电动势极性相反。这样共同形成扩散吸附电动势。泥质就象一种只许带正点荷的Na+通过，而不允许C1通过的离子选择薄膜一样，有时称为选择吸附作用。3 .井内总的自然电动势(1)井壁附近电荷分布实际地层水和泥浆滤液中的主要盐

7、类常为NaCl,且地层水的矿化度比泥浆滤液 高(淡水泥浆)。因此，夹于泥岩中的砂岩层被充满泥浆的井孔穿过时，地层水与 泥浆之间的扩散结果是：砂岩与泥浆直接接触处产生扩散电动势，井孔一方为负，岩层一方为正；砂岩中地层水通过泥岩向井中扩散，产生扩散吸附电动势，井孔一方为正岩 层一方为负。(2)井内总自然电位(SSP)0井内自然电动势形成之后，与周围的导电介质就构成了电流流动的闭合回路。 在岩层中心的上下有两个这样的闭合回路，均由扩散电动势Ed、扩散吸附电动 势Eda以及井孔泥浆柱、砂岩和泥岩这几部分的等效电阻rm、rt和rs组成。公式及图形参考课件主要影响因素（矿化度、油气、泥质含量，等）1 .影

8、响静自然电位SSP的因素自然电位异常幅度值AUsp与总自然电位SSP成正比，而SSP就决定于地层的岩 性、泥浆和地层水的性质、泥浆滤液电阻率Rmf与地层水电阻率Rw的比值 Rmf/Rw以及地层温度等。因此这些因素都会直接影响自然电位的异常幅度。 其中岩性和Rmf/Rw影响最大：岩性：泥岩“基线”，砂岩“异常”等； Rmf/Rw（或Cw/Cmf）：淡水泥浆时储层显示负异常，盐水泥浆时显示正异常。2 .地层厚度、井径的影响当地层厚度h>4d时，自然电位异常幅度近似等于静自然电位；当地层厚度 h<4d时，自然电位异常幅度小于静自然电位，厚度越小，差别越大。匚厚层可以用“半幅点”确定地层界

9、面。半幅点即幅度之半地层电阻率的影响匚含油气饱和度比较高的储集层，其电阻率比它完全含水时rsd明显升高，SP略 有下降。一般油气层的SP略小于相邻的水层。Rt/Rm增大，曲线幅度减小。口围岩电阻率Rs增大，则rsh增大，使自然电位异常幅度减小。4 .泥浆侵入带的影响匚在渗透性地层，泥浆滤液渗入到地层孔隙中，使泥浆滤液与地层水的接触面向 地层方向移动了一个距离。匚侵入带的存在，相当于井径扩大，因而使自然电位异常幅度值降低。随着泥浆 侵入的增大，自然电位异常幅度减小5 .岩性剖面的影响自然电位是一种以泥岩为背景来显示储集层性质的测井方法,SP大小不只与储 集层性质有关，而且与相邻泥岩的性质有关。因

10、此，这种方法只能用于储集层与 泥岩交替出现的岩性剖面，最常见的是砂泥岩剖面。匚这种测井方法不能用于巨厚的碳酸盐岩剖面。因为这类剖面没有或很少有泥 岩，裂缝较发育的储集层以致密碳酸盐岩为围岩，许多储层要通过远处的泥岩才 能形成自然电流回路，因而在相邻泥岩间形成巨厚的大片SP异常，不能用来划 分和研究储集层。应用（正、负异常划分储层，划分油水层，求vsh、Rw等） 普通电阻率（电极系）3.4 SP资料的主要应用定性解释（后面图示）（1）划分储集层：厚层“半幅点”指示（2）判断油气水层：水层SP幅度大于油层（3）判断岩性：主要区分砂岩和泥岩（4）地层对比和研究沉积相：利用曲线形态指示地层水矿化度变化

11、（包括水淹层等）：曲线异常的变化 估算泥质含量 匕=1 _些_ = SSP-SP （相对值法）助 SSP SSP 确定地层水电阻率 SSP = K = K - 1gRI 何A»v 岩石骨架、泥质等概念（联系泥质的三种存在形式及其对。的影响），联 系到岩石体积物理模型匚岩石骨架：组成沉积岩石的固体颗粒部分。更一般地，指岩石中除泥质以外的 固体颗粒部分。匚泥质：岩石中湿粘土和细粉砂的混合物。匚岩石骨架几乎不导电，沉积岩石的导电能力主要取决于地层水电阻率。匚地层水性质主要包括含盐成分、矿化度、温度等。匚课本实例说明了利用水样分析资料确定地层水电阻率的方法:等效NaCI溶液矿 化度、温度&g

12、t;Rw 阿尔奇公式（公式、参数、含义、用途等）5与称为阿尔奇公式0意义：将孔隙度测井与电阻率测井联系起来，用于il算流体饱和度，是测井 定量解释油水层的基础。 适用条件：纯岩石（不含泥质）或含泥质很少的岩石。 用法：孔隙度测井+电阻率测井+阿尔奇公式，在水层（电阻率测井得出R0）可求出Rw;在油层可求出其RO并进而确定Sw。 参数的意义：F、I的定义及其主要影响因素，各参数、资料的来源电极系分类（底梯、顶梯、电位）、参数（深度记录点、电极距、探测范 围，等）、曲线特点（梯度特征位置，等）（3）电极系分类通常供电和测量共4个电极，一个在地面，井下三个组成电极系。“梯度：单电极到相邻成对电极的距

13、离大于成对电极间的距离电位：单电极到相邻成对电极的距离小于成对电极间的距离梯度电极系进一步分为：底部（正装）梯度、顶部（倒装）梯度突电他密极暴畀次电杈里单依供电双聂供电江极仪电ES闰装浏装正装ftUSA 0' M' NNM 心 M°JanA 0,MA M 0«NM 0 ' M1 A M( A 。一, A/rAMAMAM735AOR0KIO一单做供电正冢a筱供电网 我电位电做系华欣伏电正装皿晶）樽支电校系及蓑便电正 装鹏输算工电曼系双收供电倒律度电世戊深度记录点： （图示点O）电极距：电位AM、梯度AO 名称：区分为3种 书写：自上而下, 并标明间距，

14、如： A2.25M0.5N理想电极系：梯度：W->0 ,则 am = an = 7oAM AN 乂嬴 21 6 17?直Ka = 4二 47”。卜十一二 47r 二4。 MN I“W | II电位：曲力，则 iN/MNt AUgf U” AL、Al , AMAN AU® , u2Ra = 7i 4=4).处/MN 1I电极互换原理：保持电极系中各电极之间的相对位置不变，只改变其功能（供电或 演1量），则当测量条件不变时所测曲线完全相同，称为电极互换原理。补充：理论计算一般用AMN；实际生产中小尺寸电极系用双极供电, 大尺寸电极系用单极供电减小干扰o曲线特点：梯度：非对称，地层界

15、面处出现极值（实测曲线中只有极大 值明显，底部梯度的极大值对应地层底界面）；层的代表值在中 部平直段；电位：对称，层界面不明显，中部极值（层的代表值）。探测范（按贡献为50%定义的球体半径）：梯度电极系：等于其电极距（AO）,如M2.25A0.5B探测 半径约为2.5m；电位电极系：等于其电极距2倍（2AM）,如N2.25M0.5A 的探测半径约为l.0m。泥浆侵入（高侵、低侵及其应用）微电极测井（Rmc、Rxo,应用）（1）微电极（ML）:主要依据是否存在泥浆侵入作用 渗透层：有侵入，存在泥饼、冲洗带等，（35）、, 口非渗透层：不存在泥饼和冲洗带。 测量曲线：微电位（&O）、微梯度

16、（尺口微梯度：A0.025M10.025M2探测深度4cm,反映 微电位：A0.05M2探测深度10cm,反映.3.微电极曲线的主要应用tfi1SW微电极最初设计用于确定 耳。，但受泥饼影响较大， 现基本不用来求取耳。主要用途：口划分渗透层和岩性；口确定层界面：曲线“分歧点”； 口扣除夹层，确定有效厚度等。侧向、感应测井侧向测井基本原理、应用（油水层划分、Sw计算）、适用条件分析；各 种微聚焦电阻率Rxo测井方法侧向测井与感应测 井是常规测量原状地层 电阻率的主要方法，都 采用了聚焦工作方式。侧向测井提出的主要原因:口井眼中低阻泥浆分流作用 显著；泥浆侵入造成单条曲线难 以准确反映地层电阻率。

17、侧向电阻率测井 电流聚焦示意图Unfocu sedScli e aW23 32 .%三例向测井的电流力市田3 3法三他向赵井的电感分布海三国!向中银耳 玲r胸的电的甚 图37 三何冏电极天结峋1.侧向测井原理（三侧向为例）Ao:主电极（供主电流I。）A、A2：屏蔽电极（供屏蔽电流L，与I。同极性）BP B2:回路电极； N:对比（参考）电极（1）测井原理测井时保持I。不变，调整L，满足UaomUaimU2平衡条件;j记录主电极Ao与对比电极N之间的电位差1；（即Uao）;视电阻率表达式：Ra = K;（电极系系数K一般由实设室测得或理论计算得到）（2）测井曲线深：K33反映原状地层J浅:反映侵

18、入带R（3）探测特性，纵向分辨率：主电流厚度（绝缘环中点。2间距），约02m 方探测半径：横向探测深度，深QQl.0m,浅qa0.3 m%：主电极（供主电流I。）A、4:屏蔽电极（供屏蔽电流Is,与I。同极性）"八M：、肛、M :监督电极BP B2：回路电极；N:对比（参考）电极，无穷远处七侧向测井仪器聚焦原理图（4）双侧向仪器测井原理2.感应测井原理（双线系为例）双侧向特点“深、浅侧向同仪器；”深、浅侧向同时测量;，纵向分层能力相同；，探测深度差别大； “扩大了测量范围。探测特性纵向分辨率：根据电极距（0。2间距），约为0.6m横向探测深度：深rd"L15m,浅7%0.3

19、00.35 m感应测井原理描述、各种几何因子的物理意义、应用（同侧向）、适用条 件分析方法的提出：非导电泥浆时，直流测井不能用今交流电测井测量物理参数：电导率（COND或o,标准单位：S/m）（1）原理描述:振荡器给发射线圈T提供交流电I今在T周介质中产生交变电磁场 （一次磁场）19中1在地层中产生交变电流L（闭合电流，即涡流）今 L在地层中产生二次交变 磁场02今中2在接收线圈 R中产生感应电动势E有用（与。有关，供测量、记 录）。口均匀介质中接收线圈中感应信号:%=一a>2 nTnA STSRI式中两项：前者与地层性质有关，为有用信号，测量记录；后者是T、R互感信号，为无用信号，测井

20、时压制。0r 二上有用/ K仪（A仪=co2 nTnRSTSR为线圈系常数）非均匀介质中测井视电导率:称为单元环微分几何因子，初以编为单元环几何因子，满足归一化条件,cc , +coLLg"M = l（2）几何因子理论:“单元环：仪器周围介质划分为以井轴为中心、深度和半径不同的、截面积很小的圆环，可看成导电线圈。几何因子理论（要点）：线圈周围介质看成单元环（r、z、drdz）组成；涡流分别在其中流动；每个单元环独立存在，在R中产生有用信号dep 总有用信号E有用= 2deR。3 .侧向测井与感应测井对比（1）适用条件口侧向测井：RGmRm+GiRj + GtR+GR （电阻率串联）

21、适用条件：盐水泥浆（低侵）、高阻地层、高阻（碳酸盐岩）剖面 口感应测井：4 = Gn0m + GQi+GQt +Gg，（电阻率并联） 适用条件：淡水泥浆（高侵）、中低阻地层、砂泥岩剖面侧向测井井眼Rm地层模型4 .资料应用，划分渗透层（感应曲线“半幅点”）;>提供原状地层电阻率Rt （常需校正）； -定性判断油水层（高侵、低侵，下页图示）； ，用于地层对比（感应比侧向效果好）；，参与组合电阻率测井判断可动油气（深、中、浅电阻率对 比，见后面2.4中的实例图）侧向与感应测井方法的选择原则口淡水泥浆井选用感应好于侧向：当R1nl>3网时，感应测井较好； 尺“接近或小于J时，优先使用侧向

22、测井；口高电阻率地层，侧向测井效果好；中低阻地层，感应测井好；高阻碳酸盐岩剖面或其它致密岩石剖面，选用侧向测井；砂泥岩 剖面用感应测井；口考虑分层能力时，侧向好于感应；口有时需耍两者结合，同时使用。声波测井滑行波的概念、产生条件、成为首波的措施口滑行波：发射的声波在井壁地层与井内泥浆的分界面发生反、折射。 折射角为90。时沿界面在井壁地层中传播的波称为滑行波。此时的 入射角称为临界角。，部分滑行波传播时以临界角折射回井内，由接收探头测量，即 为声速测井。，滑行波成为首波：在所有能接收到的波中最先到达，便于区分 测量。措施：大于临界源距；“隔声体”设计等。滑行波产生条件：> v2>v

23、r>临界角入射声速（时差）测井原理：单发双收、双发双收补偿原理（联系到密度、中子 的补偿）2 .单发双收声速测井，通过测量到达接收探头的时间差 反映地层速度；>声系：一个发射探头，两个接收 探头；，声波时差：声波传播单位距离所 用的时间。单位：s/m,常用 Us/m或us/ft o“通过测量滑行波到达两个接收探 头的时间差，换算为声波时差， 沿井剖面连续测量，记录声波时 差曲线，常用AC或At表示。声波时差测井原理示意图（Schlumberger）探测特性：探测深度：与源距、 地层速度等因素有 关。常规约为0.20.3m,基本 在冲洗带范围；纵向分辨率：即间 距 I （如0.5m）

24、 o“NEARRkCLIVIR SIGNALS3Q Ak IRmu”MR8IVALSCOMkRFSSlOMai4MIV4SMUDA9CIVAI $5rONCU t ARRIVALSLK.I. Kf 7 A A .ccbciiuViCof fhe 5onr< h,ipr vMrin inc “z 小：iiitcol 4fMM f/ 1 it mE，i”cd Cnurtcv rf rlilniDberi.CT oritCTiow lV(LIR、芯08 szo 、 IL- Hnhn>Jrd)nJ*<UJ4u( ><a ftvQr43 d3 .补偿声速测井-单发双收主要缺

25、点：井径变化（扩大）界面处，声波时差出现“假 异常”；，双发双收补偿声速：相当于两个单发双收声系，井径变化对它们的 影响相反，取二者平均值，消除假异常。并任炉大并收小应用：6 （威利公式、压实校正）、周波跳跃指示气层或裂缝、异常压力 地层、合成地震记录的方法步骤声速测井影响因素及资料应用 地层厚度的影响 厚度大于间距的地层称为厚层，小于间距的称为薄层。由于声速测井的输出（时 差）代表R1R2间地层的平均时差，因此它们的声速测井时差曲线存在一定差异。 “周波跳跃”现象的影响疏松砂岩气层或裂缝发育地层，声衰减严重，声波时差增大，曲线上显示忽大忽 小幅度急剧变化的现象。常用于判断裂缝发育地层和寻找气

26、层测量“盲区”双发双收声系记录的是两个时差的平均值。在低速地层，上发射时声波实际传播 距离与下发射时声波实际传播距离可能完全不重合。此时，在仪器记录点附近一 定厚度的地层对测量结果没有任何贡献，称为“盲区”。此时所测时差与记录点 所在深度处地层速度无关。（2）资料应用口确定地层孔隙南地层声速和孔隙度5有关，通过理论计 算或实验室测量可确定声波时差与甲的关 系，常用威利时间平均公式估算甲：/ _ A ' - Z m a岩石骨架tma (ps/f t)砂岩55.5石灰岩475 -1白云岩43.5硬石育50.0A/z -公式适用于：均匀粒间孔隙、固结压实 纯地层。其它情况需校正，常用压实校正

27、 公式：必1石有52.0 J岩盐67.0花岗岩50.0 n_套管_ 孔隙流体Atf (ps/ft)|淡水189.0盐水185.0国外提出的声波地层因素公式X 八八 适用范围更广，X为岩性指数。次生孔隙度：中2=（p-/ （9由密度或中子测井得到）确定地层岩性不同岩性地层声速（时差）不同，可以识别地层岩性。识别气层和裂缝主要依据时差明显变大或“周波跳跃”现象。并径声波时差试油结果解藤结果检测地层压力异常（超压地层）油藏压力估算；钻井泥浆设计,等Determination of ovcqrcssurcd shale zone from a departure from the At depth t

28、rend. Fron Hollman and Johnson.正常趋势：6 =或A/ =（log A/ = log颂一。- H），偏离正常趋势（增大）一般 可判断超压，常用等效深度 法估算压力。静水柱压力广即内=6声 上覆地层压力P9=gpbH=GbH 估算超压：P=GwH1 + Gb（H2-H1）合成地震记录【石工专业不做要求】(1)所用测井资料：声速测井、密度测井；(2)原理：反射波法地震勘探中，反射波形f近似为地震子波P(t)与反 射系数序列R的褶积：f(t)=P(tR。在一定子波p波形条件下，利 用声速测井和密度测井曲线确定出反射系数序列R(t),就可以计算出理 论的反射波形f(t),

29、这就是合成地震记录。(3)空间时间坐标转换(时深转换)：测井是以深度h为纵坐标，地震 记录是以时间为记录，必须把测井深度信息转换为双程反射时间t信息：(4)反射系数序列R的计算：波阻抗z=pv,测井提供v(l/ZU)和p,反射系数序列：-+ St) - z(t ).=及葭=一二一R二(乙+5)+二仁)另外，还可以反过来用地震资料”导出测井曲线”，不再赘述。声幅测井：CBL、VDL原理(幅度高低的原因、应用(曲线或图像特征、判断 固井质量) 声波幅度测井 主要通过测量声波幅度，在套管井中检查固井质量； 声幅在地层中的变化主要是两种形式： 地层吸收而使幅度衰减； 不同声阻抗介质交界面处的反、折射使

30、声能在不同介质中重新分配。 基本方法包括水泥胶结测井CBL和声波变密度测井VDL: CBL通过测量套管波幅度，检查第一界面胶结情况； VDL主要通过测量套管波和地层波幅度反映两个界面的胶结情况。1 .套管井声幅与水泥胶结的关系 固井形成两个胶结面，套管一水泥称第一界面，水泥一地层称第二界面; 固井后，泥浆与套管、水泥环及地层的声阻抗差别较大，而后三者之间差别相对较小； 若套管与水泥胶结良好，则套管波易通过水泥环向地层传播，套管内仪器记 录的套管波幅度较低；否则，幅度高； 若第一界面胶结好，同时第二界面胶结也好，则套管内仪器记录到的地层波 较强。2 .水泥胶结测井CBL 只通过测量套管波幅度反映

31、第一界面胶结情况：CBL幅度越大反映第一界面 胶结越差，幅度越小反映胶结质量越好； 可通过CBL曲线计算相对幅度或抗压强度等参数来评价第一界面胶结情况； 可以确定水泥返高位置； 可以明显看到水泥返高面以上的套管接箍信号。CBL幅度与水泥胶结情况的关系影响CBL测井的因素：，测井时间：一般要求固井 后2472小时；，水泥环厚度：实验认为厚 度小于2cm时有影响；下气侵影响：管外气塞， CBL高值；管内气侵， CBX®值，易误判。3 .声波变密度测井VDL记录全波列，主要通过测量套管波幅度反映第一界面，测量地层波反映第二界面；记录方式一般采用调辉或调宽，图示为调辉记录方式。固井情况波列特

32、征VDL图形特点套管与水泥环（第一界面卜水泥环与 地层（第二界面）均胶结良好套管波弱、地层波强左浅、右深第一界面胶结良好而第二界面未胶结套管波弱、地层波弱左浅、右浅第一界面未胶结或套管外为泥浆套管波强、地层波弱左深、右浅注：套管波一般为直线条带；地层波为摆动的弯曲条带。声波全波列：长源距的原因，测取哪些资料（纵、横波）及其应用（4、 岩性、岩石的力学参数等4.4长源距声波全波列测井 裸眼井中全波列成分：滑行纵波、滑行横波、伪瑞利波和斯通利波等； 全波列测井可以记录这些波列的速度和幅度等信息34（1）声系：采用双发双收声系R1 2 R2 8 Tl 2 T2 ;（2）记录信息： TT1TT4四条首

33、波旅行时间曲线; 纵波时差曲线; T1R1全波列波形图WF和变密度图VDL; 横波时差DTS等；(3)处理后可得到的资料：0纵、横波时差DTP、DTS以及它们的比值DTR; 纵波幅度APIAP4、平均值AP及衰减系数；TT. 横波幅度AS1AS4、平均值AS及衰减系数; 纵横波幅度比SRAT。(4)主要用途：岩性分析计算孔隙度探测气层和裂缝岩石力学性质分 析，等。二(1一夕)"：山十"7OS(DTR)2 -11 2(l + b)(l 2b)cr = E =() p(7)77?)2-1Z (1-cr)伽马测井核素、衰变、半衰期等概念，伽马与地层的作用(光电、康普顿、电子 对效

34、应)5.1伽马测井的核物理基础1 .放射性核素和核衰变(1)核素、同位素口同位素：质子数相同、中子数不同(化学性质相同)匚核素：质子数、中子数都分别相同(核性质相同)【如：1H1、1H2、1H3分别是氢的三种同位素，是三种不同的核素】(2)放射性核素和核衰变不稳定核素的原子核能够自发地释放出带电粒子(a或B),蜕变为另一种核素，同 时放出伽马射线。匚这种自发地释放a、。、Y等射线的性质称为放射性;匚这些不稳定核素称为放射性核素；匚这个过程称为核衰变。核衰变定律：N=NOe-At (A为衰变常数)半衰期：放射性核素因衰变而减少到原来一半所需时间用T或T1/2表示，与A的关系：T=(ln2)/A(

35、3)放射性活度和比度匚活度：单位时间内放射出粒子的数。习惯上称强度，单位Ci或Bq。口比度：活度与发生衰变的物质的质量数的比值。(4)放射线性质 a：氨核(2He4),易引起物质电离，易被吸收、穿透力差。 P：高速电子流，在物质中射程极短。0 Y：频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强，能穿透几十厘 米的地层、套管及仪器外壳。【只有伽马射线能被仪器探测到而用于放射性测井中】2 .伽马射线与物质的相互作用 光电效应：低能Y,与电子碰撞，被全部吸收，打出光电子； 康普顿效应：中能Y，与电子碰撞，能量损失后成为散射Y,放出康普顿电子; 电子对效应：高能Y,与库仑场作用，转化为一正、负电子

36、对0康普顿效应引起伽马射线减弱，用康普顿减弱系数。表示：ZN.pb = G 'A o 一定条件下。与介质密度p成正比，由此发展了密度测井。 光电效应导致伽马光子被完全吸收，用宏观光电吸收截面£表示:S = 7lZ,测井时K为常数，故E可反映岩性。另外常用光电吸收截面指数tz = -S N Pe=E/Z=KZ3.6和体积光电吸收截面指数U反映岩性：* '密度测井利用了康普顿效应，测量地层密度；岩性密度测井利用了康普顿效应和光电效应，可同时测量岩性和密度。岩石天然放射性的差异、主要的放射性元素、影响沉积岩放射性的主要 因素(Vsh)1 .岩石的自然放射性(1)地层的主要放

37、射性核素 岩石的自然伽马放射性是由岩石中放射性核素的种类及其含量决定的，其中 起决定作用的是铀系、牡系和放射性核素K40。习惯称铀(U238)、铝Th232)、 钾(K40)。0铀、牡、钾含量：匚粘土岩中钾含量最高，约2%;社次之，约12Ppm；铀含量一般最低，约6Ppm, 但在还原环境的生油粘土岩中铀含量明显升高；匚砂岩和碳酸盐岩的铀、牡、钾含量一般随其泥质含量增加而增加，但水流作用 也可造成铀含量很高。(2)岩石的自然伽马放射性与岩石性质的关系 岩石大类：一般沉积岩放射性低于岩浆岩和变质岩。因沉积岩一般不含放射 性矿物，其放射性主要由吸附放射性物质引起的。岩浆岩及变质岩则含较多放射 性矿物

38、。 沉积岩石的放射性： 沉积岩中，放射性矿物的含量一般都不高;除钾盐层以外，沉积岩自然放射性的强弱与岩石中含泥质的多少有密切的关系。岩石泥质含量越大，自然放射性就越强。可分为高、中、低放三种类型：匚高放岩石：泥岩、泥质砂岩、深海泥岩及钾盐层等；匚中放岩石：砂岩、石灰岩和白云岩；匚低放岩石：岩盐、煤层和硬石膏等C GR应用(储层划分、Vsh计算，等)4. GR测井主要应用(1)划分岩性和地层对比SP不能用时，是代替SP测井的最好方法，其应用还优于SP: GR曲线与地层水(Cw)和泥浆矿化度(Cm)无关； 一般与地层流体性质无关；0容易找到标志层。(2)划分储集层在砂泥岩剖面，低自然伽马异常一般就

39、是砂岩储集层，“半幅点”确定储集层界 面;碳酸盐岩剖面则要结合其它资料判断。(3)计算泥质含量当地层不含泥质以外的放射性物质时，GR曲线是指示地层泥质含量 的最好方法。相对值法计算匕犷y - 2：一1 中 SHI_ GR-GRmia“ lGClR -1' GRm -(4)计算粒度中值研究表明，GR测井曲线的变化与粒度中值Md曲线的变化有较好的 对应性，相关性很高。用经验关系式计算Md。igM4 = q + qAGK其中，AGA二GR-G-GRm. G&min放射性同位素测井原理、应用举例1 .测井原理 脉冲幅度分析系统根据特征峰的分布，对仪器谱进行分道记录。 自然伽马仪器谱的解

40、析对仪器谱进行解析，分别确定出指示核素的含量。 测井曲线自然伽马能谱的实时处理结果或进一步的处理结果都是以测井曲线的形式给出 的，除了记录地层铀、牡、钾含量，还用API单位或计数率单位记录普通自然伽 马SGR和去铀自然伽马CGR2 .主要应用 寻找高放射性储集层 在油田开发中研究流体流动情况0计算泥质含量 研究沉积环境和粘土矿物类型 研究生油层放射性同位素测井是利用放射性同位素做为示踪剂，向井内注入被放射性同位素 活化的溶液或固体悬浮液，并将其压入管外通道或滤积在射孔孔道附近的地层表 面上，通过测量注入示踪剂前后同一井段的伽马射线强度，用于研究和观察油井 技术状况和采油注水动态的测井方法。常用

41、于解决与示踪过程有关的各种问题， 也称不踪;则井。【下面通过几个例子说明其应用】(1)寻找窜槽位置同位素曲戏4 4004 8007001 100脉冲/分(2)检查封堵效果例1:从B注入活化水泥例2：射开的四个层同时注入活化煤油水 泥，后抽吸导出：AB为水层，巳堵住。7（4）测定吸水剖面1吸水层，2八z曲线，3一.八曲线；4吸水面积法一分层线密度测井原理（康普顿、N与P关系）、补偿原理、石灰岩刻度（原理及 其应用）、应用（。、岩性、气层等）不同岩性相同密度下的伽马能谱1.密度测井：（1）伽马源：密度测井选用CS137, 岩性密度使用Cr51。（2）密度测井原理：Y计数率与密度的关系：N = Ng

42、,e/L =Nq£- lnN = lnNo-”C-*A=7（hl V-B）C，B为常数）2 .岩性密度测井LDT-岩性密度演I并同时利用了康普顿效应和光电效应，前者主要反映地层密 度，后者与密度及岩性均有关；，需对接收到的伽马射线谙进行分析，分别测得密度和岩性。一般记录Pe （光电吸收截面指数）或U （体积光电吸收截面）、Pb和等几条曲线。，低能区为光电效应区， 对岩性敏感，也受密度 影响，消除密度影响， 可测得岩性（Pe或U 等）；，高能区为康普顿散射 区，只反映密度信息。3 .仪器刻度密度测井和岩性密度测井仪器都是在几个已经精确知道了其体积 密度的纯实验地层中刻度的，这些地层包括

43、石灰岩、砂岩和白云岩等 常见主要岩性。目前主要是在饱和淡水的纯石灰岩刻度井中刻度，将 测井仪器的读数与地层密度联系起来，测得视密度功或视石灰岩刻度 的密度孔隙度中。记住几种消见矿物密度值 石英：2.65 （砂岩） 方解石：2.71 （石灰岩） 白云石：2.87 （白云岩）7=2.71-42.71-1根据密度测井响应方程： 乃=（1一力。”,+如/ 饱和淡水纯石灰岩孔隙度刻度为:4 .资料应用（1）确定孔隙度（主要用途）Qb=(l *)夕* + 俯/Pma -Pf（2）判断岩性利用密度-中子测井曲线重叠可以判断岩性；利用岩性密度的U和Pe都可识别岩性。（3）识别气层气层的判断一般需与其它资料结合

44、，地层含天然气可使ob值降低，而密度孔隙度q）D增大。（声波时差增大，中子孔隙度减小） 了解原理：自然伽马能谱（铀、牡、钾含量及总GR）、岩性密度测井（光 电、康普顿效应）中子测井中子及中子源分类，中子与地层的相互作用（非弹、活化、 弹性散射、扩散与俘获）过程、产物、相应的测井方法；1.中子与中子源: 按中子能量将中子分类: 快中子：E > 0.5 MeV 中能中子：1 KeV <E< 0.5 Mev 慢中子:E< 1 Kev,进一步分为热中子（室温0.025eV）和超热中子（0.210eV）0中子测井需要提供中子源，根据中子与地层的相互作用研究地层性质。中子 源分两种

45、： 同位素（连续）中子源：一般为Am-Be源，发射中子能量5MeV; 加速器（脉冲）中子源：一般为D-T源，发射中子能量14MeV,2.中子与地层的相互作用：（1）快中子非弹性散射 快中子先被岩石中的原子核（靶核）吸收形成复核，而后再放出一个能量较低的 中子，原子核处于激发态。此过程称为非弹性散射。处于激发态的原子核以发射 Y射线的方式释放能量回到基态，此射线称为非弹性散射Y射线或次生Y射线； 14MeV的快中子（脉冲中子）发生此作用的几率很大； 与不同原子核作用放出的Y射线能量不同，可用于测井，如C/O测井。（2）快中子对原子核的活化口快中子与稳定原子核（靶核）发生核反应，形成新核素，若这些

46、新核素是放射性 的，则称为活化核，此反应即活化核反应。放射性核素衰变产生的Y射线叫活化Y 射线； 不同原子核活化后放出的Y射线能量不同，用于测井即中子活化测井。（3）快中子的弹性散射 快中子与岩石中的原子核（靶核）发生碰撞后，系统总动能不变，中子能量降低, 速度减慢，它损失的能量成为靶核的动能，靶核仍处基态; 经过多次弹性散射后，快中子减速为热中子，因此此过程也称为快中子减速 过程； 不同原子核对快中子的减速能力不同，用弹性散射截面来衡量：匚微观弹性散射截面。S： 一个中子与原子核发生弹性散射的几率匚宏观弹性散射截面£s： lcm3物质的原子核os之和 沉积岩常见核素中氢是快中子最好

47、的减速剂（见课本图表），而地层中的氢 主要在孔隙中的地层流体内，由此发展了中子孔隙度测井。6（4）热中子的俘获反应 快中子减速形成热中子后不再减速，而是在介质中由热中子密度大的区域向 密度小的区域扩散，直到被介质原子核俘获； 原子核俘获热中子而形成激发态的原子核（复核），放出Y射线回到基态，所产 生的Y射线称为俘获伽马或中子伽马； 不同原子核对热中子的俘获能力不同，用俘获截面来衡量：匚微观俘获截面。：一个原子核俘获热中子的几率匚宏观俘获截面£a： lcm3物质的原子核o之和 沉积岩常见核素中氯对热中子的俘获能力最强（见课本图表），而地层中的 氯主要存在于地层水内，利用此反应可区分油气

48、和水； 热中子寿命：热中子从生成开始到被俘获吸收为止经历的平均时间：1Tt = , y乙 （V是热中子移动速度，常温25下为0.22cm/us） 测量俘获伽马的测井方法即中子伽马测井；测量中子寿命或宏观俘获截面的测井方法为中子寿命测井 中子孔隙度测井：热中子、超热中子的形成，视孔隙度下的岩性、气层特征（挖 掘效应的影响、与密度测井结合进行判断）1.影响中子计数率的因素-超热中子的分布只与含氢量 有关，基本不受俘获影响；"热中子的空间分布既与岩层 的含氢量有关，又与含氯量 有关；，孔隙度越大，含氢越多，测 并时计数率越低；，通过热中子计数反映岩层含 氢量，进而反映孔隙度时， 氯就是干扰

49、因素。补偿中子 测井的“补偿”就是补偿掉 氯的影响。2 .超热中子测井（井壁中子SNP）“甲越大，源附近的超热中子越多；反之，中越小，较远处空间中的超热 中子计数率就越大；“测井时采用正源距，因此中越大热中子计数率N越小，（p越小N越大；/采用贴井壁测量方式，因此又称井壁中子测井SNP或SWN。3 .热中子测井（补偿中子CNL）“用长、短源距两个中子探测器得到两个计数率Nt（rJ、Nt（r2）,根据用石灰岩刻度的仪器得到的计数率比值NtTJ/Ntg与石灰岩孔隙度，的关系，直接给出石灰岩刻度的孔隙度测井曲线;-当源距r足够大时，计数率比值NtTJ/NtTJ 只与减速性质有关，基本不受俘获性质影响

50、:八7（弓）八（巧、R为源距，4为减速长度）“挖掘效应”现象：对快中子的减速除主要取决于氢外，实际上岩石骨架也起 作用，只是其减速能力太差而在计算中被忽略。含天然气时，天然气的氢浓度太 低，以至于即使把它的体积看作岩石骨架仍不足以说明其影响（减速能力比骨架 还差），使测量的中子孔隙度值偏小。中子伽马测井原理：计数率与。（H）、Ck源距关系，应用（油水、气层） （气层的各种特征总结）中子伽马测井：主要利用了热中子的俘获效应，可用于区分油水、指示气层或估 算孔隙度等；热中子被俘获，产生伽马射线，称为俘获伽马或中子伽马，记录此 射线强度的测井就是中子伽马测井主要应用：0划分气层：气层比油水层显示更高

51、的中子伽马计数率；确定油水界面：高矿化度水层的中子伽马计数率明显大于油层；估算孔隙度：利用经验公式。中子寿命测井：中子寿命定义、与。（H）、C1关系6.3中子寿命测井1-中子寿命,中子寿命：热中子从生成到被俘获吸收为止经历的平均时间。也称 为热中子衰减时间（TDT）。，快中子减速变为热中子的过程主要跟地层中的含氧量有关，而热中 子被俘获则主要与地层中含氯量有关。一井原理了,热中子扩散方程：N = N。 «为中子寿命），由T1、丁2时刻计数率对数的比值可得到中子寿命i ：N、= W r_g7；_ 0.4343（一 7；）N、= N/7r=ln（A1/A2）= IgA.-lg取一虚时间向

52、隔AT （时窗），由N、$即可算出i或2。4.资料应用，中子寿命测井主要用来区分油水层：盐水层（高矿化度水层）比油层的含氯量 大，因此比油层的宏观俘获截面大，而 中子寿命小;，可以求含水饱和度Sw，特别是地层水含盐量较高时效果较好。是套管井中地层 评价的主要方法之一:2 =。（1 一。）+ 阳，, , +。（1 - S, ）£力中子寿命测井确定油水界面变化的实例 C/O测井:原理（油水指示）、应用（Sw、水淹层，等）1 .碳氧比测井（C/O） 是非弹性散射伽马能谱测井的一种； 岩石常见的核素中，C12和016都具有较大的快中子非弹性散射截面，产生 的次生伽马射线能量较高；口 C12和

53、016分别为油、气和水的很好的指示核素； 选择测量地层中碳和氧产生的次生伽马能谱，取其比值，称碳氧比能谱测井; 可用来确定含油饱和度、划分水淹层等，是水淹层测井评价的重要方法之一。测井解释解释井段划分（Rw、岩性稳定）、测井系列（各种同类方法适用性对比）、 典型油、气、水层特征、储集层划分（主要测井资料、储层特征）；7.2测井系列选择及储层划分1 .测井系列选择测井系列是指在给定的地区地质条件下，为了完成预定的地质勘探、开发或工程 任务而选用的一套经济实用的综合测井方法。合理、有效、完善的测井系列是解 决问题的前提（1）岩性测井系列（泥质指示系列） 用途：鉴别岩性、判断泥质含量、划分渗透层等0

54、测井方法选择：SP、GR、NGS和LDT等 SP： RwwRmf的砂泥岩剖面（一般淡水泥浆）； GR：可适用各种剖面，特别是碳酸盐岩剖面、音盐剖面及RwRmf的砂泥岩 剖面必不可少，常比SP更有效； NGS、LDT：适用范围更广、效果更好c但因技术复杂、成本高，一般只用于SP、GR效果差或有特殊要求的井（2）微电阻率系列 用途：准确反映冲洗带电阻率、划分薄层等 测井方法选择：包括ML、MLL、MSFL和PL等，选其一：0淡水泥浆砂泥岩剖面：ML 盐水泥浆砂泥岩剖面或碳酸盐岩剖面：MLL或MSFL; 泥饼厚度大、侵入深：PLo（3）电阻率系列 用途：准确反映原状地层电阻率、计算饱和度、区分油水等 测井方法选择：两大类，即侧向测井和感应测井（最常用感应） 侵入较浅：深感应或深侧向皆可0侵入较深：若Rxo<Rt（盐水泥浆、低侵）用侧向，反之用感应 一般Rmf>3Rw时用感应，Rmf接近或小于Rw时用侧向； 常用组合测井确定Rxo、di、Rt：双感应-微聚焦，双侧向-微球等。（4）孔