测井资料在石油工程中的应用

1、西安石油学院西安石油学院谭成仟谭成仟2002.112002.11测井资料在测井资料在石油工程中的应用石油工程中的应用1 1、绪论、绪论2 2、常规测井方法及其地质响应、常规测井方法及其地质响应3 3、测井储层分析、测井储层分析4 4、工程测井、工程测井5 5、油井动态测井、油井动态测井讲授内容讲授内容 石油主要形成于沉积盆石油主要形成于沉积盆地，在沉积盆地中岩石成层地，在沉积盆地中岩石成层分布且类型很多，但并非所分布且类型很多，但并非所有的岩石都能储集油、气、有的岩石都能储集油、气、水，而只有那些具有一定孔水，而只有那些具有一定孔隙空间和具有一定渗透性的隙空间和具有一定渗透性的岩石才能储集油气

2、水，我们岩石才能储集油气水，我们称这类岩层为称这类岩层为储集层储集层，我们，我们测井的一个基本任务就是从测井的一个基本任务就是从钻井地质剖面中把这种储集钻井地质剖面中把这种储集层划分出来，继而找出有工层划分出来，继而找出有工业价值的油气藏。业价值的油气藏。一、绪一、绪 论论石油测井所能解决的问题石油测井所能解决的问题一、绪一、绪 论论地质问题：地质问题： (1)建立钻井地质岩性剖面建立钻井地质岩性剖面，划分油、气储集层，定量的估划分油、气储集层，定量的估计油、气储集层的储集性能计油、气储集层的储集性能-孔孔隙度、渗透率以及油、气储集隙度、渗透率以及油、气储集层的深度和厚度；层的深度和厚度； (

3、2)评价油、气储集层的生产评价油、气储集层的生产能力能力，确定油、气储集层的含，确定油、气储集层的含油、气饱和度，研究油、气储油、气饱和度，研究油、气储集层的径向饱和特性；集层的径向饱和特性； (3)进行地质剖面的对比进行地质剖面的对比，研，研究岩层的岩性、储集性、含油究岩层的岩性、储集性、含油性等在纵、横向上的变化规律，性等在纵、横向上的变化规律，确定岩层产状和绘制地下构造确定岩层产状和绘制地下构造轮廓；轮廓；石油测井所能解决的问题石油测井所能解决的问题一、绪一、绪 论论生产问题：生产问题： (1)在油田开发过程中，在油田开发过程中，提供油层动态资料提供油层动态资料，例，例如生产井各层的产液

4、和如生产井各层的产液和注水井各层的吸水状况；注水井各层的吸水状况； (2)研究研究油、气井的技油、气井的技术状况术状况，如井径、井斜、，如井径、井斜、固井质量以及检查水泥固井质量以及检查水泥封堵效果和检查压裂效封堵效果和检查压裂效果等；果等； (3)研究地层压力，岩研究地层压力，岩石强度和其它一些问题。石强度和其它一些问题。流量测井图流量测井图石油测井所能解决的问题石油测井所能解决的问题一、绪一、绪 论论固井声幅测井曲线固井声幅测井曲线固井固井质量质量合格合格固井固井质量质量中等中等检查压裂效果检查压裂效果放射性同放射性同位素测井位素测井第第1次压裂次压裂开的井段开的井段第第2次压裂次压裂开的

5、井段开的井段常用的石油测井方法常用的石油测井方法一、绪一、绪 论论目前，在石油测井中广泛使用的测井方法有：目前，在石油测井中广泛使用的测井方法有： (1)研究岩石研究岩石导电性质导电性质的一组测井方法：如的一组测井方法：如感应测井，侧向测感应测井，侧向测井井，微侧向测井，球形聚焦测井微侧向测井，球形聚焦测井以及普通电极系视电阻率测井，以及普通电极系视电阻率测井，微电极系测井等；微电极系测井等； (2)研究岩石研究岩石电化学性质电化学性质的一组测井方法：如的一组测井方法：如自然电位测井自然电位测井，人工电位测井；人工电位测井； (3)研究岩石研究岩石弹性性质弹性性质的一组测井方法：如的一组测井方

6、法：如声波速度测井声波速度测井，声声波幅度测井波幅度测井，声波电视测井，声波电视测井，声波全波列测井声波全波列测井(变密度测井变密度测井)； (4)研究岩石的研究岩石的原子物理及核物理性质原子物理及核物理性质的一组测井方法：如的一组测井方法：如自自然伽码测井，密度测井，中子测井然伽码测井，密度测井，中子测井，碳氧比测井，中子寿命测，碳氧比测井，中子寿命测井，能谱测井，井，能谱测井，同位素测井同位素测井等；等； (5)其它一些测井方法：如其它一些测井方法：如流量测井流量测井、热测井、核磁测井，介、热测井、核磁测井，介电测井，地层倾角测井，气测井以及检查井内技术状况的一组电测井，地层倾角测井，气测

7、井以及检查井内技术状况的一组测井方法。测井方法。 所谓常规测井方法主要是指目前在油气勘探开发所谓常规测井方法主要是指目前在油气勘探开发中，探井测井，评价井测井、开发井测井工程中都中，探井测井，评价井测井、开发井测井工程中都要测量的测井方法，即所谓要测量的测井方法，即所谓“九条九条”曲线系列（综曲线系列（综合测井图）合测井图）即：即： 1 1、岩性测井系列、岩性测井系列 自然伽马、自然电位、井径测井自然伽马、自然电位、井径测井 2 2、电阻率测井系列、电阻率测井系列- -饱和度测井饱和度测井 深、中、浅三电阻率测井曲线深、中、浅三电阻率测井曲线 3 3、孔隙度测井系列、孔隙度测井系列 声波、中子

8、、密度三孔隙度测井曲线声波、中子、密度三孔隙度测井曲线二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应自然电位自然电位- -SPSP自然伽马自然伽马- -GRGR井径测井井径测井- -CALCAL 二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列 在电阻率测井的初期，人们在钻在电阻率测井的初期，人们在钻井中就观测到一种非人工产生的直井中就观测到一种非人工产生的直流电位差，且可以毫伏级的精度记流电位差，且可以毫伏级的精度记录下来，人们称之为自然电位。录下来，人们称之为自然电位。 自然电位的测量很简单，即把一自然电位的测量很简单，即把一个电极放在地面，另一个

9、测量电极个电极放在地面，另一个测量电极放在井下，移动电极放在井下，移动电极M M，就可以连续，就可以连续地测量出一条自然电位曲线。如果地测量出一条自然电位曲线。如果把曲线正极电位作为基准，则曲线把曲线正极电位作为基准，则曲线的负峰处一般对应具有渗透性的砂的负峰处一般对应具有渗透性的砂岩。因此自然电位可以作为划分岩岩。因此自然电位可以作为划分岩性，判断储层性质的基本测井方法。性，判断储层性质的基本测井方法。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -SPSP自然电位测井原理自然电位测井原理1 1、自然电位产生的、自然电位产生的原因原因 在油气钻井中，产生

10、在油气钻井中，产生自然电位的主要原因是自然电位的主要原因是在井壁上产生的在井壁上产生的扩散吸扩散吸附电动势附电动势和和过滤电动势。过滤电动势。（1 1）井内的扩散吸）井内的扩散吸附电动势：附电动势： 井内的扩散吸附电动井内的扩散吸附电动势，是由于溶解在地层势，是由于溶解在地层水和泥浆中的离子存在水和泥浆中的离子存在浓度差的条件下，离子浓度差的条件下，离子进行扩散形成的。离子进行扩散形成的。离子的扩散途径有两个。如的扩散途径有两个。如图示图示二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -SPSP自然电位形成示意图自然电位形成示意图 井中砂、泥岩接触的情况下

11、，当地层水浓度井中砂、泥岩接触的情况下，当地层水浓度Cw大于大于泥浆滤液浓度泥浆滤液浓度Cmf时，离子扩散形成的电荷分布时，离子扩散形成的电荷分布A、砂岩井壁上产生的扩散电动势：、砂岩井壁上产生的扩散电动势：在地层水与泥浆之间的直接扩散在地层水与泥浆之间的直接扩散B、泥岩井壁上产生的扩散电动势：、泥岩井壁上产生的扩散电动势：地层水通过泥岩与泥浆之间的扩散地层水通过泥岩与泥浆之间的扩散假定泥浆滤液和地层水均为NaCL溶液二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -SPSPA、砂岩井壁上产生的扩散电动势：、砂岩井壁上产生的扩散电动势： Na离子和离子和CL

12、离子在砂岩井壁上直接扩散，形成的扩散电动势离子在砂岩井壁上直接扩散，形成的扩散电动势Ed 极性：低浓度溶液（泥浆）一方为负，高浓度溶液（地层）一方为正。极性：低浓度溶液（泥浆）一方为负，高浓度溶液（地层）一方为正。 大小：与两种溶液之间的浓度差有关，还与溶液中盐离子的类型和溶大小：与两种溶液之间的浓度差有关，还与溶液中盐离子的类型和溶液温度有关。显然，溶液之间的浓度差越大，形成的扩散电动势也会越液温度有关。显然，溶液之间的浓度差越大，形成的扩散电动势也会越大。大。B、泥岩井壁上产生的扩散电动势：、泥岩井壁上产生的扩散电动势： 地层水通过泥岩与泥浆之间的扩散。泥质颗粒对地层水通过泥岩与泥浆之间的

13、扩散。泥质颗粒对CL离子有选择性吸附离子有选择性吸附的作用，的作用，CL离子都被束缚在泥质颗粒表面，不能自由移动，只有离子都被束缚在泥质颗粒表面，不能自由移动，只有Na离子离子可在泥质地层中移动，泥质所起的作用就好象一种只许带正电荷的钠离可在泥质地层中移动，泥质所起的作用就好象一种只许带正电荷的钠离子通过，而不允许氯离子通过的离子选择薄膜一样。因此在泥岩井壁上子通过，而不允许氯离子通过的离子选择薄膜一样。因此在泥岩井壁上只发生钠离子的扩散。这时形成的电动势称为扩散吸附电动势只发生钠离子的扩散。这时形成的电动势称为扩散吸附电动势Eda 极性：低浓度溶液（泥浆）一方为正，高浓度溶液（地层）一方为负

14、。极性：低浓度溶液（泥浆）一方为正，高浓度溶液（地层）一方为负。 大小：也是取决于两种溶液之间的浓度差，还与溶液中盐离子的类型大小：也是取决于两种溶液之间的浓度差，还与溶液中盐离子的类型和溶液温度有关。和溶液温度有关。自然电位产生的原因自然电位产生的原因（2 2）过滤电动势：）过滤电动势： 除去上述由于扩散吸附作用产生的自然电动势之外，除去上述由于扩散吸附作用产生的自然电动势之外，还有一种由于地层和钻井液柱压力差引起的过滤电动势。还有一种由于地层和钻井液柱压力差引起的过滤电动势。 这种电动势时由于泥浆柱与地层之间存在着压力差，这种电动势时由于泥浆柱与地层之间存在着压力差，泥浆滤液通过泥饼或泥质

15、岩石渗滤形成的，其大小与井壁泥浆滤液通过泥饼或泥质岩石渗滤形成的，其大小与井壁两侧的压力差和泥浆滤液电阻率称正比，与泥浆滤液的粘两侧的压力差和泥浆滤液电阻率称正比，与泥浆滤液的粘度成反比。在石油钻井中通常要求钻井液柱压力略高于地度成反比。在石油钻井中通常要求钻井液柱压力略高于地层压力，但相差不是很大，故过滤电位在油井中一般很小，层压力，但相差不是很大，故过滤电位在油井中一般很小，与扩散电动势相比，可忽略不计。与扩散电动势相比，可忽略不计。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -SPSP二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井

16、系列岩性测井系列- -SPSP2、自然电位测井曲线形状分析、自然电位测井曲线形状分析 井内自然电流的分布如图所示，它井内自然电流的分布如图所示，它说明井内的电流强度不是均匀分布的。说明井内的电流强度不是均匀分布的。 自然电位测井在井内测量的电位是自然电位测井在井内测量的电位是自然电流的电位降产生的。在离砂岩自然电流的电位降产生的。在离砂岩较远的泥岩上较远的泥岩上(如如a点以上点以上)，自然电流，自然电流甚小，几乎没有什么变化，所以大段甚小，几乎没有什么变化，所以大段泥岩上的自然电流曲线基本是一条直泥岩上的自然电流曲线基本是一条直线。过了线。过了a点，电流强度逐渐增加，使点，电流强度逐渐增加，使

17、井内电位逐渐降低井内电位逐渐降低(RwRmf时时)，自，自然电位曲线缓慢偏向负的方向。在泥然电位曲线缓慢偏向负的方向。在泥岩与砂岩的接触面附近，井内电流强岩与砂岩的接触面附近，井内电流强度最大，电位降也最大，自然电位曲度最大，电位降也最大，自然电位曲线急剧偏负。过了地层界面，电流强线急剧偏负。过了地层界面，电流强度又逐步减小，电位继续降低，自然度又逐步减小，电位继续降低，自然电位曲线继续偏负，但速度减慢。若电位曲线继续偏负，但速度减慢。若砂岩厚度较大，则在地层中部，自然砂岩厚度较大，则在地层中部，自然电流很小，变化也很小，自然电位曲电流很小，变化也很小，自然电位曲线几乎是与井轴平行的直线。在砂

18、岩线几乎是与井轴平行的直线。在砂岩下部，自然电流又逐渐增加，但因下部，自然电流又逐渐增加，但因 其方向与砂岩上部相反，自然电流的电其方向与砂岩上部相反，自然电流的电位降是使井内电位逐步增加，自然电位位降是使井内电位逐步增加，自然电位曲线向电位正的方向移动，其变化情况曲线向电位正的方向移动，其变化情况与砂岩上部类似，因此，若砂岩岩性均与砂岩上部类似，因此，若砂岩岩性均匀，自然电位曲线在砂岩上的异常对地匀，自然电位曲线在砂岩上的异常对地层中点有对称性，异常幅度的半幅度应层中点有对称性，异常幅度的半幅度应是地层的界面，异常幅度的大小应当等是地层的界面，异常幅度的大小应当等于自然电流在井内的电位降。于

19、自然电流在井内的电位降。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -SPSP3、自然电位曲线的应用、自然电位曲线的应用（1）划分渗透性岩层，并确定其界面）划分渗透性岩层，并确定其界面 明显的自然电位异常是渗透层的显著特征，明显的自然电位异常是渗透层的显著特征，自然电位曲线是划分渗透层的有效工具。一自然电位曲线是划分渗透层的有效工具。一般可按半幅值点确定渗透层的界面。般可按半幅值点确定渗透层的界面。（2）分析岩性）分析岩性 因为自然电位是离子在岩石中的扩散吸附因为自然电位是离子在岩石中的扩散吸附作用产生的，而岩石的扩散吸附作用与岩石作用产生的，而岩石的扩

20、散吸附作用与岩石的性质有很密切的关系，故可根据自然电位的性质有很密切的关系，故可根据自然电位曲线的变化分析岩性，特别是分析岩性变化。曲线的变化分析岩性，特别是分析岩性变化。如地层的岩性变细，泥质含量增加，常常表如地层的岩性变细，泥质含量增加，常常表现为自然电位幅度降低。现为自然电位幅度降低。自然电位曲线可明自然电位曲线可明显地划分出泥岩类显地划分出泥岩类(泥岩、页岩等泥岩、页岩等)、砂岩、砂岩、泥质砂岩，并可结合电阻曲线划分出有渗透泥质砂岩，并可结合电阻曲线划分出有渗透性的生物灰岩等。性的生物灰岩等。 因为自然电位曲线与岩性有密切关系，曲因为自然电位曲线与岩性有密切关系，曲线变化又比较简单，比

21、较形象，自然电位曲线变化又比较简单，比较形象，自然电位曲线也是地层对比的一项重要资料。线也是地层对比的一项重要资料。（3）定量计算地层泥质含量）定量计算地层泥质含量（4）估算地层水电阻率）估算地层水电阻率自然伽马测井自然伽马测井 如图所示，把仪器放到井如图所示，把仪器放到井下，测量地层放射性强度的方下，测量地层放射性强度的方法叫作自然伽马测井（法叫作自然伽马测井（GRGR）。）。 这种方法已有很长的历史，这种方法已有很长的历史，自然伽马与自然电位测井相配自然伽马与自然电位测井相配合能很好地划分岩性和确定渗合能很好地划分岩性和确定渗透性地层，自然伽马的另一个透性地层，自然伽马的另一个优点是可在下

22、套管的井中测量。优点是可在下套管的井中测量。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -GRGR1 1、岩石的放射性、岩石的放射性 由表由表1-31-3可以看出，沉积岩的自然放射性，大体可分为高、中、低三种可以看出，沉积岩的自然放射性，大体可分为高、中、低三种类型。类型。 （1 1）高自然放射性的岩石）高自然放射性的岩石：包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、深海沉积：包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、深海沉积的泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约的泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约100API100API以上。特别是深海泥以上。特别是深海泥岩和钾盐层，

23、自然伽马测井读数在所述沉积岩中是最高的。岩和钾盐层，自然伽马测井读数在所述沉积岩中是最高的。 （2 2）中等自然放射性的岩石）中等自然放射性的岩石：包括砂岩、石灰岩和白云岩。其自然伽马：包括砂岩、石灰岩和白云岩。其自然伽马测井读数介于测井读数介于5050100API100API之间。之间。 （3 3）低自然放射性的岩石）低自然放射性的岩石：包括岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约：包括岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约50API50API以下。其中硬石膏最低，以下。其中硬石膏最低，10API10API以下。以下。 根据这一分类看出，除钾盐层以外，沉积岩自然放射性的强弱与岩石中根据这一分类看出，除

24、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。岩石含泥质越多，自然放射性就越强。这是因含泥质的多少有密切的关系。岩石含泥质越多，自然放射性就越强。这是因为构成泥质的粘土颗粒较细，有较大的比表面积，在沉积过程中能够吸附较为构成泥质的粘土颗粒较细，有较大的比表面积，在沉积过程中能够吸附较多的溶液中放射性元素的离子。另外，泥质颗粒沉积时间长多的溶液中放射性元素的离子。另外，泥质颗粒沉积时间长( (特别是深海沉特别是深海沉积积) )，有充分的时间同放射性元素接触和进行离子交换，所以，泥质岩石就具，有充分的时间同放射性元素接触和进行离子交换，所以，泥质岩石就具有较强的自然放射性。有

25、较强的自然放射性。 这也成为我们利用自然伽马测井曲线区分岩石性质、进行地层对比，以这也成为我们利用自然伽马测井曲线区分岩石性质、进行地层对比，以及定量估计岩石中泥质含量的依据。及定量估计岩石中泥质含量的依据。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -GRGR2 2、自然伽马测井曲线的应用、自然伽马测井曲线的应用 (1)(1)划分岩性划分岩性 主要是根据地层中泥质含量的变化引主要是根据地层中泥质含量的变化引起自然伽马曲线幅度变化来区分不同的岩起自然伽马曲线幅度变化来区分不同的岩性。性。 右图是自然伽马测井曲线对不同地层右图是自然伽马测井曲线对不同地层的

26、响应，的响应，对于纯石灰岩、纯砂岩、白云岩、对于纯石灰岩、纯砂岩、白云岩、硬石膏，石膏、煤层及盐岩等，自然伽马硬石膏，石膏、煤层及盐岩等，自然伽马显示低值显示低值；对于火山灰、泥岩显示高自然对于火山灰、泥岩显示高自然伽马值伽马值，而对于含泥质岩石自然伽马显示而对于含泥质岩石自然伽马显示中等，并且随着泥质含量增减而变化中等，并且随着泥质含量增减而变化。一一般来说，泥岩的自然伽马幅度为般来说，泥岩的自然伽马幅度为75-150API75-150API单位，平均为单位，平均为100API100API单位，硬石膏和纯石单位，硬石膏和纯石灰岩为灰岩为15-20API15-20API单位，白云岩和纯砂岩的单

27、位，白云岩和纯砂岩的自然伽马幅度为自然伽马幅度为20-30API20-30API单位。但对某一单位。但对某一地区来说，应该根据岩心分析结果与自然地区来说，应该根据岩心分析结果与自然伽马曲线进行对比分析，找出地区性的规伽马曲线进行对比分析，找出地区性的规律，再应用于自然伽马曲线的解释。律，再应用于自然伽马曲线的解释。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -GRGR自然伽马测井响应曲线自然伽马测井响应曲线2 2、自然伽马测井曲线的应用、自然伽马测井曲线的应用 (2)(2)进行地层对比。自然伽马曲线与地层中所含流体性质无进行地层对比。自然伽马曲线与地层中

28、所含流体性质无关，地层水矿化度对其也没什么影响，因此自然伽马曲线幅度主关，地层水矿化度对其也没什么影响，因此自然伽马曲线幅度主要决定于地层中的放射性物质，通常对于不同岩性其幅度较为稳要决定于地层中的放射性物质，通常对于不同岩性其幅度较为稳定。另外对比的标准层也易于选取，通常用厚层泥岩作为标准层，定。另外对比的标准层也易于选取，通常用厚层泥岩作为标准层，进行油田范围或区域范围内的地层对比。进行油田范围或区域范围内的地层对比。 (3)(3)估算地层中泥质含量。首先用自然伽马相对幅度的变化估算地层中泥质含量。首先用自然伽马相对幅度的变化计算出泥质含量指数计算出泥质含量指数I IGRGR： 式中式中G

29、RGR目的目的目的层的自然伽马幅度；目的层的自然伽马幅度； GRmaxGRmax纯泥岩层的自然伽马幅度；纯泥岩层的自然伽马幅度； GRminGRmin纯砂岩层的自然伽马幅度。纯砂岩层的自然伽马幅度。通常通常I IGRGR的变化范围为的变化范围为0 01 1，用下式将，用下式将I IGRGR转化为泥质含量转化为泥质含量V Vshsh 式中式中 G-G-希尔奇指数，可根据实验室取心分析资料确定，北美希尔奇指数，可根据实验室取心分析资料确定，北美第三系地层取第三系地层取G G3.73.7，老地层，老地层G G2 2。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列-

30、-GRGR自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井 自然伽马测井只能测量地层中放射性元素的总含自然伽马测井只能测量地层中放射性元素的总含量，无法分辨地层中含有什么样的放射性元素，为量，无法分辨地层中含有什么样的放射性元素，为此研制了自然伽马能谱测井，即测量不同放射性元此研制了自然伽马能谱测井，即测量不同放射性元素放射出不同能量的伽马射线，从而确定地层中含素放射出不同能量的伽马射线，从而确定地层中含有何种放射性元素。有何种放射性元素。 通常自然伽马测井得出通常自然伽马测井得出U U、ThTh、K K三条曲线与一三条曲线与一条总的自然伽马曲线。条总的自然伽马曲线。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方

31、法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -NGSNGS井径测量井径测量 井孔直径的变化，也是岩石性质的一种间接反映，井孔直径的变化，也是岩石性质的一种间接反映，例如，泥岩层和某些松散岩层，常常由于钻井时例如，泥岩层和某些松散岩层，常常由于钻井时泥浆的浸泡和冲刷造成井壁坍塌，使实际井径大泥浆的浸泡和冲刷造成井壁坍塌，使实际井径大于钻头直径，出现井径扩大；于钻头直径，出现井径扩大； 渗透性岩层，常常由于泥浆滤液向岩层中渗渗透性岩层，常常由于泥浆滤液向岩层中渗透，在井壁上形成泥饼，使实际井径小于钻头直透，在井壁上形成泥饼，使实际井径小于钻头直径，出现井径缩小；径，出现井径缩小； 而在致密岩层处，井

32、径一般变化不大，实际而在致密岩层处，井径一般变化不大，实际井径接近钻头直径。因此，在对比测井中，也把井径接近钻头直径。因此，在对比测井中，也把井径测量作为划分井孔地质剖面、识别岩性的一井径测量作为划分井孔地质剖面、识别岩性的一种辅助手段。测量井孔直径的变化，是利用井径种辅助手段。测量井孔直径的变化，是利用井径仪来完成的。仪来完成的。 目前使用的井径仪，就其结构来讲，主要有目前使用的井径仪，就其结构来讲，主要有两种形式。一种是进行单独井径测量的张臂式井两种形式。一种是进行单独井径测量的张臂式井径仪；另一种是利用某些测井仪器径仪；另一种是利用某些测井仪器( (如密度仪、微如密度仪、微侧向仪等侧向仪

33、等) )的推靠臂，在这些仪器测井的同时测量的推靠臂，在这些仪器测井的同时测量的。不论哪种井径仪，它们的测量原理基本相同，的。不论哪种井径仪，它们的测量原理基本相同，而且比较简单。而且比较简单。 右图示出了这种井径仪的简单结构。它主要右图示出了这种井径仪的简单结构。它主要二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应岩性测井系列岩性测井系列- -CALCAL滑线电阻式井径仪结构示意图由受弹簧力作用而伸张的四由受弹簧力作用而伸张的四个井径臂个井径臂( (也叫井径腿也叫井径腿) )，和，和将井径臂的张缩变化转换成将井径臂的张缩变化转换成电阻变化的电位器组成。电阻变化的电位器组成。孔隙度测井

34、系列主要包括三种方法孔隙度测井系列主要包括三种方法： 声波速度测井声波速度测井 密度测井密度测井 中子测井中子测井二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列声波速度测井声波速度测井 简称声速测井，测量滑行简称声速测井，测量滑行波通过地层传播的时差。用波通过地层传播的时差。用于估算孔隙度、判断其层和于估算孔隙度、判断其层和研究岩性。研究岩性。 这是一种主要的孔隙度测这是一种主要的孔隙度测井方法，它的下井仪器主要井方法，它的下井仪器主要由声波脉冲发射器和声波接由声波脉冲发射器和声波接收器构成的声系以及电子线收器构成的声系以及电子线路组成。如右图所示。路组成

35、。如右图所示。 二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -ACAC声速测井仪示意图声速测井仪示意图声波速度测井声波速度测井 从原理图可以看出，两个从原理图可以看出，两个接收器接收器R1R1和和R2R2所接收到的滑所接收到的滑行波的时间差实际是滑行波行波的时间差实际是滑行波通过通过EFEF（即两个接收器之间）（即两个接收器之间）距离的时间，因此如果我们距离的时间，因此如果我们能测到这个时间差，就可以能测到这个时间差，就可以确定地层的声波速度。确定地层的声波速度。 二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列-

36、 -ACAC单发射双接收声系原理图单发射双接收声系原理图vlt 二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -ACAC双发双收声波仪双发双收声波仪井径变化对单发双收声速测井井径变化对单发双收声速测井的影响的影响图中实线：发射器在上方图中实线：发射器在上方虚线：发射器在下方虚线：发射器在下方二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -ACAC声波速度测井曲线特征声波速度测井曲线特征 右图是在某一井段上测得的几种测井右图是在某一井段上测得的几种测井曲线的组合，图中示出的声速测井曲线曲线的组合，图中示出的声速测

37、井曲线是用单发双收的声速测井仪测得的。分是用单发双收的声速测井仪测得的。分析该曲线可以看出，析该曲线可以看出， （1）当岩层均匀，且上下围岩的声速相）当岩层均匀，且上下围岩的声速相同时，曲线对于岩层中心呈对称形状，同时，曲线对于岩层中心呈对称形状，岩层的界面位于曲线上急剧变化的地岩层的界面位于曲线上急剧变化的地方；方； （2）岩层界面附近，由于井径变化所造）岩层界面附近，由于井径变化所造成的影响是明显的；此时，在岩层界面成的影响是明显的；此时，在岩层界面上下约上下约0.23米范围内的时差值不能反米范围内的时差值不能反映岩层的真实速度。在读取岩层的时差映岩层的真实速度。在读取岩层的时差时，应扣除

38、这部分。时，应扣除这部分。（3）当岩层不均匀或有夹层存在时，对）当岩层不均匀或有夹层存在时，对着岩层部分的声波时差曲线将出现对应着岩层部分的声波时差曲线将出现对应的变化。在读取时差值时应考虑这些因的变化。在读取时差值时应考虑这些因素。素。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -CNLCNL中子测井中子测井 中子测井是用中子探测器直接测量地下地中子测井是用中子探测器直接测量地下地层中的热中子和超热中子的密度，从而反映地层中的热中子和超热中子的密度，从而反映地层孔隙度随深度的变化，中子测井、密度测井、层孔隙度随深度的变化，中子测井、密度测井、声波测

39、井三种方法进行组合分析，能较准确地声波测井三种方法进行组合分析，能较准确地划分地层岩性和确定地层孔隙度。划分地层岩性和确定地层孔隙度。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -CNLCNL中子测井原理中子测井原理 中子由中子源射向地层，在源中子由中子源射向地层，在源的周围首先被减速，使其能量减的周围首先被减速，使其能量减小，最后变为热中子，此时中子小，最后变为热中子，此时中子的分布如图所示。在中子源周围，的分布如图所示。在中子源周围，为快中子的减速区，稍远处为热为快中子的减速区，稍远处为热中子的扩散区。中子测井就是利中子的扩散区。中子测井就是利用

40、与源有一定距离的中子探测器用与源有一定距离的中子探测器来测量超热中子来测量超热中子(0.210eV)或热或热中子中子(0.025eV)的密度。的密度。 通常在较长距离条件下，通常在较长距离条件下，当地层中的孔隙度大，含氢量高时，当地层中的孔隙度大，含氢量高时，中子的计数率低中子的计数率低；而地层孔隙度小，含氢量低时，中子的计数率而地层孔隙度小，含氢量低时，中子的计数率高高。根据这种原理，通过模型井的刻度，用中子测井即可测量地。根据这种原理，通过模型井的刻度，用中子测井即可测量地层的孔隙度。上图为层的孔隙度。上图为 井下中子分布示意图。井下中子分布示意图。 目前中子测井主要有两种测井方法：井壁中

41、子测井（目前中子测井主要有两种测井方法：井壁中子测井（SNP）和）和补偿中子测井（补偿中子测井（CNL），它们分别测量超热中子和热中子。），它们分别测量超热中子和热中子。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -CNLCNL中子测井曲中子测井曲线的实例线的实例 中子测井仪是用石灰岩中子测井仪是用石灰岩进行刻度的。进行刻度的。 对石灰岩地层，中子测对石灰岩地层，中子测井的读数即为地层的真孔井的读数即为地层的真孔隙度。隙度。 但对其它岩性地层，则但对其它岩性地层，则需要进行岩性校正。需要进行岩性校正。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地

42、质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -DENDEN密度测井密度测井 密度测井是确定岩性和岩石密度的重密度测井是确定岩性和岩石密度的重要测井方法。要测井方法。1、密度测井原理、密度测井原理 利用伽马射线与物质作用的康普顿效应。利用固利用伽马射线与物质作用的康普顿效应。利用固定强度的伽马射线源照射地层，伽马射线穿过地层时，定强度的伽马射线源照射地层，伽马射线穿过地层时，由于产生康普顿效应，伽马射线会吸收，地层对伽马由于产生康普顿效应，伽马射线会吸收，地层对伽马射线吸收的强弱决定于岩石中单位体积内所含的电子射线吸收的强弱决定于岩石中单位体积内所含的电子数，即电子密度，而电子密度又与地层的密度有关，

43、数，即电子密度，而电子密度又与地层的密度有关，由此通过测定伽马射线的强度就可测定岩性的密度。由此通过测定伽马射线的强度就可测定岩性的密度。 现在采用的补偿地层密度测井仪现在采用的补偿地层密度测井仪(FDC)，其结构如，其结构如图所示，通常用铯作为伽马射线源，它放出能量为图所示，通常用铯作为伽马射线源，它放出能量为0.661MeV的单色伽马射线，装有长、短源距两个探的单色伽马射线，装有长、短源距两个探测器，源和探测器装在同一滑板上，利用推靠器把滑测器，源和探测器装在同一滑板上，利用推靠器把滑板压向井壁，利用长、短两个探测器可以对泥饼影响板压向井壁，利用长、短两个探测器可以对泥饼影响进行校正。长源

44、距探测器反映地层的变化，短源距探进行校正。长源距探测器反映地层的变化，短源距探测器主要反映泥饼的影响，从而可测量出地层的密度测器主要反映泥饼的影响，从而可测量出地层的密度。补偿地层密度补偿地层密度测井仪测井仪地层二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应孔隙度测井系列孔隙度测井系列- -DENDEN密度测井曲线实例密度测井曲线实例 补偿地层密度测井如图所示，补偿地层密度测井如图所示，通常记录两条曲线通常记录两条曲线 和和 。 曲线用来表示测井曲线的曲线用来表示测井曲线的质量，不代表真正的校正值质量，不代表真正的校正值二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测

45、井系列电阻率测井系列- -R R电阻率测井系列电阻率测井系列 在钻井过程中，由于在钻井过程中，由于泥浆柱压力大于地层压泥浆柱压力大于地层压力，在渗透性地层必然力，在渗透性地层必然造成泥浆的侵入，泥浆造成泥浆的侵入，泥浆侵入的结果，为测井分侵入的结果，为测井分析提供了一组评价地层析提供了一组评价地层有意义的电阻率参数，有意义的电阻率参数，如右图所示，如右图所示，冲洗带冲洗带Rxo、过度带、过度带Ri以及原以及原状地层状地层Rt，它们的组合它们的组合不仅可以确定地层的含不仅可以确定地层的含油饱和度和残余油饱和油饱和度和残余油饱和度，而且可以指示产层度，而且可以指示产层的径向特征和可动油量。的径向特

46、征和可动油量。储集层侵入示意图储集层侵入示意图二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测井系列电阻率测井系列- -R R电阻率测井系列电阻率测井系列 为了能求得这些参数，必须要有深、中、浅探测的为了能求得这些参数，必须要有深、中、浅探测的电阻率测井方法。电阻率测井方法。 为此，在电阻率测井系列中，目前生产中广泛应用为此，在电阻率测井系列中，目前生产中广泛应用聚流电阻率测井。聚流电阻率测井。 如根据不同的地质情况，选择使用双侧向、双感应如根据不同的地质情况，选择使用双侧向、双感应测井来确定地层的深、中电阻率（相当于测井来确定地层的深、中电阻率（相当于Rt和和Ri）。）。 使

47、用微侧向测井、邻近侧向测井、微球型聚焦测井使用微侧向测井、邻近侧向测井、微球型聚焦测井来确定地层冲洗带电阻率来确定地层冲洗带电阻率Rxo。 这些仪器组合在一起形成组合测井仪，一次测井可这些仪器组合在一起形成组合测井仪，一次测井可以测得深、中、浅电阻率。以测得深、中、浅电阻率。 如双侧向如双侧向-邻近侧向测井、双侧向邻近侧向测井、双侧向-微球型聚焦；双微球型聚焦；双感应感应-八侧向测井以及双感应八侧向测井以及双感应-微球型聚焦测井。微球型聚焦测井。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测井系列电阻率测井系列- -R R生产中常用的电阻率测井方法生产中常用的电阻率测井方法包

48、括四大类：包括四大类： 普通电阻率测井普通电阻率测井-梯度电极系、电位电极系梯度电极系、电位电极系 侧向测井侧向测井 感应测井感应测井 微电阻率测井微电阻率测井微电极系测井、微侧向测井、邻近微电极系测井、微侧向测井、邻近侧向测井以及微球型聚焦测井侧向测井以及微球型聚焦测井二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测井系列电阻率测井系列- -R R普通电阻率测井普通电阻率测井-梯度电极系、电位电极系梯度电极系、电位电极系普通电阻率测井原理图普通电阻率测井原理图 电极系由供电电极电极系由供电电极A A和测量电和测量电极极MNMN组成组成。 根据根据A A、M M、N N之间距离

49、的不同，之间距离的不同，分为梯度电极系和电位电极系分为梯度电极系和电位电极系 由于所测电阻率受泥浆和围岩由于所测电阻率受泥浆和围岩影响比较大，故该测井曲线主要影响比较大，故该测井曲线主要用于定性分析的对比测井中。用于定性分析的对比测井中。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测井系列电阻率测井系列- -R R侧侧 向向 测测 井井双侧向测井示意图双侧向测井示意图 如图所示，双侧向测井实际是深如图所示，双侧向测井实际是深浅侧向测井组合，探测浅侧向测井组合，探测RtRt和和RiRi。 它由一个主电极它由一个主电极A0A0和两组屏蔽电和两组屏蔽电极极A A1 1、A A1 1

50、1 1、A A2 2、A A2 21 1和两组监督电极和两组监督电极M M1 1、M M1 11 1、M M2 2、M M2 21 1。 左侧是深侧向电极系结构图，作左侧是深侧向电极系结构图，作深侧向时，屏蔽电极深侧向时，屏蔽电极A A1 1A A1 11 1和和A A2 2A A2 21 1作作为双屏蔽，大大改善了屏蔽效果，为双屏蔽，大大改善了屏蔽效果，提高了探测深度；提高了探测深度； 右侧是浅侧向电极系结构图，作右侧是浅侧向电极系结构图，作浅侧向时，屏蔽电极浅侧向时，屏蔽电极A A2 2A A2 21 1作为电流作为电流回路电极，使主电流发散，探测深回路电极，使主电流发散，探测深度变浅。度

51、变浅。二、常规测井方法及其地质响应二、常规测井方法及其地质响应电阻率测井系列电阻率测井系列- -R R感感 应应 测测 井井感应测井原理图感应测井原理图 在油田勘探过程中，为了获得地层的原在油田勘探过程中，为了获得地层的原始饱和度资料，常常要用油基泥浆钻井，始饱和度资料，常常要用油基泥浆钻井，实验证明，采用这种泥浆可提高钻井进尺，实验证明，采用这种泥浆可提高钻井进尺，降低钻井成本。降低钻井成本。 但油基泥浆的电阻率极高，使得我们但油基泥浆的电阻率极高，使得我们前面讲过的普通电阻率法、侧向测井法都前面讲过的普通电阻率法、侧向测井法都无法使用。感应测井就是在这样井孔条件无法使用。感应测井就是在这样

52、井孔条件下发展起来的一种电阻率测井方法。实践下发展起来的一种电阻率测井方法。实践证明，感应测井不但在油基泥浆中有它的证明，感应测井不但在油基泥浆中有它的优越性，而且在水基泥浆井中效果也比普优越性，而且在水基泥浆井中效果也比普通电阻率测井好。因为它受高阻邻层通电阻率测井好。因为它受高阻邻层( (钙质钙质层等层等) )影响小，对低电阻地层反应灵敏。影响小，对低电阻地层反应灵敏。 感应测井是以研究岩石传导电流的能感应测井是以研究岩石传导电流的能力为基础的方法之一。与普通电阻率测井力为基础的方法之一。与普通电阻率测井不同的是，它是利用电磁感应的原理来测不同的是，它是利用电磁感应的原理来测量地层的导电性

53、。量地层的导电性。三、测井储层分析三、测井储层分析1 1、划分储集层、划分储集层2 2、确定储层参数、确定储层参数3 3、储层含油气性分析、储层含油气性分析三、测井储层分析三、测井储层分析1 1、划分储集层、划分储集层碎屑岩剖面中的碎屑岩剖面中的储集层储集层，主要是砂岩、粉砂岩以及少数砾岩。通常，在，主要是砂岩、粉砂岩以及少数砾岩。通常，在储集层的上下围岩都是厚度较大而稳定的泥岩隔层。这类储集层在测井储集层的上下围岩都是厚度较大而稳定的泥岩隔层。这类储集层在测井资料上具有相当明显的特征标志，以目前所采用的测井系列，可准确地资料上具有相当明显的特征标志，以目前所采用的测井系列，可准确地将渗透层划

54、分出来。比较有效而常用的测井资料是自然电位（或自然伽将渗透层划分出来。比较有效而常用的测井资料是自然电位（或自然伽马）、微电极和井径。马）、微电极和井径。在井壁上存在一定厚度的在井壁上存在一定厚度的泥饼泥饼，这是碎屑岩储集层最重要的标志。在，这是碎屑岩储集层最重要的标志。在测井曲线上表现为井径缩小，即实测井径小于或接近钻头直径；在微电测井曲线上表现为井径缩小，即实测井径小于或接近钻头直径；在微电极曲线上表现为中等视电阻率，曲线变化平缓，具有明显的正幅度差。极曲线上表现为中等视电阻率，曲线变化平缓，具有明显的正幅度差。泥浆侵入储集层，形成泥浆侵入储集层，形成侵入带侵入带，因而用不同探测深度的电阻

55、率法测井，因而用不同探测深度的电阻率法测井曲线，求得的地层电阻率，出现明显的差异，即存在径向电阻率梯度变曲线，求得的地层电阻率，出现明显的差异，即存在径向电阻率梯度变化。化。碎屑岩剖面上的储集层中碎屑岩剖面上的储集层中泥质含量都较低泥质含量都较低，在自然电位曲线上表现为，在自然电位曲线上表现为明显的负异常（明显的负异常（R Rmfmf R Rw w），或在自然伽马曲线上显示为明显的低值。），或在自然伽马曲线上显示为明显的低值。以上是碎屑岩储集层在一般正常情况下所具有的特征标志。同时中子测以上是碎屑岩储集层在一般正常情况下所具有的特征标志。同时中子测井曲线，声速测井曲线，密度测井曲线也可用来划分

56、储集层。井曲线，声速测井曲线，密度测井曲线也可用来划分储集层。 一般来说，先用自然电位一般来说，先用自然电位SPSP、自然伽马、自然伽马GRGR、微电极、微电极MLML曲线及井径曲线曲线及井径曲线确定渗透层位置后，再用微电极确定渗透层位置后，再用微电极MLML曲线准确确定渗透层上下界面。曲线准确确定渗透层上下界面。 U1M7927-7932U1M7927-7932累累计计140140MBNMBN非储层非储层U2M7994-7999U2M7994-7999累累计计440440MBNMBN非储层非储层非储层非储层J2L 6472-6477 差油差油层，二级潜力层层，二级潜力层非储层非储层非储层非储

57、层U4 7012-7016累计生产累计生产47MBN煤层煤层U5 7044-7050累计生产累计生产39MBN煤层煤层U7 7130-7143累计生产累计生产920BLS GOR=99999 API=20.4P1U 6271-6276煤层煤层推荐层推荐层O2U，O2L 6221-6234 很很可能是气层，邻井可能是气层，邻井CAZ212（低部位）（低部位）RATE=55，GOR=11455 API=41.2，累计生产，累计生产269MBNU5 7455-7460煤层煤层煤层煤层推荐层推荐层K 5250-5263可疑，油层可疑，油层的可能性较大的可能性较大J2 5190-5193J2 5176-

58、5183差油层差油层煤层煤层推荐层推荐层推荐层推荐层推荐层推荐层可疑层可疑层三、测井储层分析三、测井储层分析2 2、确定储层参数、确定储层参数 在储集层评价中，需要由测井解释确定的基本在储集层评价中，需要由测井解释确定的基本参数包括参数包括 反映储集层物性的孔隙度和渗透率反映储集层物性的孔隙度和渗透率 反映储集层含油性的含油气饱和度、含水饱和反映储集层含油性的含油气饱和度、含水饱和度、束缚水饱和度以及储集层的厚度等。度、束缚水饱和度以及储集层的厚度等。 用测井资料进行储集层评价及油气分析，就用测井资料进行储集层评价及油气分析，就是要通过测井资料数据处理与综合解释来确定这是要通过测井资料数据处理

59、与综合解释来确定这些储集层参数，并对储集层的性质给以综合评价。些储集层参数，并对储集层的性质给以综合评价。 三、测井储层分析三、测井储层分析2 2、确定储层参数、确定储层参数孔隙度孔隙度 孔隙度是反映储层物性的重要参数，孔隙度是反映储层物性的重要参数，是储集层储集能是储集层储集能力相对大小的基本参数。力相对大小的基本参数。 目前，用测井资料求取储层孔隙度的方法已经比较成目前，用测井资料求取储层孔隙度的方法已经比较成熟，精度完全可以满足油气储量计算和建立油藏地质模型熟，精度完全可以满足油气储量计算和建立油藏地质模型的需要。的需要。 声波、密度、中子三孔隙度测井的应用及体积模型的提声波、密度、中子

60、三孔隙度测井的应用及体积模型的提出，给测井信息与地层的孔隙度之间搭起了一个有效而简出，给测井信息与地层的孔隙度之间搭起了一个有效而简便的桥梁。这三种测井方法是相应于地层三种不同的物理便的桥梁。这三种测井方法是相应于地层三种不同的物理特性，并从三种不同的角度上提供了地层的孔隙度信息。特性，并从三种不同的角度上提供了地层的孔隙度信息。经验表明，如果形成三孔隙度的测井系列，对于不同的储经验表明，如果形成三孔隙度的测井系列，对于不同的储层类型，一般都具有较强的求解能力，并能较好地提供满层类型，一般都具有较强的求解能力，并能较好地提供满足于地质分析要求的地层孔隙度数据。足于地质分析要求的地层孔隙度数据。