常规测井培训2-泥岩指示曲线

1、自然电位自然电位：供电电极不供电，井供电电极不供电，井内自然存在的电位内自然存在的电位自然电位测井：自然电位测井：根据自然电位曲线研根据自然电位曲线研究井内地质剖面的测井究井内地质剖面的测井方法方法测井方法简单，实用价值高，是测井方法简单，实用价值高，是划分岩性和研究储集层的基本方划分岩性和研究储集层的基本方法之一。法之一。1.1.1自然电场产生的原因自然电场产生的原因 （1）扩散电动势）扩散电动势 两种不同浓度的两种不同浓度的NaCl溶液接触时，存在一种使浓度平衡的自然趋势，溶液接触时，存在一种使浓度平衡的自然趋势，即高浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶即高浓度溶液

2、中的离子受渗透压的作用要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去，这种现象叫扩散现象。在扩散过程中，各种离子的迁移率不同，液中去，这种现象叫扩散现象。在扩散过程中，各种离子的迁移率不同，Cl-Na+,扩散结果使低浓度溶液中扩散结果使低浓度溶液中Cl-相对增多，形成负电荷富集，而高浓度相对增多，形成负电荷富集，而高浓度溶液中溶液中Na+相对增多，形成正电荷富集，两种溶液间产生了电动势。当达到相对增多，形成正电荷富集，两种溶液间产生了电动势。当达到动平衡时（正、负离子迁移速度相同），电动势保持一定值动平衡时（正、负离子迁移速度相同），电动势保持一定值 扩散电动势（扩散电动势（Ed) Ed=Kdlg(Rm

3、f/Rw) Kd-扩散电动势系数扩散电动势系数+-CwCm导线导线CWCm电极电极+|+|+|+|+|_ _ _ _+ + + + + + +_ _ _ _ _ _ _ _ _+ + +井内自然电位分布图井内自然电位分布图扩散电动势产生示意图扩散电动势产生示意图在井中纯砂岩井段所测量的自然电位在井中纯砂岩井段所测量的自然电位即是扩散电动势造成的。这是由于浓即是扩散电动势造成的。这是由于浓度为度为Cw的地层水和浓度为的地层水和浓度为Cmf的泥浆滤的泥浆滤液在井壁附近造成的。液在井壁附近造成的。 泥质颗粒基本上是由含有硅或铝的晶体组成。由于晶格中的硅泥质颗粒基本上是由含有硅或铝的晶体组成。由于晶格

4、中的硅或铝离子被低价的离子取代，泥质表面带负电。为了达到电平衡，或铝离子被低价的离子取代，泥质表面带负电。为了达到电平衡，必须吸附正离子。这部分被吸附的正离子被称为平衡离子。有水必须吸附正离子。这部分被吸附的正离子被称为平衡离子。有水时，在外电场作用下平衡离子也会移动。时，在外电场作用下平衡离子也会移动。 将两种不同浓度（将两种不同浓度（CwCm)CwCm)的的NaClNaCl溶液用泥岩隔膜分开，由于泥溶液用泥岩隔膜分开，由于泥岩选择性地（半透膜）让正离子通过，使浓度大的一方富集了负岩选择性地（半透膜）让正离子通过，使浓度大的一方富集了负电荷，浓度小的一方富集了正电荷。电荷，浓度小的一方富集了

5、正电荷。Eda=Kdalg(Rmf/Rw) Kd-扩散吸附电动势系数扩散吸附电动势系数 在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势幅度基本上是产生自然电场的总电动势SSPSSP。SSP=Ed-EdaSSP =(Kd-Kda)lg(Rmf/Rw)=-Klg(Rmf/Rw)+-CwCm导线导线CWCm电极电极扩散吸附电动势示意图扩散吸附电动势示意图一、地层水电阻率与泥浆滤液电阻率一、地层水电阻率与泥浆滤液电阻率 淡水泥浆（淡水泥浆（CwCmf 即即RwRmf),自然电位负异常；自然电位负异常； 盐水泥浆（盐水泥浆（CwRmf),自

6、然电位正异常；自然电位正异常； Cw=Cmf，自然电位无异常。自然电位无异常。二、泥质影响二、泥质影响 自然电位幅度随泥质的增加而降低；自然电位幅度随泥质的增加而降低；三、三、 油气影响油气影响 含油、含气引起自然电位幅度降低含油、含气引起自然电位幅度降低四、地层厚度四、地层厚度 USP随厚度的减薄而减小，且平缓随厚度的减薄而减小，且平缓l判断渗透性岩层判断渗透性岩层 砂泥岩剖面中，当砂泥岩剖面中，当RwRmf时，砂岩负异常，时，砂岩负异常，异常幅度随含泥量的增高而减小。含水砂岩的异常幅度随含泥量的增高而减小。含水砂岩的自然电位幅度比含油砂岩高。自然电位幅度比含油砂岩高。 自然电位理论曲线自然

7、电位理论曲线l估计渗透性岩层厚度估计渗透性岩层厚度 渗透性地层自然电位具明显的异常，较厚砂岩用半幅点划分砂岩厚度渗透性地层自然电位具明显的异常，较厚砂岩用半幅点划分砂岩厚度l估计泥质含量估计泥质含量 Vsh=(2GcurGR-1)/(2Gcur-1)l确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rwl自然伽马测井是最早使用的放射性测井自然伽马测井是最早使用的放射性测井方法，测量简单、安全，成本低，应用方法，测量简单、安全，成本低，应用价值高。主要用于划分岩性和储集层，价值高。主要用于划分岩性和储集层，计算地层泥质含量等。计算地层泥质含量等。(1) 地层的主要放射性核素地层的主要放射性核素 l岩石的自然伽马

8、放射性是由岩石中放射性核素的种类及其含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。对岩石自然伽马放射性起决定作用的是量决定的。对岩石自然伽马放射性起决定作用的是铀系铀系、钍钍系系和放射性核素和放射性核素K40。习惯称。习惯称U238、Th232、K40 。l铀、钍、钾含量：铀、钍、钾含量：粘土岩中钾含量最高，约粘土岩中钾含量最高，约2%；钍次之，约；钍次之，约12ppm；铀含量一；铀含量一般最低，约般最低，约6ppm，但在还原环境形成的生油粘土岩，粘土颗，但在还原环境形成的生油粘土岩，粘土颗粒对铀粒子的吸附能力增强，铀含量明显升高；粒对铀粒子的吸附能力增强，铀含量明显升高；砂

9、岩和碳酸盐岩的铀、钍、钾含量一般随其泥质含量增加而增砂岩和碳酸盐岩的铀、钍、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。加，但水流作用也可造成铀含量很高。钾、铀、钍含量钾、铀、钍含量 范围：砂岩分别是范围：砂岩分别是0.73.8%，0.20.6ppm，0.72.0ppm；碳酸盐岩分别是；碳酸盐岩分别是02.0%，0.19.0ppm，0.17ppm。l岩石大类：一般沉积岩放射性低于岩浆岩和变质岩。因为岩石大类：一般沉积岩放射性低于岩浆岩和变质岩。因为沉积岩一般不含放射性矿物，其放射性主要是岩石吸附放沉积岩一般不含放射性矿物，其放射性主要是岩石吸附放射性物质引起的。岩浆岩及变质

10、岩则含有较多放射性矿射性物质引起的。岩浆岩及变质岩则含有较多放射性矿物物 。l沉积岩石的放射性：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，并且是分散分布沉积岩中，放射性矿物的含量一般都不高，并且是分散分布在岩石中的在岩石中的 ；除钾盐层以外，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，自然放射性就越强多少有密切的关系。岩石泥质含量越大，自然放射性就越强。沉积岩的自然放射性，可分为高、中、低三种类型。沉积岩的自然放射性，可分为高、中、低三种类型。高放岩石：泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、深海泥岩，以及钾盐高

11、放岩石：泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、深海泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约层等，其自然伽马测井读数约100API以上。特别是深海泥岩以上。特别是深海泥岩和钾盐层，自然伽马测井读数在所有沉积岩中是最高。和钾盐层，自然伽马测井读数在所有沉积岩中是最高。中放岩石：砂岩、石灰岩和白云岩。自然伽马测井读数介于中放岩石：砂岩、石灰岩和白云岩。自然伽马测井读数介于50100API之间。之间。低放岩石：岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约为低放岩石：岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约为50API以以下。其中硬石膏最低，下。其中硬石膏最低，10API以下。以下。（1）测量原理：）测量原理： 自然伽马测井仪是通

12、过伽马探测器把地层中放射的自然伽马测井仪是通过伽马探测器把地层中放射的伽马射线转变为电脉冲，经过放大输送到地面仪器记录伽马射线转变为电脉冲，经过放大输送到地面仪器记录下来。记录曲线包括原始计数率曲线下来。记录曲线包括原始计数率曲线CGR和自然伽马和自然伽马API工程值工程值GR。 （2）曲线特征：）曲线特征：上下围岩相同时，曲线对称，中部极值代表地层读数；上下围岩相同时，曲线对称，中部极值代表地层读数；高放射性地层（如泥岩）对应极大值；高放射性地层（如泥岩）对应极大值；当地层厚度小于当地层厚度小于3倍的钻头直径（倍的钻头直径（h3d0）时，极大）时，极大值随地层厚度增大而增大（极小值随地层厚度

13、增大而值随地层厚度增大而增大（极小值随地层厚度增大而减小）。当减小）。当h3d0时，极值为一常数，与层厚无关；时，极值为一常数，与层厚无关；当当h3d0时，可用时，可用“半幅点半幅点”确定地层界面。确定地层界面。（1）地层厚度对）地层厚度对曲线幅度的影响曲线幅度的影响 由于受围岩影响，由于受围岩影响，层厚变小（层厚变小（h3d0）时，要考虑层厚对时，要考虑层厚对GR读值的影响。读值的影响。l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，每次记录的隔内，对放射性射线的强度进行重复多次测量，每次记录

14、的数值是不相同的，但总是在某一数值附近上下变化，这种现数值是不相同的，但总是在某一数值附近上下变化，这种现象叫放射性涨落。这是象叫放射性涨落。这是由于放射性元素的各个原子核的衰变由于放射性元素的各个原子核的衰变彼此是独立的、衰变的次序是偶然的彼此是独立的、衰变的次序是偶然的等原因造成的。等原因造成的。l这种这种涨落误差包括两部分涨落误差包括两部分： 某地层测量的平均计数率的涨落误差；某地层测量的平均计数率的涨落误差； 某地层测量一次，测井曲线每一点计数率的涨落误差。某地层测量一次，测井曲线每一点计数率的涨落误差。 l所谓深度偏移，是指根据实测所谓深度偏移，是指根据实测GR曲线的分层原则（如用半

15、曲线的分层原则（如用半幅点）定出的岩层界面深度与幅点）定出的岩层界面深度与实际深度之间有一偏差，而且实际深度之间有一偏差，而且前者比后者偏浅。这是由于测前者比后者偏浅。这是由于测速速V、地面仪器积分电路有一、地面仪器积分电路有一定的时间常数定的时间常数这两种因素决这两种因素决定的，因此也常称这种影响为定的，因此也常称这种影响为V影响影响。l为了尽可能减小这种影响，在为了尽可能减小这种影响，在实际测井工作中应通过试验选实际测井工作中应通过试验选择合适的提升速度和时间常数。择合适的提升速度和时间常数。同时，在整理资料时，需通过同时，在整理资料时，需通过同其它曲线的对比，将整个曲同其它曲线的对比，将

16、整个曲线下移一定深度。线下移一定深度。 l井径的变化对于自然伽马测井曲线值是有一定影响的。井径的变化对于自然伽马测井曲线值是有一定影响的。井径的扩大井径的扩大就意味着已下套管井水泥环增厚和裸眼井就意味着已下套管井水泥环增厚和裸眼井泥浆层增厚。若水泥和泥浆不含放射性元素则水泥环泥浆层增厚。若水泥和泥浆不含放射性元素则水泥环和泥浆层增厚和泥浆层增厚会使自然伽马测井曲线值降低会使自然伽马测井曲线值降低。但是由。但是由于泥浆有一些放射性，所以泥浆的影响很小。于泥浆有一些放射性，所以泥浆的影响很小。 l由于钢铁对伽马射线的吸收能力很强，所以下了套管由于钢铁对伽马射线的吸收能力很强，所以下了套管的井，自然

17、伽马测井曲线值会因套管吸收伽马射线而的井，自然伽马测井曲线值会因套管吸收伽马射线而有所下降。因此应用有所下降。因此应用GR曲线时，应结合井径曲线和套曲线时，应结合井径曲线和套管程序对井径和套管的影响加以考虑校正。管程序对井径和套管的影响加以考虑校正。 l划分岩性和地层对比划分岩性和地层对比 SP不能用时，是代替不能用时，是代替SP测井的最好方法，其应用还优于测井的最好方法，其应用还优于SP测测井。井。 l划分储集层划分储集层 在砂泥岩剖面，低自然伽马异常一般就是砂岩储集层，在砂泥岩剖面，低自然伽马异常一般就是砂岩储集层，“半幅半幅点点”确定储集层界面；碳酸盐岩剖面则要结合其它资料判断。确定储集

18、层界面；碳酸盐岩剖面则要结合其它资料判断。l计算地层泥质含量计算地层泥质含量 当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是指示指示地层泥质含量的最好方法。地层泥质含量的最好方法。 相对值法计算相对值法计算Vsh。l计算粒度中值计算粒度中值 研究表明，研究表明，GR测井曲线的变化与粒度中值测井曲线的变化与粒度中值Md曲线的变化有较曲线的变化有较好的对应性，有些油田统计两者的相关系数很高。好的对应性，有些油田统计两者的相关系数很高。 用经验关用经验关系式计算系式计算Md。l自然伽马测井仪给出的测量结果是计数率。一般地说，计自然伽马测井仪给出的测量

19、结果是计数率。一般地说，计数率高说明地层的自然放射性强。但是，如果自然伽马测数率高说明地层的自然放射性强。但是，如果自然伽马测井仪未进行刻度，则对于同一客观环境，不同的测井仪器井仪未进行刻度，则对于同一客观环境，不同的测井仪器所测得的计数率就会差别很大。刻度的目的就是使仪器的所测得的计数率就会差别很大。刻度的目的就是使仪器的读数与地层的参数建立起响应关系，也就是读数与地层的参数建立起响应关系，也就是对自然伽马仪对自然伽马仪器标准化器标准化。l刻度的最基本方法是建立一个人工的标准刻度井，在刻度刻度的最基本方法是建立一个人工的标准刻度井，在刻度井中对每支仪器进行标定。井中对每支仪器进行标定。l美国

20、石油学会规定的放射性计数率单位为美国石油学会规定的放射性计数率单位为API，它是将刻，它是将刻度井中高放与低放地层读数之差定为度井中高放与低放地层读数之差定为200API。对于每支仪。对于每支仪器，一个器，一个API单位对应的计数率是不同的，从而可使不同单位对应的计数率是不同的，从而可使不同仪器对同一测量对象测得相同仪器对同一测量对象测得相同API值。值。l在全国统一的标准刻度井中进行刻度，称一级刻度；各大在全国统一的标准刻度井中进行刻度，称一级刻度；各大油田建立的刻度井，称二级刻度；还有井场的三级刻度等。油田建立的刻度井，称二级刻度；还有井场的三级刻度等。（1）刻度要求：）刻度要求： 按刻度

21、规程进行刻度与校验。测井前、后按刻度规程进行刻度与校验。测井前、后用检定器对仪器进行刻度，刻度值相对误差应在用检定器对仪器进行刻度，刻度值相对误差应在5以内。以内。 （2）测速：）测速： 降低测速可提高测井数据的精度，尤其是在降低测速可提高测井数据的精度，尤其是在目的层。例如裸眼井测井中，国产仪器最大测速一般在目的层。例如裸眼井测井中，国产仪器最大测速一般在10 m/min，CLS3700最大测速为最大测速为18m/min，CSU最大测速为最大测速为9m/min。而套管井中。而套管井中CLS3700最大测速为最大测速为12m/min。（3）重复性：）重复性： 在井眼比较好的条件下，重复曲线与主

22、曲线在井眼比较好的条件下，重复曲线与主曲线应具有良好的重复性（对比形状基本相同），相对误差在应具有良好的重复性（对比形状基本相同），相对误差在10以内，引进仪器在以内，引进仪器在5以内。可疑地层须重复测量。以内。可疑地层须重复测量。（4）数据精度：）数据精度： 每次下井测量的曲线应具有一致性，误每次下井测量的曲线应具有一致性，误差不超过差不超过5；统计起伏相对误差在；统计起伏相对误差在10以内，引进数控仪以内，引进数控仪器要求在器要求在3以内；与其它测井曲线以内；与其它测井曲线 ( SP、CNL、BHC等等 ) 具具有良好的相关性；曲线变化符合地区规律，与地层岩性吻合。有良好的相关性；曲线变化符合地区规律，与地层岩性吻合。 在钻井过程中，由于地层受泥浆的冲在钻井过程中，由于地层受泥浆的冲洗、浸泡以及钻具的冲击碰撞等原因，洗、浸泡以及钻具的冲击碰撞等原因，实际的井径往往和钻头的直径不同。通实际的井径往往和钻头的直径不同。通过测量井径的变化，可以为地层评价及过测量井径的变化，可以为地层评价及井眼工程提供一些重要的参考信息。井眼工程提供一些重要的参考信息。 井径曲线井径曲线CAL是最常见的测井曲线之是最常见的测井曲线