常规测井方法及其应用

第一讲现代油气测井常规方法的地质应用

本讲将从油气测井现状出发，按在地质应用中的重要性，分别对常规测井的探测对象及其地质解释依次介绍。它们分别是：自然伽马测井曲线的地质应用自然电位测井曲线的地质应用密度测井曲线的地质应用中子测井曲线的地质应用声波测井曲线的地质应用普通电阻率测井的地质应用侧向测井曲线的地质应用感应测井曲线的地质应用井径测井曲线的地质应用现代油气测井常规方法的地质应用（THEGammaRayWellLogging）

1．测量对象自然伽玛测井是测量地层中天然伽玛射线强度，其强度取决于地层中放射性物质的含量。在沉积岩中，由于粘土颗粒吸附放射性元素的能力比其它骨架颗粒要强，故GR射线强度主要取决于泥质含量的多少。一、自然伽玛测井GR

因为GR测井值与岩石矿物成份和泥质含量有关，所以在地质分析中主要用来：

（1）划分岩性及地层对比在富含泥质地层显示高值；当地层中富集有放射性元素时（如钾长石、锆石、云母等），显示异常高值。

（2）利用GR测井曲线形态特征解释沉积环境

GR测井曲线是沉积微相分析的主要手段，可以根据GR曲线形态的变化、顶底接触关系和幅度的大小来推断砂岩的沉积层序、粒度变化、物源供给变化、砂体改造程度，进而推断砂体的沉积微相（microfacies）和微环境（microevironment）。以上两种应用均需配合其它测井方法（如SP）进行实际应用。2．地质应用

划分岩性石膏致密灰岩泥质灰岩

地层对比

（3）利用GR测井值计算泥质含量经常采用的方法是相对值法：

式中：GCUR——希尔奇（hilchie）指数，它与地层地质时代有关，常以为：第三系地层取3.7，老地层取2。

Sh1——GR相对值，也称泥质含量指数。

其中，GR、GRmax、GRmin分别表示目的层、纯泥岩层、纯砂岩层的GR读数。标准化单位为:API

3．适用范围

GR测井适用面广，既可在下套管井测井，也适用于空气钻进、油基泥浆的钻孔中。在碳酸盐岩剖面，它是地质解释的一种工具。主要影响因素：1）测井速度。测速大，测井曲线形状发生畸变；2）统计起伏。衰变和射线探测的随机性；3）井眼条件的影响。井径、泥浆密度、套管、水泥环等。自然伽马曲线的统计起伏1．测量对象

当井内钻井液的矿化度与地层水矿化度不同时，在井中就会形成电位（电势），自然电位测井就是探测井眼中这种电位的测井方法。

二、自然电位测井SP

vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差(SelfPotentialCurve)

通常泥岩的SP是类似的，而且其读数很稳定，SP曲线平直，常称之为泥岩基线，曲线向左偏移表明是渗透性地层。砂泥岩剖面：泥岩：SP曲线平直（泥岩基线）砂岩：负异常（Rmf>Rw）负异常幅度与粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比。SP

2．地质应用

（1）识别储层在碎屑岩剖面中，储层SP显示负异常。

（2）分层并确定地层厚度

SP曲线的拐点相当于渗透层与非渗透层的界面，利用半幅点法划分地层界面、确定地层厚度。

SP（3）进行地层对比和沉积环境分析在相当大的区域内，某些特殊地层的SP曲线相类似，利用这种现象在长距离范围进行地质对比。

SP曲线形状代表特殊的地下沉积环境，SP曲线的斜率及曲线的对称情况有助于鉴别沉积环境和某些地质特征。

三高阻泥岩标准层泥岩标准层泥岩标准层

（4）确定泥质含量VshSP测井值与流体特性密切相关，SP幅度大小受泥质含量的影响，可用于计算Vsh。

式中：PSP——解释层的SP幅度（mv）

SSP——纯水层的静自然电位（mv）（5）判断油水层的依据之一岩性一致的储层由于所含流体的性质不同，SP反应不同。油层的SP幅度<水层的SP幅度

油层水层（6）确定地层水电阻率Rw

利用SP幅度及温度、泥浆滤液电阻率Rmfe，估算地层等效电阻率Rwe。

式中：K——SP系数

K=60+0.133T（°F

）或K=70.7(273+T（°C）)/298

(7)判断水淹层油层水淹后，SP基线偏移，幅度减小。

基线偏移幅度减小3．适用范围

SP测井既受地层水与泥浆间矿化度差值影响，也受泥质、层厚、高阻层等的影响，所以适用范围窄，仅适用于碎屑岩剖面和充以可导电泥浆的裸眼井，解释中存在多解性，地质上应用不及GR。

1．探测对象

密度测井是探测井内岩石体积密度的变化。

三、密度测井DEN（FDC）——Densitylogging

2．地质应用（1）是测量岩层孔隙度的方法之一密度测井主要反映岩石矿物组成及流体特征。密度测井响应方程：

ρb＝（1－φD）*ρma+φD*ρf

式中：ρma——骨架密度

ρf——流体密度

φD——孔隙度一般：ρma>2.3,ρf≤1，所以φ的大小对体积密度值影响很大。当地层孔隙充以天然气时，即ρf很小，所以体积密度值

ρb明显降低。岩性因素对体积密度值影响较小，用DEN确定φD,可由上式推得：

（2）判断岩性对纯岩性如无水石膏、岩盐、白云岩、致密灰岩、煤层等都有既定的密度值，可与其它岩性相区分。由于密度测井对井眼变化过于敏感，对井壁的规则性要求过高，它对高——中孔隙度砂岩其定性效果不如AC。这也正是在部分油田（如长庆油田）利用DEN计算孔隙度效果要好于AC的主要原因。3．适用范围

DEN对井眼质量要求高，对于扩径、不平整井壁均应进行校正。目前常采用的是补偿密度测井仪FDC（双源距贴井壁测量，长短源距探测器组合补偿泥饼影响。输出体积密度曲线DEN、密度校正曲线CORR和井径曲线）。

新方法——岩性密度测井

岩性密度测井能够同时测量地层的体积密度和岩石光电吸收截面指数（Pe），Pe参数用于指示岩石中矿物的含量。

岩性密度测井的应用包括区分岩性、确定粘土含量、计算地层的孔隙度、确定含气层和识别裂缝。（LDT）（Litho-Densitylogging）

岩性密度测井是国外70年代后期研制的一种新测井方法。它是在密度测井基础上发展起来的。1．探测对象中子测井是测量井中的热中子分布。输出视孔隙度φN。常见的中子测井仅有两种：（1）测超热中子分布的井壁中子测井仪：SNP（2）测热中子分布的补偿中子测井仪：CNL它们的区别如下：

四、中子测井（NEUTRONLOG）名称

探测器个数

所测φN值反映内容

SNP1只反映地层含氢指数，不受Cl－干扰

CNL2反映地层含氢指数及Cl－元素影响

补偿中子测井补偿中子测井主要用于识别孔隙性地层和估算孔隙度。通常，通过将中子测井孔隙度与其它孔隙度测井或者岩心分析资料对比，能够将气层从油层或者水层中区分出来。中子和密度测井相结合能够提供精确的地层评价资料。

应用：

·确定孔隙度；

·识别气层；

·结合其它类型的孔隙度测井识别岩性。2．地质应用（1）识别孔隙地层，确定孔隙度φN

因为中子孔隙度测井是一种通过地层含氢量来反映充满液体的孔隙大小的测井方法。所以：其中，φN、φNma

、φNf分别表示岩层、骨架、孔隙流体的含氢指数。

（2）与密度孔隙度配合，较易识别气层。由于气层的含氢指数低，故ψN偏小。（3）利用双中子（ψ超热、ψ热中子）重叠曲线可快速识别淡水水淹层和高矿化度水层。淡水层：热中子孔隙度ψther=超热中子孔隙度ψepi盐水层：热中子孔隙度ψther>超热中子孔隙度ψepi（4）识别岩性

1.探测对象声波测井是探测井内岩层声波时差的变化。

五、声波测井曲线的地质应用AC

（Acoustilog/

Acousticlogging/Soniclogging)岩石骨架值砂岩182

168灰岩156白云岩143硬石膏164淡水620盐水606补偿声波测井补偿声波测井是测量所钻开地层的声速。补偿测量能消除恶劣井眼条件的影响。测量的传播时间可用来进行地层对比和计算地层孔隙度。

应用：

·确定含流体地层的孔隙度；

·在恶劣井眼条件下采集准确孔隙度资料；

·地层对比；

·采集地层速度资料；

·结合其它孔隙度资料识别岩性；

·结合其它孔隙度资料确定次生孔隙度；

·从波形特征或变密度显示识别裂缝。高分辨率声波测井2．地质应用（1）确定岩层的孔隙度在固结、压实的纯地层中，若有小的均匀分布的粒间孔隙，则ψ与Δt

间存在线性关系，该式称为平均时间公式或威利公式：

式中：Δt、Δtma、Δtf

分别为岩层、岩石骨架、流体的时差值。单位：μs/m

由于Δtma、Δtf

难以求准，通常按地区，针对某一地层用岩心分析资料和测井资料建立ψ与Δt的统计关系。

（2）识别气层声波时差在气层上反映高的Δt值，在松散层含气时，会出现明显的周波跳跃现象。

（3）划分地层，进行地层对比

a．砂泥岩剖面砂岩速度一般较大，Δt较低，通常钙质胶结比泥质胶结的Δt要低。随钙质增多，Δt下降，随Vsh增多，Δt增大。

b.碳酸盐岩剖面致密的灰岩与白云岩Δt最低，若含泥质，Δt增大，如有孔隙或裂缝时，Δt有明显增大。（4）利用中子密度交会孔隙度ψDN与ψs的差值，可判断有无次生孔隙存在。

因为AC确定的ψs基本反映的是岩石的粒间孔隙度，它小于ψDN.（5）判断水淹层油层水淹后，AC增大，Rt减小。AC增大Rt减小（6）可用于绘制合成地震剖面，在油藏描述中，进行地震剖面的层位标定工作。（7）估计地层异常压力大30井－大5井泥岩压实特征对比图三孔隙度测井识别油气层

普通电阻率测井是地球物理测井中最基本、最常用的测井方法，也是最早出现的方法之一。六、普通电阻率测井Rt

1．探测对象各种岩石在外加电场作用下其导电能力各不相同，普通电阻率测井就是反映岩石的导电能力强弱。

普通电阻率法测井是把一个普通的电极系（由三个或以上电极组成）放入井内，另一个电极留在地面，测量井内岩石电阻率变化的曲线。在测量地层电阻率时，要受井径、泥浆电阻率、上下围岩及电极距等因素的影响，测得的参数不等于地层的真电阻率，而是被称为地层的视电阻率。因此普通电阻率测井又称为视电阻率测井。六、普通电阻率测井Rt

2．地质应用（1）划分岩性剖面在砂泥岩剖面中，利用电阻率的差异将寻找的高阻层分辨出来，然后参考SP曲线，把在SP曲线上具负异常的高阻层井段找出来，即为解释的目的层。（2）常用于地层对比（尤其是油藏剖面/油层对比）（3）研究储层径向电阻率的变化。（4）识别油水层和确定So

油层：Rt较高水层：Rt较低

3．适用条件普通电阻率测井适用于地层厚度较大、在地层电阻率和泥浆电阻率相差不太悬殊的情况下（淡水泥浆）、中、低电阻率的碎屑岩剖面。，可以采用普通电极系测井来求地层电阻率；

4．（介绍）几种经常提到的名词

A．标准测井（1：500标准测井图）在一个油田或一个地区，或一个完整的区域内，为了研究地质剖面岩性变化、构造形态或进行大段油层的对比工作，常使用标准电极系和其它几种测井方法在全地区的井中，用相同的深度比例（1：500）和相同的横向比例，对全井段进行测井，这种测井组合，叫——标准测井。标准测井内容包括：标准电极系电阻率测井，SP测井和井径，有的还包括GR。我国大部分油田多用：R0.5电位电极系和R2.5底部梯度电极系作为标准电极系。

某井标准测井图某井组合测井图

B．横向测井横向测井就是研究储层径向电阻率的变化、求取岩层真电阻率的一种组合测井。它由一系列电极距不同的一组底部梯度电极系测井组成，常用到的有：0.45m、1m、2.5m、4m、8m。

C．微电极测井

微电极测井输出两条曲线：微梯度：探测深度40mm

受泥饼影响大。微电位：探测深度100mm

主要反映井壁附近冲洗带电阻率Rxo具有较强的纵向分辩能力。

微电极测井的地质应用

（1）确定岩层界面微电极曲线的纵向分辨能力较强，划分薄互层和薄夹层比较可靠，根据曲线的半幅点确定地层界面。（2）划分岩性和渗透性地层

渗透性地层在微电极曲线上的基本特征就是具有幅度差，而非渗透性地层的曲线无幅度差或正负不定的较小的幅度差。（微电位曲线幅度大于微梯度曲线幅度为正幅度差）同时根据幅度的大小和幅度差的大小可详细划分岩性和判断岩层的渗透性。

（3）确定含油砂岩的有效厚度he

在评价油气层和计算储量时，需要求出油气层的有效厚度，由于微电极曲线具有划分薄层和区分渗透性和非渗透性地层的二大特点，利用它将油气层中的非渗透薄夹层划分出来并把其厚度从含油气井段的总厚度中扣除就得到油气层的he。（4）确定井径扩大井段在井内如有井壁坍塌形成的大洞穴或石灰岩的大溶洞时，在这些井段中微电极系的极板悬空，所测视电阻率曲线幅度降低，其视电阻率和泥浆电阻率基本相同。（5）确定冲洗带电阻率和泥饼的厚度。

在地层较薄、电阻率很高（高阻薄层），或者在高矿化度泥浆（如盐水泥浆）的情况下，由于泥浆电阻率很低，使得电极流出的电流大部分都在井眼和围岩中流过，进入测量层的电流很少。因此测量的视电阻率曲线变化平缓，不能用来划分地层，判断岩性。另外，在砂泥岩交互层地区，高阻邻层对普通电极系的屏蔽影响很大，使其难以进行分层和确定地层真电阻率。七、侧向测井Laterlog

为了减小泥浆的分流作用和低阻围岩的影响，提出了侧向测井，又称聚集测井。如三侧向测井由主电极A0流出的电流在屏蔽电极电流的作用下，呈水平层状进入地层，这样大大减小了井和围岩的影响，使三侧向具有较高的分层能力，适合在高矿化度泥浆中使用。

常用的侧向测井有：三侧向RLL3、七侧向RLL7、双侧向RLL(DualLaterlog)、微侧向RMLL(Microlaterlog)、邻近侧向RPL(Proximitylog)、微球聚集RMSFL。

其中，微侧向RMLL和微球聚集RMSFL是常用的冲洗带电阻率测井。1．RLL3、RLL7、RLL的地质应用（1）用来确定含水饱和度当地层内含有高导电性钻井液或目的层的Rt很高时，可得出可靠的电阻率值，且对充满导电泥浆的井，井眼的影响是很小的，这时可利用阿尔奇公式，求出Sw。（2）根据深、浅侧向的幅度差判断油水层。油层：正幅度差，RLLD>RLLS减阻侵入。水层：负幅度差，RLLD<RLLS增阻侵入。（3）划分地质剖面常在视电阻率曲线开始急剧上升的位置为地层界面。

双侧向测井RLL

双侧向测井仪是一种用来测量由盐水钻井液钻井的裸眼井的地层电阻率仪器。其测量原理是使：“聚焦”的电流流入地层。双侧向仪器在高阻地层（>100欧姆米）和钻井液电阻率比地层水电阻率低的地层中测井要优于感应仪器。双侧向仪器能提供一条深探侧电阻率和一条浅探侧电阻率曲线。

应用：

·

适合于高阻剖面、盐水泥浆条件；确定盐水钻井液和高阻地层的电阻率；

·

划分剖面，判别油气层；

·

用于高阻地层裂缝识别，储层评价。利用双侧向进行裂缝储层识别3．微侧向测井RMLL的地质应用（1）确定冲洗带电阻率Rxo（2）划分薄层因为RMLL主流层厚度很小，约44mm，所以纵向分辨能力强，可分出约50mm的薄层。

RMLL一般用在泥饼不厚、泥浆电阻率Rmf低的条件下效果较好。4．邻近侧向测井RPL的地质应用

邻近侧向RPL受泥饼影响小，它可用于Rmf较高、泥饼层较厚的井中。

RPL的地质应用同RMLL。

5．微球聚集测井RMSFL的地质应用

RMSFL既具备RMLL、RPL的优点，又在较大程度上克服了它们的缺点。因为RMSFL受泥饼影响小，在确定Rxo起重要作用，同时具有较高的纵向分辨能力，在区别渗透层岩性和划分夹层方面有较大优越性。

八、感应测井

COND——InductionLog

为了解决这一问题，利用电磁感应原理。如图所示，当线圈A中通以交流电时，在A的周围空间形成交变电磁场，并在线圈B中产生感应电动势。交变电磁场在导电介质中可以传播，在不导电介质中也可以传播。因此可以应用电磁感应原理克服非导电介质的影响。

在前面讨论的直流电法测井(普通电阻率、侧向测井等)中，都是在井下地层形成直流电场，通过测量井轴周围地层的电位分布，即可求出地层的电阻率。只有当井内有导电泥浆时，才能使用这些方法。有时为了获得原始含油饱和度资料，需要油基泥浆钻井;有时为了避免破坏地层的原始渗透性，采用空气钻井。在这样的条件下，井内没有导电介质，不能使用直流电法测井。涡流

1．测量对象它是测定地层电导率的变化，输出深、浅两条感应测井曲线。感应测井一般适用在地层电阻率小于100Ωm的地层剖面，对低阻层反应极佳，它也可在非导电泥浆中进行测量。（适用于各种类型的泥浆井中）2．地质应用（1）确定真电阻率当地层具有浅到中等深度侵入（侵入带直径小于35英寸）时，感