工学测井原理与综合解释

机密测井培训材料PAGE第50页共134页第一篇测井原理与综合解释第一章 地层评价概论测井（地球物理测井）是应用地球物理学的一个分支。它是在勘探和开发石油、天然气、煤、金属矿等地下矿藏的过程中，利用各种仪器测量井下地层的各种物理参数和井眼的技术状况，以解决地质和工程问题的工程技术。它是应用物理学原理解决地质和工程问题的一种边缘性技术学科。石油和天然气储藏在地下具有连通的孔隙、裂缝或孔洞的岩石中。这些具有连通孔隙，即能储存石油、天然气、水又能让油、气、水在岩石中流动的岩层，称为储集层。用测井资料划分井剖面的岩性和储集层，评价储集层的岩性、储油物性、生产价值和生产情况称为地层评价。地层评价是测井技术最基本和最重要的应用，也是测井技术其它应用的基础。世界上第一次测井是由法国人斯仑贝谢兄弟（康拉德和马塞尔）与道尔一起，在1927年9月5日实现的。我国第一次测井是由中科院学部委员、著名地球物理学家翁文波先生，于1939年12月20日在四川巴县石油沟油矿1号井实现的。经过几十年的发展，现在测井技术已成了一个主要提供技术服务的现代化的高技术产业。航天技术要上天，而测井技术要入地（数百米，数千米，上万米），两者在技术上的难度和发展水平值得从事这些事业的人们引以为骄傲。第一节 地层评价的任务地层评价的中心任务是储层评价，相关的任务还有划分剖面地层的年代和岩性组合，评价一口井的完井质量，描述和评价一个油气藏。油气藏是整体，单井是局部，对油气藏的正确认识可以指导单井储集层评价，单井储集层评价搞好了，又可以加深对油气藏的认识。一、划分单井地质剖面划分单井地质剖面是对一口井粗略的评价，它包括完成以下任务：（1）划分全井地层的年代和主要地层单位的界限；（2）找出本井的含油层系；含油层系是同一地质时代的一系列油气层及其围岩的总称。一般对应于地层单位的组。如：长庆油田，延安组，油气资源丰富的地区，可以有多套含油层系，如：长庆油田的延安组，延长组，马家沟组等。（3）找出属于同一油气藏的油层组；（4）在油层组内分出不同的砂岩；（5）必要时，为了地质工作需要，可画出某一井段的岩性解释剖面。其中单一的储集层是地层评价的基本对象。为了完成上述任务，应当熟悉本地区有关地质情况，还应知道本井的井位及其钻井地质情况。二、单井储集层评价储集层是有连通的孔隙、裂缝或孔洞，能存储油、气、水，又能让油气水在这些连通孔隙中流动的岩层。在单井中划分和评价那些可能有工业价值的储集层，是测井地层评价的中心任务。单井储集层评价的任务有以下几项。（一）划分储集层划分储集层是指确定单一储集层在井内的位置，其顶界面和底界面的深度和厚度。地质上常常把储集层按岩性分类：有碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层和其它岩类的储集层。但从测井地层评价的角度来看，应突出强调不同孔隙类型对岩石形成储集性质的决定作用和它们对测井地层评价带来的差别。这样我们强调把储集层划分为两大类：孔隙性储集层和裂缝性储集层。（1）孔隙性储集层粒间孔隙对岩石储集性质起决定作用的储集层。岩性以碎屑岩为主，砂岩储集层为代表，其他还有鲕状灰岩、生物灰岩、生物碎屑灰岩、内碎屑灰岩及细粒以上白云岩等，是成岩作用或后生作用形成的，一般与构造作用无关。孔隙分布均匀，横向变化较小。孔隙度较高，低者10%左右，高者30%左右，一般15~25%。 孔隙性储集层，尤其是碎屑岩剖面内的孔隙性储集层是测井地层评价应用最好的一类储集层。其特点有三点：①储层之间有泥岩隔层，而泥岩的性质较稳定，使夹在它们之间的储层较易识别，特别是自然电位测井成了识别储集层最简便易行的方法；②储集层孔隙度较高，使储集层定性评价和定量评价都有良好的效果；③储集层的岩性、物性、含油性较均匀，横向变化小，使各种探测特性不同的测井方法具有良好的重复性，容易实现比较理想的组合，评价效果良好。（2）裂缝性储集层因裂缝较发育而使岩石具有储集性质的储集层。裂缝发育和孔隙度较高者（10%左右）的裂缝性储集层，测井评价的效果同孔隙性储集层。而裂缝发育程度有限、孔隙度很低（5-7%）的裂缝性储集层，对测井技术的要求很高，应用效果却比较差。低孔隙度裂缝性储集层的地层评价有以下特点值得注意：①储集层之间是比较纯的低孔隙度緻密岩石，或者说储集层是这些纯岩石中孔隙度稍高的部分，即裂缝性储集层具有岩性纯（不含泥质或泥质含量低）、孔隙度稍高，有缝洞孔隙等地质特征，这是识别这类储集层的地质依据；②储集层上下方的緻密围岩使井内自然电流不能在储集层界面附近形成回路。因而不能用自然电位划分储集层。而要依据前述地质特征在测井上的显示识别储集层；③识别裂缝发育程度是这类储集层评价的关键，因而除了常规测井方法，还发展了一些专门识别裂缝的技术，如裂缝识别测井等；④由于储集层岩性复杂，孔隙度低和孔隙结构复杂，使测井地层评价很困难，效果较差。因而除了加强测井质量控制和解释方法研究，还应加强地质研究和对钻井地质资料的分析。（二）岩性评价储集层的岩性评价是指确定储集层岩石所属的岩石类别，计算岩石主要矿物成分的含量和泥质含量，甚至确定泥岩在岩石中分布的形成和粘土矿物成分。（1）岩石类别地质上把储集层岩石分成三大类：碎屑岩、碳酸盐岩、其它岩石。测井地层评价按岩石的主要矿物成分确定岩石类别。如：砂岩、石灰岩、白云岩、硬石膏、石膏、盐岩、花岗岩、灰质砂岩、灰质白云岩等。（2）泥质含量和矿物含量泥质含量是岩石中颗粒很细的细粉砂（小于0.1mm）和湿粘土的体积占岩石体积的百分数,用符号VSH表示。岩石中除了泥质以外的其它造岩矿物构成岩石固体部分，我们称之为骨架，这是测井的专用术语。所谓确定岩石矿物成分及其含量，就是确定岩石骨架的矿物成分及其体积占岩石体积的百分数。由于岩石的矿物成分较复杂，而测井的计算能力有限，故一般只考虑一、二种矿物成分，其它忽略不计。另外测井只注意矿物的化学成分，按化学成分命名矿物，如：SiO2为石英，CaCO3为方解石等。（3）泥质分布形成和粘土矿物成分泥质分布形式是指泥质在岩石中的分布状态。有分散泥质，是分布在粒间孔隙表面的泥质；层状泥质，是呈条带状分布的泥质；结构泥质是呈颗粒状分布的泥质。确定泥质分布形式，就是分别计算其含量。（三）储油物性评价储集层岩石储集流体的能力称为孔隙性，而它在一定压差下允许流体渗透的能力称为渗透性，两者合称储油物性。根据测井资料可定性判断地层的孔隙性和渗透性，也可计算反映地层孔隙性和渗透性的有关参数。（1）总孔隙度岩石全部孔隙体积占岩石总体积的百分数，用符号фt表示。（2）有效孔隙度岩石有效孔隙体积占岩石总体积的百分数，用符号ф表示。测井技术难以区分孔隙大小，但能区分泥岩和不含泥质或含泥质很少的纯砂岩，也能计算岩石的泥质含量。因此，在测井地层评价中认为：泥岩和其它岩石所含泥质的孔隙是微毛细管孔隙，不是有效孔隙。计算的纯岩石孔隙为有效孔隙度。泥质岩石的包含泥质孔隙的孔隙度为总孔隙度，泥质岩石的不包含泥质孔隙的孔隙度为有效孔隙度，即：ф=фt—Vshфshфsh为泥质孔隙度；Vsh为泥质含量。（3）缝洞孔隙度是有效缝洞体积占岩石体积的百分数，是岩石有效孔隙度的一部分，用Φ2表示。它是表征裂缝性储集层储油物性的重要参数。测井计算的缝洞孔隙度是反映规模较大的缝洞孔隙。（4）.绝对渗透率是岩石孔隙中只有一种流体时测量的渗透率，用符号K表示，因为常用空气测量，也称空气渗透率。测井通常只计算绝对渗透率。（5）有效渗透率当岩石孔隙中有两种以上流体存在时，对其中一种流体测量的渗透率称为有效渗透率或相渗透率。有效渗透率之和总是小于绝对渗透率。符号Ko、Kg、Kw分别表示油、气、水的有效渗透率。（6）相对渗透率有效渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率，数值在0-1的范围内。符号Kro、Krg、Krw分别表示油、气、水的相对渗透率。（四）含油性评价储集层的含油性是指岩石孔隙中是否含油气以及含油气的多少。地质上对岩心含油级别的描述分为富含油、含油、油侵、油斑、油迹、荧光，其含油性依此降低。测井通过计算饱和度来评价储集层的含油性。（1）含水饱和度岩石含水体积占其有效孔隙体积的百分数，称为含水饱和度，用Sw表示。岩石孔隙中含有地层水，其中被吸附在孔隙表面而不能流动的地层水，称为束缚水；而离孔隙表面较远，在一定压差下可以流动的地层水，称为可动水或自由水。相应地就有束缚水饱和度和可动水饱和度（Swirr和Swm），并且Sw=Swirr+Swm。（2）含油气饱和度岩石含油气体积占其有效孔隙的百分数，称为含油气饱和度，用符号Sh表示，且Sw+Sh=1。如果明确知道只含油，用So表示含油饱和度，Sw+So=1；如果明确知道只含气，用Sg表示含气饱和度，Sw+Sg=1。当含水饱和度很高即含油气饱和度很低时，油的有效渗透率接近于0，这部分油称为残余油，其饱和度为残余油饱和度，用Sor表示。（3）储集层侵入特性钻井过程中，泥浆柱压力大于地层压力，其压力差驱使泥浆滤液向储集层孔隙渗透，驱替出一部分原来的液体。在不断渗滤的过程中，泥浆中的固体颗粒逐渐在储集层井壁沉淀下来形成泥饼。因泥饼是非渗透的，当泥饼形成时，泥浆滤液的渗滤也就停止了。泥饼形成以前以径向渗滤为主，泥饼形成以后，油气水和泥浆滤液产生重力分异，使纵向滤液显著表现出来。这个过程使井壁附近的储集层形成几个环带。如图1：泥饼：厚度0.5-2.5cm，全是泥质颗粒的沉积物；冲洗带，厚度10-50cm，是储集层在井壁附近受到强烈冲洗的部分，其孔隙以泥浆滤液为主，其它为残余水或残余油气。其含水饱和度称为冲洗涤带含水饱和度，用SXO表示，其电阻率称为冲洗带电阻率，用RXO表示；过渡带，是储集层受泥浆侵入影响由强到弱的过渡部分，其厚度不定，与钻井条件和储层性质有关；未侵入带或原状地层，是储集层未受侵入影响的部分其含水饱和度为SW，其电阻率为Rt。储集层受泥浆侵入以后发生的变化，特别是冲洗带与原状地层的差别，称为储集层的侵入特性。图1-1示出储集层理想化的结构图，是测井地层评价研究的基本对象，搞测井解释的人随时都会想到这个图形。（图1-1）图1-2是高侵电阻率剖面，表示出以井轴开始径向电阻率的变化，其特点是冲洗带电阻率RXO明显高于原状地层电阻率Rt。图1-3是低侵电阻率剖面，其特点是冲洗带电阻率RXO明显低于原状地层电阻率Rt。若RXO与Rt接近，称为侵入不明显。泥浆滤液侵入储集层，既给测井地层评价带来许多问题，又给它创造了良好的条件，测井技术的发展总是离不开对这个问题的研究。（五）产能评价产能评价是在定性分析与定量计算的基础上，对储集层产出流体的种类和产量的高低做出综合性的解释结论。油层：产出有工业价值的原油，不产水或含水少于10%。气层：产出有工业价值的天然气，不产水或含水少于10%。油水同层：油水同出，含水10-90%。含油水层：产水大于90%到见油花。水层：完全产水，有时也把含油水层归入水层。干层：不论产什么，因产量极低而被认为无生产能力。（1）预期产能评价（解释符合率）是在储集层未向井内产出流体的情况下，用裸眼井或套管井的地层评价测井资料对储集层产能做出的评价。目前，我局的解释符合率指标是：气探井75%；油探井76%；开发井85%.（2）实际产能评价在储集层正在向井内产生流体的情况下，用生产测井资料对储集层产能做出的评价。（3）油气层有效厚度在目前经济技术条件下，能够产出有工业价值油气的油气层实际厚度。它是已经确认的一个油气层总厚度扣除无生产价值的夹层以后剩余的厚度.。油气层的有效孔隙度、含油气饱和度和有效厚度是计算油气地质储量的重要参数。三、油井技术评价一口井从钻井开始到采出油气，要做许多技术工作，其中有些技术工作的质量或效果要靠测井资料来评价，而且这些资料常常同储集层评价也很有关系。1．裸眼井井身质量井斜方位角、井斜角，斜井的靶心距等。井径2．固井质量固井质量是指水泥环与套管之间（第一界面）和水泥环与地层之间（第二界面）胶结的好坏，以及本身水泥丰满的程度。测井对固井质量评价一般分为良好、中等、差（胶结不好），后者为不合格。3．射孔质量油井射孔是采用专门的井下射孔器完成的，是测井技术的服务项目之一。射孔质量首先是深度准确，特别是不能射开水层，其次是射入深度、孔眼大小、射孔密度（每米孔数）和孔眼方位分布；再次是孔眼畅通程度。4．压裂和酸化效果将压裂或酸化前后的同类测井曲线进行比较，可评价压裂和酸化效果。5．管材损伤如果油管和套管变形、腐蚀、穿孔、油管接头漏气，油管与套管之间安装的封隔器发生漏失等，都影响开采效果，可用测井方法对这些损伤进行探测。四、多井解释与油气藏研究对开采油气来说，油气藏是整体，一个井眼只是一个很小的局部。因此，单井地层评价应着眼于油气藏，而单井评价的结果应当自然地向描述油气藏发展，这就出现了多井解释和油气藏研究。长期以来，单井解释与多井解释一直是互为补充的。按多井解释的难易程度，大体上可分为以下几项工作。1．地层对比测井在地质上最初的应用，就是实现井间地层之间的对比，即找出不同井中属于同一地层的岩层。如果地层不连续，必然有断层或尖灭。对比结果用横剖面图表示。在多井对比的基础上，参考地质和钻井资料，还可绘出构造图。2．复查解释结论单井地层评价结论是预测性的，要靠试油结果或生产测井来验证。因此，当积累了较多的测试资料后，重新认识油、气、水层的特点，对原有的解释结论进行复查，并对过去没有划分的储集层进行研究，这是一项既简便，又非常有益的工作。3．二次解释与多次解释如果对区域性的储层评价有了新的认识，需要修改测井解释模型、某些响应方程或某些解释参数。那就需要选择有代表性的井进行研究。再对其它井进行二次解释或二次处理。这可以使计算的参数和解释的参数更符合实际。4．沉积相研究对油气藏研究逐渐从以地层对比手段转到以沉积相研究为手段，试图将油气藏在纵向和横向上划分为不同的相带。在这一研究中，测井资料作为反映地下地质情况的主要资料正日益发挥着巨大作用。其研究结果反过来又促进了测井资料的地质解释。5．油藏描述在油气藏勘探开发的各个阶段，需要用地质、物探、测井和开发资料，反复对油气藏进行综合研究和评价，并将结果以各种图形（等值线图、剖面图、栅状图等）显示出来，以描述油气藏的几何形态、参数空间分布及开采动态等。过去这一工作是人工完成的，现在已发展了油藏描述计算机方法和软件系统。在这一研究中，大体上可认为地质资料和地质认识属于主导地位，测井资料是主要信息来源，地震资料起宏观描述作用。第二节地层评价测井技术一、测井技术的分类测井技术是应用物理学原理解决地质和工程问题的边缘性技术学科，由于它面临的任务太复杂，它本身没有直接现实性的品格，只是一种间接研究地质和工程的方法，因而发展了很多技术，门类也不好划分。但为了便于理解和使用，仍有必要对测井技术进行分类。1．按研究的物理性质分类（1）电法测井它是研究地层电学性质和电化学性质的各种测井方法的总称。研究地层导电性质的有各种电阻率测井，研究地层极化性质的有各种高频电磁波测井，研究地层电化学性质是自然电位和人工电位测井。（2）声波测井它是研究地层声学性质的各种测井方法的总称。包括研究纵波速度的声速测井，研究纵波幅度的声幅测井，研究横波速度的横波测井，研究声波全波列各种成分的声波全波列测井，研究纵波反射的井下电视测井等。放射性测井它是研究地层核物理性质的各种测井方法的总称。研究地层天然放射性的有自然伽马测井和自然伽马能谱测井，研究伽马射线与介质相互作用的有密度和岩性—密度测井，研究中子与介质相互作用的有中子孔隙度测井、中子寿命测井和次生伽马能谱测井等。（4）其他测井如测量地层温度的井温测井，测量地层压力的地层测试器，测量井眼几何形态的井径测井，测量泥浆烃含量的气测井等。2．按技术服务项目分类提供测井技术服务的产业是测井公司。测井公司为了提供一个技术服务项目，要根据地质或工程需要选择几种测井方法，构成技术服务项目所需要的一套综合测井方法。这套综合测井方法称为测井系列。按测井公司提供的技术服务项目，测井技术主要分为四大测井系列：（1）裸眼井地层评价测井系列在未下套管的裸眼井中，用测井资料对储集层做出预测性评价使用的一套测井方法。该系列称裸眼井地层评价测井系列。目前长庆油田裸眼井地层评价测井系列有以下四个子系列：见表1—表4：（2）套管井地层评价测井系列在已下套管的井中，用测井资料对储集层做出预测性评价所用的一套综合测井方法，该系列也用于储集层监护。长庆套管井地层评价测井系列见表5。（3）生产动态测井系列：在生产井或注水井中的套管内，在地层产出或吸入流体的情况下，用测井资料确定生产井的产出剖面或注水井的注水剖面所用的一套综合测井方法，见表6（4）工程测井系列在裸眼井或套管井中，用测井资料确定井斜状态、固井质量、酸化或压裂效果、射孔质量和管材损伤等所用的各种测井方法见表7。表1气探井测井系列1：500测井项目（全井段）1：200测井项目（目的层段）选测项目1双侧向1双侧向—微球形聚焦微电阻率成像2声波时差2岩性密度声波成像3自然电位3补偿中子核磁共振4自然伽马4声波时差5井径5自然电位6井斜6自然伽马能谱7井径8地层倾角9双感应—八侧向（上古目的层）表2油探井测井系列1：500测井项目（全井段）1：200测井项目（目的层段）选测项目1双感应1双感应—八侧向地层倾角2声波时差2声波时差自然伽马能谱3自然电位3补偿中子4自然伽马4补偿密度5井径5自然伽马6井斜6自然电位7微电极84米9井径表3气开井测井系列1：500测井项目（全井段）1：200测井项目（目的层段）选测项目1双侧向1双侧向—微球形聚焦地层倾角2声波时差2岩性密度自然伽马能谱3自然电位3补偿中子微电阻率成像4自然伽马4声波时差声波成像5井径5自然伽马核磁共振6井斜6自然电位双感应—八侧向（上古目的层）7井径表4油开井测井系列1：500测井项目（全井段）1：200测井项目（目的层段）选测项目1双感应1双感应—八侧向地层倾角2声波时差2声波时差自然伽马能谱3自然电位3补偿密度补偿中子4自然伽马4自然伽马地层测试5井径5自然电位6井斜6微电极74米电阻率8井径表5套管井地层评价测井系列序号测井方法测井项目所选仪器1剩余油饱和度测井碳氧比C/O仪器2中子寿命3自然伽马表6生产动态测井系列序号测井方法测井项目所选仪器1油井产液剖面测井产量、含水率、磁定位环空测井仪、生产测井组合仪2气井产气剖面测井流体密度/持水率、流量、自然伽马、磁定位、井温、压力DDL生产组合测井仪34注水井吸水剖面测井自然伽马、磁定位125自然伽马磁定位5井温井温、噪声井温仪6注气井吸水剖面测井流体密度/持水率、流量、自然伽马、磁定位、井温、压力DDL生产组合测井仪7表7：长庆油田工程测井系列序号工程测井系列测井项目选用仪器1井斜井斜、方位曲线连续测斜仪或井斜仪23套损检查套损检查井径、磁壁厚多臂井径、X-Y井径、磁测井仪井温、井下电视微井温、井下电视仪36压裂效果检查压裂效果检查井温、变密度井温（变密度）三参数组合、生产测井组合仪DDL1-7/16多路遥传生产测井组合仪CBL4固井质量检查声幅、变密度、自然伽马声幅、CBL、PET仪此外，测井技术还可提供下列服务项目：（1）井壁取芯用井壁取芯器从裸眼井井壁取出地层的岩心，作为直接认识储集层的一种手段。一般用于录井漏失，解释疑难的储集层。（2）地层测试在裸眼井或套管井中，用电缆地层测试器可以从地层取得流体样品，并在取样过程中得到井内静液压、流动压力、地层静压力、压力恢复曲线和压降曲线等压力资料。（3）射孔、桥塞、井下爆炸切割等。3．按资源评价的对象分类石油测井煤田测井金属测井水文地质工程测井二、测井数据的采集采集测井数据的各种仪器设备，通称为测井仪器。它由以下三部分组成：各种下井仪器；绞车电缆及井口装置；地面测量、记录和控制系统。1．下井仪器下井仪器的主体是探测器，还有电子线路、机械部件及承受高温高压的钢外壳。探测器是一个将测量的物理性质或技术状态转换成电信号的装置。将测量的电信号再转换成代表某一物理性质或技术状态的物理参数（如电阻率、井斜角等）称为仪器刻度。各种下井仪器的探测特性是指探测器的探测特性，一般包括以下几个方面。（1）记录点 记录点也叫测量点，是探测器测量物理参数记录的深度参考点。它是探测器上一个固定点，该点在井内的深度，就是该点测量参数的记录深度。随着下井仪器在井内匀速移动，地面记录仪就记录出随深度变化的测井参数曲线。（2）横向探测深度 它是指某一探测器测量的结果在横向上主要受多大范围内介质的影响（贡献50—90%），简称探测深度或探测范围。如果探测器不贴井壁，通常认为它在井轴上，其探测范围可看成一个球体，其半径是探测深度。如果探测器是贴井壁的，其探测范围可看成是井壁附近地层环带（如冲洗带）的一部分，（靠近探测器），这个环带的径向厚度就是探测深度。（3）纵向分辨率 是指探测器分层能力，即它在纵向上能分辨不同性质岩层的最小厚度。2．地面记录仪测井仪器的地面记录仪是在地面给井下仪器供电，对井下仪器实行测量控制，接受和处理井下仪器传来的测量信号，将测量信号转换成测井物理参数加以记录，甚至将测井物理参数处理成地质参数加以记录的装置。目前我国地面记录仪有3种类型。（1）多线记录仪它采用照相记录，能同时记录多条模拟曲线。目前在长庆油田已基本淘汰。（2）数字磁带测井仪它是采用数字磁带作为记录介质的综合测井系统。它除了将测井数据记录在磁带上，还将模拟曲线记录在胶片上。（2）数控测井仪它是七十年代末投入使用的新一代测井地面设备。它以计算机为中心，配备若干外围设备及测井专用接口，组成联机实时系统，实行操作控制、数据采集、处理和解释，可在井场提供数字磁带记录的原始测井数据和地质解释结果。同时提供模拟记录的测井曲线和地质解释成果图。长庆油田目前已普及了数控测井仪。3．电缆等辅助设备由导电缆芯、绝缘层和钢丝编织层组成的单芯或多芯铠装电缆，是向井内传送下井仪，给下井仪供电，在下井仪和地面仪间传送信息的设备。电缆每隔一定的距离（25米）做一个磁性记号（该处电缆磁化），将检测电缆磁性记号器放在钻台方补心上，当电缆磁记号经过磁性记号器时，便向记录仪发出深度信号。因此，测井记录的深度是从钻台方补心的顶面开始计算的。电缆从绞车滚筒上引出，与下井仪器连接好后，将仪器放入井口，井口滑轮对电缆移动进行导向，而绞车动力装置控制下放或上提的速度。测井数据采集一般在仪器上提的过程中进行。三．测井数据的处理与解释采集测井数据的过程是将地质信息变为测井信息的过程，而处理与解释测井数据的过程则是将测井信息转换成地质信息的过程。测井数据的采集、处理与解释是地层评价测井技术的三大环节。国内外也常把测井数据处理与解释称为测井分析，这类人员称为测井分析家。下面介绍一下测井分析的几个基本问题。1．测井曲线的形态各种测井曲线的形态是各不相同的，但仅从形态来说，又可以说大同小异，具有一些共同的特点，这些特点是定性分析的要点。（1）曲线异常 曲线异常是构成测井曲线的基本元素，也称曲线元素。测井曲线就是由不同形态的曲线元素连接而成。图1-4标出一条电阻率曲线的曲线元素，可作为曲线元素的代表。现对其分述如下：图1—4峰(高异常)——是一段由低到高,再由高到低变化较为缓慢的曲线段。谷(低异常）——是一段由高到低,再由低到高变化较为缓慢的曲线段。尖峰——是由两端近乎直线段构成的曲线段。平直线段——是一段几乎不变化而近似直线的曲线段，表示地层性质稳定不变。台阶——是表示曲线在地层界面处突然偏移，而界面两侧是曲线平直的曲线段。其中峰与谷是测井曲线最基本的形态，在一个大峰或大谷内还可以有若干次级变化，表示出地层的非均匀性，而均质性为直线线段。（2）地层界面 每一曲线异常都对应一个地层或同一地层内性质均匀的某一部分，而地层界面在各种曲线上都有明显的特征或特定的位置。如峰与谷相连的曲线异常，界面在两段曲线的拐点处，大约位于最低值与最高值之间的中点，通常称为半幅点。（3）代表值 同一曲线异常内，如果没有明显的次级变化，它应对应一段均匀的地层。这段曲线的高低变化是探测器的探测特性造成的。那么什么位置数值最能代表地层的性质呢？一般来说，峰的最大值、谷的最小值、平直线段的平均值，就是该段地层最有代表性的数值。峰的顶部或谷的底部若为变化平缓的平直线段，也取其平均值为代表值。2．测井数据处理测井数据处理是用计算机处理和解释测井数据所做的各项工作，主要包括测井数据处理和测井数据地质分析两个方面。（1）测井数据预处理 在用测井数据计算地质参数之前，对测井数据所做的一切处理都是预处理。主要包括：①深度对齐 使测井数据曲线由浅往深顺序排列，并使每一深度各条测井曲线的数据都是地层同一采样点的数据。②把斜井曲线校正成直井曲线 ③曲线平滑处理 采用滤波的方法把测井曲线上非地层原因引起的小变化或不值得考虑的小变化平滑掉。④环境校正 对一个储集层来说，测井仪器所处的环境，是一个非均匀介质，因而不论何种测井方法，其测量结果都不可能是地层的真实数值。所谓环境校正，就是把仪器探测范围内与测量目的无关的影响消除掉，以获得地层真实的数值。⑤数值标准化 由于刻度不准等原因，测井数据有时会有系统的误差。数值标准化就是消除这种系统误差的方法。⑥确定解释模型和解释参数 测井解释模型是一个简化的地层模型，是人们对仪器探测范围内岩石组成情况的概括认识。根据测井解释模型可以确定每一测井参数与地质参数的关系式，这些关系式称为测井响应方程。测井响应方程中与岩石矿物成分或流体性质等有关的常数，称为解释参数。故在计算地质参数之前，应当先选择解释模型和解释参数。（2）测井数据分析按照确定的解释模型，选用相应的测井分析程序，计算机用测井数据可自动计算出各种地质或工程参数，并用形象直观的图表显示出来。这相当于求解一组测井响应方程。测井数据分析的过程，就是用计算机计算地质参数的过程。3．测井数据的综合解释测井技术是用测量的物理参数来间接推断地层的地质特性和计算相应的地质参数。这种间接性又引发了多解性和计算结果的不准确性，特别是单条曲线的多解性十分突出。因此，应用测井资料的途径应当是：（a）按照井眼条件和地层情况选用一套经济实用的综合测井方法，即选用测井系列，不能用单一测井方法；（b）采用多种测井方法保证测井数据的准确性，包括测井过程中的质量控制，对原始曲线的定性检查，做好测井数据的预处理；（c）根据地区经验，收集尽可能多的第一性资料，选择比较切合实际的解释模型和解释参数，使测井分析程序计算的结果尽可能与实际一致；（d）应当把测井数据处理的结果与测井曲线的定性显示、本地区的地质知识、邻井的解释结果与试油结果以及本井的地质资料结合起来，进行深入细致的综合分析，作出综合性的解释结论，不能只凭数据处理结果做出解释结论。综上所述，测井数据的综合解释就是把所有这些资料结合起来进行综合地质解释，它是测井数据处理及其处理结果与已知的地质情况和人们已有的经验相统一的结果。（1）测井解释所必须收集的第一性资料包括以下：钻井取芯 井壁取芯和地层测试 钻井显示 岩屑录井 气测录井试油气资料（2）测井资料的定性解释测井资料的定性解释是要确定每条曲线的幅度变化和明显的形态特征所反映的地层岩性、物性和含油性，把各条曲线的显示综合统一起来，并与邻井的显示和结论相对比，结合地区经验，对每一储集层做出综合性的地质解释。定性解释是综合解释的关键，是人们经验和智慧的产物。虽然计算机处理将不断引入这类人工智能因素，但最终还要靠人们的大脑做出最可能的地质解释。对于那些测井难以对付的疑难层，除了强调定性分析，还要更多地依靠第一性资料和地区经验。（3）测井综合解释的三个层次①井场解释 它是在井场完成的解释，其结果判断是否值得下套管完井和应当注水泥固井的井段。目前数控测井仪可在井场按常规的方法处理和解释测井资料，提供快速直观的解释结果，加上处理人员的定性分析，可向地质和工程方面提供较详细的结果。②解释计算站解释 它是由各油田测井公司的解释计算站完成的。它一般有中小型计算机，有完善的外围设备和软件，有可选择的多种处理程序和分析程序，有比较富有经验的人员，较丰富的资料和较充裕的时间，可以对测井数据做更完善的处理和解释，它向油田提供正式的单井处理与解释结果，又可根据需要进行二次、三次多井解释及其它综合地质研究，还可以完成地层倾角、裂缝识别、岩石机械性质解释等特殊处理。解释计算站的进一步发展，将是测井解释工作站，它是在数据库支持下，引入人工智能方法，采用人机联作，具有很强的处理与显示功能的一个计算机系统。它在地区地质资料和人们经验的支持下，更完善地进行单井与多井解释及其它地质研究，其处理结果将会直接进入油田地质工作站计算机系统，参与油气藏描述及油藏模拟等全油田的地质及油藏工程研究。③油田研究 它是在油田研究院，用全油田的地质、物探、测井、钻采工程资料，对一个或多个油气藏进行描述、模拟和综合评价，以便更好地勘探和开发油气资源。现在也在向地质解释工作站的方向发展。地质解释工作站与物探解释工作站和测井解释工作站的关系，应当是整体与局部的关系，即物探和测井工作站各自完成专业处理，向地质解释工作站提供处理与解释结果，而地质解释工作站利用这些成果及油田地质和开发研究成果，对油气藏进行描述、模拟和评价。这三方面应当是互相沟通，不能互相封闭，也不要想去代替某一方。从上面我们对测井技术的基本介绍可以看出，测井技术是一个提供技术服务和技术产品的产业。它以技术发展作为自己的生命力，不断推出新方法、新仪器、新的服务项目和新的处理解释方法。而且测井解释还有一种奇特的现象：最新的测井方法与最古老的测井方法并存，常是较古老的方法应用最多。如最新的各种能谱测井与最早的自然伽马和自然电位测井、最新的解释方法与最老的解释方法并存，最老的方法依然有很强的生命力，如阿尔奇公式。我国是一个发展中国家，地质情况十分复杂，国家资源和经济实力有限。测井技术应当把注重技术与注重效果结合起来，应当把发展新技术与老技术挖潜和对老技术的重新认识结合起来。

第二章自然电位测井自然电位测井是在裸眼井中测量井轴自然产生的电位变化以研究井剖面地层性质的一种测井方法。它是世界上最早使用的测井方法之一，是一种最简便而实用意义很大的测井方法，至今仍然是砂泥岩剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。只要在井内电缆底端装一个不极化的电极M，在地面泥浆池内放入另一个电极N，将它们与地面记录仪相连，当匀速上提M电极时，记录的电位差变化便是井轴上自然电位产生的电位变化。井内的自然电动势井内有自然存在的电位变化，说明井内有自然电流流动，井内必然有自然产生的电动势。图2—1表示出一个完全含水的纯砂岩层及其围岩（泥岩）与井眼交界处的自然电流分布和自然电位曲线示意图。在图示的情况下，井内的自然电流从泥岩流向砂岩，自然电位曲线左为低，右为高。井内自然电动势的起因，包括不同浓度的盐溶液相接触时的扩散、吸附作用，盐溶液在岩石孔隙中的渗滤作用，金属矿物和煤的氧化还原作用。对石油测井来说，主要是前两种。第二节 自然电位曲线形态分析一、自然电位曲线的形成要了解自然电位曲线的形成，就要了解自然电流。图2—1画有一个厚度较大的含水纯砂岩储集层，Cw＞Cmf，其上下有厚度较大的纯泥岩。如前所述，此时在砂岩冲洗带与未侵入带的交界面上产生扩散电动势Eｄ，冲洗带一侧为负极，未侵入带一侧为正极，砂岩未侵入带的地层水通过泥岩孔隙与泥岩井眼内的泥浆滤液产生扩散吸附电动势Eｄa，我们设该电动势在泥岩井壁两侧，泥浆一侧为正极，泥岩一侧为负极。如果Cw＜Cmf，则扩散方向相反。这两个电动势的方向也相反。在图2—1的情况下，自然电流从泥岩井壁的正极出发，流经井内泥浆，进入砂岩冲洗带和未侵入带，再经过泥岩流向井内泥浆。因此，井内的自然电流在砂岩、泥岩与井眼交界处形成环状流动，全部电流都流经井内砂岩与泥岩的交界面，该处电流密度最大，其它地方有不同程度的发散。自然电流在井内的电位降造成井轴上自然电位的变化，各个地层的变化构成全井自然电位曲线。如图2—1，由上往下，当泥岩厚度较大，测量电极离泥岩与砂岩界面较远时，那里没有自然电流流动，测量到的电位是电极极化电位，一般非常小而且稳定，故自然电位曲线是一段比较平直的直线，当井内有了自然电流由上往下流动，且井内各横截面的电流强度逐渐增加时，它产生的电位降也增加，井内自然电位缓慢降低，因界面上电流强度最大，到地层界面降低最快，而过了界面电位降低又由快到慢，直至没有自然电流时变成直线段；到了井内出现下部界面的自然电流时，因电流是由下往上流动，使井内自然电位由上往下逐渐升高，直至没有自然电流时升到泥岩井内的电极电位。如果砂岩是均匀的，上下泥岩岩性相同，则自然电位曲线对称于砂岩的中点。二、储集层的自然电位异常自然电位曲线记录井轴上自然电位的数值变化，并不记录自然电位的实际数值，因而不在图上标出电位的真实坐标，只用正负号标出电位高低方向，并用两条竖线标出电位变化的横向比例，即图上那段横向距离（一般2cm）代表25mv的电位变化。1．泥岩基线 泥岩的自然电位曲线不但比较平直，而且一个井段内相邻泥岩的自然电位曲线大体上构成一条竖直线或略有倾斜的直线，而储集层的自然电位曲线则偏离这条曲线，我们把一个井段内临近的泥岩自然电位曲线构成的直线段，称为自然电位泥岩基线,简称泥岩基线，泥岩基线是认识和应用自然电位曲线的基础。2．储集层自然电位异常 .砂岩储集层的自然电位曲线都向低电位方向偏移，从而形成偏离泥岩基线的曲线异常。这些异常同图2—1的形态一致，说明Cw>Cmf。我们把储集层自然电位曲线偏离低电位一方的异常，称为负异常，它偏离泥岩基线的最大幅度是该异常的大小，其值是负的，这是Cw>Cmf或Rmf>Rw时发生的情况。反之，Cw<Cmf或Rmf<Rw时，自然电位偏向高电位一方，称为正异常，其值是正的。三．影响储集层的自然电位异常因素1．地层水与泥浆的性质 两者含盐量应有较大差别，Cw>Cmf为负异常，Cw<Cmf为正异常，Cw与Cmf相近无异常。NaCl以外的其他盐类增多，也会有一定影响，但通常不考虑。2．储集层与泥岩的岩性 如果储集层泥质含量增加，或者泥岩砂质增多，都将使总自然电动势减小。3．地层温度 地层温度升高，自然电位系数K增加，从而使自然电位幅度增加，但温度变化的影响很有限，一般在有限的解释井段内可不考虑温度变化。4．储集层厚度 一般4米以下的地层，自然电位幅度随其厚度减小而减小；相反，当储集层厚度充分大时（实际观察要在4米以上），自然电位幅度不受影响。5．储集层的含油性和电阻率 含油气饱和度比较高的储集层，其电阻率比它完全含水时要高3—5倍以上，使自然电位幅度略有减小。故在测井图上，油气层的自然电位幅度略小于相邻的水层；而厚度较大的油水同层，当其向下SW增加时，自然电位幅度异常逐渐增大。6．储集层侵入带直径 储集层侵入带直径愈大，自然电位幅度减小。7．泥浆电阻率和井径 当泥浆电阻率很低时，（常认为地层温度下小于0.1Ω.ｍ）被称为盐水泥浆，井内自然电位几乎没有变化，曲线平直。因此，自然电位测井不能用于盐水泥浆。储集层井径明显扩大时，自然电位幅度可能减小。8．岩性剖面 自然电位测井是一种以泥岩为背景来显示储集层性质的测井方法。幅度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。这种方法不能用于巨厚的碳酸盐岩剖面，因为它没有或很少有泥岩，裂缝发育的储集层以致密碳酸盐岩为围岩，许多储集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自然电位异常，不能用来划分和研究储集层。第三节 自然电位测井的应用自然电位测井适用于砂泥岩剖面和淡水泥浆的裸眼井，是这种井眼最常用的测井方法之一，有广泛的用途。一、自然电位曲线的定性解释1．划分储集层 自然电位曲线上的一切偏离泥岩基线的明显异常是孔隙性和渗透性较好的储集层的标志。而在泥岩基线上或附近变化的地层是非储集层，是泥岩或其孔隙性和渗透性很差的地层，称为緻密层。对于岩性均匀、厚度较大、界面清楚的储集层,通常用自然电位异常幅度的半幅点(泥岩基线算起1/2幅度处)确定储集层界面；如果厚度较小，SP异常较小，半幅点厚度将大于实际厚度，地层界面将靠近异常顶部。如果上下界面幅度大小不同，应分别用其半幅点确定界面，如果岩性渐变层某个界面不清楚，应参考其它曲线确定界面。2．判断岩性在划分储集层与非储集层的基础上，依据本地岩性剖面的组成情况，本地解释经验和其它曲线的显示，可进一步划分岩性。3．判断油气水层幅度异常可帮助区分油气水层，但不是主要依据。一般来说，油气层的SP异常略小于水层；完全含水，岩性较纯，厚度较大的纯水层，SP异常最大；下部含水饱和度明显升高的油水层，SP异常由上往下有渐大的趋势；注入淡水水淹后的油水层，被水淹的底部或顶部的SP异常明显小于未水淹部分的SP异常，使该层上下部泥岩基线发生明显的偏移。4．地层对比和研究沉积相地质学有研究沉积相的系统方法，在此基础上，SP曲线常常作为单层划分，井间对比，绘制沉积体等值图的手段之一。其特点如下：①单层曲线形态能反映粒度分布和沉积能量的速率。②多层曲线形态反映一个沉积单位的纵向沉积序列，可作为划分沉积亚相的标志之一。③SP曲线形态较简单，又很有地质特征，因而便于井间对比，研究砂体空间形态，后者是研究沉积相的重要依据之一。④SP曲线分层简单，便于计算砂泥岩厚度，一个沉积体的总厚度、沉积体内砂岩总厚度、沉积体的砂泥比等参数，按一个沉积体绘出等值图，也是研究沉积环境和沉积相的重要资料。二、估算泥质含量碎屑岩泥质含量的增加，将使自然电动势减小，从而使SP幅度减小，因此，以完全含水、厚度足够大的水层的静自然电位SSP为标准，某地层SP与SSP的差别将与地层泥质含量有关。通常把泥质含量表示为：Vsh=1—SP/SSP=(SSP—SP)/SSP式中： Vsh地层泥质含量，小数； SP解释层的SP幅度，ｍｖ； SSP解释井段的静自然电位，ｍｖ。三、确定地层水电阻率SSP=－Kｌｇ﹙Ｃｗ／Ｃｍｆ﹚＝－Ｋｌｇ﹙Ｒｍｆｅ／Ｒｗｅ﹚

第三章 声波测井声波测井是通过测量井壁介质的声学性质来判断井壁地层的地质特性及井眼工程状况的一类测井方法,包括声速测井、声幅测井、声波全波列测井等多种测井方法。第一节 声波速度测井的应用声波速度测井是测量滑行纵波在井壁地层中传播速度的测井方法，简称声速测井。它是最早发展的一种声波测井方法，也是目前使用最普遍的一种声波测井方法。因而声波测井常常就是指声速测井。1.单层声速曲线取值方法声速曲线的深度比例一般是1：200，横向比例一般是每厘米50s/m，向左增大。图3—1是声速和感应曲线取值实例。储集层为砂岩，邻层为泥岩水平线标出两者的界面；因泥岩井眼扩大，声速曲线在储集层顶界出现时差减小的假异常，而在底界出现时差增大的假异常。对储层评价来说，对测井曲线取值就是在储集层界面内读取代表储集性质的测井读数。对声速曲线来说，首先要排除井眼扩大引起的假异常，然后再分别情况取值。（1）储集层厚度较大，声速曲线呈平缓起伏变化者，读曲线平均值。此时曲线起伏范围一般在2—3mm以内。如图3-1.。图3-1（2）如果储层内声速曲线有明显的时差减小的小尖峰，且尖峰位置与微电极等曲线电阻率增大的小尖峰一致，则这些尖峰是致密夹层的显示，其值不代表储层性质，应当扣除这些尖峰以后取曲线段的平均值，如图3-2.图3-2(3)如果储层内声速曲线呈台阶变化，则应分段取值，如图3—3。分段的最小厚度应与声速仪器的分层能力一致。图3-3（4）储层厚度较小，声速曲线在储层内没有变化平缓的曲线段，而有明显的拐点，则取拐点的数值，如上图上层。如果没有拐点，曲线呈尖峰状，应凭经验判断，认为尖峰极值能代表地层读数，则取尖峰，若认为尖峰值失去代表性，则本层无法读数。2.确定岩性和孔隙度声速测井是最常用的岩性—孔隙度测井方法之一。要想用声速测井确定地层的岩性和孔隙度，就必须建立声速测井响应方程。目前比较流行的声速测井响应方程，有以下三种：（1）威里平均时间公式国内外实验研究和理论分析都证明了纯岩石声波时差与其孔隙度的关系是线性的，这一关系最初是MRJ威里（MRJWyllie）提出来的，常称为威里平均时间公式，其形式为：式中： Δt测量的纯砂岩声波时差，μs/m；Δtma岩石骨架声波时差，μs/m；Δtf岩石孔隙流体的声波时差，μs/m；φ纯砂岩孔隙度，小数。由公式可导出，求纯砂岩孔隙度的公式：φ=（Δt—Δtma）／（Δtf—Δtma）各地用本公式计算的孔隙度结果，发现比实测的岩心孔隙度偏高，而偏高的程度与岩石压实程度有关，完全压实则没有差别，为了进行压实校正，在上式中引入压实校正系数Cpφ=（Δt—Δtma）／［（Δtf—Δtma）Cp］此式是常用的计算孔隙度公式之一。Cp≥1，采用经验方法确定。（2）非线性方程1980年人们对威里公式的使用效果进行了分析，并对不同孔隙度范围（低到中，接近25%；中到高接近40%；极高，45-85%的现代沉积）的声波时差与孔隙度关系分别进行了拟合，提出对不同孔隙度范围采用不同的非线性方程，不做压实校正，可求得比威里公式更准确的孔隙度。对于常见的孔隙度范围（0-57%），方程为：式中mˊ同岩性有关，砂岩为2，碳酸盐岩为2—2.2。（3）声波地层因数方程指数x可用岩性孔隙度绘制与交会图确定，或按岩性选用经验值：砂岩x=1.6.石灰岩x=1.76，白云岩x=2。本式的优点是不必做压实校正，也不需要流体时差，而与岩心资料的拟合可能最好。3．识别气层和裂缝声波传播过程中有能量降低或幅度衰减。幅度衰减的原因之一是介质吸收，即一部分能力转换成热。介质对声波的吸收系数与介质密度和速度三次方成反比，介质密度愈小，声速愈低，声波衰减愈大。幅度衰减的另一个原因是声波反射和折射，界面愈多衰减愈大。声速测井用首波触发记录电路，一般对第一接收器，首波都有足够的幅度触发电路，而如果声波衰减过大，第二接收器的首波将没有足够的幅度触发电路，要依靠续至波触发电路，这样将使记录的时差增大或出现“周波跳跃”，即声速曲线在一段地层内忽高忽低地交替变化。当衰减特别大时，甚至要依靠第二、三个续至波才能触发电路，使记录时差特别大，周波跳跃呈阶梯变化。含气的疏松砂岩是典型的周波跳跃。如果气层是胶结良好或压实的，一般没有明显的周波跳跃，但时差有增大或明显增大的显示。气层压力愈高愈明显。但裂缝或层理异常发育的地层，也可出现时差明显增大或周波跳跃，因为声波在裂缝间要经过多次反射和折射，声波衰减较大。因此，对声速曲线做定性解释，要按具体情况具体分析：（1）时差一般性增大，如10-20µｓ/ｍ，一般可认为同类地层中孔隙更发育一些，如果有产气或生成裂缝的地质依据，也可判断为有气或有裂缝带。（2）如果时差明显增大或有周波跳跃，当地质上可能含气，并且电阻率测井以明显高电阻率显示证明地层含油气时，可判断为气层；当地质上不可能含气时，可判断为裂缝异常发育，如果本地区存在裂缝发育的气层，也应从电阻率测井等资料得到证实。（3）注意井眼严重扩大的盐岩层或泥浆严重漏失的井段，也可能产生时差明显增大或周波跳跃。第二节 声波全波列测井的应用它是在发射脉冲以后依此记录先后到达接收器的滑行纵波、滑行横波、视瑞利波和管波（斯通利波）的波形，以其速度和幅度研究地层性质的一种测井方法。声波全波列测井又称长源距声波测井或深度导出的井眼补偿声波测井。斯仑贝谢公司缩写为DDBHC。该仪器原理结构见测井仪器讲课内容。几个符号介绍：DTP——纵波时差 DTS——横波时差EP——纵波平均能量 ES——横波平均能量DTR=DTS/DTP——横波时差与纵波时差的比值。声波全波列测井是获得信息最高的测井方法之一。不但有纵波速度、横波速度，还有视瑞利波和管波等资料。不但波形处理的结果在地质及工程上有重大用途，全波波形记录在地质及工程上的意义也日益引起人们的重视。下面将主要的应用介绍如下：1．岩性分析 DTR与岩性有密切关系。砂岩约1.6-1.8（气层低，油水层高），并随泥质含量增加而增加；白云岩约1.8，石灰岩约1.9，石灰岩随白云岩化程度增加而减小。2．计算孔隙度 纵波时差计算孔隙度的方法与声速测井相同。一般认为横波时差与岩性和孔隙度的关系与纵波时差相似，但每单位孔隙度变化引起的横波时差要比纵波时差变化大，因而认为横波时差对孔隙度的反映更灵敏。由于横波骨架参数和流体参数还缺乏准确的测量，又想减少测井解释中计算的参数，目前一般不用单独的横波时差响应方程，而用时差比值与纵波时差响应方程的关系来计算孔隙度。将纵波时差响应方程代人DTR=DTS/DTP式，便得出横波时差计算孔隙度的关系式：DTR=DTS式中DTR最好采用本地岩性的统计值，而m、Δtma和Δtf的选取与纵波时差响应方程相同。3．探测气层和裂缝带 气层使DTP增大，而使DTS减小，从而使DTR明显低于岩性和物性基本相同的储集层。野外直接测量的DTP曲线还可能有周波跳跃。有人研究认为，纵波首波幅度比其速度和主频对天然气更敏感，纵波首波能量比（首波幅度与相同岩性水层中纵波首波幅度之比）≤0.3为气层。裂缝带使纵、横波幅度衰减变大，但两者衰减程度与裂缝倾角有关。一般低角度裂缝使横波衰减远大于纵波，而中到高角度裂缝使纵波衰减明显大于横波，垂直裂缝又使横波衰减明显大于纵波。4．岩石力学性质分析 （1）计算岩石弹性常数 （2）计算井壁有效应力（3）岩石机械性质分析 有了岩石弹性常数和井壁应力等参数，可进一步得到钻井和采油作业的一些参数，使钻采作业达到最好效果。

普通电阻率测井电阻率测井是一类通过测量地层电阻率来研究井剖面地层性质的测井方法。第一节 普通电阻率测井的原理普通电阻率测井有一对供电电极A和B，一对测量电极M和N，但通常有一个电极固定在地面（地面电极），另外三个电极在井内移动。在井内移动的M、A、B或A、M、N称为电极系，前者称为双极供电，后者称单极供电，当采用双极供电电极系时，其中的M电极同时还可测量自然电位曲线。视电阻率的概念普通电阻率测井理想是均匀各向同性介质中进行，但实际电极系周围的介质并非如此，井内有泥浆，地层厚度有限，储集层上下有围岩，储集层径向分成不同的环带。要想考虑到所有这些情况进行理论计算是不可能的。为了将普通电阻率测井用于生产，我们将实际的电极系在实际井眼和地层条件测量的电位差ΔＵＭＮ计算的电阻率称为视电阻率，记为Ra，即：K为电极系系数。普通电阻率测井按此式得到的电阻率曲线称为视电阻率曲线，这类测井方法也称视电阻率测井。总的来说，视电阻率曲线基本上能反映井剖面上地层电阻率的变化，横向上具有一定的可对比性，但其数值大小和曲线形态既与井眼及地层条件有关，又与电极系结构及尺寸有关。由于这些关系太复杂，又有比较先进的侧向测井和感应测井能提供较准确的地层电阻率用于定量解释，故普通电阻率测井目前主要用于定性解释，特别是用于对比和地质绘图。梯度电极系和电位电极系介绍在井内成对出现的同名电极称为成对电极，如测量电极M、N或供电电极A、B，而在井内单独出现的一个电极称为单电极或不成对电极，如电极系AMN中的A电极或电极系MAB中的M电极。理论和实验研究发现，成对电极间的距离与单电极到相邻成对电极间的距离之间的关系，对电极系测量结果影响最大，据此将电极系分成两大类：梯度电极系和电位电极系。1．梯度电极系 电极系的单电极到靠近它的成对电极间的距离大于成对电极间的距离时，称为梯度电极系。如AMN，当，或MAB当，都是梯度电极系。成对电极间的距离趋于零的梯度电极系称为理想梯度电极系。但实际上只要，就可以认为是理想梯度电极系。梯度电极系成对电极间的中点为深度记录点，记为O，记录点至单电极的距离称为梯度电极系的电极距，记为，梯度电极系的探测半径等于其电极距，即其探测范围是以单电极为球心，以电极距为半径的球体。2．电位电极系 电极系的单电极到相邻成对电极间的距离小于成对电极间的距离时，称为电位电极系。当成对电极间的距离趋于无限大时，称为理想电位电极系。但实际上，只要成对电极间的距离足够大，例如，其测量结果就相当于理想电位电极系。电位电极系的电极距是单电极到相邻成对电极间的距离，通常记为。其记录点是电极距的中点，记为O，电位电极系的探测半径是其电极距的两倍，即其探测范围是以单电极为球心，2为半径的球体。第三节 微电极测井微电极测井是在普通电阻率测井基础上发展起来的一种探测冲洗带电阻率的测井方法。它最突出的价值是在砂泥岩剖面划分渗透层从渗透层中扣除非渗透层夹层。它测量简单，而显示非常直观。一、微电极测井原理提出微电极测井的依据及测量原理储集层与非储集层的主要区别是提出微电极测井的地质依据。其主要区别是：储集层有良好的孔隙性和渗透性，而非渗透层有效孔隙极低，几乎是不渗透的。在钻井泥浆柱压力大于地层压力的条件下，这表现为泥浆滤液向储集层孔隙内渗滤，泥质颗粒滤积在其井壁上形成泥饼，而非储集层井壁则没有泥饼。在储集层内还形成冲洗带、过滤带和原状地层。储集层泥饼厚度大约0.1~2cm，电阻率大约是泥浆电阻率的1~3倍。而冲洗带电阻率大约是泥浆电阻率的3~5倍以上，这取决于储集层孔隙度。储集层有泥饼，而且泥饼电阻率与冲洗带电阻率有明显差别，这就为微电极测井提供了地质依据,设计两个微电极系贴井壁同时测量。微梯度电极系A0.025M10.025M2，受泥饼影响较大，Ra较低，而微电位电极系A0.05M2，受泥饼影响很小，Ra较高。两者按同一横向比例重叠。在储集层会出现明显的正幅度差（微电位Ra大于微梯度Ra）而在泥岩非储集层上两者重合。微电极测井的井下仪器有三个弹簧片或两个弹簧片做扶正器，其中一个弹簧片中央装有硬橡胶绝缘极板，极板上嵌有微电极系A0.025M10.025M2。弹簧片使微电极极板紧贴井壁，以克服泥浆对测量结果的影响。微电极极板上的三个电极可同时测量微梯度A0.025M10.025M2、微电位A0.05M2，另一个测量电极在地面或是井下仪外壳。微梯度和微电位的视电阻率都按下式计算：式中： ——微梯度或微电位视电阻率， ——微梯度或微电位测量电位差，； ——微梯度或微电位电极系系数， ——供电电流强度，。二、微电极测井的应用1．划分岩性和储集层泥岩：微电极曲线幅度为低值，无幅度差或只有很小的正幅度差或负幅度差，曲线平直，但随含砂量增加幅度略有升高。渗透性砂岩：幅度中等，明显正幅度差，幅度和幅度差有随粒度变粗而增加的趋势。渗透性生物灰岩或其它渗透性碳酸盐岩石：微电极曲线幅度和幅度差均明显大于邻近的渗透性砂岩。具体岩性划分，可根据本地地质情况和解释经验。致密砂岩或致密碳酸盐岩：微电极曲线有明显的高幅度，在砂泥岩剖面一般幅度最高，薄层呈尖峰状，这是最基本的特征，至于幅度差可正可负，不足为凭。一般砂岩中的夹层判断为灰质砂岩，而孤立致密层的岩性解释要根据地区经验和声速等岩性显示。2．确定岩层界面和扣除非渗透夹层 一般用微电位视电阻率异常的半幅点确定界面。如果储集层顶部或底部有致密夹层，仍把致密夹层划在储集层内。致密夹层：微电极曲线有高尖峰显示，尖峰底部厚度为致密层厚度。泥质夹层：微电极曲线明显下降，微梯度可降至泥岩值，微电位应降至低于砂岩微梯度值，但微梯度与微电位可不重合，此时可用微电位低阻异常的半幅宽作为泥岩夹层的厚度。3．确定井径扩大的井段 微梯度探测深度约4，微电位探测深度约10，它们相当于井壁探测环带的厚度。而微电极弹簧片张开的最大直径约40，若测井遇到石灰岩大溶洞或井壁坍塌形成的大洞穴，使弹簧片远离井壁，则微电极两条曲线幅度很低，等于或接近井下泥浆电阻率，则可判断该井段井眼扩大严重。4．确定冲洗带电阻和泥饼厚度这是最初发展微电极测井的目的之一，并制作了相应的解释图版，但经生产使用，发现地质效果并不很理想，解释方法又很繁琐，因而未推广。后来又发展了微侧向和微球形聚焦等冲洗带电阻率测井方法，使微电极测井的应用只限于定性解释。

第五章 侧向测井普通电阻率测井的视电阻率与岩石电阻率的关系十分复杂，难以用一条曲线确定侵入带电阻率或真电阻率，因而需要寻求能准确确定电阻率的测井方法。此外，在高矿化度泥浆或高阻薄层的井中，或者在高阻碳酸盐岩剖面的井中，普通电阻率测井的电流大部分在井内流动，流向目的层的电流很少，因而曲线平缓，定性解释也相当困难。这些原因促进发展了侧向测井，其特点是，在供电电极A上下方各加了两个同极性的电流屏蔽电极，使供电电极电流聚焦成薄板状垂直流向地层，再适度发散，然后流向电极B。因此，侧向测井又叫聚焦测井，是目前在盐水泥浆井、高阻薄层地区或碳酸盐岩地区广泛使用的电阻率测井方法。第一节 双侧向测井侧向测井目前有七侧向、三侧向、双侧向等。双侧向测井目前认为是最好的侧向测井方法，在长庆油田测井系列中也采用，故重点讲双侧向测井。一、测井原理双侧向是深侧向与浅侧向的组合。发展双侧向的目的，一是要使深侧向探测深度更大，而浅侧向探测深度适中，二是在实现这些要求时，深、浅侧向的其它特性又相同或相近，如分层能力和受井眼影响的程度，三是扩大电阻率测量范围，深、浅、微同时测量，这是对双侧向的要求。经过研究，双侧向是以七侧向电极系结构为基础，两侧增设柱状电极做辅助屏蔽电极（深侧向）或供电电极回流电极（浅侧向）。它与微球形聚焦测井组合起来，就成为微球——双侧向测井。二．双侧向测井的应用主要用途是：1.确定地层的电阻率；2.计算储层的含水饱合度；3.判断油、气、水层。第二节 球形聚焦和微球形聚焦测井简介一、八电极侧向测井八电极侧向测井简称八侧向，缩写为LL8，是一种不贴井壁，在井内居中测量的浅探测电阻率测井。它是电极距比浅侧向还小的七侧向电极系，在下方近处设置屏蔽电流回路电极B1，而在上方较远处设置回路电极B，，使其探测半径比通常的浅侧向还浅，约10~40。它常与双感应（中、深感应）组合，长庆油田就采用双感应——八侧向作为油井完井的测井项目之一。二、球形聚焦测井它是一种探测深度比八侧向更浅，但受井眼影响更小的浅探测电阻率测井。其应用与八侧向相同，常与双感应测井组合应用。探测半径。三、微球形聚焦测井它是按球形聚焦测井原理设计的冲洗带电阻率测井。其探测深度约5，是目前最好的冲洗带电阻率测井方法。微球形聚焦测井常与双侧向测井组合，长庆油田气井测井系列中就采用微球——双侧向。

第六章 感应测井感应测井根据电磁感应原理测量地层电导率，进而研究井剖面的岩性和油、气、水层。感应测井原理简介图6-1感应测井利用交流电的互感原理测量地层的导电性。如图6-1，设在无限均匀介质中有圆柱面坐标系rφz，z图6-1设井轴上有发射线圈T，它被通以固定频率和固定幅度的正弦交流电，它将在周围介质中形成交变电磁场。其上方有接收线圈R，用来接收电磁感应产生的感应信号。T和R组成一个双线圈系，是感应测井探测器的基本组成部分。设线圈系的轴与井轴一致，T和R中点间的距离称为线圈距，用L表示，其中点与坐标点的原点重合。线圈系周围的介质可看成是无数个截面积为，半径为的圆环组成。这些圆环称为单元环，它在通过轴的子午面上可用面积元表示。这些单元环像是一个闭合线圈，它们在发射线圈交变磁场的作用下，将产生感应电动势和感应电流。这些感应电流称为涡流，也是交变的，其大小与单元环电导有关，从而也与介质电导率有关。单元环感应电流的交变电磁场将在接收线圈中产生感应电动势，称为有用信号，因其大小与介质的电导率有关。而接收线圈与发射线圈直接耦合产生的感应电动势同介质的电导率无关，称为无用信号。感应测井仪器就是要压制无用信号，通过测量有用信号来测量地层电导率。第二节 感应测井视电导率曲线及其应用一、感应仪器的刻度为了使感应测井仪器标准化，需要用统一的标准仪器标定或刻度。比较直观的刻度方法是实体刻度，而比较实用的刻度方法是模拟刻度。实体刻度是以电导率为已知的均匀介质为标准进行的刻度。通常在线性范围内采用两点法刻度。如以空气为零电导率的均匀介质刻度零点，以电导率为σ的水溶液刻度σ点。这种刻度可以检查仪器的一致性，但不能反映其探测特性。为了检查感应测井仪器的探测特性，需要建立测井刻度井：有高、中、低电阻率的地层，地层厚度各不相同，用以检查仪器的探测深度和分层能力。实体刻度的优点是接近测井条件，但费用高。二、感应测井视电导率曲线的特点1．曲线形态对称于地层中点，高阻地层为低电导率异常，低阻地层相反。2．地层厚度大约2米以上，可用电导率的半幅点确定地层界面，当地层厚度再小时，地层界面向异常顶部移动，即半幅点厚度大于地层厚度。 3．低电导率异常的最小值是高阻层视电导率的代表值，而高电导率异常的最大值是低阻层视电导率的代表值。但由于围岩的影响，即使厚度10米，视电导率的代表值也低于地层真电导率，厚度愈小差别愈大。经验证明，当地层厚度≥1.6米时，两者的差别不是很大，可作为近似解释。如果要做严格的解释，则应进行有关的校正。三、感应测井的应用采用适当的组合测井，可以综合确定Rxo、Rt、di如双感应—聚焦（八侧向）。2.感应测井与一种孔隙度测井组合，可以计算地层水电阻率Rw，泥浆滤液电阻率Rmf，地层水含水饱和度Sw，和含油气饱和度Sh。长庆油田常用声感组合（声速和感应）来计算以上参数。3．定性判断油气水层。4．油田地质研究。如油层对比和油层非均质性研究，感应测井曲线优于侧向测井和普通电阻率测井，因为它界面清楚，层内非均质性显示明显，与自然电位曲线对应较好。5．划分裂缝带和有低阻环带的油气层。第三节 介电测井和电磁波传播测井在很长一个时期内，电阻率或电导率一直是区分油气水层的唯一电学参数，因而使各种电阻率测井不断得到发展和完善。但油田注水开发以后，逐步注入的淡水代替了油气层中被开采的油气，逐步变成部分产水或完全产水的水淹层。但油气层水淹以后电阻率变化不大，因而难以用电阻率区分水淹层与油气层。油田为了长期稳产高产，又要在原来的开发网内打调整井、更新井，这就需要寻找电阻率以外的参数来准确区分水淹层与油气层。这时，人们注意到水的介电常数比常见岩石和油气的介电常数至少高一个数量级，同时注意到电磁波的传播效应不仅与介质导电率有关，而且与介电常数和电磁波频率有关，电磁波频率愈高，介电常数的影响愈大，因而发展了探测岩石极化性质和电磁波传播测井。一、介质极化电介质在外加电场的作用下，其原子、离子或分子产生位移形成偶极子，并按外电场方向定向排列的现象称为介质极化。介质极化分为位移极化和转向极化。如果介质分子的正负电荷中心相重合，无电场时呈中性，而在外电场作用下，正负电荷的中心发生位移而不重合，形成偶极子，这种极化称为位移极化。位移极化与温度无关，极化程度很低。常见岩石矿物和油气都只能发生位移极化，其介电常数很低，差别也不大。而水分子是极性分子，其正负电荷中心不重合。无电场作用时，由于水分子的不规则运动，水本身仍呈中性。但在外电场作用下，水分子发生转动，按外电场方向排列。这种现象称为转向极化，极化程度大，介电常数很大，且与地层水含盐量无关。这使介电测井和电磁波传播测井成为与地层水含盐量无关的测井方法，有利于区分水淹层和油气层。二、介电测井1．测量原理 介电测井使用一个发射线圈，两个接收线圈，线圈中心都在井轴上。两个接收线圈中点的距离为0.2-0.4m，它决定仪器的分层能力，而发射线圈中点至相邻接收线圈中点间的距离为0.8-1.0m，它决定仪器的探测深度。由于电磁波传播效应的影响，电磁波在传播过程中要发生相位变化和幅度衰减，从而使两个接受线圈中的信号在相位上和幅度上有差别。测量相位差来研究地层性质的方法叫相位介电测井，测量两个接收线圈信号幅度及其比值来研究地层性质的方法，叫幅度介电测井；而有些介电测井仪器，包括这两方面的测量项目，已成为油田开发中的常规测井项目。2．介电测井的应用 图6-2（1）定性判断岩性和油水层 如图6-2所示相位介电测井曲线变化的大趋势与自然电位曲线形态相似，但小变化甚多，呈锯齿状。在砂泥岩剖面，泥岩相位差最大，因泥岩含水量最多，未水淹的砂岩油层相位差最小，因它含水量最少，砂岩水层相位差明显低于泥岩，又高于砂岩油气层，因它的含水介于两者之间，水淹层与水层相近，其相位差比未水淹的油层高20-30%。该图6号层显示明显的高电阻率，但其下部电阻率有降低的趋势，而相位差有明显增大的趋势，自然电位异常明显减小而使基线明显偏移，这些都说明已被水淹。5号层上部电阻率也明显下降，相位差也逐步明显升高，但它们对应SP异常由大渐小，这些是表明岩性变细，束缚水含量增加，应为油层。（2）计算含水饱和度 根据信号比和相位差，可用解释图板确立相对介电常数εr,然后可用下式计算含水饱和度：式中： ——含水饱和度； ——有效孔隙度： ——岩石骨架的相对介电常数； ——油气的相对介电常数； ——水的相对介电常数； c——经验系数，约1~2。

第七章 纯岩石地层评价方法1942年阿尔奇公式发表以后，人们试图将测井资料的解释从定性解释发展到定量解释，试图计算测井资料的孔、渗、饱。直到20世纪50年代后期威里等人提出和完善了声波测井计算孔隙度的方法，才以阿尔奇公式和威里公式为基础，发展了一套定量评价储集层的方法，称为纯岩石地层评价方法。后来又发展了一些快速直观显示地层含油性和可动油气的重叠图和交会图，它们也是纯岩石地层评价方法的一部分。因此，纯岩石地层评价方法包括：① 采用纯岩石模型，不考虑泥质影响，也不区分矿物成分； ② 用声速或任何一种孔隙度测井计算孔隙度，按已知岩性选择骨架参数； ③ 用阿尔奇公式计算含水饱和度和含油气饱和度； ④ 快速直观显示地层含油性、可动油和可动水的方法； ⑤ 计算绝对渗透率的方法；⑥ 综合判断油气、水层的方法。第一节 测井解释井段和储集层的划分一、划分测井解释井段声速测井与电阻率测井组合，进行纯岩石地层评价的基本公式： (阿尔奇公式) (威里公式)式中系数、和指数、及骨架时差与岩性有关。地层水电阻率RW与地层水含盐量有关，泥浆滤液电阻率和流体时差与泥浆性质有关。其中岩性和RW与地质条件有关，是地层评价最关键的因素。因此，将井剖面划分成若干个岩性和地层水电阻率相对稳定的解释井段是测井资料综合解释的首要工作，以便对每个解释井段选择相对应的测井解释参数，并对同一解释井段内储集层的孔隙性、渗透性、含油性及可动油气等进行相互比较，综合判断油气、水层。为了正确划分解释井段，必须把握以下环节。1.确定评价井段的地质层位裸眼井或套管井中，凡是测量了综合测井曲线的井段，都认为是地质评价井段。这种测量井段可能很长，可能包括不同地质层位及不同含油层系或油气藏，而含油层系或油气藏的划分与地质层位有关。而一个解释井段通常对应于一个油气藏，因为它有同一水动力系统，基本相同。因此，为了划分解释井段，首先根据标准层和地区经验，将本井评价井段的标准图或组合图与邻井对比，确定评价井段所属的地质层位，划分井剖面的主要含油层系，掌握其岩性、物性、含油性及电性特点。确定了地质层位和划分了含油层系以后,根据地区经验可知:（1） 有几个含油层系和油气藏,一个解释井段对应一个油气藏； 各含油层系或油气藏的基本岩性；各油气藏地层水电阻率；本井可能的油气、水分布情况。2.定性判断岩性确定岩性是测井解释的首要任务，只有岩性清楚了，才能正确地选择测井解释模型和有关参数。定性划分岩性是人们利用测井曲线的形态特征和读数的相对大小，根据长期生产实践积累的一些规律性的认识（经验）来划分地层岩性的方法。为了定性划分岩性，解释人员必须掌握如下基本知识：工作地区的地质特点，井剖面的岩性特征，基本岩性是什么，层系及岩性组合的关系如何等。另外，还需要通过一口或几口井较完整的钻井取芯或岩屑录井得到的岩芯资料与测井资料详细对比，总结测井资料划分岩性的规律。3．初步判断油气、水层储集层评价并不是要评价测量井段内所有的储集层，而是要评价可能含油气的地层以及油气层附近的水层，不需要评价连续分布的水层。比较的方法是判断油气水层的基本方法。其依据是阿尔奇公式，其前提是假设解释井段内储集层岩性和孔隙度相近，Rw相同，因而可认为储集层的R0接近，纯水层的Rt最低，而油气层的Rt明显高于水层。油气、水层的一般特征如下：纯水层：深探测电阻率最低，含水饱和度为100%，SP异常幅度最大，录井无油气显示，邻井证实（试油）为水层。油气层：深探测电阻率明显高于水层，大约为3～5倍，SP异常幅度小于邻近水层，录井油气显示好，邻井试油资料证实为油气层。孔隙度较高的气层，声波时差明显增大或出现“周波跳跃”。油水同层：其特征介于油气层和水层之间，一般出现在油水界面附近。深探测电阻率高于水层，低于油气层，当地层岩性变化不大而厚度较大时，由顶部到底部曲线出现明显降低现象，而自然电位异常幅度将有增大趋势。4.估计地层水电阻率的变化变化是划分解释井段的重要依据之一。估计变化的最好方法是看SP曲线（综合段1：200），其次是观察深探测电阻率曲线。通常可比较厚度相近的纯水层的SP和深探测电阻率曲线，当不同井段的SP和有明显变化时，则表明它们的地层