测井技术的发展与现状

测井一般概念测井技术的发展、现状测井解释面临的难题基本测井方法简介测井资料解释流程本讲主要内容：2021/10/10星期日1属于应用地球物理方法〔包括重、磁、电、震、测井〕之一。是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法。测井方法众多。电、声、放射性是三种基本方法。特殊方法〔如电缆地层测试、地层倾角测井、成像测井、核磁共振测井），其他形式如随钻测井。各种测井方法基本上是间接地、有条件地反映岩层地质特性的某一侧面。要全面认识地下地质面貌，发现和评价油气层，需要综合使用多种测井方法，并重视钻井、录井第一性资料。什么是测井2021/10/10星期日2测井技术的发展和现状世界测井技术发展现状中国测井技术的发展和现状2021/10/10星期日3世界测井技术的发展的现状一、测井技术发展回顾1、斯仑贝谢兄弟发现电测井（1927年）2、阿尔奇建立了阿尔奇公式，1941年3、勘探技术和开发技术4、岩石中电、声、核、力、机械、磁信息是建立找油找气的物理基础5、五代测井仪器的更新换代反映测井技术的进步2021/10/10星期日4世界测井技术的发展的现状二、三大测井公司 1、斯仑贝谢公司 2、阿特拉斯公司 3、哈里伯顿公司2021/10/10星期日5中国测井技术的发展和现状一、测井设备的发展1、模拟记录阶段 半自动测井仪（第一代） 50年代引进51型电测仪 JD—581多线电测仪（第二代）2、数控测井阶段 70年代3600数字测井仪（第三代） 80年代CLS-3700、CSU、DDL-III数控测井仪3、数控与成像测井并存阶段 90年代ECLIP-5700、MAXIS-500成像测井仪（第四代）（第五代）2021/10/10星期日6中国测井技术的发展和现状二、三个层次的测井解释技术形成 1、单井完井解释 2、单井精细测井评价 3、多井测井评价2021/10/10星期日7中国测井技术的发展和现状三、测井理论的发展 1、储层评价 2、测井资料的地质应用 3、非线性、非均质理论2021/10/10星期日8测井面临的难题一、地质方面 1、超低电阻率油气 2、多变的地层水砂岩油气层 3、砾岩、火成岩油气层评价 4、裂缝性油气层藏 5、碳酸盐岩裂缝性油气层 6、孔隙低渗透致密砂岩油气层。 7、稠油层 8、中高含水期的水淹层2021/10/10星期日9一、测井解释面临的难题1、低电阻砂岩油气层难点:电阻率曲线不能或很难区分油(气)水层形成原因：a.岩性细，束缚水饱和度高b.矿化度很高的泥质砂岩c.伊泥石、蒙脱石、伊／蒙混层含量高的泥质砂岩d.菱铁矿2021/10/10星期日10一、测井解释面临的难题2、地层水矿化度低且多变的油气层油气层与水层的电阻率都高，难区分3、砾岩、火成岩油气层评价非均质性特别严重，物性差。4、复杂岩性裂缝性油气层非均质性和各向异性特别严重2021/10/10星期日11一、测井解释面临的难题5、碳酸盐岩裂缝性油气层非均质性和各向异性特别严重6、低孔隙低渗透致密砂岩油气层。2021/10/10星期日12测井面临的难题二、工程方面 1、超饱和盐水泥浆测井 2、恶劣井眼环境测井

3、水平井测井2021/10/10星期日13测井方法简介电法测井声波测井放射性测井测井系列选择2021/10/10星期日14§1电法测井自然电位测井普通电阻率测井侧向〔聚焦〕测井感应侧井介电〔电磁波传播〕测井分类：天然电场和人工电场供电方式：直流电〔低频〕和交变电流（高频）新方法阵列感应阵列侧向过套管电阻率2021/10/10星期日15§1.1自然电位测井•原理：测量井中自然电场vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差2021/10/10星期日16§1.1自然电位测井•自然电位成因一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的。砂岩与泥岩的自然电位分布1、扩散—吸附电位：纯砂岩-11.6mV/18C纯泥岩59.1mV/18C2、过滤电位〔一般可忽略）：泥浆柱与地层之间存在压差时，液体发生过滤作用产生的。与压差、滤液电阻率成正比。渗透层平均值约为0.77mV泥岩砂岩泥岩+++—————++++++++————Cl-Na+Na+Na++-+-扩散电位吸附电位2021/10/10星期日17§1.1自然电位测井•曲线特点砂泥岩剖面：泥岩处SP曲线平直〔基线）砂岩处负异常〔Rmf>Rw)负异常幅度与粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比2021/10/10星期日18碳酸盐岩剖面高阻致密层处曲线倾斜高阻致密层自然电位曲线形状示意图§1.1自然电位测井碳酸盐岩地层孔隙和裂缝发育段、致密段与邻近泥岩比较，有不同程度的小幅度负异常。2021/10/10星期日19§1.1自然电位测井高低矿化度泥浆的自然电位曲线泥浆矿化度的影响•影响因素2021/10/10星期日20§1.1自然电位测井•其他影响因素：淡水层幅度变小；水淹层的幅度和基线发生变化；泥浆含有某些化学或导电物质；地面电场的干扰。•曲线质量要求1、泥岩基线稳定，100m井段基线偏移不超过10mV。2、自然电位正负异常符合钻井液矿化度与地层水矿化度之间的关系。负异常幅度与地层水矿化度成正比。3、与岩性剖面有对应性。4、曲线平滑，干扰幅度小于1.5mV。5、距井口200m井段的自然电位不作严格要求，但必须能清楚地划分砂岩。2021/10/10星期日21§1.1自然电位测井应用：1、判断岩性，划分渗透层；2、用于地层对比；3、求地层水电阻率；4、估算地层泥质含量；5、判断水淹层；6、研究沉积相。2021/10/10星期日22§1.2普通电阻率测井——早期的测井方法•测量原理电极系供电测量某两点间的电位差刻度视电阻率两种电极系：电位电极系梯度电极系电极距电极距越长，探测范围越大。NMABAM2.5米梯度0.5米电位2.250.50.52.252.5电极距测量电极供电电极供电电极测量电极2021/10/10星期日23§1.2普通电阻率测井•曲线特点1、高阻层梯度曲线高阻层处：视电阻率增大，曲线不对称。底界面附近：底部梯度曲线出现极大值。2、高阻层电位曲线高阻层处：视电阻率增大，曲线对称于层的中部。层界面附近：曲线有拐点。常用系列：2.5米和4米底部梯度电极，0.4米电位电极。梯度曲线电位曲线2021/10/10星期日24§1.2普通电阻率测井•影响因素测量的视电阻率是电极系附近各种介质导电性的综合反映：减值屏蔽1、电极系附近的地层电阻率和层厚是主要影响因素；2、不同的电极系，测量的曲线数值和形状不同；3、泥浆电阻率、井径、围岩电阻率及其厚度影响数值，4、高阻邻层的屏蔽影响。减值屏蔽、增值屏蔽2021/10/10星期日25§1.2普通电阻率测井•应用1、标准电极系与自然电位和井径曲线组合为标准测井，用于绘制综合录井图、划分地层剖面和地层对比。多数地区选用2.5米梯度电极系作为标准电极系。盐水泥浆井中采用电极距较长的梯度电极系。2、用于划分地层界面。3、用长电极梯度曲线〔如4米梯度〕定性分析储层含油性。4、短电极的电位曲线用于跟踪井壁取心。•质量要求1、长电极系曲线在厚泥岩处数值相等。2、2.5米和4米梯度曲线形状相似，厚层砂岩数值接近。3、曲线与自然电位曲线、岩性剖面有对应性。2021/10/10星期日26§1.2普通电阻率测井•微电极测井ML1、贴井壁测量，同时测量微梯度和微电位两条曲线。前者主要反映泥饼附近的电阻率，后者反映冲洗带电阻率。2、探测范围小〔4cm和10cm），不受围岩和邻层的影响。3、适用条件：井径10-40cm范围。4、质量要求1〕泥岩低值、重合；2〕渗透性砂岩数值中等，正幅度差(盐水泥浆除外）；3〕致密地层曲线数值高，没有幅度差或正、负不定的幅度差。4)除井眼垮塌和钻头直径超过微电极极板张开最大幅度的井段外，不得出现大段平直现象。测量示意图泥饼冲洗带2021/10/10星期日27§1.2普通电阻率测井•微电极测井应用1、详细划分地层剖面；2、判断岩性，划分渗透层；3、精确划分储层有效厚度；4、确定冲洗带电阻率。5、分析储层非均质性2021/10/10星期日28§1.3侧向〔聚焦〕测井•基本原理盐水泥浆、高阻薄层条件下，普通电阻率测井失真，········增加屏蔽电极，使主电流被聚焦，侧向流入地层的电极系测量方法。三侧向测井电流分布图屏蔽电极2021/10/10星期日29§1.3侧向〔聚焦〕测井•双侧向测井DLL1、深浅侧向同时测量，分别用36Hz和230Hz的电流供电。用相应频率的选频电路进行监督和测量。2、很大的测量范围，一般是1-10000m。3、深侧向探测深度大〔约2.2m），双侧向能够划分出0.6m厚的地层。双侧向电极系和电流分布图2021/10/10星期日30§1.3侧向〔聚焦〕测井•测井曲线双侧向-微侧向LLD-LLS-MLL双侧向-微球型聚焦LLD-LLS-MSFL•曲线特点当Rm<Rw，LLDLLS；当Rm>Rw，水层，LLDLLS；油层，LLDLLS。2021/10/10星期日31•双侧向应用1、适合于高阻剖面、盐水泥浆条件。2、划分剖面，判断油〔气）、水层；3、求取地层真电阻率；4、用于高阻地层裂缝识别，储层评价。§1.3侧向〔聚焦〕测井•质量要求1、重复误差，在仪器动态范围内小于7％。2、在非渗透层，井眼校正后，深浅双侧向曲线的相对数值误差不大于10％。3、在仪器动态范围内，不得出现限幅值。2021/10/10星期日32lld=140mlls=52lld/lls=2.8=7.5%裂缝储层评价2021/10/10星期日33§1.4感应测井•基本原理利用电磁感应原理测量地层电导率的方法。交流电发射线圈T交变电磁场感应电流次生磁场接受线圈感应电动势感应电动势与涡流电流大小成正比涡流大小与介质电导率成正比。感应测井原理示意图发射线圈接受线圈涡流•测井曲线双感应-八侧向ILD-ILM-LL8双感应-球型聚焦ILD-ILM-SFL探测深度1.6m-0.75m-0.45m测量范围小于100m。2021/10/10星期日34§1.3感应测井•曲线特点Rm>Rw，地层水矿化度高：标准水层ILDILMLL8负差异标准油层ILDILMLL8正差异泥岩、致密层曲线重合•质量要求1、在1Ω·m—100Ω·m范围内，重复误差小于5％。2、泥岩、非渗透层段，深、中、浅电阻率值应基本重合。3、在仪器动态范围内，不得出现饱和现象。4、除金属落物等影响外，曲线应平滑无跳动。2021/10/10星期日35§1.3感应测井•应用1、适合于淡水泥浆、油基泥浆条件，中低阻剖面。2、划分剖面，判断油〔气）、水层；3、求取地层真电阻率，评价含油性。2021/10/10星期日36§2声波测井探测井剖面岩石声学物理特性的测井方法声波速度〔时差〕测井声幅测井声波变密度测井声波全波列测井声波成像测井新方法分区水泥胶结测井多极阵列声波交叉偶极子声波2021/10/10星期日37§2.1声速测井•基本原理声脉冲发射器滑行纵波接收器适当源距，使达到接受器的初至波为滑行纵波。记录初至波到达两个接收器的时间差tµs/m仪器居中，井壁规则t=1/tt2021/10/10星期日38•补偿声波测井1、井眼变化的补偿2、仪器倾斜影响的补偿3、深度误差的消除§2.1声速测井2021/10/10星期日39•声波时差曲线的影响因素裂缝或层理发育的地层未胶结的纯砂岩气层、高压气层井眼扩径严重的盐岩层泥浆中含有天然气周波跳跃§2.1声速测井2021/10/10星期日40•质量要求1、渗透层不得出现无关的跳动，出现周波跳跃测速应降至1000m／h以下，重复测量。2、声波时差数值应符合地区及岩性规律，并与补偿中子、补偿密度孔隙度相对应，不得低于对应的岩石骨架值。3、重复误差在渗透层不得大于±10μs／m。4、测后有套管声波时差记录，误差范围：187μs／m±5μs／m§2.1声速测井2021/10/10星期日41§2.1声速测井•应用1、划分岩性2、判断气层3、确定地层孔隙度4、估计地层异常压力5、合成地震记录岩石骨架值砂岩182168灰岩156白云岩143硬石膏164淡水620盐水6062021/10/10星期日42§2.2声波全波列测井•特点全波列波形记录全波列数据可以利用纵波、横波速度信息和幅度信息，以及斯通利波、伪瑞利波等信息。2021/10/10星期日43§2.2声波全波列测井波形曲线•质量要求1、波形幅度适中，不能出现平头和平直现象。2、时间采样间隔保证全部波形被采样。3、不能出现连续干扰信号。2021/10/10星期日44§2.2声波全波列测井•应用1、提取纵、横波信息〔时差和幅度）2、利用纵、横波时差确定岩性3、确定地层孔隙度4、利用时差和幅度信息识别裂缝5、计算弹性模量和力学参数，分析岩层机械特性。2021/10/10星期日45§2.3固井声幅及变密度测井•固井声幅测井〔CBL）—水泥胶结测井记录首波半周幅度，即声幅曲线。反映水泥与套管〔第一界面〕胶结质量套管与水泥环的声偶合2021/10/10星期日46§2.3固井声幅及变密度测井•声波变密度测井〔VDL）反映第一、二界面水泥胶结质量变密度2021/10/10星期日47§2.3固井声幅及变密度测井•声波变密度测井组合曲线CBL、VDLCCL、GR•固井质量测井要求1、应在注水泥后24—48h〔最佳测量时间〕之间进行测量。2、仪器在自由套管井段进行刻度。3、测至水泥面以上进入自由套管至少五个稳定接箍。2021/10/10星期日48§2.3固井声幅及变密度测井•声幅曲线质量要求1、自由套管处幅度在8cm～12cm之间，接箍显示清楚，接箍信号的相对幅度大于2cm。2、曲线不得出现的负值。3、曲线重复误差应小于10%。•变密度曲线质量要求1、自由套管处VDL套管波显示清楚，明暗条纹可辨，箍处有明显的“人〞字形条纹。2、VDL显示对比度清晰、适中、明暗变化正常。3、VDL与CBL曲线有良好的对应关系。•磁性定位曲线质量要求1、必须连续记录，干扰信号幅度小于接箍信号幅度的1／3。2、接箍信号不能出现畸形峰。3、短套管附近、井底、目的层段不得缺失接箍信号。2021/10/10星期日49§3放射性测井•是根据岩石及其孔隙流体的某种核物理性质探测井剖面的一类测井方法。•优点是：裸眼井、套管井都能正常测井，不受钻井液的限制。•方法多，十余种：自然伽马测井、自然伽马能谱测井密度测井、岩性密度测井中子测井——中子伽马测井、补偿中子测井中子寿命测井、C/O能谱测井RMT放射性同位素测井

——核测井2021/10/10星期日50§3.1自然伽马和自然伽马能谱测井岩层中的天然放射性核素衰变伽马射线岩性不同放射性核素的种类和数量不同自然伽马射线的能量和强度不同测量井剖面自然伽马射线的强度和能谱的测井方法。自然伽马测井曲线GR自然伽马能谱测井曲线—铀U、钍Th、钾K的含量去铀自然伽马CGR总自然伽马GR•测量基础2021/10/10星期日51§3.1自然伽马和自然伽马能谱测井•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2021/10/10星期日52§3.1自然伽马和自然伽马能谱测井•质量要求1、测前、测后校验对主校验工程值误差±7%。2、重复曲线与主曲线，形状基本相同，重复误差不大于10％。3、曲线变化形态与岩性剖面吻合。4、K、U、Th重复误差：K：±0.5U：±2ppmTh：±4ppm

2021/10/10星期日53§3.1自然伽马和自然伽马能谱测井•自然伽马测井资料的应用1、划分岩性。2、地层对比。只与岩性有关，容易找到标志层。3、计算泥质含量。•自然伽马能谱测井资料的应用1、识别高放射性储集层，寻找泥岩裂缝储集层。2、确定粘土含量、粘土类型及其分布形式。3、用Th/U、Th/K比研究沉积环境、沉积能量。4、有机碳分析及生油岩评价。5、变质岩、火成岩等复杂岩性解释。2021/10/10星期日54§3.1密度和岩性密度测井•基本原理伽马源射线地层介质康普顿效应射线强度衰减探测记录射线强度〔计数率）仪器刻度岩石体积密度•补偿密度测井FDC双源距贴井壁测量，长短源距探测器组合补偿泥饼影响。体积密度曲线DEN密度校正曲线CORR和井径曲线2021/10/10星期日55§3.1密度和岩性密度测井•岩性密度测井LDT测量地层的体积密度和光电吸收截面指数。记录DEN、CORR、Pe曲线。•质量要求1、井眼规则、岩性均匀处，重复曲线误差值小于0.05g／cm3。2、曲线数值与主要岩性符合，与补偿中子、声波时差孔隙度对应。3、井径规则处，密度校正曲线一般应为零值或正值。4、Pe测量值的重复误差为±0．5b／e。5、Pe值应与岩性剖面吻合。2021/10/10星期日56§3.1密度和岩性密度测井•密度曲线的应用1、划分岩性。2、判断气层。3、计算孔隙度。•Pe曲线的应用1、识别岩性。2、寻找重矿物。3、在重晶石泥浆条件下，识别裂缝带。2021/10/10星期日57§3.2补偿中子和中子伽马测井•基本原理中子源快中子地层介质热中子补偿中子测井：测量地层对中子的减速能力，测量结果主要反映地层的含氢量。中子伽马测井：测量热中子被俘获而放出中子伽马射线的强度。两者均属于孔隙度测井系列。2021/10/10星期日58•补偿中子测井曲线CNL双源距补偿井眼影响。CNL曲线单位：石灰岩孔隙度P.U

•中子伽马测井曲线NGNG测量值单位：计数率〔脉冲/分）条件单位§3.2补偿中子和中子伽马测井2021/10/10星期日59•补偿中子测井质量要求1、重复误差要求：孔隙度在10P.U以内，误差绝对值小于1P.U；孔隙度10～20P.U以内，误差绝对值小于2P.U；孔隙度20～30P.U以内，误差绝对值小于3P.U2、曲线数值与主要岩性吻合，与补偿密度、声波时差孔隙度对应。•中子伽马测井质量要求1、重复曲线形状相同，渗透层测量重复误差5%以内。2、横向比例选择：碳酸盐岩剖面0.3条件单位/格砂岩剖面0.1条件单位/格，3、曲线数值符合地区规律。§3.2补偿中子和中子伽马测井2021/10/10星期日60§3.2补偿中子和中子伽马测井•应用1、确定储集层孔隙度。2、划分岩性。3、判断气层。4、套管井中子伽马推移测井寻找气层。中子伽马推移测井气层识别图2021/10/10星期日6120212220-22合试日产油60.9吨，气43130方Rt=7.9-6.2Ω·m，Ac=380-325μs/mNG1=0.89-0.82，NG2=1.11-1.02中子伽马推移法安66井2021/10/10星期日62§4测井系列选择•合理、完善的测井系列是保证测井解释能力的前提。不同的地质剖面，不同的钻探目的，选择的测井系列、测井项目不同。•岩性测井系列、电阻率测井系列、孔隙度测井系列、必要的辅助测井