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1、,测井基本知识 张崇斌,测井原理及测井过程, 应用地球物理测井，也叫油矿地球物理测井或石油测井，简称测井。石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的 原始资料。这种测井习惯上称为勘探测井。而在油井下完套管后所进行的一系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。 ,测井原理及测井过程,在油田勘探与开发过程中，测井是确定和评价油、气层的重要手段之一，也是解决一系列地质问题的重要手段。它能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据,测井原理及测井过程,一、测井方法分类及测井的任务 在油气田的勘探和开发阶段，现场地质工作的重要任

2、务之一就是划分钻井地质剖面。 通过确定井所穿过的各地质时代地层的层序、埋藏深度、地层厚度和岩石性质来了解油气生、储、盖层的构造位置、岩性特征及含油气情况等。完成这些任务除通过钻井取心、井壁取心、岩屑录井等地质方法外，再就是通过测井方法，对岩层各种地球物理性质进行研究，间接地确定岩层的地质特性。,测井原理及测井过程,岩层有各种物理特性，如电化学特性、导电性、导热性、声学特性、弹性、放射性等。还有其他的物理特性，如孔隙度渗透率、饱和度等。一定的地质性质必然反映出相应的地球物理性质。当岩层的地质性质变化时，其地球物理性质也随之而变化。因此，可以通过测量岩层的地球物理性质的变化，间接地认识岩层的地质性

3、质。另外，还有一些施工中的工程技术问题，也可以通过测井来提供所需要的数据和资料。,测井原理及测井过程,测井方法的一般分类 测井工程采用专门的测井仪器和设备,按照测量的原理和测井方法，可概括分为以下几类： (1)以岩石导电性质为基础的测井方法，包括普通电极系视电阻率测井、微电阻率测井、侧向测井、感应测井等。 (2)以岩石电化学性质为基础的测井方法。如自然电位测井、人工电位测井等。 (3)以岩石弹性为基础的测井方法。包括声波速度测井、声波幅度测井、声波全波列(变密度)测井等。 (4)以岩石的原子物理及核物理性质为基础的测井方法。包括自然伽马测井、密度测井、中子测井、伽马能谱测井、同位素示踪测井等。

4、 (5)其他测井方法。如介电测井、核磁测井、地层倾角测井、热测井、气测井以及检查井内技术状况的测井项目，如地层测试、井壁取心、油井射孔、检查油井套管破裂或腐蚀状况、检查地层压裂或酸化效果等。,测井原理及测井过程,测井的基本任务 (1)建立钻井地质剖面，详细划分岩性和油气生、储、盖层，准确地确定岩层深度和厚度。 (2)评价油气储集层的生产能力，定量或半定量地估计岩层的储集性能孔隙度、渗透率及含油气饱和度。 (3)对储集层的含油性作出评价，包括确定油气层的有效厚度、可动油气含量、流体密度和相对渗透率等。 (4)进行地层对比，研究构造产状和地层沉积等问题。 (5)在油田开发过程中，提供油层动态资料、

5、研究地层压力变化等。 (6)研究油井的技术状况，如井斜、井温、井径和固井质量,测井原理及测井过程,测井仪器由专用测井电缆送到井下，测井时绞车滚筒牵引电缆将仪器匀速上提，被测地层物理参数由仪器获取后，经缆芯传送到地面的记录仪器进行记录，便将采集到的相应的物理参数，按一定的深度比例和横向比例记录在记录纸上，并将得到一条或几条连续变化的曲线,这就是测井曲线。如果测的是自然电位，这条曲线就叫做自然电位曲线，如果测的是电阻率，就叫做电阻率曲线等等,测井原理及测井过程,测井的影响因素 1.测井仪器方面的影响 稳定性是指其他条件不变，仪器在允许连续工作期间，测量结果不超过允许指标。 直线性是指在规定的条件范

6、围内，输入信号与输出信号成线性关系，误差不超过规定范围。 一致性是指使用不同的同类仪器进行测量时，只要测量条件相同，测量的结果都要一样，误差在规定范围内。 标准化是指仪器的标准刻度，测井仪器得用标准量具予以标定才能应用，不经标准刻度测出的数据是不能应用的。 仪器方面的影响是一个重要的因素，使用时务必使仪器指标达到要求。,测井原理及测井过程,2.钻井施工造成的影响 在钻井过程中，钻井液的高速循环，不停地冲刷井壁，把井壁附近地层中的液体的可动部分带走，井壁上就形成了一个被钻井液冲刷的环带，称冲洗带。一般情况下，井眼内液柱压力高于地层压力，钻井液滤液就浸入到具有渗透性的砂层或粉砂层里去。这时，一方面

7、钻井液中的泥质颗粒在具有渗透性的地层部位结成泥饼；另一方面，钻井液滤液挤走了渗透层中所含的部分原始流体，形成了一个称为浸入带的环带。这些环带具有的电阻率分别称为：泥饼电阻率、冲洗带电阻率、浸入带电阻率。地层未被钻井液滤液浸入部分的电阻率称地层电阻率，这几个环带具有的电阻率对地层电阻率的测量结果都有影响。另外，井径扩大和不规则、钻井液电阻率太高或太低都会影响测量结果。,测井原理及测井过程,3.地层厚度的影响 地层厚度是不同的，有的地层厚度可达几十米，有的则很薄，只有几十厘米。有的地层岩性很均匀，有的地层则不然。厚而均匀的地层容易求准地层的物理参数，层薄又不均匀的地层，要求准各种物理参数就比较困难

8、。例如，在进行普通电阻率测井时，常遇到所测的目的层附近上下还有高阻层，称为邻层，这种邻层的存在对电流的分布影响很大，使目的层的电阻率测不准。,测井原理及测井过程,三、测井系列及服务内容 1.勘探测井 (1)常规测井系列。对于裸眼井段的测井，一般常规测井系列能提供地层的三孔隙度和三电阻率，以及自然电位、自然伽马、井径等基本测井资料。经过车装或撬装计算机系统或计算中心的数字处理，能够向用户提供以下几项数字处理解释成果：地层的岩性；油、气层的深度、厚度；地层的孔隙度、含油(水)饱和度、渗透率以及泥质含量等。 (2)地层倾角测井。地层倾角测井能向用户提供井斜角度、井斜方位、地层倾角和地层倾角方向，以及

9、井径和井眼容积等资料。通过多井的计算机处理解释，还能提供油藏构造形态和分析古沉积环境，从而帮助指导下一步的勘探工作,测井原理及测井过程,(3)地层测试器。地层测试器能测量各井段地层的实际压力，能作出地层的压力梯度曲线， 更重要的是能直接从地层中取出油、气或水样，从而给下一步的试油工作提供可靠依据，另 外还能估计地层油气层的有效厚度。 (4)井壁取心。井壁取心作业能按照测井结果准确地从井壁取出岩心，用以分析地层岩性及含油性，验证解释结果，弥补钻井取心的不足。 另外，还有岩性密度测井、自然伽马能谱测井、微差井温测井等，都能向用户提供有用的井下或地层资料，为油气田勘探与开发服务。,测井原理及测井过程

10、,2.生产测井 生产测井主要是指套管井的测井作业。主要有以下服务内容： (1)测井下压力、温度、流量、流体密度。 (2)确定出水层位。 (3)确定串槽位置。 (4)判断剩余油饱和度。 (5)同位素示踪测井、自然伽马能谱测井。 (6)工程测井。如多臂井径、井下电视、声波变密度测井等。 (7)油层动态分析等。,测井原理及测井过程,3.工程测井 1)射孔作业。它是用炸药爆炸形成高能射流，射穿套管、水泥环与地层沟通油气流通道的作业。主要有电缆输送套管射孔、电缆输送过油管套管射孔和油管输送射孔三种工艺类型。 (2)水泥胶结测井。主要用于检查固井质量。 (3)测钻杆遇卡位置和爆炸松扣。 (4)爆炸切割钻杆

11、和油管。 (5)磁测井、多臂井径、井下电视，用以检查套管变形、腐蚀或石灰岩溶洞、裂缝等。 (6)压裂弹气体压裂地层，以便提高产量。 (7)电缆输送贴补套管。 由上述各种服务项目可以看出，测井作业在油、气田勘探与开发过程中是非常重要和不可缺少的环节。,测井原理及测井过程,测井所用的设备 井场测井作业需用以下设备： 1)地面仪器：数控系统和记录系统； 2)井下仪器：下井仪器及下井工具等； 3)输送系统：绞车、滚筒、电缆； 4)供电系统：发电机、外接电源； 5)深度系统：直线器，深度面板等； 6)井口设备：滑轮、指重计、话筒等； 7)工房或工程车：工作场所，存放仪器、工具、备件等； 8)辅助设备：仪

12、器托盘、仪器架、源罐或源车、防爆箱、各种刻度器和专用工具,测井技术发展简况,测井技术发展简况 一、电极系测井阶段 大约在50年代中期以前，主要使用的测井方法是普通电阻率测井。它是用几组不同探测深度的电极系测出几条视电阻率曲线。然后用图版求出地层的真电阻率，再判断油气水层。它的理论基础是电磁场论。当时其它的测井项目还有自然电位、自然伽马、中子伽马、井径、井温、流体电阻率和微电极。当时从事测井作业的人员也比较少，测井技术在油气田勘探开发中的重要性也还没有充分认识,测井技术发展简况,二、综合测井阶段 50年代中期到70年代中期，声速、感应、侧向、补偿中子、补偿密度等测井方法相继问世。测井解释已能根据

13、几种孔隙度测井资料和几种电阻率测井资料进行综合解释来判断油气水层。能独立地进行多种测井服务的测井公司不断发展和壮大。地层倾角、地层测试、聚能射孔、地震测井、生产测井、工程测井技术都有了很大发展。同时，测井绞车动力系统和测井电缆的制造工艺也有很大的发展。地面仪器除模拟记录外，已开始使用磁带机进行数字记录。,测井技术发展简况,三、数控组合测井阶段 70年代中期以后，计算机技术在测井作业中得到应用。数控测井技术发展了起来。由于井下仪器电子线路采用了集成电路器件，体积大大缩小，加上采用了脉冲编码调制技术，使多种下井仪器组合测井成为可能，从而减少了下井次数，提高了测井效率；车装或撬装计算机能在井场及时为

14、用户提供快速直观解释成果；还可以通过卫星把测井资料传送到计算中心，为用户进行数字处理。这些，进一步扩大了测井的服务范围。在射孔技术方面，发展了油管输送射孔技术。生产测井和工程测井也出现了许多新的测井方法。利用泥浆压力脉冲编码传送测井信号的随钻测井也发展了起来。许多尖端科学技术都相继在测井技术上得到应用。测井技术正在向着更高的水平发展。,测井设备,井场测井作业需用以下设备： 1)地面仪器：数控系统和记录系统； 2)井下仪器：下井仪器及下井工具等； 3)输送系统：绞车、滚筒、电缆； 4)供电系统：发电机、外接电源； 5)深度系统：直线器，深度面板等； 6)井口设备：滑轮、指重计、话筒等； 7)工房

15、或工程车：工作场所，存放仪器、工具、备件等； 8)辅助设备：仪器托盘、仪器架、源罐或源车、防爆箱、各种刻度器和专用工具等。,测井设备,测井电缆 一、测井电缆的用途与分类 测井是为了探测井下各种参数，电缆的重要作用就是起着输送、信道作用。它主要有三种功能： (1)输送各种下井仪器、工具，并承受其拉力。 (2)向井下仪器供电及传送各种控制信号。 (3)将井下仪器输出的信号传送到地面测井系统。,测井设备,二、测井电缆的结构及主要性能指标 1.测井电缆的结构 (1)导电缆芯。导电缆芯由一根或几根线芯组成，而每一根线芯又是由一根或多根铜导线(或细钢丝)按一定方向绞合而成。导电缆芯应具有尽可能低的电阻值，

16、并能在井下和地面上的各种工作状态下具有绝缘性 (2)缆芯绝缘层。缆芯绝缘层决定了缆芯的耐温性能和电气性能。绝缘层材料一般为橡胶或低密度聚乙烯，后者耐温性能较好,测井设备,(3)充填物 (4)编织层 (5)铠装防护层。铠装防护层是在编织衬垫层外绕包两层铠装钢丝。内层铠装钢丝直径小于外层铠装钢丝直径，通常用的电缆外层是左旋的，而内层是右旋的 (6)电缆构件参数。电缆构件的主要参数有：电缆外径、内外层节距、内外层钢丝直径、内外层钢丝比等 (7)电缆绕向,测井设备,2.测井电缆的主要性能指标 (1)电缆的机械性能。电缆的机械性能是指电缆的抗拉强度、耐腐蚀性、韧性及弹性等。它是电缆的重要性能之一，它决定

17、了电缆自身的质量指标 (2)电缆的电气性能。电缆的电气性能主要指电缆的电阻、电容和电感。 三、测井电缆的维护与保养 (1)检查电缆外皮是否完好,测井设备,如发现锈蚀和磨损严重时应及时处理。电缆被腐蚀后主 要特点是变脆，钢丝失去弹性。因此要经常检查电缆头附近的电缆。用手弯曲电缆，若发现断钢丝或钢丝失去弹性时，必须采取剁电缆或更换新电缆的果断措施 (2)如果电缆发生较轻的打扭，可用锁钳或整形钳夹住，向反方向弯曲，以便电缆恢复原状，人力不能恢复时，可利用场地绞车，加22722727kg的拉力，使电缆恢复到原来形状，加拉力时配合整形，效果更好。,测井设备,(3)如发现断丝(少数几根)，可采取压接方法来

18、维修或进行铠接。生产测井电缆不接修，应及时剁电缆或换新电缆。 (4)每次测完井后都要对电缆进行清洁或喷防锈油，以防电缆锈蚀，延长电缆使用寿命。 (5)每次测完井或检修电缆后都要使用万用表检查缆芯通断情况，用兆欧表检查缆芯绝缘情况。,测井设备,拖电缆 绞车滚筒新上的电缆，一般是从电缆厂家的电缆盘上或者从另一台绞车滚筒上(二者均未加入规定的阻力)盘绕的。这种状态下电缆是不可以用来进行射孔或其他下井作业的。因为这 时在滚筒上的电缆层与层之间，匝与匝之间是松弛的，如果下井使用，当下到一定的深度，下井电缆的重力会使滚筒的外一圈电缆挤入下层电缆中间，或者还可能挤入下下层电缆之中，使电缆无法在滚筒上正常的盘

19、绕和起下，造成电缆损伤事故。因此，新上的电缆必须重新全部放出，然后模拟井下电缆重力重新盘绕好方可下井使用，这种使电缆产生规定张力的盘绕作业过程称为拖电缆。,测井设备,电缆缆芯故障的检查 1)电缆断芯位置的检查方法 (1)电容法。用数字万用表测量断芯两端对外皮的分布电容，分别用C1和C2表示。若电缆总长度为L，则对应于C1那一端到断芯的长度L1为： L1=C1/(C1+C2)L (2)充电法 分别对断芯两端充电，卡准相等的充电时间，多次测量取充电电流I1和I2的平均值 L1=I1/(I1+I2)L ,电缆鱼雷和马笼头,马笼头是指电缆末端与仪器连接的快速连接头，又称电缆头。确切地说马笼头是指加 长

20、极的十芯电缆头。电缆的末端是鱼雷，电缆头的上端是鱼雷。鱼雷是为了适应不同直径的下井仪器和不同的连接方式。 电缆头分七芯电缆头、单芯电缆头、十芯电缆头等。,电缆鱼雷和马笼头,电缆鱼雷和马笼头的结构及用途 电缆鱼雷的结构 电缆鱼雷是在钢管式的鱼雷外壳里，用锥筐、锥体把电缆末端的两层钢丝固牢，将电缆缆芯和内皮一根钢丝接上密封插头。 电缆鱼雷的用途 电缆鱼雷的用途是能和各种电缆头相接。不管什么样的电缆头，上端都接成鱼雷插头，只是母接头。,电缆鱼雷和马笼头,马笼头的用途 1)连接电缆和下井仪器。由软的电缆过渡到硬的仪器。使输送仪器下井作业方便灵活。 2)能快速连接和拆卸，又能保证缆芯与仪器导线的通断和绝

21、缘良好。 3)具有固定拉力的弱点，下井仪器在井中遇卡时，或处理事故时能在张力棒处拉断，以避免电缆断落井中。,电缆鱼雷和马笼头,4)具有标准外径,压有金属花纹的打捞罩，便于打捞工具打捞，能避免下井仪器在打捞时受损。 5)具有加长电极的马笼头，其10芯与电缆头外壳绝缘，加长了双侧向测井仪远电极的距离，保证其探测深度,天地滑轮,天地滑轮的作用及其优点 天地滑轮具有承担电缆、下井仪器重量及电缆的导向作用。使用天地滑轮省掉了座式滑轮所必须的井口马达、机械转数表、记号器设备，大大简化了井口设备。使用天地滑轮，其地面滑轮不象座式滑轮直接坐在井口上，而是靠链条固定在井口附近，这样滑轮本身有一定的活动性，既使绞

22、车电缆容易盘，又能使井口有一定的空间，便于在井口组合仪器，为组合测井提供了方便。使用天地滑轮，在中途换接仪器时可自行提升井下仪器，同时增加了仪器出入井口的方便和安全性，并且为穿心式解卡工艺的实施创造了条件。,集流环(滑环),集流环的功能 集流环通常称为滑环。它是使处在转动状态下的滚筒上的电缆缆芯与地面仪器集流环引线始终保持连通的装置。它将缆芯与地面仪器的接线控制板连接，能在起下电缆的滚筒转动时保持缆芯及地线与地面仪器间连通良好，电阻不变，且相互之间绝缘良好，以便向下井仪器供电和将下井仪器的电信号传输到地面仪器。,集流环(滑环),集流环的结构和形状不尽相同，但其作用都是一样的。从结构上看，集流环

23、可分为三个部分，即转动部分、炭刷部分和外壳 集流环使用及维护保养 1)要将炭刷与铜环装正，使其有最大的接触面积，才能保证接触良好。 (2)集流环轴与滚筒轴要用同轴线并要安装牢固，否则转动偏心会上下摆动，造成接触不良甚至忽通忽断。 (3)保持接触点与集流环表面的清洁，及时清除污垢。 (4)连接线和插头要牢固，敞开式集流环是裸露的，必须注意防水防潮。,马丁代克深度传送系统,在测井过程中，深度系统的准确性、可靠性对于取得高质量的测井资料是至关重要的。测井采集的数据有两类：一类是测井信息；另一类是深度信息。,马丁代克深度传送系统,马丁代克深度传送系统是深度系统的一部分。深度系统包括三部分电路和设备：直

24、线测量设备(马丁代克)，它的测量轮带动的深度编码器构成深度码发送系统；双计数器面板；信号采样面板中深度逻辑板和深度设备接口。 测井时，测量轮的转动通过深度传动机构带动光栅盘随着电缆的起下而转动，光源灯透过特制的光栅盘使光电脉冲发生器产生光电脉冲。单位时间内输出的脉冲数量就反映了测井速度；自深度起算点开始，累计的脉冲多少就记录了测井深度,马丁代克深度传送系统,测井系统的测井记录中，深度值是根据深度编码脉冲的计数确定的。当井下仪器在井内移动时，电缆的直线运动使深度编码器的圆盘作圆周运动，产生相应的深度脉冲，送到信号采样面板中的深度电路部分。经过深度校正后的深度脉冲被深度计数器计数为深度信号。双计数器主要用来显示深度。,马丁代克深度传送系统,深度系统采集的测井深度数据和测井速度数据是要和测井信息一块记录的，并要由软件的参预才能完成。深度数据的传送是由数据选择器、反相器和多路开关等来完成。在控制信号作用下，深度数据与测速数据是利用时分技术同时传送。深度信息记录是在软件控制下经过逐点采样求值而实现的。,马丁代克深度传送系统,深度信号在数控测井系统中叫深度中断信号。它的用途除了计算深度外，还用来作为数据采样等控制信号。因此，深度中断信号被送入计算机后，就可以确定每