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关于测井,你必须知道这些…

2020-02-01 19:38:35 administrator 74

测井概述

1、测井的概念:

      测井,也叫地球物理测井或矿场地球物理,简称测井,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,属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、核)之一。简而言之,测井就是测量地层岩石的物理参数,就如同用温度计测量温度是同样的道理;    

      石油钻井时,在钻到设计井深深度后都必须进行测井,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裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段

2、测井的原理

    任何物质组成的基本单位是分子或原子,原子又包括原子核和电子。岩石可以导电的。我们可以通过向地层发射电流来测量电阻率,通过向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子孔隙度和密度。地层含有放射性物质,具有放射性(伽马);地层作为一种介质,声波可以在其中传播,测量声波在地层里传播速度的快慢(声波时差)。地层里的地层水里面含有离子,它们会和井眼中泥浆中的离子发生移动,形成电流,我们可以测量到电位的高低(自然电位)。

3、测井的方法

 1)电缆测井是用电缆将测井仪器下放至井底,再上提,上提的过程中进行测量记录。常规的测井曲线有9条;

 2)随钻测井(LWD-log while drilling)是将测井仪器连接在钻具上,在钻井的过程中进行测井的方式。边钻边测,为实时测井(realtime),井眼打好之后起钻进行测井为(tipe log)

4、测井的参数

1.GR-自然伽马

    GR是测量地层里面的放射性含量,岩石里粘土含放射性物质最多。通常,泥岩GR高,砂岩GR低。

2.SP-自然电位

     地层流体中除油气的地层水中的离子和井眼中泥浆的离子的浓度是不一样的,由于浓度差,高浓度的离子会向低浓度的离子发生转移,于是就形成电流。自然电位就是测量电位的高低,以分辨砂岩还是泥岩。

3.CAL-井径

    井径就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼,测量的井径或为八寸半,或大于八寸半(称扩径),或小于八寸半(称缩径)。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。

4.AC-声波

     常说人所说的声波即是声波时差,单位为毫秒每英尺,声波时差小,也就是声波在地层传播的时间少,说明地层比较致密和坚硬。反之地层比较疏松。

5.ZDL-密度

   用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量密度,密度值是岩石单位体积的密度,包括固体和流体。

6.CN-中子

    用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量中子,我们也叫中子孔隙度,也叫总孔隙度,测量的是流体体积占整个岩石的百分比。
7.电阻率  resistivity

   电阻率分为微侧向和双侧向(包括浅侧向和深侧向),它们的区别就在于探测深度不一样,深侧向探测深度最大,浅侧向次之,微侧向最小。由于泥浆对地层的侵入不同,井眼为圆心在不同的半径范围内,地层有完全被泥浆侵入、部分被泥浆侵入、未被泥浆侵入,这分别对应微侧向、浅侧向、深侧向探测的地层。

8.其它

  •  核磁测井;

  •  测压取样(测压是测量地层压力,以计算地层流体的密度,进而确定流体性质;取样是将地层里的流体抽出来取到地面);

  •  井壁取心;

  •  垂直地震(VSP)(Vertical seismic profile);

5、测井解释

      测井解释的一般过程:先找储层,再找油气,一般来说油气水只存在于砂岩中,GR值低的为砂岩。GR高的为泥岩,找到砂岩之后,再在砂岩中找电阻率较高的层位,基本上就是油气层。

      一般地,油气层的曲线响应是:伽马(GR)较低,电阻率较高,中子较小,密度较小。 对应的,水层的电阻率相对油气层电阻率偏低


===自然伽玛测井==

    自然伽马测井是沿井身测量岩层的天然伽马射线强度的方法。通过测井结果就有可能划分出所钻地层的地质剖面、确定砂泥岩剖面中砂岩泥质含量和定性地判断岩层的渗透性。


1、自然伽玛测井原理

     岩石中的自然放射性元素主要是铀(238U)、钍(232Th)及其衰变产物和钾的同位素(40K)。岩石中的自然放射性取决于U 、Th、K的含量。不同岩石放射元素的种类和含量是不同的。火成岩的放射性较强,变质岩次之,沉积岩最弱。钾、钍这两种物质的沉积主要跟岩石的吸附作用(颗粒越细,吸附的放射性物质越多)有关,而铀的沉积与氧化环境、还原环境及有机质的富集与否密切相关。沉积岩中又以泥岩(粘上)的放射性较强,砂岩、石灰岩、白云岩的放射性较弱,且随泥质含量的增加,而放射性增强。因此,利用自然伽马测井有可能区分岩性。特别是从剖面中识别非泥质地层,并估计储集层的泥质含量。

     当自然伽马射线穿过钻井液和仪器外壳进入探测器。经过闪烁计数器,将伽马射线转化为电脉冲信号,经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。地面仪器把每分钟电脉冲数转变成与其成正比例的电位差进行记录,并下仪器沿井身移动,就连续记录出井剖面上自然伽马强度曲线,称为GR

2、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。

3、自然伽玛测井的作用

1、划分岩性      

    根据不同的岩性然伽射线强度不同可以划分岩性。在砂泥岩剖面,纯砂岩GR最低,粘土最高,泥质砂岩较低,泥质粉砂岩和砂质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增加而升高。在碳酸盐岩地层中,纯石灰岩和纯白云岩最低,泥岩和页岩最高,泥灰岩较高,泥质石灰岩,泥质白云岩界于它们之间,也是随泥质增加曲线数值增高。膏盐剖面中,石膏层的数值最低,泥岩最高,砂岩在二者之间。

2、进行地层对比

  (1)、一般与孔隙流体无关。储层含油、含水或含气对曲线影响不大,或根本没什么影响,用自然电位和电阻率进行对比,同一储层由于含流体性质不同差别很大。含水时自然电位异常幅度大,电阻率低。含油气时异常幅度小,电阻率高。在套管井也可以进行地层比。

  (2)、很容易识别风化壳、薄的页岩等,曲线特征明显。

  (3)、在膏盐剖面及盐水钻井液条件下,自然电位和电阻率曲线变化较小,就显示出了自然伽马曲线进行对比的优越性。

  (4)、砂泥岩剖面:低GR的为砂岩储集层,在厚层状态下可以用半幅点分层;碳酸盐岩剖面:低GR说明含泥质少的纯岩石,结合高孔隙度、低电阻率可划分出储集层。

3、确定泥质含量

    在地层岩石中,火山岩和变质岩本身含有放射性矿物,可以发射伽马射线;沉积岩则不含有放射性矿物,其放射性主要由泥质吸附放射性物质引起的。因此可以通过放射性的大小来判断泥质含量的高低。


==自然电位测井==

1、自然电位形成原因
    由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应,产生电动势,形成自然电场,主要有扩散电动势和扩散吸附电动势
   一般地层水为NaCl溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即高深度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散。在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达到一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed。
   若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜,同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一部分氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠孩子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda.
  此外还有过滤电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过虑电动势的影响。

2、自然电位曲线

    在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升N电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP)。
   由自然电场分布特征可以看到,在砂岩和泥岩交界处,自然电位曲线有明显变化。在相当厚的纯属砂岩和纯属泥岩交界面附近的自然电位变化最大,它是产生自然电场的总电动势记为E.
   通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为砂岩线,Eda的幅度为泥岩线。实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线(零线)—泥岩基线。偏离泥岩基线为异常幅度。
   等效电路:一般自然电流要经过泥浆、砂岩、泥岩,当砂岩层为有限厚时它的自然电位为自然电流,在泫经泥浆等效电阻上的电位降,即自然电位曲线SP。

3、SP曲线特点
1、曲线对称地层中点;
2、厚地层SP=SSP曲线半幅度点正对地层界面;
3、厚度减小SP减小,地层中间取得幅度最大值。
4、实际曲线与理论曲线类似,但没有理论曲线规则且没有"绝对零点",在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高,因此在砂岩层段出现"负异常 。

4、SP曲线影响因素

1、溶液成分的影响;
2、岩性的影响,比如泥岩和砂岩是不一样的;
3、温度的影响;
4、地层电阻率的影响;
5、地层厚度的影响,厚度增加SP增加;
6、井眼的影响,井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小,SP变小。

5、自然电位曲线应用

1、划分渗透层:砂泥岩剖面井段的特点,泥岩基线,砂岩异常幅度;
2、估算泥值含量;
3、确定地层水电阻率。
4、判断水淹层位。


==电阻率测井==

1、普通电阻率测井

    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,它根据岩石导电性的差别,测量地层的电阻率,在井内研究钻井地质剖面。岩石电阻率与岩性、储油物性、和含油性有着密切的关系。普通电阻率测井主要任务是根据测量的岩层电阻率,来判断岩性,划分油气水曾研究储集层的含油性渗透性和孔隙度。 普通电阻率测井包括梯度电极系、电位电极系微电极测井。

2、电极系 
在电极系的三个电极中,有两个在同一线路供电线路或测量线路中,叫成对电极或同名电极,另外一个和地面电极在同一线路(测量线路或供电线路)中,叫不成对电极或单电极。根据电极间的相对位置的不同可以分为梯度电极系和电位电极系。

3、视电阻率曲线的特征

假定只有一个高电阻率地层,上下围岩的电阻率相等,并且没有井的影响,采用理想电极系进行测量。 
1、梯度电极系视电阻率曲线特征 
   1)曲线与地层中点不对称,对着高阻层,底部梯度电极系曲线在地层底界面出现极大值,顶界面出现极小值,顶部梯度电极曲线在高阻层顶界面出现极大值,底界面出现极小值,这是确定地层界面的重要特征,来确定高阻层的顶底界面。 
   2)地层厚度很大时,再地层中点附近,有一段视电阻率曲线和深度轴平行的直线,其值等于地层的真电阻率曲线(用来确定地层的真电阻率)。 
   3)对于h>L的中厚度岩层,其视电阻率曲线与厚度曲线形状相似,单随着厚度的减小,地层中部视电阻率曲线的平直段变小直到消失。 

2、电位电极系视电阻率曲线特征

  1)当上下围岩电阻率相等时,电位电极系的视电阻率曲线关于地层中心对称。

  2)当地层厚度大于电极距时,对应高电阻率地层中心,视电阻率曲线显示极大值地层厚度越大,极大值越接近于地层真电阻率。 
  3)当地层厚度小于电极距时,对应高阻层中心,曲线出现极小值。 
  4)对厚层取曲线的极大值作为电位电极系的视电阻率数值,围岩上下界面对应界面处平直段的中点。

4、视电阻率曲线影响因素

 1)采用不同电阻率的泥浆钻井时,会对渗透性地层产生泥浆高侵和泥浆低侵现象,视电阻率会受到影响。 
 2)另外,井位、电极距、上下围岩性质都会对视电阻率产生影响。 
因此,在用视电阻率曲线来确定地层真电阻率时,必须经过多次校正。

5、微电极测井

   微电极测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法,它采用特制的微电极测量井壁附近地层的电阻率,普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层,但它不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层,另外,含油气地层经常会遇到砂泥岩薄的交互层,由于普通电极系的的电极距较长,尽管能增加探测深度,但难以划分薄层(这是一对矛盾)。因此,为解决上述实际问题,在普通电极系的基础上,采用了电极距很小的微电极测井。 
1、微电极测井的原理 
    微电极电极距比普通电极系的电极距小的多,为了减小井的影响,电极系采用的特殊的结构,测井时使电极紧贴在井壁上,这就大大减小了泥浆对结果的影响。 
我国微电极测井普遍采用微梯度和微电位两种电极系。在渗透性地层处,由于泥浆滤液侵入地层中,在井的周围形成泥浆滤液侵入带,井壁上形成了泥饼,侵入带内的泥浆滤液是不不均匀的。靠近井壁附近,孔隙内几乎都是泥浆滤液,这部分叫泥浆冲洗带,它的电阻率大于5倍的泥饼电阻率,而泥饼电阻率约为泥浆电阻率的1—3倍,在非渗透的致密层和泥岩层段,没有泥饼和侵入带。渗透层和非渗透层的这种区别,是区分它们的重要依据。 
   由于微梯度和微电位电极系探测半径不同则泥饼泥浆薄膜(极板与井壁之间夹的泥浆)和冲洗带之间的电阻率不同,探测半径较大的微电位电极系主要受冲洗带电阻率的影响,显示较高的数值。微梯度受泥浆影响较大,显示较底的数值。因此在渗透性地层处,这个差异可以判断渗透性地层,显示出的幅度差称为正幅度差,(反之,显示出的幅度差称为负幅度差),利用微梯度和微电位的视电阻率曲线的差别研究地层,必须使微电极系和井壁的接触条件保持不变,所以要求微梯度和微电位同时测量。 
2、微电极测井曲线的应用 
   选用微梯度和微电位两种电极系以及相应的电极距目的是要它们在渗透性地层上方出现明显的幅度差,因此,不但要求两者同时测量,而且要将两条视电阻率曲线画在一起,采用重叠法进行解释,根据现场实践微电极测井主要有以下两种应用:
 1)确定岩层界面,划分薄层和薄的交互层 
  通常依据微电极测井曲线的半幅点曲线分离点确定地层界面,一般可划分20cm厚的薄层,薄的交互层也有较清楚的显示。 
 2)判断岩性和确定渗透性地层 
  在渗透性地层处,微电极测井曲线出现正幅度差,非分渗透性地层处没有幅度差,或出现正负不定的幅度差,根据微电极测井视电阻率值的大小和幅度差的大小,可以判断岩性和确定地层的渗透性。 
 3)确定冲洗带电阻率Rxo和泥饼厚度hmc 
  微电极测井探测深度浅,因此可用来确定冲洗带电阻率Rxo和hmc,但需要使用符合一定条件的图版。


==声波测井==

1、什么是声波

   发声体的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是一种纵波,是弹性介质中传播着的压力振动。但在固体中传播时,也可以同时有纵波及横波。  声波是一种机械波,是机械振动在媒介中的传播过程。

2、声波测井

     声波井是研究地层声学性质的各种测井方法的总称,主要用来测量地层各种波的传播速度(纵波、横波和斯通利波)和幅度。常用的声波测井方法有补偿声波测井、长源距声波、阵列声波测井、偶极子阵列声波测井、超声波成像测井等。

    声波测井首先要在井内建立一个人工声场,这就需要一个声波发射器,它向井内发射有一定声功率、有一定方向和频率特性的声脉冲。其次,声波在井内的传播与井内流体和井壁附近地层的性质有关。最后,在离声波发射器足够远的地方放置声波接收器。    

   井内泥浆是一种液体,由于它只能发生体积形变,不能发生剪切形变,所以它只能传播纵波,不能传播横波。则置于井内泥浆中的声波测井换能器发射的或接收的都是纵波。当岩石受到声源激发时,它不但能发生体积形变,而且能发生剪切形变,故可同时产生纵波和横波。


3、声波测井曲线的应用

1、确定岩石孔隙度

2、划分地层 
   由于不同地层具有不同的声波速度,所以根据声波时差曲线可以划分不同岩性地层,砂泥岩剖岩中砂岩声波速度大,时差小;泥岩声波速度小;在碳酸盐岩剖面中致密灰岩和白云岩时差低,含泥质时时差增大,若有裂缝和孔隙时声波时差明显增大。

3、识别气层和裂缝

   声波测井曲线表现为时差值急剧增大,增大的数值是按声波信号的周期(50微秒左右)成倍增加,这种现象称为“周波跳跃”。“周波跳跃”可以作为裂缝层段或储集层中含气的特征标志。 
1)时差一般性增大,一般可以认为同类地层中孔隙度更发育一些。但如果有产气或裂缝的地质依据,也可以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,可以判断为气层;当地质上不可能含气时,可以判断为裂缝异常发育;如果本地层存在裂缝发育的气层,也应从电阻率测井等资料证实。 
3)井眼严重扩大的岩盐层或泥浆严重混气的井段,也可能产生时差明显增大或周波跳跃。

4、声波曲线的影响因素
1、岩石的矿物成分不同,是造成岩石声速差异的主要原因,即岩性是造成岩石声速的主要因素。 
2、孔隙性岩层的声速要比相同岩性非孔隙性致密岩层的声速低。 
3、孔隙度相同的砂岩,其含水时声速远高于含油时的声速,而且砂岩孔隙度越大,砂岩骨架声速越高,孔隙相同的含水砂岩和含油砂岩的声速差异越明显,含气砂岩声波时差最大。 
4、埋藏深度对声速也是有影响的,随深度的增加,岩层所受的上腹地层压力增加,使岩石的颗粒密度、弹性模量以及孔隙中流体密度、弹性参数都会发生变化,更主要的是,岩层孔隙度随上覆岩层深度的增加而又规律减小,这就使岩层声速增加,即相同岩性的地层的声波时差减小。


==中子测井==

1、中子测井

    中子测井是把装有中子源和探测器的下井仪器放入井内,由于中子源发射的快中子按球状向外迁移,在穿过井孔介质进入岩层的过程中,高能量中子与物质的原子核相互作用而减速,扩散和被吸收,其能量不断损失或减弱。采用两个不同源距探测器来测量热中子计数率的比值,以反映地层中的中子密度随源距衰减的速率。将探测结果通过电缆输送到地面仪器,经过计算处理记录曲线

     由于探测器记录的中子数量或原子俘获热中子的吸收特性,主要是与岩石的含氢量有关,而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度,所以含氢量的多少将反映岩层的孔隙度大小。

     测井时选用不同源距的探测器,可以测量俘获伽马射线和热中子以及超热中子。而记录中子被俘获之前的热中子和超热中子的量叫做中子测井。记录中子被俘获之后产生核反应放射出的伽马射线的方法叫做中子伽马测井。

2、中子测井分类

   按仪器结构特征的不同,可以分为普通中子测井,贴井壁中子测井,补偿中子测井等。按照中子测井仪器的对象不同,可分为热中子测井、超热中子测井、伽马测井、伽马能谱测井。

3、中子测井装置
1)中子源 
  中子源是能释放中子的装置,中子测井需要向地层发射快中子,通过中子与地层介质发生多种核反应来探测地层的减速特性和俘获特性。中子源  通常采用点状连续中子源,如Am—Be中子源,中子源照射地层后,在地层中形成稳定的空间分布。中子测井测量地层减速后的超热中子、或热中子、或中子伽马射线。

2)探测器
 (a)超热中子探测器:测量经地层减速后的超热中子相应的仪器称为超热中子测井仪器

 (b)热中子探测器:测量经地层减速后的热中子相应的仪器称为热中子测井仪器。

 (c)伽马探测器:测量中子射入地层后产生的伽马射线强度或能谱,相应的仪器称为中子—伽马测井仪器或中子伽马能谱测井仪器。    

4、中子测井基本原理 
   普通中子测井是利用地层中氢核对快中子的减速能力测量地层的含氢指数,进而确定地层孔隙度的测井方法。自然界中,对中子减速能力最强的核素是氢核,岩石中的氢核的多少就决定了地层对中子的主要减速能力

5、中子测井的作用

1)氢核与中子的质量几乎相等,是最强的减速物质。因此,中子测井的结果将反映地层的含氢量。在油层或水层中,储集空间中被含氢核的油或水充填,这样储集体中含氢量的多少反映岩石孔隙度的大小。因此,中子测井是一种孔隙度测井方法。 
2)油层和气层对中子的减速能力的差异非常明显,因此中子测井也是一种
指示油气层的测井方法。

3)氯是地层中重要的中子吸收物质,氯是大多数地层水的主要离子成分,可见中子测井对于划分油水层也有重要作用。 
4)中子与地层中的原子核发生非弹性散射,使原子核处于
激发态,在退激时发出伽马射线。这些伽马射线的能量,反映靶原子核的能级结构。因不同的原子核其能级结构是不同的,因此发出的伽马射线的能量也是不同的。我们把这种不同原子核发生的伽马射线称为特征伽马射线。测量地层发射的伽马射线的能谱,就可以分析地层中元素的成分


==井径测井==

    井径测井就是测量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的钻头钻的井眼,测量的井径或为八寸半,或大于八寸半(称扩径),或小于八寸半(称缩径)。测量的井径是对所钻井眼尺寸大小的直观认识。

   在未下套管的井中可以测量井径不规则程度,提供下套管固井施工所需要的水泥用量参数;还可根据钻孔的不规则形态,分析判断地下岩层裂缝的发育程度和裂缝的方向。在套管受损坏的井中,可以测量套管损坏的位置和变形情况。

1、井径测井原理

   井径仪的结构主要有两种:一种是进行单独井径测量的张臂式井径仪;另一种就是利用某些测井仪器的推靠臂如密度仪、井壁中子测井仪、微侧向仪等),在这些仪器测井的同时测量。

  不论哪种井径仪,它们的测量原理基本相同,而且比较简单。以张臂式井径仪为例,它的井径臂(也叫井径腿)在弹簧力的作用下发生伸张和收缩,并将井径臂的张缩变化转换成电阻值的变化

   实际进行井径测量时,将仪器下到预计的深度上,然后通过一定的方式打开井径于是,互成90°的四个井径腿便在弹簧力的作用下向外伸张,其末端紧贴井壁随着仪器的向上提升,井径腿就会由于井径的变化而发生张缩,并带动连杆作上下运动。如果将连杆同一个电位器的滑动端相连,井径的变化便可转换成电阻的变化当给该滑动电阻通以一定强度的电流时,滑动电阻的某一固定端与滑动端之间的电位差将随着其间电阻值的变化而变化。于是,测量这一电位差,便可间接反映井径的大小

2、测井曲线

  我们常见的井径曲线名为CAL。实际测井仪器记录时可以得到以下几种资料:

1)VCAL:井径采样电压值(采样曲线)

2)CAL:由电压计算得到的井径(计算曲线)

3)VOL:井眼体积

3、井径测井的应用
  井径资料的应用主要体现在以下几个方面:
1)辅助判断岩性
   泥岩层和某些松散的岩层,常常由于钻井时泥浆的浸泡和冲刷造成井壁坍塌,使实际井径大于钻头直径,出现井径扩大(称为扩径)。渗透性岩层,常常由于泥浆滤液向岩层中渗透,在井壁上形成泥饼,使实际井径小于钻头直径,出现井径缩小(称为缩径);明显的泥饼也可以来验证孔隙渗透层的存在。致密岩层,井径接近钻头直径,变化不大。在裂缝发育或有洞穴的碳酸盐岩储集层也可能出现扩径。
2)井眼校正
  在油气层井段的组合测井中,井径测量可以在许多定量解释中配合某些测井资料进行井眼影响校正。
3)估算固井水泥量
  全井段井径资料可用于计算固井所需水泥量

4)套管检查
 可用于检查套管的变形、磨损和腐蚀。

4、质量要求

1)井径大小形态要求
  渗透层、致密层井径数值一般应接近或略小于钻头直径;井径曲线最大值不得超过井径腿全部伸开时的值,最小值也不得小于井径腿全部合拢时的值;多次测量的井径曲线形状应相似,测量值误差应在10%以内。
2)测量井段要求
 仪器进入套管后的测量长度必须超过10m,且井径曲线平直稳定;测量值与套管标称值误差应在±1.5cm以内。
3)测量速度要求
  目前国产仪器的最高测速一般在30m/min,当和其它测井仪器进行组合时,应以最低速仪器的速度为准,在井眼条件不好时也应降低测速。例如当和自然伽马组合时,应以自然伽马测速为准(9m/min),这样才能保证自然伽马测井曲线的质量。
4)重复性要求
 在无粘卡的情况下,重复曲线与主曲线应具有良好的重复性,误差不超过±5%,并与其它仪器测量的井径曲线相吻合。


==岩石密度==

     岩石密度是岩石单位体积的密度,包括固体和流体,岩石密度是岩石基本集合相(固相、液相和气相)的单位体积质量,岩石的密度与岩石组成矿物及岩石的结构有关。石油工业上用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量岩石密度。
1、康普顿散射吸收系数

   中等能量伽马射线与介质发生康普顿散射结果使伽马射线强度减小,反映伽马射线被吸收的参数(康普顿散射吸收系数—由康普顿效应引起的伽马射线通过单位距离物质减弱程度。

   沉积岩中大多数核素Z/A均接近于0.5常见的砂岩、石灰岩、白云岩的Z/A的平均值也近似为0.5,所以对于一定能量范围的伽马射线,康普顿散射吸收系数只与岩石的体积密度有关。密度测井利用此关系,通过记录康普顿散射的射线的强度来测量岩石的体积密度。

2、光电吸收截面

1)岩石的光电吸收截面指数Pe  

    它是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数,即伽马光子与岩石中一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面,单位b/电子。地层岩性不同,Pe有不同的值,也就是说Pe对岩性敏感,可以用来确定岩性,Pe是岩性密度测井测量的一个参数。

2)线性光电吸收系数:

   当伽马射线的能量大于原子核外电子的结合能时,发生光电效应的概率。

3)体积光电吸收截面  

   体积光电吸收截面也是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的个参数,它是指每立方厘米物质的光电吸收截面,以U来表示,地层岩性不同,其体积光电吸收截面不同。U对岩性敏感,也是岩性密度测井所要确定的一个参数。

3、地层密度测井基本原理    

    上图是常用的一种密度测井仪器示意图,该仪器包括有一个伽马源,两个接受伽马射线的探测器,即长源距探测器和短源距探测器。它们安装在滑板上,测井是被推靠到井壁上。在下井仪器的上方装有辅助电子线路。伽马源发射的伽马射线具有中等能量,用它照射物质只能产生康普顿散射和光电效应。由于地层的密度不同,则对伽马光子的散射和吸收的能力不同,探测器接受到的伽马光子的计数率也就不同。

  当井壁上有泥饼存在,且泥饼的密度与地层的密度不同时,泥饼对测量值有一定的影响。在地层密度大于泥饼密度的情况下,如果泥饼厚度增大,则在密度相同的地层中,伽马光子计数率增大。

   为了补偿泥饼的影响,密度测井采用两个探测器(长源距和短源距),得到两个计数率。利用长源距计数率得到一个视地层密度 ,再得到一个泥饼影响校正值 ,则地层密度就可以计算出来。密度测井同时输出两条曲线,密度测井还可以输出石灰岩孔隙度测井曲线,因为测量使用的仪器是在饱含淡水的石灰岩地层中刻度的。

4、密度测井资料的应用

1)确定岩石的孔隙度

    在已知岩性和孔隙流体的情况下,就可以由密度测井的测量值求纯岩石的孔隙度。它可以由公式计算,也可以应用图版求取。典型的泥岩和泥岩夹层的密度为2.2-2.65克/立方厘米。通常泥岩和储集层中泥质的密度较岩石骨架的密度小,所以在求含泥质地层的孔隙度时,应考虑泥质影响,否则求出的孔隙度偏大。

2)识别气层,判断岩性

   天然气相对地层水和石油而言,其密度很低,密度井时,期密度值也较低,帮由公式计算的孔隙比实际孔隙度偏大,而在中子测井曲线上气层表现为低孔隙度,因此二者曲线重叠即可识别气层。

3、确定岩性求孔隙度:通过密度—中子测井交会图法,可以确定岩性求解孔隙度。


==测井解释==


1、测井解释概述

   测井解释又名测井综合解释,测井解释的核心是确定测井信息与地质信息之间应用的关系,采用正确的方法把测井信息加工成地质信息。

   测井资料记录的一般都是各种不同的物理参数,如电阻率、自然电位、声波速度、岩石体积密度等,可统称为测井信息。而测井资料解释与数字处理的成果,如岩性、泥质含量、含水饱和度、渗透率等,可统称为地质信息。

2、测井资料数据处理

1) 测井解释收集的第一性资料

①钻井取芯

②井壁取芯和地层测试

钻井显示

④岩屑录井

⑤气测录井

⑥试油资料

2)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:

深度对齐:使每一深度各条测井数据同一采样点的数据。

②把斜井曲线校正成直井曲线

③曲线平滑处理: 把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:把仪器探测范围内影响消除掉,获得地层真实的数值。

⑤数值标准化:消除系统误差的方法。

3、测井资料定性解释
    测井资料的定性解释是确定每条曲线的幅度变化和明显的测井资料解释。测井资料解释形态特征反映的地层岩性、物性和含油性,结合地区经验,对储集层做出综合性的地质解释。 
    测井综合解释由各油田测井公司的解释中心选择的处理解释程序,有比较富有经验的人员,较丰富的资料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,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。

1)地层评价方法

     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,主要包括:

①建立解释模型;

油层综合预测
油层综合预测

②用声速或任何一种孔隙度测井计算孔隙度;

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;

⑤计算绝对渗透率;

⑥综合判断油气、水层。

2)价含油性的交会图

 电阻率—孔隙度交会图

3)确定束缚水饱和度和渗透率

    储集层产生流体类别和产量高低, 与地层孔隙度和含油气、束缚水饱和度、绝对渗透率和原油性质等有关。束缚水饱和度与含水饱和度的相互关系,是决定地层是否无水产油气的主要因素,绝对渗透率是决定地层能否产出流体的主要因素,束缚水饱和度有密切关系。没有一种测井方法可直接计算这两个参数。

  a.确定束缚水饱和度的方法:

1)将试油证实的或综合分析确有把握的产油。油基泥浆取芯测量的含水饱和度就是束缚水饱和度。

2)深探测电阻率计算的含水饱和度作为束缚水饱和度。

3)根据试油、测井资料的统计分析,确定束缚水饱和度。

 b.确定地层绝对渗透率的方法 :

一般用岩芯分析资料与测井参数回归的经验公式,计算地层的渗透率。

4、合判断油气、水层的一般方法

    采用比较分析的方法,在一个地层水电阻率基本相同的井段内,对岩性相同的地层进行储油物性、含油性、电性的比较。比较的主要标准是该井段岩性和物性基本相同的纯水层,逐层做出解释。

1)典型水层:

   典型水层也称标准水层,是综合判断油、气、水层及确定某些解释参数(如和骨架参数)的标准。GR最低,SP异常幅度最大,厚度一般3米以上,其测井显示的孔隙度与其它储集层相近,但深探测电阻率却是储集层中最低的,并且常有泥浆高侵的特点。

2)典型油层:

  与典型水层的最大差别是深探测电阻率明显升高,一般是水层的3-5倍以上,束缚水饱和度愈低差别愈大。含水饱和度较低,泥质含量低。


==测井工程术语==


1.测井:well logging在勘探和开采石油过程中、利用各种仪器测量井下地层的物理参数及井的技术状况,分析所记录的资料、进行地质和工程方面研究的技术。

2.开发测井: development well logging在油气田开发过程中使用的测井方法、仪器设备和解释技术。
3.测井曲线:logs测量的地层物理参数按一定比例随井深连续变化记录的曲线。
4.测井系列:well logging series针对不同的地层剖面和不同的测井目的而确定的一套测井方法。
5.测井仪器标准化:logging tool standardization利用标准物质及其装置、对同类型测井仪器按操作规范进行统一的刻度。
6.电阻率测井:resistivity logging测量地层电阻率的测井方法。
7.微电极测井:microelectrode log使用微电极系进行的测井。
8.侧向测井:laterolog采用聚焦电极系,使供电电流向井眼径向聚焦并流入地层的电阻率测井方法。根据电极的不同组合,分为三侧向、七侧向、双侧向、微侧向、邻近侧向及微球形聚焦测井等。
9.感应测井:induction logging采用一组特定的线圈系,利用电磁感应原理测量地层电导率的测井方法。
10.介电常数测井:dielectric log使用特定天线测量地层介电常数的测井方法。根据测量目的不同,又分为幅度介电测井,相位介电测井
11.电磁波传播测井:electromagnetic propagation log介电常数测井的一种,它测量电磁波在地层中的传播时间和衰减率。
12.自然电位测井:spontaneous potential log测量井内自然电场的测井方法。
13.自然伽马测井:natural gamma-ray logging在井中连续测量地层天然放射性核素发射的伽马射线的测井方法。
14.自然伽马能谱测井:natural gamma ray spectral log在井中测量由地层的天然放射性核素发射的伽马射线,进行能谱分析,定量测量地层铀、钍、钾含量的测井方法。
15.密度测井:density logging在井中测量地层电子密度指数的测井方法。用来确定地层体积密度。
16.岩性密度测井:litho-density log在井中测定地层电子密度指数ρe和光电吸收指数pe值的测井方法。
17.补偿中子测井:compensate neutron log一种双探测器热中子测井。采用大强度的同位素中子源和不同源距的两个探测器,用比值法补偿井眼的影响。
18.声波测井:acoustic logging测量声波在地层中传播特性的测井方法。
19.声波变密度测井:acoustic variable density logging记录在井壁介质中声波的整个波列中的前12~14 个波幅度的一种测井方法。
20.测井资料综合解释:comprehensive log interpretation对用多种测井方法获得的资料进行综合地质解释。
21.储集层基本参数:reservoir fundamental parameter指反映储集层性质的有效孔隙度、绝对渗透率、含水饱和度、含油气饱和度和储集层有效厚度。
22.测井解释模型:log interpretation model测井解释中采用的简化地层模型。它是建立各种测井响应方程的基本工具。
23.测井响应方程:log response equation各种测井方法测量的物理参数与地层各部分的物理参数及其相对体积的关系式。
24.岩石体积模型:model of bulk-volume rock测井解释中最常用的一种简化地层模型,它按岩石各种成分在物理性质上的差异分别累积其体积、使岩石总体积等于各部分体积之和。而岩石某一物理量是各部分相应的物理量“和”(求“和”方法要视物理量的性质而定),由后者导出测井响应方程。
25.岩石骨架识别图:matrix identification plot用测井资料绘制岩石骨架密度和骨架时差的交会图,其作用与M-N交会图相同。
26.测井资料归一化:log data normalization在岩相研究中进行主成分分析之前使常规测井数据和地层倾角合成曲线的数据都变成小于1或等于1的数。
27.测井相分析:electrofacies一组表征沉积物特征并据此辨别沉积物的测井响应用计算机自动确定岩相时,测井相是最终模式对应的一组测井资料,每个测井相都对应于一个岩相。


==测井技术发展==

1、概述

    测井技术经过70多年的发展,特别是近十几年来,油气勘探开发的新的需求成为测井技术发展的重要动力之一,相关领域的技术进步推动了测井技术的发展,成像测井的新技术测井项目系列如阵列感应成像测井、微电阻率扫描成像测井、偶极声波测井、核磁共振测井、模块式地层测试器等测井新技术。以其针对性强、测量信息大且精度高的特点在油气勘探的油气储层识别和评价中正日益发挥出重要作用,这些测井新技术在国内陆上油田勘探开发中的应用显示出其良好的应用前景。
2、
发展方向 

 1)测井装备和技术向高可靠、高精度、高效率、网络化方向发展,以适应新的地质和工程环境的要求。测量方法向多源、多波、多谱、多接收器方向发展,测量参数由二维向三维成像发展,更大提高井眼覆盖率,以适应对地层非均质测量的需要。通过各种传感器集成,以及电子线路和电源共用,缩短仪器长度,提高测井时效,降低服务成本。为适应老油田开发需要,套管测井仪器系列不断完善和改进。井下永久传感器技术将更加成熟。随钻测井数据传输方式多样化,数据传输率不断提高,仪器可靠性更强。安全环保要求使非化学源的核测量探头得到进一步商业化应用。
   2)测井资料应用由单井处理解释转向于多井综合对比分析,以提高解释符合率。由静态评价转向于动态分析,得到地层动态信息。非均质、各向异性地层的评价以及测井与其它资料的综合应用(如数据管理、测井—地震、地质建模等)成为发展的重点。测井应用软件的采集、处理、数模转换、解释及应用的功能一体化,适应不同层次需要的应用综合化,实现数据共享和提高决策效率的信息网络化;测井评价从目前的单井解释和多井评价,发展为以测井为主导在地质认识约束下的具有多学科结合特征的油气藏测井评价技术,为油气勘探开发提供重要保障。
  3)测井采集向阵列化和集成化发展。变单点测量为阵列测量,以适应复杂储层非均质的需要;变分散项目的测量为高精度组合测量,以适应质量和效率的需要;随钻和套管井电阻率测井系列不断完善,应用范围不断增加,以适应复杂井况探井和老井测井评价的需求。 
3、结语
  目前,世界上70%的原油产量来源于老油田,老油田的剩余油评价等测井技术成为挖潜增效的主要手段,新的测井评价仪器功能和性能不断进步,促进了老油田的堵水增油开采方案的调整和二次开发。新油田的勘探难度越来越大,油田工作者正在从更复杂的条件下寻找石油,测井面临的环境更加苛刻。

    随钻测井发展迅速,水平井大斜度井的数量会继续增加。目前国际测井市场上,套管井测井占总测井将近一半,井下仪器的集成化、阵列化、功能多样化及组合化是发展的需要。一只组合了多个传感器的仪器能确定多种岩石物理性质,可使储量估算更准确、油藏监测得以优化、作业方式得到改进。一段时间内,裸眼测井、套管测井、随钻测井及井下永久传感器监测技术将共存。

     随着技术的进步随钻测井将逐步取代电缆式裸眼测井,永久传感器监测取代套管井测井。随着技术进步和科技的发展,相信未来测井精度会越来越高,将会有效地促进整个石油行业的发展。