测井原理及解释技术(以气井为例)

主主 要要 内内 容容一、地球物理测井概况一、地球物理测井概况二、测井技术分类及测井系列二、测井技术分类及测井系列三、测井原理及应用三、测井原理及应用四、测井资料解释技术四、测井资料解释技术地球物理测井是应用地球物理学的一个分支。它是在勘探开发石油、天然气、煤、金属等地下矿藏的过程中，利用各种仪器探测井下地层的各种物理参数和井眼状况的技术，是应用物理学原理解决地质和工程问题的一种综合性技术学科。整个测井学科涉及知识范围广，需要用到地质学、物理学、数学、机械设计等相关领域内的知识。测井公司一般有三个主要业务：测井设备的制造和研发、测井数据采集、测井资料解释分析。一、地球物理测井概况一、地球物理测井概况测井专用车地面系统作为综合化测井地面系统，能完成裸眼井、套管井、生产井的测井作业，以及射孔、取心作业和工程作业作业期间能进行实时测井过程、实时测井质量、测井数据管理和系统服务的控制，实现数据的采集、处理、显示、绘图和记录 地面系统马笼头马笼头+双侧向硬电极（接头测双侧向硬电极（接头测SPSP）补偿中子补偿中子 补偿声波补偿声波双侧向双侧向井径、微电极、连斜井径、微电极、连斜100K100K遥测遥测泥浆电阻率、张力、温度泥浆电阻率、张力、温度微球形聚焦微球形聚焦+补偿密度补偿密度井下仪器解释软件1 1 按研究的物理性质分类按研究的物理性质分类 电法测井电法测井 电阻率测井、自然电位测井等；电阻率测井、自然电位测井等；声波测井声波测井 声速测井、声幅测井、声波全波列测井等；声速测井、声幅测井、声波全波列测井等；放射性测井放射性测井 自然伽马测井、自然伽马能谱测井、补偿密度测井、自然伽马测井、自然伽马能谱测井、补偿密度测井、岩性密度测井、补偿中子测井、中子寿命测井等；岩性密度测井、补偿中子测井、中子寿命测井等；其它测井其它测井 井温测井、地层测试、井径测井、气测井等。井温测井、地层测试、井径测井、气测井等。2 2 按技术服务项目分类按技术服务项目分类 裸眼井地层评价测井系列裸眼井地层评价测井系列 套管井地层评价测井系列套管井地层评价测井系列 生产动态测井系列生产动态测井系列 工程测井系列工程测井系列（一）测井技术分类（一）测井技术分类二、测井技术分类及测井系列二、测井技术分类及测井系列 测井系列选择的原则：测井系列选择的原则：针对所需要解决的问题和地层、井况等各种条件，选择能最大程度为所测针对所需要解决的问题和地层、井况等各种条件，选择能最大程度为所测物理性质提供直接应用价值的各种测井方法，使测井项目减至最少，但又能较准确物理性质提供直接应用价值的各种测井方法，使测井项目减至最少，但又能较准确的解决问题，尽可能达到事半功倍的目的。的解决问题，尽可能达到事半功倍的目的。基本要求：基本要求：(1)(1)能准确地确定地层界面深度，并能详细地划分薄地层。能准确地确定地层界面深度，并能详细地划分薄地层。(2)(2)能判断地层的岩性和渗透性。能判断地层的岩性和渗透性。(3)(3)能计算储集层的储集性和含油气性参数。能计算储集层的储集性和含油气性参数。(4)(4)能划分和评价油气层和水层。能划分和评价油气层和水层。1 1 电阻率测井系列电阻率测井系列 提供地层真电阻率和侵入带电阻率，确定储层的含水饱和度。提供地层真电阻率和侵入带电阻率，确定储层的含水饱和度。2 2 岩性岩性孔隙度测井系列孔隙度测井系列 用于识别岩性、计算地层孔隙度，判识油气层、水层用于识别岩性、计算地层孔隙度，判识油气层、水层 （1 1）岩性密度测井）岩性密度测井 （2 2）补偿中子测井）补偿中子测井 （3 3）声波时差测井）声波时差测井 （4 4）自然伽马、自然电位测井）自然伽马、自然电位测井 3 3 自然伽马能谱测井系列自然伽马能谱测井系列 寻找高含铀放射性储层，计算泥质含量，确定粘土矿物类型寻找高含铀放射性储层，计算泥质含量，确定粘土矿物类型4 4 成像测井系列成像测井系列 核磁共振测井核磁共振测井、偶极阵列声波测井、声电成像测井、阵列感应测井、偶极阵列声波测井、声电成像测井、阵列感应测井1 1：5005001 1：200200选测项目选测项目1 1双侧向双侧向1 1双侧向双侧向微球形聚焦微球形聚焦偶极声波偶极声波2 2声波时差声波时差2 2自然电位自然电位声电成像声电成像3 3自然电位自然电位3 3自然伽马自然伽马核磁共振核磁共振4 4自然伽马自然伽马4 4声波时差声波时差阵列感应阵列感应5 5井径井径5 5井径井径6 6井斜井斜6 6自然伽马能谱自然伽马能谱7 7岩性密度岩性密度8 8补偿中子补偿中子气井测井系列气井测井系列（一）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。人们在早期的实际测井中，在供电电极没有供电时，测量电极在井内移动，仍能测量到与地层性质有关的电位变化。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电位，用SP表示。由于泥浆和地层水矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势造成自然电场。在井中自然电场主要是由扩散电动势和扩散-吸附电动势组成。此外，还有过滤电动势等。三、测井原理及应用三、测井原理及应用 由于晶格置换作用、矿物水解作用、破键作用等原因，岩石颗粒与水溶液接触表面常带有固定不动的负电荷，这些带电表面吸引极性水分子及Na+的水合离子。其中一部分阳离子紧贴岩石颗粒表面，只做热运动，不能移动，构成吸附层，另一部分阳离子在吸附层之外形成扩散层，可以正常迁移，这样就构成了岩石颗粒表面的双电层，内层是岩石颗粒表面多余的负电荷，外层是岩石颗粒表面的吸附层和扩散层内的阳离子，其总电荷等于内层电荷。Ed-扩散电动势，mv；Eda-纯泥岩的扩散-吸附电动势，mv；Cw-地层水浓度，g/L；Cmf-泥浆滤液浓度，g/L；k-自然电位系数；Rwe-地层水等效电阻率；Rmfe-泥浆滤液等效电阻率；rm-泥浆柱等效电阻；rxo-冲洗带等效电阻；rt-未侵入带等效电阻；rsh-泥岩等效电阻；SSP-总自然电动势或静自然电位自然电位影响因素：1）自然电流回路总自然电动势是SP的决定性因素。地层水与泥浆的性质、储层与泥岩的岩性、地层温度2）储集层厚度3）储层含油性和电阻率4）侵入带直径5）泥浆电阻率和井径6）泥岩性质 自然电位曲线的特点：1 泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层对应的自然电位曲线。2 最大静自然电位SSP：均质、巨厚的完全含水的纯砂岩层的自然 电位读数与泥岩基线读数的差值。3 异常：指相对泥岩基线而言，渗透性地层的SP曲线的位置。A、负异常：当 RmfRw时，自然电位为负异常；B、正异常：当 RmfRw 时，自然电位为正异常。自然电位测井的应用：定性解释 1 划分储层 2 与其它曲线结合识别油气水层 定量解释 1 估算泥质含量 Vsh=(1-SP)/SSP=(SSP-SP)/SSP 2 确定地层水电阻率 SSP=-K Lg(Rmfe/Rwe)划分储集层苏苏24C24C井盒井盒8 8测井解释综合图测井解释综合图气：气：15369 m3水：水：15 m3划分储集层 （二）自然伽马测井 岩石的自然伽马放射性是因岩石含有放射性核素，衰变时放射出射线。岩石中所含的放射性种类和数量不同，放射性强度也不同，根据自然界存在的放射性核素在岩石中的丰度可知，岩石的自然伽马放射性强度主要决定于铀、钍、钾的含量。在采集数据时，给下井仪供电，探测器经不同地层，当伽马射线照射探测器产生电脉冲，传至地面单位时间的脉冲数被转化成相应电位差值，得到一条随深度变化的计数率曲线，现常用API单位（美国石油学会采用的单位）。自然伽马探测范围：由公式积分得到当r趋于无穷大时：如果把自然伽马探测范围看成是以计数管为中心的球体，球的半径为探测范围，规定球体对计数管造成的放射性强度占全空间对它造成的伽马强度的99%，于是：由上式得到r=4.065/u，实际地层吸收系数约0.10，得到探测半径0.46m，考虑到泥浆的吸收作用，实际地层探测深度约0.20m。-地层密度；q-每克岩石含有的放射性物质；a-每克放射性物质平均每秒放出的光子数；u-伽马射线吸收系数；r-球体半径 自然伽马测井的应用：1 划分岩性和地层对比 2 划分储集层 在砂泥岩剖面中，低自然伽马异常一般就是砂岩储集层，异常半幅点确定储集层界面。在碳酸岩剖面，低自然伽马异常只能指出泥质含量较少的纯岩石，是否为储集层，还要结合孔隙度和电阻率特征。3 计算地层泥质含量 当地层不含放射性物质时，自然伽马曲线可指示泥质含量。GR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)Vsh=(2 CGR-1)/(2C-1)识别岩性、划分储集层苏苏69A69A井盒井盒8 8地层测井综合图地层测井综合图 识别岩性、划分储集层（三）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特性及井眼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。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,1956年Wyllie发表时间平均公式后，得到广泛应用。泥浆只能发生体积变形，不能发生剪切变形，它只能传播纵波，不能传播横波，入射声波在井壁上要形成反射和折射，对于一般的波阻抗界面，将形成反射纵波、反射横波、折射纵波、折射横波，因为泥浆不能传播横波，故井筒内没有反射横波。岩石受到声源激发时，可同时产生纵波和横波，当岩层纵波速度大于泥浆纵波速度时，才能产生滑行纵波，当岩层横波速度大于泥浆纵波速度时，产生滑行横波，记录滑行纵波是PPP波，记录滑行横波是PSP波。声波的反射和折射声波的反射和折射常见矿物及岩石地球物理测井参数表常见矿物及岩石地球物理测井参数表通过仪器壳刻槽，防止直达波沿仪器外壳到达接收器成为首波，滑行纵波成为首播的最小源距：L-源距；a-换能器至井壁距离；Vf-流体速度；Vp-滑行波速度声波速度测井资料的应用：1 确定岩性和孔隙度声速的高低可确定岩性，如砂岩、泥岩、灰岩、白云岩、盐岩等。由弹性力学得到的纵波、横波速度理论关系式为：Vp Vp-纵波速度；波速度；Vs-Vs-横波速度；横波速度；E-E-杨氏模量；杨氏模量；u-u-切变模量；切变模量；-泊松比；泊松比；-拉梅常数；拉梅常数；-体积密度体积密度确定储层孔隙度 地层声速和地层孔隙度有关，大量数据表明，在固结、压实的纯地层中，地层孔隙度和声波时差存在线性关系，即威利平均时间公式。t=(1-)tma+tftt测量的岩石声波时差测量的岩石声波时差tmatma岩石骨架声波时差岩石骨架声波时差tftf岩石孔隙流体声波时差岩石孔隙流体声波时差岩石孔隙度岩石孔隙度确定岩性、计算孔隙度苏苏12P12P井盒井盒8 8地层测井综合图地层测井综合图 确定岩性、计算孔隙度郭郭1A1A井长井长8 8岩石力学成果图岩石力学成果图计算岩石力学性质2 识别气层和裂缝对声速曲线做定性解释，要按具体情况分析：（1）声波时差一般性增大，相同岩性的地层声波时差如果增大10-20/，一般可认为该地层中孔隙更发育一些。（2）如果声波时差明显增大或有周波跳跃，当区域地质上该地层可能含气，并且电阻率明显较高，可判断为气层；当区域地质上该地层不可能含气时，可判断为裂缝发育层段。（3）井眼严重扩大的地层，也可能产生声波时差明显增大或周波跳跃。无阻流量：无阻流量：101.9610101.9610 10104 4m m3 3/d/d识别气层 （四）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地层性质的测井方法，包括最早使用的梯度电极系测井和电位电极系测井，还包括后来发展的侧向和感应测井。通常将梯度电极系测井、电位电极系测井和微电极测井称为普通电阻率测井。Rt-岩样电阻率；S-岩样截面积；测量电极间距离；K-比例系数；UMN测量电极间电位差；I-通过岩样电流强度1）普通电阻率测井R-地层电阻率；K-电极系系数，当保持供电电流强度不变时，测量介质电阻率将随测量电位差UMN而变化。AMN电极系，把电极A看成点电源，为供电电极，M、N为测量电极，地层为各向同性介质根据电场原理可以得出：2）侧向测井 在供电电极上、下方各加了同极性的电流屏蔽电极，使供电电流聚焦成薄板状垂直流向地层，再适当发散后流向回路电极。主电极A0、电流屏蔽电极A1和A2，A1和A2用导线相连，A0流出主电流I0，A1和A2流出屏蔽电流，各为Is/2。监督电极M1和M1，M2和M2，调节屏蔽电流电流Is的大小，使得M1、M1、M2、M2四个电极电位相同，主电流和屏蔽电流流向地层。1）电极系长度L0两个屏蔽电极之间距离为电极系长度，即2）电极距L监督电极中点的距离为电极距，即 ，较小时纵向分层能力较强。3）径向积分几何因子 在七侧向电极系结构基础上，两侧增设柱状电极做辅助屏蔽电极（深侧向）或供电电流回流电极（浅侧向），形成了双侧向测井。侧向测井影响因素主要有：井眼、泥浆侵入、围岩等，要得到较为准确的地层电阻率，需要依次进行井眼、围岩、侵入校正。3）感应测井地层可以看成无数个单元环组成，这些单元环在发射线圈交变电磁场作用下产生感应电流，称为涡流，地层中感应电流将在接收线圈产生感应电动势，其大小与介质电导率有关。nT，nR-发射、接收线圈匝数；S0-线圈面积；I-线圈电流强度；T、R-面积元中心至发射、接收线圈距离；W-电流角频率；u-介质磁导率；L-线圈距；r-单元环半径；-地层电导率；VR-感应电动势；K-仪器常数；g-单元环微分几何因子接收线圈总有用信号：于是：由于：1 双线圈横向探测特性1）横向微分几何因子2）横向积分几何因子横坐标=r/L，纵坐标为横向微分几何因子与线圈距乘积Gr=0.5时圆柱体的半径作为线圈系的探测半径，中感应探测半径约0.8m，深感应约1.7m。1双线圈纵向探测特性1）纵向微分几何因子2）纵向积分几何因子横坐标为纵向微分几何因子与线圈距乘积，纵坐标=z/LGz=0.8时对应的2z值约为纵向地层分辨率，中感应对应地层厚度约1.0m，深感应约2.0m。感应测井一般需要依次进行井眼、传播效应、层厚、侵入校正。MIT阵列感应仪器结构MIT子阵列子阵列源距源距26.25626.25652.51252.512105.024105.0241 16 62 29 93 312124 415155 521 21 6 627277 739398 87272阵列感应(MIT)仪器测井曲线 14条实部原始曲线经过合成处理得到3种纵向分辨率、5个径向探测深度的15条电阻率曲线。原始曲线名称名称曲线名曲线名真分辨率聚焦结果真分辨率聚焦结果T08T08、T10T10、T20 T20、T30T30、T60T60、T90T90一英尺匹配结果一英尺匹配结果AO10AO10、AO20 AO20、AO30AO30、AO60AO60、AO90AO90二英尺匹配结果二英尺匹配结果AT10AT10、AT20 AT20、AT30AT30、AT60AT60、AT90AT90四英尺匹配结果四英尺匹配结果AF10AF10、AF20 AF20、AF30AF30、AF60AF60、AF90AF901ft2ft4ft （四）电阻率测井 评价储层最重要的是评价储层中所含流体性质，测井解释成果是采用饱和度来评价储层的含油气性。1 含水饱和度 岩石含水体积占其有效孔隙体积的百分数。2 含油气饱和度 岩石含油气体积占其有效孔隙体积的百分数。3 储集层侵入特征 泥饼：厚度0.52.5cm，泥质颗粒的沉积物。冲洗带：厚度10 50cm，孔隙以泥浆滤液为主，其他为残余水或残余油 气，该带含水饱和度为冲洗带含水饱和度，电阻率为冲洗带电阻率。过渡带：厚度不定，与钻井条件和储层物性有关。未侵入带：基本不受泥浆滤液的影响，电阻率为原状地层电阻率。泥浆侵入特征一般可分为：高阻侵入、低阻侵入、侵入不明显。4 含水饱和度的确定 阿尔奇公式：F=Ro/Rw=a/m 地层因素 I=Rt/Ro=b/Swn 电阻增大率 a、b与岩石性质有关的系数，m为孔隙度指数，n为饱和度指数。5 测井系列的选择和应用 确定地层电阻率至少需要三种不同探测特性的电阻率测井系列，并满足下述三个条件：一种测井方法主要受原状地层影响，其应具有深探测特性（Rild、Rlld)。另一种测井方法主要受冲洗带影响，其应具有浅探测特性(Rll8、Rxo)。第三种测井方法能够反映侵入带变化，具有中等深度探测特性(Rilm、Rlls)。长长x x1 1储层含水含水饱和度与和度与电阻增大率关系阻增大率关系图长x x1 1储层孔隙度与地孔隙度与地层因素关系因素关系图主要有下列用途：（1）确定储层含油气性，计算含油气饱和度（2）储层侵入特性研究（3）地层划分与对比（4）储层渗透性分析。S275S275井盒井盒8 8地层测井解释综合图地层测井解释综合图无阻：无阻：10.41万方万方气：气：11475.0m3水：水：0m3苏苏4A4A井盒井盒4 4段测井解释综合图段测井解释综合图电阻率比围高，高分辨率感应正差异苏苏37D37D井盒井盒8 8测井解释综合图测井解释综合图气：气：10440m3水：水：12m3阵列感应、双侧向负差异，数值在砂体下部下降明显 用伽马源发射的伽马射线照射地层，当伽马射线能量为中等，伽马光子与物质原子核外轨道上的电子发生相互作用，使电子从某一方向射出，而损失了部分能量的伽马光子向另一方向散射出去，这种效应为康普顿效应，康普顿减弱系数与介质密度成正比，因此，可以利用康普顿效应测量地层的密度。（五）密度测井 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由康普顿减弱系数表示，与吸收体单位体积内电子数成正比，即：e-每个电子康普顿散射截面，可以看成常数；NA-阿伏伽德罗常数；-介质密度；Z-原子序数；A-相对原子量；Z/A约0.5；两端取对数仪器对密度灵敏度令于是可得N-源距为d的计数率；N0-零源距的计数率；da-视源距，d-d0；m-几乎是常数，质量康普顿减弱系数；b-地层密度 据研究，井壁内距探测器0.13m范围内还存在伽马射线，可按康普顿效应探测到，所以密度探测深度约0.13m，距探测器0.05m范围内还存在伽马射线，可按光电效应探测到，所以Pe探测深度约0.05m，非常浅。没有泥饼影响时，长、短源距计数率的自然对数将构成一条直线，线上每一点对应一个地层密度值。因L=s=b当存在泥饼，且泥饼的密度和厚度变化时，泥饼的影响像肋骨一样排在脊线的两侧，下面是双源距密度测井泥饼校正的公式：矿物名称密度骨架测井曲线中文名英文名g/cm3密度g/cm3超热中子孔隙度%热中子孔隙度%光电吸收截面指数peb/e石英Quartz2.652.64-1.1-2.11.81正长石Qrfoclase2.562.53-1.5-1.12.86钠长石Aibite2.622.59-1-1.31.68钙长石Anorthite2.762.74-1.3-1.63.13伊利石Lllite2.642.6312.715.83.45蒙脱石Montmortllonite2.062.0212.611.52.04高岭石Klnite2.592.6147.845.11.49方解石Calcite2.712.71005.08白云石Dolomite2.872.871.70.53.14重晶石Barite4.484.09-10.2266.8石膏Gypsum2.312.3358.557.63.99硬石膏Anhdrite2.962.98-1.2-0.75.06天然苏打Lrona2.132.1155.454.90.71氯化钾sylvite1.991.87-2.74.18.51常见矿物、流体参数表 岩性密度测井的应用：1确定地层岩性 2.确定地层孔隙度 3确定泥质含量 4划分裂缝带和气层shan4Xshan4X井马五井马五1 1、马五、马五2 2测井解释综合图测井解释综合图气：气：324873.0m3/d水：水：0.0m3/d确定岩性和孔隙度shan4Yshan4Y井盒井盒8 8测井解释综合图测井解释综合图气：气：66020.0m3/d水：水：0.0m3/d确定岩性和孔隙度Y Y探探X X井克里摩里组成像及常规测井图井克里摩里组成像及常规测井图气：气：24177m3/d水：水：12.4m3/d识别裂缝带及气层（六）补偿中子测井 中子测井是一类用中子源照射地层，根据中子与地层相互作用的各种性质来研究地层的各种测井方法的总称，中子按能量分类：高能中子、快中子、中能中子、慢中子、热中子。不同能量中子与地层发生的作用有：1）快中子非弹性散射 碳氧比能谱测井、次生伽马能谱测井2）原子核的活化 活化测井（地层中硅、铝、钙、氯含量分析）3）快中子的弹性散射 井壁中子孔隙度测井（单个热中子探测器）、补偿中子孔隙度测井（远、近热中子探测器）4）热中子扩散和俘获 俘获伽马能谱测井、中子伽马测井 地层对快中子的减速能力主要取决于地层的含氢量，地层的含氢量与地层的孔隙度密切相关，因此，探测地层中由快中子减速为热中子的数量可以反映地层的孔隙度，补偿中子测井是用远、近热中子探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法，这种方法使得介质俘获性质（氯含量）影响减至最小。淡水的宏观散射截面最大，为2.68cm-1，其他矿物小很多，淡水对快中子的减速距离Lf仅为2.7cm，其他矿物较长。地层对快中子的减速能力主要取决于地层含氢量。规定淡水含氢指数为1。其它物质单位体积氢核数与同样体积淡水氢核数比值称为该物质的含氢指数。饱和淡水的纯石灰岩若其孔隙度为，则其含氢量也为，若将中子孔隙度测井仪在饱和淡水的纯石灰岩刻度井中进行含氢指数刻度，则它测量的含氢指数N对饱和淡水纯石灰岩就是其孔隙度。需要注意的是：1）泥质含有束缚水，具有很高的含氢指数，与有效孔隙度无关。2）含水的矿物如石膏，含氢指数约0.49，与有效孔隙度无关。3）石灰岩的骨架含氢指数为0，砂岩骨架显示负的含氢指数，约-0.01-0.05，白云岩骨架约0.010.085，正的含氢指数。4）天然气氢浓度太低，以至于把含天然气孔隙体积作为骨架还不足以说明天然气对中子孔隙度测井的影响，即天然气孔隙体积对快中子的减速能力比石灰岩骨架还低，将显示负的含氢指数，这种现象称之为挖掘效应。补偿中子测井的应用：1、确定储层孔隙度 2、确定储层的含气、含水性 3、确定地层泥质含量。SNO1X-BSNO1X-B井盒井盒8 8下段测井解释成果图下段测井解释成果图气：气：15.1x104m3/d确定气层及孔隙度苏苏12A12A井盒井盒8 8地层测井解释综合图地层测井解释综合图 气：气：0m3/d 水：水：24.0m3/d确定孔隙度、识别水层（七）自然伽马能谱测井 自然伽马测井测量的是地层全部放射性核素造成的总自然伽马放射性，不能区别铀、钍、钾含量。如果对自然伽马射线进行能谱分析，就不仅可以测量岩石总的自然伽马放射性，而且能分别测出岩石中铀、钍、钾的含量。自然伽马能谱测井的应用：1、寻找高放射性储集层 2、计算泥质含量 CGR=(CGR-CGRmin)/(CGRmax-CGRmin)Vsh=(2 CCGR-1)/(2C-1)3、研究粘土矿物类型 利用Th和K作出的交会图可以定性的区分几种粘土矿物，如区分高岭石、伊利石、蒙脱石。4、研究沉积环境 Th/U7为陆相沉积，氧化环境或风化壳；Th/U7为海相沉积，灰色和绿色泥岩；Th/U2为海相黑色泥岩。su23Xsu23X井铀矿层识别成果图井铀矿层识别成果图高放射性储层Th利用利用ThTh和和K K含量识别粘土矿物图版含量识别粘土矿物图版（八）声电成像测井 电成像仪器测量时，由电源给极板和钮扣电极供相同极性的电流，使极板与钮扣电极的电位相等，由电极流出的电流受到极板的屏蔽作用，沿径向流入地层。电流通过井筒内钻井液和地层构成的回路回到仪器上部的回路电极，测量电极的电流大小主要反映井壁附近地层的电阻率大小。测量时记录每一个钮扣电极的电流强度和对应的测量电位差。阵列电扣电流经适当处理，用彩色或灰度等级图像，来显示井壁地层电阻率的变化，从而可反映出井壁上地层岩石结构变化，可反映裂缝、孔洞、沉积、构造及岩石结构、地应力等信息。最高温度：最高温度：175 175 C C最大压力：最大压力：138MPa 138MPa仪器最大直径：仪器最大直径：127mm127mm钮式电极：钮式电极：150 150个个极板：极板：6 6个个最大井眼直径：最大井眼直径：533mm533mm最小井眼直径：最小井眼直径：170mm170mm覆盖面积：覆盖面积：63%63%（8.58.5寸井眼）寸井眼）XRMI 数字井周声波成像测井是一种用于直接观察井壁情况的测井方法。利用反射波能量的强弱和反射波双程传播时间与反射界面的物理性质及井眼几何形态有关的原理，直观显示井壁地质特征、井眼状况及套管损伤情况。扫描迹线扫描迹线扫描迹线扫描迹线提升提升提升提升井壁井壁井壁井壁旋转体旋转体旋转体旋转体换能器换能器换能器换能器每秒每秒每秒每秒6 6 6 6圈圈圈圈入射波与入射波与入射波与入射波与反射波反射波反射波反射波脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号CBIL在模拟井的响应井壁岩石刻字拓片井壁岩石刻字拓片CBILCBIL实测图像实测图像形象直观，与露头、岩心进行对比，可以清楚识别不同的沉积构造；具有定向性，可以准确地测量出地层倾角和裂缝产状；连续的高分辨率、高覆盖率地层信息为地质解释提供充实资料基础；灵活的比例，允许从不同尺度进行分析，有利于地质模型的建立；丰富的地层信息使测井地质应用进一步深入，使一孔之见走向以点带面成为可能。电成像测井优点电成像测井优点储层综合分析和预测储层综合分析和预测储层综合分析和预测储层综合分析和预测碳酸盐岩及致密复杂岩性碳酸盐岩及致密复杂岩性碳酸盐岩及致密复杂岩性碳酸盐岩及致密复杂岩性（火成岩和变质岩）（火成岩和变质岩）（火成岩和变质岩）（火成岩和变质岩）碎屑岩碎屑岩碎屑岩碎屑岩井旁构造井旁构造井旁构造井旁构造地应力地应力地应力地应力成像测井综合地质应用成像测井综合地质应用成像测井综合地质应用成像测井综合地质应用裂缝裂缝裂缝裂缝孔洞孔洞孔洞孔洞沉积与地层沉积与地层沉积与地层沉积与地层古流向古流向古流向古流向（砂体展布）（砂体展布）（砂体展布）（砂体展布）成像测井综合地质应用成像测井综合地质应用 陕陕4AX4AX井马家沟组溶蚀孔与裂缝发育的白云岩井马家沟组溶蚀孔与裂缝发育的白云岩苏苏42-18A42-18A井井333033303336m3336m曲流河道沉积图曲流河道沉积图苏苏42-18A42-18A井井332233223329m3329m心滩沉积图心滩沉积图XMAC：8个独立的偶极接收器阵列 2个单极子声源 2个垂直摆放的偶极声源每个深度点可记录12条单极源波形（4个普通声波时差波形，8个阵列全波波形）；32条偶极源波形。Monopole 1Monopole 1Monopole 2Monopole 2Dipole YDipole YDipole XDipole XIsolatorIsolatorTransmitterTransmitterSectionSection8 Receiver 8 Receiver ArrayArray（1）基本原理（九）阵列声波成像测井单极方式：偶极方式：采用传统的单极声源发射器，可向井周围发射声波，使井壁周围产生轻微的膨胀作用，因此在地层中产生了纵波和横波，由此得出纵波、横波及斯通利波时差。在疏软地层中，由于地层横波首波与井中泥浆波一起传播，因此单极声波测井无法获取横波首波。采用偶极声源发射器，使井壁产生绕曲波，低频绕曲波速度近似地层横波速度，解决了在疏软地层的横波测量问题。正交偶极方式：正交发射，正交接收。用以研究地层各向异性。20003500 接收器间距接收器间距(m)时时 间间 (us)3.354.42快横波慢横波横波分裂现象xyz偶极子仪器在最大地应力方向测到较快的横波速度，而在最小地应力方向上测到较慢的横波速度地应力引起横波分裂 对于现今应力，通过储层的各向异性可以确定最大主应力方向。xyz 当一束横波信号入射到各向异性地层（如裂缝性地层）时，入射横波可分裂成质点平行和质点垂直于裂缝走向的振动，并以不同的速度向上传播。裂缝引起横波分裂质点平行于裂缝走向振动，方向沿井轴向上传播的横波速度要快于质点垂直于裂缝走向振动方向沿井轴向上传播的横波，前者称快横波，后者为慢横波。%100212+D D=sss各向异性各向异性S1(fast)S2(slow)对于垂直缝、高角度缝和斜交缝，可通过储层的各向异性研究裂缝发育程度。1 岩石机械特性分析：可提取准确的纵、横波及斯通利波信息，提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等岩石物理参数，预测岩石强度，岩石破裂压力2 利用岩石的力学参数来判断储层的破裂强度3 地层各向异性分析提供裂缝及其发育方位，提供现今地应力方位等4 过套管井的压裂效果诊断5 确定岩性6 识别含气层7 利用斯通利波幅度衰减导出渗透率，评价有效天然裂缝及渗透性阵列声波的地质应用：陕陕28X28X井石盒子地层岩石机械特性成果图井石盒子地层岩石机械特性成果图 苏东苏东44-79C444-79C4井目的层压裂施工前、后各向异性成果图井目的层压裂施工前、后各向异性成果图 合试：无阻合试：无阻27102 m3/d 核磁共振磁体核磁共振磁体井眼井眼1”760kHz580kHz9个环形壳层个环形壳层(间隔间隔1mm,厚度厚度1mm)（1）测量原理 核磁测井以氢核与外加磁场的相互作用为基础，只对来自地层孔隙流体中的氢核产生的核磁共振信号观测。测量过程：由永久磁铁产生静磁场，使地层氢核极化。由仪器天线发射预先设置射频脉冲，使磁化矢量扳转900和1800，天线接收氢核共振产生的回波信号。在8in井眼中，其探测深度为34in。（十）核磁共振成像测井TWTime幅幅 度度回波回波串TETime90 x180y180y180y180y180y幅幅 度度回波信号回波信号射频脉冲射频脉冲回波串CPMG 脉冲TE:TE:间隔间隔间隔间隔TW:TW:等待时间等待时间等待时间等待时间=S S por.e-t/T2 16 64 256 16 64 256T2(ms)(pu)1010151564 ms16 ms256 ms5 5 =30%ty=5.e-t/16+10.e-t/64+15.e-t/256 多指数拟和多指数拟和MatrixMatrixDryDryClayClayClay-Clay-BoundBoundWaterWaterMobileMobileWaterWaterCapillaryCapillaryBoundBoundWaterWaterHydrocarbonHydrocarbon依靠电阻率进行饱和度分析依靠电阻率进行饱和度分析回波幅度回波幅度0151501351201059075604530Time(ms)2015105T2 衰减衰减NMR 孔隙度孔隙度反演反演0.001.002.003.004.000.1110100100010000BVIBVM4.000.001.002.003.00Incremental Porosity(pu)CBWT2 (ms)T2 截止值截止值回波串回波串T2 谱谱25核磁测井与中子测井的区别对核素有选择性，只观测氢核；只观测孔隙中的氢；无挖掘效应，较好指示孔隙中的可动流体；提供产层质量的重要指标：孔径分布和渗透率等参数；油气水的核磁特性不同，改变采集参数，定性识别和定量计算流体类型。核磁测井中子测井除测量含氢量，还受到其它强散射和吸收元素影响，如氯和稀土元素；中子观测地层所有氢核；有挖掘效应。桃桃17B17B井石盒子组常规解释成果图井石盒子组常规解释成果图 气：气：47193m3/d水：水：0.0m3/d桃桃17B17B井石盒子组核磁共振分析成果图井石盒子组核磁共振分析成果图气：气：26425m3/d水：水：0.0m3/d苏苏22A22A井石盒子组常规解释成果图井石盒子组常规解释成果图 苏苏22A22A井石盒子组核磁共振分析成果图井石盒子组核磁共振分析成果图动态跟踪，疑难层分析动态跟踪，疑难层分析成像测井处理（声电、核磁、偶极）地层倾角处理综合评价解释剖面、储层参数解释参数解释模型岩性识别深度校正综合录井、钻井工程区域（块）地质背景收集邻井资料测井资料的采集地层对比试气（投产）建议预处理重新认识，老井复查重新认识，老井复查模型参数检验岩心刻度模型参数检验岩心刻度测井综合解释流程四、测井资料解释技术四、测井资料解释技术工程资料工程资料：井名、地区、井别、测井日期、钻头程序、套管程序、泥浆性质（包括泥浆电阻率及其温度）、井下情况、测井内容及要求、钻井单位、测井仪器型号、仪器号、地面海拔、地补距、斜井设计参数等。地质资料地质资料：岩心录井资料（岩心描述，取心汇报表）、岩屑录井资料、气测录井资料、地质区带、井区、构造位置、地质分层设计数据、钻井的目的、坐标等。测井解释需要收集的资料 地层划分双双7A7A井井214021402214m2214m测井综合图测井综合图 组是岩石地层的基本单位，组重要的特征是具有岩性、岩相或变质程度的一致性，因此，同一组地层的测井响应特征在垂向上的组合有一定的规律，在实际的生产中，一般采用标志层对比、邻井追踪、旋回特征、厚度控制等方法来划分地层。（一）地层划分及岩性识别鄂尔多斯盆地地层划分简表鄂尔多斯盆地地层划分简表 府府X X井井205520552106m2106m测井综合图测井综合图shanxshanx井马家沟组测井解释综合图井马家沟组测井解释综合图马五3马五41马五22马五21马五14马五13马五12马五11本溪组 储集层岩性评价是确定储集层岩石所属岩石类别，在此基础之上可进一步计算岩石主要矿物含量，选择计算泥质含量所需要的测井模型。岩石类别：地质上一般把储集层岩石分为：碎屑岩、碳酸岩及其它岩类。岩性识别一些岩层及矿物在测井曲线上的响应特征：1煤：低伽马，高电阻，高时差 2凝灰岩：高伽马，低电阻，高时差 3铁矿：高密度(5.0)，高PE(16.9)，低电阻 4石膏：高密度(2.98)，高PE(5.06),高电阻 5盐岩：低密度(2.33)，高PE(4.65),低中子，高电阻 6.灰岩：低伽马，高电阻，低时差，密度(2.71)，PE(5.08）7.白云岩：低伽马，高电阻，低时差，密度(2.87)，PE(3.14）陕陕43X43X井本溪组煤层、铁铝质矿物及马家沟组含灰云岩测井特征图井本溪组煤层、铁铝质矿物及马家沟组含灰云岩测井特征图召召8x8x井山井山2 2段煤层及太原组灰岩测井综合图段煤层及太原组灰岩测井综合图苏苏25x25x井马家沟组不同岩性的测井响应特征井马家沟组不同岩性的测井响应特征灰灰 岩岩石石 膏膏凝灰岩凝灰岩白云岩白云岩主要利用GR、SP、AC、DEN、CNL、RT等测井曲线在地层中数值及形态的不同进行储集层划分。（二）储集层划分气：气：22087m3/d水：水：0.0m3/d莲莲1X1X井马家沟组马五井马家沟组马五7 7测井解释综合图测井解释综合图1 1 孔隙度计算孔隙度计算苏西地区X组储层孔隙度计算（35口井358层点）=0.1619AC-28.0986 R=0.8357 n=358=-33.8549DEN+93.7024 R=-0.7113 n=375=0.1175AC-17.1126DEN+25.1384 R=0.8729 n=358（三）储层参数计算苏西地区Y组储层孔隙度计算（35口井117层点）=0.1943AC-36.1102 R=0.9118 n=117=-31.8784DEN+88.0911 R=-0.8092 n=117=0.13377AC-13.92174DEN+12.898 R=0.9276 n=117 在利用测井资料计算储层孔隙度时，可以利用威利平均时间公式，在利用威利平均时间公式计算时，要保证压实校正系数的准确性，也可以利用岩心分析数据与测井数据建立关系来求取储层孔隙度，这时要保证取心分析数据与测井曲线深度一致，而且要求测井原始曲线符合资料录取标准。苏西地区X组储层渗透率计算（35口井270层点）2 2 渗透率计算渗透率计算LgK=0.01205*AC-2.15785*DEN-0.20835*GR+3.19013 R=0.7309，n=270苏西地区Y组储层渗透率计算 LgK=0.01015*AC-2.09326*1DEN-0.1494*GR+3.47408，R=0.7745 n=121一区：一区：K=0.0151*e0.3909*R=0.7964，二区：二区：K=0.0185*e0.3477*R=0.8081 影响储层渗透率的因素很多，如孔隙度、粒度中值、岩石矿物成分、岩石颗粒接触关系及分选性等，在常规测井曲线中与渗透率密切相关的曲线主要有声波时差、密度、自然伽马、电阻率、自然电位等曲线，可以利用岩心分析数据与这些曲线测井数值建立的关系式来求取储层的渗透率。自然伽马相对值与泥质含量为非线性关系：Vsh=11.046+1.23GR+40.02GRVsh=11.046+1.23GR+40.02GR2 2，R=0.6061R=0.6061 自然伽马相对值与分析泥质含量交会图自然伽马相对值与分析泥质含量交会图泥质含量与补偿中子相对值：Vsh=7.3262*CNL+9.526Vsh=7.3262*CNL+9.526，R=0.5763R=0.5763 补偿中子相对值与分析泥质含量交会图补偿中子相对值与分析泥质含量交会图 3 3 泥质含量计算泥质含量计算 m、a、n、b等参数是阿尔奇方程中确定储层的含水饱和度的最基本参数。选取一批岩样，测定出每块样品的孔隙度，在指定的矿化度条件下对岩样进行饱和，测算其地层因素F值，对这组样品F进行分析回归，从而确定出m、a值。选取某层系有代表的一组岩样，在指定的实验条件下，用指定矿化度的溶液进行不同水饱度条件下电阻率测量，并与100%含水时电阻率相比，得到一组不同饱和度下的电阻增大率I值，在双对数座标下进行ISw关系分析回归，得到方程的斜率、截距即为n、b值。Rt可通过测井数据得到。4 4 含水饱和度计算含水饱和度计算含水饱和度可以由计算得到。式中：式中：a a、b b 与岩石性质有关的系数与岩石性质有关的系数 ，m m 孔隙度指数孔隙度指数 n n 饱和度指数，饱和度指数，Rw Rw 地层水电阻率地层水电阻率 孔隙度，孔隙度，Rt Rt 原状地层电阻率原状地层电阻率地层水电阻率（Rw）可以由以下方法确定：盒盒8X8X段地层水性资料分析统计表段地层水性资料分析统计表由水分析资料得出苏里格西部X地区地层水电阻率：Rw=0.050.07.m(1)直接测量地层水电阻率，并转换到储层条件下。(2)根据自然电位曲线计算。(3)地层水离子分析，换算出地层水电阻率。(4)利用电阻率、孔隙度测井曲线选取标准水层计算。苏里格西部X地区石盒子组岩电参数的确定：X组孔隙度与地层因素关系图组孔隙度与地层因素关系图12口井52块岩样测试分析：F=4.8672/1.2149，具有高a，低m特征。当当10.0%10.0%：F=1.015/1.9755，与理论值一致。，与理论值一致。当当10.0%10.0%：F=4.880/1.210，与理论值不一致。，与理论值不一致。X组电阻增大率：I1.2351/Sw2.2985，b1.2351，n2.2985；X组电阻增大率与含水饱和度关系图组电阻增大率与含水饱和度关系图识别油气水常用的测井解释方法有：纵向对比法 横向对比法 径向电阻率对比法 双孔隙度法 交会图法 录井、测井综合分析法（四）解释方法 对比目的层与围岩电阻率高低，及目的层砂体内岩性、物性、电性的细微变化，从而找出储层含气特征。纵向对比法 气：气：53960.0m3/d水：水：0.0m3/d气：气：42337.0m3/d水：水：0.0m3/d横向对比法 在勘探开发区块，用试过气的老井与新井进行对比，方法如下：1）要求新井目的层与试气层应是同一层位 2）储层物性对比 声波时差、密度、补偿中子、自然电位比值 3）岩性及厚度对比 自然伽马数值高低、自然伽马形态、夹层多少、有效厚度大小 4）储层含气性对比 在物性与产气层物性相当或更好，电阻率数值比产气层高或相 当，补偿中子数值降低，则新井目的层可定为气层。苏苏10X10X井盒井盒8X8X及邻井及邻井S104S104井盒井盒8X8X测井解释综合图测井解释综合图气：气：15013m15013m3 3/d/d 气：气：45804m45804m3 3/d/d 气：气：372.0m3水：水：58.2m3气：气：92.0m3水：水：44m3苏苏10H10H井太原组测井解释综合图井太原组测井解释综合图苏苏10G10G井太原组测井解释综合图井太原组测井解释综合图 根据不同探测深度电阻率曲线受泥浆侵入影响程度的不同，及气层、气水层、水层所表现出来的电阻率差异特征来识别气水层。在淡水泥浆条件下，岩性、物性变化不大时，同一地层水系统条件下，不同探测深度电阻率存在以下关系：气层：正差异或基本重合 气水层：负差异或电阻下降比较明显的正差异 水层：负差异径向电阻率对比法气：气：11475.0m3水：水：0m3苏苏4A4A井盒井盒4 4段测井解释综合图段测井解释综合图电阻率比围高，高分辨率感应正差异气：气：92.0m3/d水：水：44m3/d苏苏10X10X井太原组测井解释综合图井太原组测井解释综合图鄂鄂15X15X井山井山2 2段测井解释综合图段测井解释综合图气：气：53147.0m3/d水：水：6.0m3/d交会图法苏里格西部苏里格西部Y Y区盒区盒8 8、山西组测井参数交会图、山西组测井参数交会图苏里格西部苏里格西部X X区盒区盒8 8、山西组测井参数交会图、山西组测井参数交会图苏苏12X12X井盒井盒8 8地层测井综合图地层测井综合图 气：气：0m3/d 水：水：24.0m3/d陕陕40X40X井马五井马五1 1、马五、马五2 2测井解释综合图测井解释综合图气：气：324873.0m3/d水：水：0.0m3/d饱饱满满形形正正三三角角形形欠欠饱饱满满形形倒倒三三角角形形录井、测井综合分析法陕陕43X43X井盒井盒8 8段测井解释综合图段测井解释综合图气：气：66020.0m3/d水：水：0.0m3/d苏苏108X108X井太原组测井解释综合图井太原组测井解释综合图气：气：372.0m3/d水：水：58.2m3/d谢谢大家!Thanks a lot！