裸眼井常规测井技术及应用-课件

裸眼井常规测井技术及应用裸眼井常规测井技术及应用 1裸眼井常规测井技术及应用 1 第一讲第一讲 关于裸眼井测井关于裸眼井测井 测井起源于法国。测井起源于法国。1927年年9月，法国人斯伦贝谢兄弟发明了电测井，并用月，法国人斯伦贝谢兄弟发明了电测井，并用于欧洲的煤和油气勘探。我国使用电测井勘探油气始于于欧洲的煤和油气勘探。我国使用电测井勘探油气始于1939年年2月。奠基人是月。奠基人是翁文波院士。翁文波院士。一、测井学和测井技术的发展一、测井学和测井技术的发展 测井学是应用地球物理的一个分支测井学是应用地球物理的一个分支,是一种井下地球物理勘探方法。它是是一种井下地球物理勘探方法。它是用物理学的原理解决地质学的问题用物理学的原理解决地质学的问题,并已在石油、天然气、金属矿、煤田、工并已在石油、天然气、金属矿、煤田、工程及水文地质等许多方面得到应用。程及水文地质等许多方面得到应用。30年代首先开始电阻率测井年代首先开始电阻率测井,到到50年代普年代普通电阻率发展的比较完善通电阻率发展的比较完善,当时利用一套长短不同的电极距进行横向测井当时利用一套长短不同的电极距进行横向测井,用以用以较准确地确定地层电阻率。较准确地确定地层电阻率。60年代聚焦测井理论得以完善年代聚焦测井理论得以完善,孔隙度形成了系列孔隙度形成了系列测井测井,各类聚焦阻率测井仪器也得到了发展各类聚焦阻率测井仪器也得到了发展,精度也相应得以提高。测井资料的精度也相应得以提高。测井资料的应用也有了长足的发展应用也有了长足的发展,随着计算机的应用随着计算机的应用,车载计算机和数字测井仪也被广泛车载计算机和数字测井仪也被广泛的应用。到现在又发展了各种成像测井技术。的应用。到现在又发展了各种成像测井技术。2 第一讲 关于裸眼井测井 测井起源于法国。19二、测井技术在勘探及开发中的用二、测井技术在勘探及开发中的用 无论是金属矿床、非金属矿床、石油、天然气、煤等无论是金属矿床、非金属矿床、石油、天然气、煤等,在勘探过程中在地壳中要富集在勘探过程中在地壳中要富集,就具有一定特点的物理性就具有一定特点的物理性质质,那我们就可以用地球物理测井的方法检测出来。特别那我们就可以用地球物理测井的方法检测出来。特别是石油和天然气是石油和天然气,往往埋藏很深往往埋藏很深,只要具有储集性质的岩石只要具有储集性质的岩石,就有可能储藏有流体矿物。它不用像挖煤一样。而是只要就有可能储藏有流体矿物。它不用像挖煤一样。而是只要打一口井打一口井,确定出那段地层能出油确定出那段地层能出油,打开地层就可以开采。打开地层就可以开采。由于用测井资料可以解决岩性由于用测井资料可以解决岩性,即什么矿物组成的岩石即什么矿物组成的岩石,它它的孔隙度如何的孔隙度如何,渗透率怎么样渗透率怎么样,含油气饱和度大小。沉积时含油气饱和度大小。沉积时是处于什么环境是处于什么环境,是深水、浅水、还是急流河相是深水、浅水、还是急流河相,有无有机有无有机碳碳,有没有生油条件有没有生油条件,能不能富集。在勘探过程中能不能富集。在勘探过程中,可以解决可以解决生油岩生油岩,盖层问题盖层问题,也可以对储层给予评价也可以对储层给予评价,找到目的层找到目的层,解释解释出油、气、水。出油、气、水。3二、测井技术在勘探及开发中的用3 在油气田开发过程中,用测井可以监测生产动态,解决工程方面的问题。井中产出的流体性质,是泊还是水,出多少水,油水比例如何,用流体密度,持水率都可以说明。注水开发过程中,分层的注入量,有没有窜流,用注入剖面测井都可以解决。生产过程中,套管是否变形,有没有损坏、脱落或变位,管外有无窜槽,射孔有没有射开,都需要测井来解决。对于设计开发方案,计算油层有效厚度,寻找剩余油富集区都离不开测井。测井对石油天然气勘探开发来说,自始至终都是不可缺少的,是必要的技术。它服务于勘探开发的全过程。4 在油气田开发过程中,用测井可以监 第二讲第二讲 自然电位测井自然电位测井一、井内自然电位产生的机理一、井内自然电位产生的机理 井内自然电位产生的原因是复杂的井内自然电位产生的原因是复杂的,对于油井对于油井来说来说,主要有以下两个原因主要有以下两个原因:地层水含盐浓度和钻地层水含盐浓度和钻井液含盐浓度不同井液含盐浓度不同,引起离子的扩散作用和岩石颗引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用粒对离子的吸附作用;地层压力与钻井液柱压力不地层压力与钻井液柱压力不同时同时,在地层孔隙中产生过滤作用。这些作用主要在地层孔隙中产生过滤作用。这些作用主要取决于岩石成分、组织结构以及地层水和钻井液取决于岩石成分、组织结构以及地层水和钻井液的物理化学性质。的物理化学性质。实践证明：油井的自然电位主要由扩散作用实践证明：油井的自然电位主要由扩散作用产生的产生的,只有在钻井液柱和地层间的压力差很大的只有在钻井液柱和地层间的压力差很大的情况下情况下,过滤作用才成为较重要的因素。在黄铁矿过滤作用才成为较重要的因素。在黄铁矿含量高的地层还有氧化还原电位。含量高的地层还有氧化还原电位。5 第二讲 自然电位测井一、井内自然电位产生的机理5（1）扩散吸附电位）扩散吸附电位 两种不同浓度两种不同浓度C1和和C2的溶液中的离子在渗透压力的作用的溶液中的离子在渗透压力的作用下下,高浓度溶液的离子要移向低浓度的溶液高浓度溶液的离子要移向低浓度的溶液,这种现象叫做扩散。这种现象叫做扩散。对于氯化钠溶液来说对于氯化钠溶液来说,由于氯离子的迁移率大于钠离子的迁移由于氯离子的迁移率大于钠离子的迁移率率,于是在低浓度的溶液中则是氯离子相对增多于是在低浓度的溶液中则是氯离子相对增多,形成负电荷的形成负电荷的富集。就在两种不同浓度富集。就在两种不同浓度NaCl溶液的接触面上溶液的接触面上,产生了自然电产生了自然电场场,因此能测量到电位差。因此能测量到电位差。扩散电动势扩散电动势Ed可用下式表示可用下式表示:式中式中：Cl,C2-两种盐类溶液的浓度两种盐类溶液的浓度,g/l;Kd-扩散电位系数。它与溶液中盐类的化学成分和温度扩散电位系数。它与溶液中盐类的化学成分和温度有关。有关。注意：理论上正确的定义应是活度。注意：理论上正确的定义应是活度。6（1）扩散吸附电位6（2）过滤电位）过滤电位 岩石颗粒对离子有选择性吸附作用，通常吸岩石颗粒对离子有选择性吸附作用，通常吸附负离子。在压差作用下，泥浆滤液向地层渗透，附负离子。在压差作用下，泥浆滤液向地层渗透，井壁附近负离子富集，地层中富集正离子，产生井壁附近负离子富集，地层中富集正离子，产生电位差。可由下式表示：电位差。可由下式表示：注意：当地层压力大于泥浆柱压力时，形成注意：当地层压力大于泥浆柱压力时，形成的电位方向相反。的电位方向相反。（3）氧化还原电位）氧化还原电位 从化学中我们知道，反应前与后反应物的化从化学中我们知道，反应前与后反应物的化合价发生变化，即有电子发生转移的反应就是氧合价发生变化，即有电子发生转移的反应就是氧化还原反应。因有电子转移，就必然会形成电位化还原反应。因有电子转移，就必然会形成电位差。如由差。如由 氧化为氧化为 可形成可形成-0.77伏特的电位。伏特的电位。7（2）过滤电位7二、测井原理 地面设置参考电极，井下设置一个测量电极，测量二者的电位差。三、主要影响因素（1）钻井液电阻率、密度的影响。（2）地层厚度、井径的影响。（3）地层电阻率（地层水矿化度）的影响。四、应用（1）判断砂泥岩剖面的渗透性地层。（2）确定地层水电阻率。（3）估计储层泥质含量。（4）判断水淹层位。8二、测井原理 地面设置参考电极，井下设置一个徐84-8井测井解释成果图9徐84-8井测井解释成果图9 一、测一、测量原理量原理 井井下下设设置置电电极极向向地地层层供供电电（恒恒流流或或恒恒压压），设设置置测测量量电电极极检检测测电电流流或或电电压压变变化化。电电压压比比上上电电流流得得到到电电阻阻，再再乘乘以以某某一一系系数数转转换换成成电电阻阻率：率：或或 第三讲第三讲 电阻率测井电阻率测井10 一、测量原理 第三讲 电阻率测井10二、影响因素（1）电极系的影响：分辨率与探测深度的关系。（2）钻井液电阻率、井径的影响。（3）地层厚度和围岩电阻率的影响。（4）钻井液密度等性能（侵入）的影响。（5）斜井或地层倾斜的影响。11二、影响因素11三、电阻率测井的种类按探测深度分：按探测深度分：浅探测：微电极、微球形聚焦。中探测：0.25米梯度、0.45米梯度、0.5米电位、球形聚焦、七 侧向、八侧向等。深探测：三侧向、双侧向、感应（包括介电电阻率）、1米电位、2.5米梯度、4米梯度等。按仪器结构分：普通电阻率测井：电位、梯度电阻率。侧向电阻率测井：球形聚焦、七侧向、八侧向、微球形聚焦、三侧向、双侧向。感应电阻率测井：阵列感应、向量感应等等。12三、电阻率测井的种类12四、应用（1）判别油气水层。（2）计算地层径向含水饱和度。（3）粗略判断岩性等。13四、应用13徐84-8井测井解释成果图14徐84-8井测井解释成果图14 第四讲 声波测井一、基本原理 声波属于弹性波。对于声波能量来说，地层岩石都属于弹性介质，因此，声波可以在地层的岩石中传播。在井下设置声波发射探头和接收探头，就可以测量声波在岩石中的传播速度、衰减后的幅度。声波分纵波和横波。几乎所有的岩石都可以传播纵波，但不同的岩石传播声波的速度是不同的。然而不是所有的岩石都能传播横波，当然，不同的岩石传播横波的速度也不同。声波传播分为折射波、直接反射波和滑行反射波。声波测井主要测量滑行反射波。15 第四讲 声波测井一、基本原理15二、主要影响因素（1）井径的影响。井身质量。（2）地层厚度：岩石非均质性的影响。（3）钻井液密度的影响。特别是含有气体时。三、声波测井的种类（1）普通声速测井：单发双收、双发双收（井眼补偿）。接收探头间距决定分辨率。（2）声波幅度测井：裂缝探测。（3）全波列声波测井：长源距声波测井，记录纵波、横波、伪瑞利波、斯通利波的声速、幅度。16二、主要影响因素16四、应用（1）估算孔隙度。（2）划分地层：判断岩性。（3）判断气层。（4）判断裂缝。（5）估算岩石力学参数。17四、应用17 双106-38井测井解释成果图18 双106-38井测井解释成果图18第五讲第五讲 核测井核测井一、基本知识 通过探测岩石的核物理性质来研究岩石的特性。测井研究岩石的核物理性质主要是两个方面：衰变和碰撞。组成岩石的某些元素具有天然放射性。具有放射性的元素都将发生衰变。岩石中常见的放射性元素有 等。19第五讲 核测井一、基本知识19碰撞也常叫做轰击。测井能够探测的粒子碰撞有两类：（1）粒子（射线）与原子核核外电子碰撞有三种反应：粒子能量小于0.66MeV时，产生光电效应，粒子被吸收。粒子能量介于0.661.022MeV时，产生康普顿散射，粒子能量减弱。减弱的程度与被撞原子核的原子序数（核外电子个数）等有关。粒子能量大于1.022MeV时，产生电子对效应。测井主要探测康普顿散射和光电效应。20碰撞也常叫做轰击。测井能够探测的粒子碰撞有两类：20（2）中子粒子与原子核碰撞有三种反应：非弹性散射：高能快中子（能量大于0.5MeV）轰击原子核使其获得能量处于激发态，而激发态原子核则发射粒子（射线）释放能量恢复原来状态。弹性散射：当中子能量低于0.5MeV时，其与原子核碰撞不足以使原子核处于激发态，而只能增加原子核的动能。也发射粒子（射线）释放能量。被撞原子核越轻得到的能量越多，从而使中子损失的能量越大，减速越快。氢是最轻的，因此，对中子的减速作用最大。辐射俘获：中子能量低于0.2eV时，称为热中子。其将被原子核俘获而使原子核处于激发态，发射粒子（射线）释放能量。硼和氯对热中子的俘获能力最强。测井对三种反应都可进行探测。21（2）中子粒子与原子核碰撞有三种反应：21二、核测井的种类及基本测量原理衰变反应：自然伽马，探测地层自然放射性总强 度。自然伽马能谱测井，探测地层中铀、钍、钾的含量。不同的放射性元素，其放射的粒子（射线）能量不同，如钾的特征能量为1.46MeV；铀为1.76MeV；钍为2.62MeV。因此，通过分析各特征能量强度对总强度的贡献，就可以确定各元素的含量。22二、核测井的种类及基本测量原理22碰撞反应：粒子（射线）碰撞：补偿密度测井，探测康普顿散射的射线强度。岩性密度测井，探测康普顿散射和光电效应。铯源（）。中子粒子碰撞：补偿中子测井：探测弹性散射后的热中子和超热中子密度。对中子减速能力最强的是氢，因此，业内也称为含氢指数测井。中子伽马测井：探测俘获后的射线能量。连续中子源。镅铍中子源（）。能谱测井：探测非弹性散射的粒子（射线）强度。中子寿命测井：探测俘获前的热中子寿命。脉冲中子源。中子管。23碰撞反应：23三、影响因素（主要对在用仪器）自然伽马测井：（1）地层厚度：分辨率。（2）井的影响：井径、钻井液密度。越大影响越大。（3）测速：不能过快。补偿密度测井：（1）井的影响：井径、泥饼厚度、钻井液成分（重晶石含量）。（2）测速：小于600米/小时。补偿中子测井：（1）井的影响：井径、泥饼厚度。越大影响越大。（2）泥浆滤液的侵入深度的影响：含气层影响大。24三、影响因素（主要对在用仪器）24四、应用（1）划分地层、确定岩性。（2）地层对比（自然伽马）。（3）计算孔隙度（补中、补密）。（4）判断气层（补中、补密交会）。25四、应用25