❶ 地球物理测井是什么
地球物理测井(以下简称测井)是用专门的仪器沿钻井井身测量岩石的各种物理特性、流体特性(如导电性、导热性、放射性、弹性,等等),根据不同岩石及其内部流体的这些特性的差别,可以间接划分地层,判别岩性和油、气、水层。测井具有工艺简便、成本低、获取资料迅速、效果好等特点,取得的资料是油气田地质研究、油气田开发工作必不可少的资料。测井技术发展很迅速,不但能定性判断岩性,还可以定量确定岩石物性、地层产状;不但用于油气勘探地质解释,还用于钻井、试油、采油工程等。下面简要介绍几种常用的测井方法。
一、视电阻率测井
视电阻率测井的实质是利用地下不同岩石导电性能的差别,间接判断钻穿岩层的性质,在井中下入测井仪,沿井身测定岩层电阻率的变化情况,与钻井过程中取得的地层岩心、岩屑等资料结合,可以较准确地划分井中地层界线和确定地层岩性。
(一)井下岩石电阻率的测量
视电阻率测井装置如图3-3所示,主要是包括供电线路、测量线路和井下电极系三部分。井下电极系是通过电缆与地面供电—测量系统连接。电极共有四个:A、B、M、N。其中A、B为供电极,接入供电线路;M、N为测量电极,接入测量线路。接入同一电路中的电极称为成对电极。在井下,几个电极组成电极系,根据井内成对电极和不成对电极的距离不同,可以组成电位电极系和梯度电极系(见图3-4)。成对电极在不成对电极下方的电极系,称底部梯度电极系。
图3-19电阻式井径仪工作原理
1—仪器腿;2—腿轴;3—凸轮;4—连杆;5—可变电阻(二)井径测井曲线的应用
渗透性岩层井壁有泥饼,会使井径缩小;泥岩层、疏松岩层井壁易垮,井径变大;坚硬、致密层井径与钻头直径相近。因此可用井径曲线粗略判断钻穿地层的岩性。
另外,可根据平均井径、套管直径及固井井段的长度,计算固井水泥用量。井径还可以作为地球物理测井曲线解释参考资料。
❷ 地球物理测井包括哪些方法
油气田的地球物理法包括地球物理勘探和地球物理测井。地球物理勘探已在前一节中做了介绍,本节将介绍地球物理测井方法,简称测井。
地球物理测井已广泛应用于石油地质勘探和油气田开发过程中。应用测井方法可以划分井筒地层剖面、确定岩层厚度和埋藏深度、进行区域地层对比,还可以探测和研究地层的主要矿物成分、裂缝、孔隙度、渗透率、油气饱和度、倾向、倾角、断层、构造特征、沉积环境与砂岩体的分布等参数,对于评价地层的储集能力、检测油气藏的开采情况、精细分析和研究油气层等具有重要的意义。
目前,常用的测井方法主要有电法测井、声波测井和放射性测井等。
一、电法测井不同岩石的导电性不同,岩石孔隙中所含各种流体的导电性也不同。利用该特点认识岩石性质的测井方法称为电法测井。电法测井包括自然电位测井、电阻率测井和感应测井等。
1.自然电位测井1)基本原理自然电位测井是根据油井中存在着扩散吸附电位进行的。在打井钻穿岩层时,地层岩石孔隙中含有地层水。地层水中所含的一定浓度的盐类要向井筒内含盐量很低的钻井液中扩散。地层水所含的盐分以氯化钠为主,钠离子带正电,氯离子带负电。由于氯离子移动得快,大量进入井筒内钻井液中。致使井内正对着渗透层的那段钻井液带负电位,形成扩散电位。而这种电位差的大小与岩层的渗透性密切相关。地层渗透性好,进入钻井液里的氯离子就多,形成的负电位就高;地层渗透性差,氯离子进入钻井液里就少,形成的负电位就低。因此,含油渗透层在自然电位曲线上表现为负值,而不渗透的泥岩层等则显正值(图3-2)。
图3-8判断油气水层的测井资料综合解释
另一方面要对测井以外的资料(如该井的钻井、地质和工程资料等)进行综合分析和解释,搞清楚油层、气层和水层的岩性、储油物性(孔隙度和渗透率)、含油性(含油饱和度、含气饱和度或含水饱和度)等。
思考题
1. 什么叫油气田?什么叫含油气盆地?
2. 区域勘探和工业勘探分别可划分为哪两个阶段?
3. 地球物理勘探法主要包括哪些方法?简述各种方法的基本原理。
4. 地球化学勘探法的主要原理是什么?具体包括哪些方法?
5. 地质录井包括哪些方法?
6. 地球物理测井主要包括哪些方法?分别主要有哪些用途?
7. 简述声波测井的基本原理。
❸ 地球物理测井方法
许多地球物理测井方法都可配合钻探取心和钻探简易水文地质观测资料,用于钻孔剖面的岩性分层,判断含水层、岩溶发育带和咸淡水分界面位置深度,有时还可测定某些水文地质参数。当采用无心钻进或钻进取心不足时,物探测井更是不可缺少的探测手段。物探测井的地质水文地质解释精度,远比前述的地面物探方法要高。
目前,水文地质钻探中常用的测井方法有五类:一类为电法测井,包括视电阻率法中的普通视电阻率测井、井液电阻率测井和自然电位测井;二类为放射性测井,包括伽马-伽马测井、中子测井和放射性同位素测井;三类为声波测井;四类为热测井,还常使用流速测井;五类为工程测井(井经、井斜测量)。各种测井方法相互配合,可以提供更多、更可靠的地质-水文地质信息,可使水文地质钻孔发挥更大的勘察效益。
上述许多物探测井法,除完成井孔地质剖面的测量任务外,还可粗略地测定含水层的某些水文地质参数。如普通视电阻率测井,可测定岩石电阻率参数和岩石孔隙度;井液电阻率测井,可比较含水层的富水性,求地下水的渗透速度和间接计算渗透系数;伽马-伽马测井,可确定含水层和岩石的孔隙度;中子测井,可确定孔隙度和测定含水量;放射性同位素测井,是目前测定地下水流向、流速、渗透系数和水质弥散系数的主要方法;流速(流量)测井,可直接测量出钻孔中各个含水层(或含水段)的流速和水量,并能计算出含水层(段)的渗透系数,确定钻孔中各个含水层之间的相互关系。
❹ 地球物理测井
水文地质测井在水文地质勘查工作中日益得到广泛的应用。它主要用于钻孔剖面的岩性分层、判断含水层(带)、岩溶发育带和咸淡水分界面位置(深度)及确定水文地质参数等。当采用无心钻进或钻进取心不足时,物探测井更是不可缺少的探测手段。物探测井的地质—水文地质解释精度远比前述的地面物探方法精度高。
目前,水文地质钻探中常用的测井方法及应用情况见表4-2。在实际工作中,各种测井方法要相互配合,以提供更多、更可靠的地质、水文地质信息。另外,物探测井要与钻探取心和水文地质观测资料密切配合,才能取得最佳效果。
电法测井(或称电测井)在地球物理测井方法中使用广泛,效果好,且简便易行。电测井的工作原理是利用仪器(如JDC型轻便电子自动测井仪等),并通过电缆把井下装置(如电极系统)送入管井中进行测量。在电缆从井底向上提升的过程中,用仪器记录各地层的电阻率(ρS)、电位差(ΔU)等。通过绘制有关曲线,即可进行水文地质解释。电测井的资料,如有钻孔资料作校正,就会取得更好的效果。图4-5是某地根据管井的电测井曲线,划分地层和咸淡水分界。
图4-5 管井的电测井曲线和水文地质解释
尚需指出,水文地质人员应根据工作任务,工作区的地质、水文地质条件和物探人员一起合理确定物探方法,选定物探测线、测点的布置方案和测量装置等。最好能使用综合物探手段完成同一项任务,以相互验证,取长补短,提高成果解释的可靠性和精度。
值得注意的是,各种物探方法都有其局限性,其成果具有多解性。物探曲线常反映了探测对象本身和其他多种自然或人为因素的综合影响,因此,只有了解具体的地质—水文地质背景和各种干扰因素的可能影响,才能进行正确的解释,否则对于测量成果常常可以作出多种或错误的解释。所以在使用物探方法时,应针对具体地质环境,进行分析对比,综合研究,以便客观的反映地质和水文地质条件,从而使所得资料更为真实可靠。因为含水层或富水段没有固定不变的异常标志,为了提高测量成果解释的可靠性,最好首先在露头较好地段或已有勘探井旁进行试验,确定出探测对象异常的形态、性质和幅度,从而制定出可靠的解释标志。例如,在视电阻率较高的石灰岩、岩浆岩和砂岩中,一般以低阻异常作为有水的标志,但在视电阻率本来就较低的碎屑岩及结晶片理发育的岩石中,高阻异常带则常常是有水的标志。因此,符合已有水井旁试验得出的解释标志,才是可靠的。
小结
本章的重点是物探方法的使用条件和在水文地质调查中的应用。电法勘探中的电阻率法和电测井应用最广,应掌握该种方法及其应用。
复习思考题
1.水文地质物探方法的基本原理是什么?
2.物探方法的使用条件是什么?
3.水文地质物探的主要任务是什么?
4.电法主要有哪些种类?应用情况如何?
5.试述电阻率法的原理和应用条件?
6.试述激发极化法的原理和应用条件?
7.试述自然电场法的原理和应用条件?
8.试述交变电场法的原理和应用条件?
9.试述放射性探测法的原理和应用条件?
10.地球物理测井的方法有哪些?应用情况如何?
11.如何提高物探方法的可靠性和精度?
❺ 四种测井方法的应用.
钻井穿过地层后,井下地层会是什么样子呢?对于一些松软致密地层,如泥岩等,由于钻井液浸泡,井壁垮塌,井眼扩大(井径明显大于钻头直径),根据井径测井曲线,可划分出泥岩层。这类非渗透性地层,通常不会是油气层。但对一些孔隙性和渗透性地层,要进行仔细研究。
所谓孔隙性岩石,是指岩石中有互相连通的孔隙空间,孔隙空间的大小用孔隙度表示。渗透性岩石是指在一定压差下流体能在孔隙中运动,渗透性愈好表示流动性愈好。如果孔隙中储存有油气,那么渗透性好的岩石中比较容易开采出石油。对于渗透性、孔隙性岩石,在钻井过程中,为了防止井喷,一般情况下井内钻井液柱的压力大于地层压力,具有一定的压差,钻井液中的水分(称为钻井液滤液)会侵入到地层中。
钻井液滤液将地层中的原生流体驱走,在井壁附近的地层中钻井液滤液会将原生流体全部替换,孔隙中100%含有钻井液滤液,这一区域称为“冲洗带”。
随着离井壁的距离增大,钻井液滤液含量逐渐减少,原生流体含量逐渐增大,直到钻井液滤液含量变为零,到达100%含有原生流体的地层的原始状态——原状地层。
从钻井液滤液含量开始变化到其含量为零的区域叫作“过渡带”,冲洗带和过渡带统称侵入带。
对于好的储集层,多形成侵入带,它是寻找油气层的重要标志,但同时给测井带来更复杂的问题。为了探测出冲洗带、过渡带和原状地层的电阻率,要用具有深、中、浅探测深度的组合测井和阵列测井。
❻ 常用井下物理测井方法介绍
1.视电阻率测井
(1)视电阻率测井原理
在实际测井中,岩层电阻率受围岩电阻率、钻井液电阻率、钻井液冲洗带电阻率的影响,井下物探测得的电阻率不是岩层的真电阻率,这种电阻率称为视电阻率。视电阻率测井主要包括三部分:供电线路、测量线路和井下电极系,如图4-6所示。
图4-6 视电阻率测井原理图
在井下将供电电极(A,B)和测量电极(M,N)组成的电极系A,M,N或 M,A,B放入井内,而把另一个电极(B或N)放在地面泥浆池中。当电极系由井底向井口移动时,由供电电极A,B供给电流,在地层中造成人工电场。由测量电极M ,N测得电位差ΔUMN。M ,N两点的电位差直接由它所在位置的岩层电阻率所决定,岩层电阻率越高,测得的电位差就越大;岩层电阻率越低,测得的电位差就越小。电位差的变化,反映了不同地层电阻率的变化。视电阻率测井实际上就是对电位差的连续测量,经过计算就可求得视电阻率。
(2)视电阻率曲线形态
视电阻率曲线形态与电极系的分类有关。当井下测量电极系为A,M,N时,称为梯度电极系;当井下测量电极系为M,A,B时,称为电位电极系。由供电电极到电极系记录点的距离称为电极距,常用的有2.5m梯度电极系和0.5m电位电极系。梯度电极系根据成对电极系(AB或 MN)与不成对电极系(AM或MA)的位置又分为顶部梯度电极系和底部梯度电极系。
实际测井中,底部梯度电极系曲线形态如图4-7所示。顶部梯度电极系曲线形态正好相反。
电位电极系曲线形态如图4-8所示,曲线沿高阻层中心对称,A表示异常幅度,A/2称为半幅点,岩层上下界面与半幅点位置对应。
图4-7 底部梯度电极系视电阻率曲线形状
图4-8 电位电极系视电阻率测井曲线形状
(3)视电阻率测井的应用
1)确定岩性。一般纯泥岩电阻率低,砂岩稍高,碳酸盐岩相当高,岩浆岩最高。根据视电阻率曲线幅度的高低,可以判断地下岩层的岩性。但当岩层中含高矿化度的地下水时,其对应的视电阻率相应降低。由于影响视电阻率的因素很多,曲线具有多解性,要结合岩屑、岩心等其他录井资料综合判断。
2)划分地层。实际应用中,以底部梯度电极系曲线的极大值划分高阻层的底界面,以极小值划分高阻层的顶界面,单纯用视电阻率曲线划分顶界面往往有一定误差,应结合其他曲线进行划分。视电阻率曲线确定高电阻岩层的界面比较准确,而对电阻率较低的地层则准确度较差。
2.自然电位测井
(1)自然电位测井原理
地层中有3种自然电位,即扩散吸附电位、过滤电位和氧化还原电位。扩散吸附电位主要发生在地热、油气井中,是我们主要测量的对象;过滤电位很小,常忽略不计;氧化还原电位主要产生在金属矿井中,这里不做研究。
在砂岩储层地热井中,一般都含有高矿化度的地热流体。地热流体和钻井液中都含有氯化钠(NaCl)。当地热流体和钻井液两种浓度不同的溶液直接接触时,由于砂岩地层水中的正离子(Na+)和负离子(Cl-)向井液中扩散,Cl-的迁移速度(18℃时为65×105cm/s)比Na+的迁移速度(18℃时为43 ×105cm/s)大,所以随着扩散的进行,井壁的井液一侧将出现较多的Cl-而带负电,井壁的砂岩一侧则出现较多的Na+而带正电。这样,在砂岩段井壁两侧聚集的异性电荷(砂岩带正电荷,钻井液带负电荷)就形成了电位差。
与砂岩相邻的泥岩中所含的地层水的成分和浓度一般与砂岩地层水相同,泥岩中高浓度的地层水也向井内钻井液中扩散。但由于泥质颗粒对负离子有选择性的吸附作用,一部分氯离子被泥岩表面吸附在井壁侧带负电,井壁的井液一侧将出现较多的Na+而带正电。这样,在泥岩段井壁两侧聚集的异性电荷(泥岩带负电荷,钻井液带正电荷)就形成了电位差。
由于正负电荷相互吸引,这种带电离子的聚集发生因地层岩性不同,在两种不同浓度溶液的接触(井壁)附近,形成自然电位差(图4-9)。用一套仪器测量出不同段的自然电位差,就可以研究出地下岩层的性质。
(2)自然电位曲线形态
在渗透性砂岩地层中,若岩性均匀,自然电位曲线的形态与地层中点是对称的。异常幅度大小等于自然电流在井内的电位降。一般用异常幅度的半幅点确定地层顶底界面,如图4-9所示。
图4-9 井内自然电位分布与自然电位曲线形状
(3)自然电位测井的应用
A.划分渗透层
自然电位曲线异常是渗透性岩层的显着特征。当地层水矿化度大于钻井液矿化度时(地热水多为此例),渗透层自然电位曲线呈负异常,泥岩层自然电位曲线呈正异常。当地层水矿化度小于钻井液矿化度时则相反。
划分渗透层一般以泥岩自然电位为基线,砂岩中泥质含量越少,自然电位幅度值愈大,渗透性愈好;砂岩中泥质含量越多,自然电位幅度值就愈小,渗透性就变差。
划分地层界面一般用半幅点确定。但当地层厚度h小于自然电位曲线幅度Am时,自1/3幅点算起;地层厚度h≥自然电位曲线幅度5Am时,自上、下拐点算起。
B.划分地层岩性
岩石的吸附扩散作用与岩石的成分、结构、胶结物成分、含量等有密切关系,故可根据自然电位曲线的变化划分出地层岩性。如砂岩岩性颗粒变细,泥质含量越多,自然电位幅度值就降低,据此可划分出泥岩、砂岩、泥质砂岩等。
3.感应测井
(1)感应测井原理
感应测井是研究地层电导率的测井方法。井下部分主要测井仪器有:发射线圈、接收线圈和电子线路,如图4-10所示。在下井仪器中,当振荡器向发射线圈输出固定高频电流(I)时,发射线圈就会在井场周围的地层中形成交变电磁场,在交变电磁场的作用下,地层中就会产生感应电流(I),感应电流又会在地层中形成二次电磁场(或叫次生电磁场),在次生电磁场的作用下,接收线圈会产生感应电动势,地面记录仪将感应电动势的信号记录下来,就成为感应测井曲线。
图4-10 感应测井原理图
(2)感应测井曲线形态
由于感应电流大小与地层电导率成正比,所以,地层电导率大,感应测井曲线幅度高;地层电导率小,感应测井曲线幅度低。
(3)感应测井的应用
A.确定岩性
与其他曲线配合,可区分出砂岩、泥岩、泥质砂岩、砂质泥岩等岩性。划分厚度大于2m的地层,按半幅点确定其界面;厚度小于2m的地层,因用半幅点分层较麻烦,实际中往往不用感应曲线分层。
注意的是,感应曲线上读的是电导率,其单位是毫欧姆/米(mΩ/m)。它的倒数才是视电阻率,单位是欧姆米(Ω·m)。
B.判断含水储层,划分界面
感应测井曲线对地层电阻率反应极为灵敏。由于电阻率的变化导致电导率的变化,水层电导率明显升高,分界面往往在曲线的急剧变化处。
4.侧向测井
(1)侧向测井原理
侧向测井是视电阻率方式之一,不同的是它的电极系中除有主电极系外,还有一对屏蔽电极,其作用是使主电流聚成水平层状电流(又称聚焦测井),极大地降低了钻井液、冲洗带和围岩的影响,能解决普通电极测井不能解决的问题,如在碳酸岩地层、盐水钻井液以及薄层交互剖面中提高解释效果。
侧向测井有三侧向、六侧向、七侧向、八侧向和微侧向。下面仅介绍常用的七侧向、八侧向、双侧向和微侧向。
(2)七侧向测井
1)七侧向测井是一种聚焦测井方法,其主电极两端各有一个屏蔽电极,屏蔽电极使主电流成薄层状径向地挤入地层,此时,井轴方向上无电流通过,七侧向测井曲线就是记录在不变的主电流全部被挤入地层时,所用的电压值。当地层电阻率较大时,主电流不易被挤入地层,所用的电压值就大;相反,当地层电阻率较小时,主电流容易被挤入地层,所用的电压值就小。在测井曲线上,对应高阻层,曲线有较高的视电阻率;对应低阻层,曲线有较低的视电阻率。
2)七侧向测井曲线的应用
七侧向测井曲线的特点是正对高阻层,曲线形状呈中心对称,曲线上有两个“尖子”,解释时取地层中点的视电阻率作为该高阻层的视电阻率值,取突变点作为地层的分界线,如图4-11所示。
七侧向测井可分为深、浅两种侧向。深侧向能反映地层深部的电阻率;浅侧向能反映井壁附近地层的电阻率变化。对于热储层而言,它仅反映钻井液冲洗带附近的电阻率变化。根据七侧向测井的特点,将它们组合起来,就能较好地划分地层所含流体的性质。此外,还可以求出地层的真电阻率。七侧向测井常用于孔隙型地层测井中。
图4-11 七侧向测井曲线形状图
(3)八侧向测井
八侧向测井是侧向测井的一种,原理与七侧向测井相同,实际为一探测深度很浅的七侧向测井,只是电极系尺寸大小和供电回路电极距电极系较近,因此看起来很像一个八个电极的电极系,故名八侧向。八侧向探测深度为0.35m,应用地层电阻率范围0~100Ωm,且泥浆电阻率大于0.1Ωm(魏广建,2004)。因八侧向探测深度浅,纵向分层能力较强。它是研究侵入带电阻率的方法,通常不单独使用,而是和感应测井组合应用,称为双感应-八侧向测井,是目前井下地球物理测井的主要测井项目。
(4)双侧向测井
双侧向电极系结构:由七个环状电极和两个柱状电极构成。
双侧向探测深度:双侧向的探测深度由屏蔽电极A1,A2的长度决定,双侧向采用将屏蔽电极分为两段,通过控制各段的电压,达到增加探测深度的目的。侧向测井由于屏蔽电极加长,测出的视电阻率主要反映原状地层的电阻率;浅侧向测井探测深度小于深侧向,主要反映侵入带电阻率。
双侧向纵向分层能力:与O1,O2的距离有关,可划分出h>O1,O2的地层电阻率变化。
双侧向影响因素:层厚、围岩对深、浅双侧向的影响是相同的,受井眼影响较小。
双侧向测井资料的应用:
1)划分地质剖面:双侧向的分层能力较强,视电阻率曲线在不同岩性的地层剖面上,显示清楚,一般层厚h>0.4m的低阻泥岩,高阻的致密层在曲线上都有明显显示。
2)深、浅侧向视电阻率曲线重叠,快速直观判断油(气)水层。
由于深侧向探测深度较深,深、浅测向受井眼影响程度比较接近,可利用二者视电阻率曲线的幅度差直观判断油(气)、水层。在油(气)层处,曲线出现正幅度差;在水层,曲线出现负幅度差。如果钻井液侵入时间过长,会对正、负异常差值产生影响,所以,一般在钻到目的层时,应及时测井,减小泥浆滤液侵入深度,增加双侧向曲线差异。
3)确定地层电阻率。
根据深、浅双侧向测出的视电阻率,可采用同三侧向相同的方法求出地层真电阻率Rt和侵入带直径Di。
4)计算地层含水饱和度。
5)估算裂缝参数。
(5)微侧向测井
微侧向装置是在微电极系上增加聚焦装置,使主电流被聚焦成垂直井壁的电流束,电流束垂直穿过泥饼,在泥饼厚度不大的情况下可忽略不计,测量的视电阻率接近冲洗带的真电阻率。
由于主电流束的直径很小(仅4.4cm),所以,微侧向测井的纵向分辨能力很强。因此,应用微侧向测井曲线可以划分岩性,划分厚度为5cm的薄夹层、致密层,常用于碳酸盐岩地层测井中。
5.声波时差测井
(1)声波时差测井原理
声波时差测井原理如图4-12所示,在下井仪器中有一个声波发射器和两个接收装置。当声波发射器向地层发射一定频率的声波时,由于两个接收装置与发射器之间的距离不同,因此,初至波(首波)到达两个接收器的时间也不同。第一个接收器先收到初至波,而第二个接收器在第一个接收器初至波到达Δt时间后才收到初至波。Δt的大小只与岩石的声波速度有关,而与泥浆影响无关。通常两接收器之间的距离为0.5m,测量时仪器已自动把Δt放大了一倍,故Δt相当于穿行1m所需的时间。这个时间又叫做声波时差,单位是μs/m (1s=106μs)。声波时差的倒数就是声波速度。
图4-12 声波时差测井原理图
(2)声波时差测井的应用
A.判断岩性
岩石越致密,孔隙度越小,声波时差就越小;岩石越疏松,孔隙度越大,声波时差就越大。因此,可以利用声波时差曲线判断岩性,从泥岩、砂岩到碳酸盐岩声波时差是逐渐减小的(泥岩252~948μs/m;砂岩300~440μs/m;碳酸盐岩125~141μs/m)。
B.划分油、气、水层
当岩层中含有不同的流体时,由于流体密度存在差异,声波在不同流体中传播速度不同。因此,在其他条件相同的前提下,沉积地层中的流体性质也影响声波时差,如淡水声波时差为620μs/m,盐水为608μs/m,石油为757~985μs/m,甲烷气为2260μs/m。同样,岩石中有机质含量也可影响声波的速度,一般情况下,泥页岩中有机质含量越高,所对应的声波时差值越大(操应长,2003)。
实际应用中,气层声波时差较大,曲线的特点是产生周波跳跃现象。油层与气层之间声波时差曲线的特点油层小,气层大,呈台阶式增大;水层与气层之间声波时差曲线的特点是水层小,气层大,也呈台阶式增大。但水层一般比油层小10%~20%,如图4-13所示。
C.划分渗透性岩层
当声波通过破碎带或裂缝带时,声波能量被强烈吸收而大大衰减,使声波时差急剧增大。根据这个特征,可以在声波时差曲线上将渗透性岩层划分出来。
D.沉积地层孔隙度、地层不整合面研究
在正常埋藏压实条件下,沉积地层中孔隙度的对数与其深度呈线性关系,声波时差对数与其深度也呈线性关系,并且随埋深增大,孔隙度减小,声波时差也减小,若对同一口井同一岩性的连续沉积地层,表现为一条具有一定斜率的直线。但是,有的井声波时差对数与其深度的变化曲线并不是一条简单的直线,而是呈折线或错开的线段,可能就是地层不整合面或层序异常界面。
图4-13 声波时差测井曲线应用
6.自然伽马测井
(1)自然伽马测井原理
在自然界中,不同岩石含有不同的放射性。一般地,岩石的泥质含量越高放射性越强,泥质含量越低放射性越弱。其射线强度以γ射线为最。
自然γ测井中,井下仪器中有一γ闪烁计数器,计数器将接收到的岩层自然γ射线变为电脉冲,电脉冲由电缆传至地面仪器的放射性面板,变为电位差,示波仪把电位差记录成自然伽马曲线。岩层的自然伽马强度用脉冲/分表示,如图4-14所示。
图4-14 自然伽马测井装置及曲线形状图
h—岩层厚度;d0—井径
(2)自然伽马曲线形态
1)自然伽马曲线对称于地层层厚的中点;
2)当地层厚度大于3倍井径时,自然伽马曲线极大值为一常数,用半幅点确定岩层界面;
3)当地层厚度小于3倍井径时,自然伽马曲线幅度变小,小于0.5倍井径时,曲线表现为不明显弯曲,岩层越薄,分层界限越接近于峰端,如图4-14所示。
(3)自然伽马测井的应用
A.划分岩性
在砂泥岩剖面中,泥岩、页岩自然伽马曲线幅度最高,砂岩最低,而粉砂岩、泥质砂岩则介于砂岩和泥岩之间,并随着岩层泥质含量增多而曲线幅度增高(见图4-15)。
在碳酸盐岩剖面中,泥岩、页岩自然伽马曲线值最高,纯灰岩、白云岩最低;而泥质灰岩、泥质白云岩则介于二者之间,并随着泥质含量的增加而自然伽马值也增加。
图4-15 应用自然伽马和中子伽马曲线判别岩性
B.判断岩层的渗透性
根据自然伽马曲线的幅度可判断泥质胶结砂岩渗透性的好坏,也可间接判断碳酸盐岩裂缝的发育程度,划分裂缝段。
C.进行地层对比
由于自然伽马曲线不受井眼、钻井液、岩层中流体性质等因素的影响,所以,在其他测井曲线难以对比的地层中,可用自然伽马曲线进行地层对比。
D.跟踪定位射孔
由于自然伽马测井不受套管、水泥环的影响,所以,在下完套管之后的射孔作业中,将下套管的自然伽马测井曲线与裸眼测井曲线对比,确定跟踪射孔层位。
❼ 煤田地球物理测井可解决哪些技术问题
煤田地球物理测井在确定煤层空间位置、
研究沉积环境、
解释煤岩力学性质、
解决水文地质问题等方面具有独特的作用~~
是煤田地质很重要的一种勘探手段~~~
❽ 地球物理测井概述
地球物理测井,简称测井(Well Logging),是用各种地球物理方法在井中进行勘查工作的总称。
将测井与地面地球物理相比,许多方法的基本理论大体相同。由于井下探测的特殊性,测井的探测环境、研究对象、数据采集,以及一整套数据处理和资料解释技术都与地面物探有着完全不同的概念。正是由于它能直接面对被探测对象进行测量,因而测量结果的真实性和可靠性,以及解决地下地质问题的能力和精细程度明显高于地面地球物理方法。也需要指出,由于测井探测范围的局限,所能提供的地球物理数据主要是井孔附近(探测器周围)介质的响应,即从宏观来看是一个井点的地层特征,从区域研究的角度,它又不如地面地球物理。
根据探测对象及研究任务的不同,测井细分为油气田测井(石油测井)、煤田测井、金属与非金属测井和水文与工程测井几个小的分支。无论哪一类测井,都是根据地下不同岩、矿石或探测对象所表现的物理性质的差异,通过某种物理参数的测定来研究钻井地质剖面,确定目的层段,并对其进行定量或半定量评价。本篇主要讲述这一学科的一些基础理论、方法原理和资料处理解释技术。
地球物理测井的最初工作始于法国(1927年),七十多年来,随着勘探工作的不断深入和科学技术的进步,测井技术经历了一系列的变革和发展,逐渐形成了以电学、声学、核学为主体,结合热学、磁学、力学和光学的一整套测井方法、仪器设备及资料解释技术。目前,已有的测井手段可多达数十种,根据它们的物理基础和应用领域,可作如下分类。
13.1.1 按岩石物理性质分类
(1)电测井类
这是以研究岩石导电性、介电特性和电化学活动性为基础的一类测井方法。它利用某种井下装置或仪器,通过测量岩石的电阻率、介电特性和电化学特性来解决地下地质问题的,在各类矿产的勘探开发中应用最为广泛。属于这类的测井方法主要如下。
1)普通视电阻率测井。
2)侧向测井。包括深、浅侧向(或双侧向)、微侧向和微球形聚焦测井等。
3)微电阻率(或微电极系)测井和微电阻率扫描测井。
4)感应测井。包括深、中感应(或双感应)和阵列感应测井。
5)电磁波传播测井。
6)自然电位测井。
(2)声测井类
这是以研究声波在岩石中传播时,其速度、幅度和频率变化等声学特性为基础的一类测井方法。它广泛用于地震解释,确定地层孔隙度和储层裂缝分析等。属于这类的测井方法主要如下。
1)声波速度测井。包括普通声波测井和偶极声波测井。
2)声波幅度测井。
3)声波全波列测井。
4)井下声波电视。
(3)核测井类
这是以研究岩石核物理性质为基础的一类测井方法,也称放射性测井。它包括岩石的自然放射性和人工放射性两类,广泛应用于确定岩石性质与地层孔隙度,以及储层裂缝分析等。属于这类的测井方法主要如下。
1)自然伽马及自然伽马能谱测井。
2)密度测井。包括补偿密度和岩性密度测井。
3)中子测井。包括补偿中子、中子寿命、次生伽马能谱和中子活化测井。
(4)其他类型测井
除了上述几个大的测井分类之外,还有一些测井手段具有一定的特殊性,它们如下。
1)核磁测井。
2)磁测井。
3)重力测井。
4)地层倾角测井。
5)井径及井斜测量。
6)井温测井。
7)用于监控油气储层的流量测井和地层压力测井(电缆地层测试器)。
13.1.2 按地质应用的测井组合分类
不同测井手段由于其所测岩石物理性质和仪器结构设计等差异,解决地质问题的能力和侧重不尽相同。同时,也由于地下地质情况的复杂性,许多地质问题常常又需要多种测井方法共同配合去解决。因此,从实用的角度出发,有人又将测井按地质应用进行系列分类。因此,以下的分类组合只能理解为它的主要应用领域而不是全部。另外,有些测井方法还很难归类于某种地质应用之中。
(1)饱和度测井系列
目前,用于研究油气储层饱和度的测井方法主要是电阻率测井。这是因为组成储集岩石的矿物颗粒(骨架)和油气具有非常高的电阻率,其导电性主要与岩石孔隙中所含导电流体(水)的数量,即含水饱和度以及该流体的电阻率有关。因此,利用深、浅、微电阻率测井组合,如双侧向-微侧向(或微球形聚焦)组合,或深、中感应-微侧向组合,可以研究冲洗带含水饱和度和原状地层含水饱和度,进而确定可动油气和残余油气体积,这两类测井组合常称为饱和度测井系列。
此外,可用以研究油气储层饱和度的测井方法还有中子寿命测井和电磁波传播测井,但它们在实际工作中应用较少。
束缚水饱和度也是评价油气储层,特别是评价渗透率的重要参数,但所述这些测井方法均无能为力。核磁测井对确定这一参数有独到之处。
(2)孔隙度测井系列
目前,测定岩石孔隙度的测井方法主要是声波(速度)测井、密度测井和中子测井。
需要指出,在定量研究岩石孔隙度时,岩性资料必不可缺。不知道岩性,孔隙度也难以求准。这三种方法的组合,能在一定程度上分析岩性并同时确定孔隙度。因此,有时又将它们称为岩性孔隙度测井。
(3)岩性测井系列
有些测井方法虽不能用于研究岩石孔隙度和饱和度,但确定岩性的能力较强,我们把它归为一类,称为岩性测井。这些方法是自然电位测井、自然伽马测井、岩性密度测井,以及自然和人工伽马能谱测井等。后三种测井方法对于定量评价复杂岩性的岩石成分具有重要的作用。
(4)地层倾角测井系列
地层倾角测井最初主要用于测量井下岩层的倾斜角和倾斜方位,并由此研究地质构造、断层和沉积特征等。随着探测仪器的不断改进,相继发展了高分辨率地层倾角测井和地层学地层倾角测井,这一测井方法的地质应用领域向着更精细的地层学和沉积学研究方向进一步发展。
(5)成像测井系列
成像测井是20世纪90年代迅速发展起来的新型测井技术,它主要由电成像测井、声成像测井、核成像测井,以及数字遥传系统的多任务数据采集与成像系统组成。其中电成像测井有地层微电阻率扫描成像和阵列感应成像测井等方法;声成像测井有偶极横波声波成像、超声波电视和阵列地震成像测井等方法;核成像测井有阵列中子孔隙度岩性成像、碳氧比能谱成像和地球化学成像测井等方法。这些成像测井技术,为复杂、非均质储层的地质分析和油气勘探开发提供了有效的手段。
(6)其他
还有一些测井方法,如井斜、井径测量及套管井声幅测井等常归为工程测井;中子寿命测井和碳氧比测井属于开发测井范畴;地层流量测量、压力测量以及井温、流体密度和持水率计测井等又属于生产测井等等。
❾ 什么是地球物理测井技术
井下地层是由各类岩石所组成的,不同的岩石具有不同的物理、化学性质,为了研究各类岩石的物理性质及井下地层是否含有石油天然气和其他有用矿产,建立了一门实用性很强的边缘学科——测井学,简称“测井”。它以地质学、物理学、数学为理论基础,采用计算机信息技术、电子技术及传感器技术,设计出专门的测井仪器,沿着井身进行测量,得出地层的各种物理化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息,为石油天然气勘探、油气田开发提供重要数据和资料。测井的井场作业由测井地面仪器、绞车和电缆组成,通过电缆把下井仪器放到井底,在提升电缆过程中进行测量。地球物理测井包括以下方法:
(1)电测井,如视电阻率测井、侧向测井、感应测井、阵列感应测井等,能在各种井眼条件下测量地层电阻率。
(2)电磁波传播测井,测量岩石介电常数,利用地层电阻率和介电常数能准确地划分出油气层。
(3)地层倾角测井,确定井下地层的产状和构造。
(4)全井眼地层微电阻率扫描成像测井,能研究地层结构、层理及裂缝等,并能给出井壁成像。
(5)声波测井,如声速测井、阵列声波测井、偶极声波成像测井等,可用于确定地层孔隙度、渗透率、裂缝及机械特性等。井下声波电视可提供井壁图像,是成像测井系列的重要方法之一。
(6)核测井(放射性测井),自然伽马测井用于测量岩石的自然放射性,自然伽马能谱测井可确定岩石中铀、钍、钾的含量。用伽马射线源照射地层可确定地层的岩性和密度,称为岩性密度测井。用中子源照射地层可研究地层的中子特性,包括中子测井、中子寿命测井、碳氧比测井、中子活化测井等,用于确定井下地层的岩性、孔隙度及含油饱和度,是划分油、气、水层的重要方法。
(7)近年来又兴起一种新的测井方法——核磁共振测井,能测量地层孔隙度、束缚水及可动流体饱和度。
(8)热测井,测量井下地层温度。
在油井生产过程中测量各地层的油气产量的方法统称生产测井。
地球物理测井已成为勘探地下油气藏及其他有用矿产的重要方法,在能源、矿产资源建设中起着重要作用。
测井技术是油气勘探的“眼睛”。中国的隐蔽性油气藏多,客观要求这双眼睛特别明亮、敏锐,可是常规测井技术只能对地层性质做大致的划分,精度不够,需要一种新的测井手段,就是成像测井。这种技术采集信息多,精度高,不受干扰,能准确确定地层的真正电阻率,是解决复杂储层测井评价的有力手段。从20世纪90年代起,我国开始进口国外的成像测井装备。后来,中国测井技术人员研制出拥有自主知识产权的测井成像装备,整体性能达到国际在用设备先进水平。这标志着中国测井技术进入成像时代。
❿ 地球物理测井的简史
地球物理测井方法于1927年由法国人斯伦贝谢兄弟(现在全球最大的油田技术服务公司斯伦贝谢创始人)(C.Schlumberger & M.Schlumberger)创始。1939年翁文波在中国开始地球物理测井工作,测井仪器由刘永年设计制造,使用的测井方法有自然电位测井法和视电阻率测井法。这些测井方法主要用来鉴别岩性、划分油(气)、水层、煤层,寻找金属矿藏以及地层对比等。
50年代初期,出现了声波测井、感应测井、侧向测井、自然伽马测井(放射性测井)等,并开始采用单一岩性的测井解释模型和简单的数理统计方法,对岩层作物理参数计算以进行半定量或定量解释。但这些测井和解释方法对于碳酸盐岩、泥质砂岩以及其他复杂岩性的油(气)层评价仍然十分困难。60年代后期,相继出现了岩性──孔隙度测井系列(中子测井、密度测井、声波测井等)、电测井系列(深、浅侧向测井,深、中感应测井,微侧向测井),及地层倾角测井,对单一岩性与复杂岩性地层进行岩性、物性、含油(气)性等作定量解释,同时开展了以地层倾角测井为核心的地质分析。70年代末期出现了数控测井仪,应用电子计算机处理和解释测井信息,实现了测井系列化、数字化。
分类 一般按所探测的岩石物理性质或探测目的可分为电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井、气测井、地层测试测井、钻气测井等。