概述及常规测井方法

1、测井地质学测井地质学姜姜 涛涛 廖远涛廖远涛1 1第一讲第一讲 绪论绪论2 2 2 2第二讲第二讲 常规测井方法及其地质应用常规测井方法及其地质应用 4 43 3第三讲第三讲 成像测井及其地质应用成像测井及其地质应用4 44 4实习一实习一 测井方法实习（上机实习）测井方法实习（上机实习）4 45 5第四讲第四讲 测井沉积学研究测井沉积学研究2 26 6实习二实习二 测井沉积学实习测井沉积学实习2 27 7第五讲第五讲 测井构造分析测井构造分析2 28 8实习三实习三 测井构造学实习测井构造学实习2 29 9第六讲第六讲 测井地应力分析测井地应力分析2 21010第七讲第七讲 岩石裂缝的测井识

2、别与评价岩石裂缝的测井识别与评价2 21111第八讲第八讲 烃源岩、盖层的测井评价烃源岩、盖层的测井评价2 21212第九章第九章 测井在油藏评价中的应用测井在油藏评价中的应用2 21313实习四实习四 测井油气评价测井油气评价2 219942000绪 论2 2、注意、注意: :1 1）井中物探与地球物理测井的区别）井中物探与地球物理测井的区别 井中物探井中物探(Dring Geophysical Prospecting)(Dring Geophysical Prospecting)用来解决井周的用来解决井周的地质问题地质问题, ,其探测范围为几十米几百米其探测范围为几十米几百米 地球物理测井

3、地球物理测井(Geophysical Well Logging or (Geophysical Well Logging or Geophysical Borehole Logging)Geophysical Borehole Logging)用来解决井旁的地质问题用来解决井旁的地质问题, ,其探其探测范围为十几厘米几米测范围为十几厘米几米2 2）地球物理测井的定义）地球物理测井的定义 地球物理测井是地球物理勘探的一个分支地球物理测井是地球物理勘探的一个分支, ,原则上地面的地球原则上地面的地球物理方法都能用于井下。物理方法都能用于井下。即地球物理测井是应用地球物理的方法即地球物理测井是应用地

4、球物理的方法, ,来研究油气田，煤田，水文工程等方面的钻井地质剖面，解决某来研究油气田，煤田，水文工程等方面的钻井地质剖面，解决某些地下地质问题和钻井技术问题的一门应用技术科学些地下地质问题和钻井技术问题的一门应用技术科学。 它是以不同岩石的物性差异为基础，如电性差异，电化学差它是以不同岩石的物性差异为基础，如电性差异，电化学差异，核物理差异，声差异等等异，核物理差异，声差异等等, ,通过相应的地球物理方法连续地测通过相应的地球物理方法连续地测量反映岩石某种物性参数随井的变化规律量反映岩石某种物性参数随井的变化规律, ,从而研究油气田，煤田，从而研究油气田，煤田，水文工程等方面的钻井地质剖面，

5、划分油气层水文工程等方面的钻井地质剖面，划分油气层, ,煤层煤层, ,确定油气的确定油气的储集特征储集特征, ,煤质含量等等。煤质含量等等。 测井起源于法国，1921年: Schlumbeger公司的Conrad Schlumberger和Marcle Schlumberger在某煤盆地井深为2500英尺的井中,已测到1500英尺，并且在发现电阻率测量确实反映岩石的电性变化。1927年:Marcel和Conracl在法国Pechelbronn油田记录了第一条电测井曲线，并且在1927年4月28月发表,概要地说明了电阻率测井的基本原则。1930年:电阻率测井开始普遍使用。法国人Doll提出感应测

6、井方法，1946年5月3日Doll所设计的仪器在美国德克萨斯州一个油田的7号井中记录了第一条感应测井曲线，随后Doll还提出了几何因子理论。在声波测井方面，Mobil石油公司和Shell石油公司于50年代早期各自独立地发展了声速测井。1952年，Summer和Broding提出了单发双收声波测井仪。1964年，Schlumber公司把它改进为双发双收的井眼补偿声波测井仪。放射性测井又称核测井，开始于20世纪30年代末，由美国和前苏联首先使用自然测井方法评价地层和区分岩性，后来，特别是60年代后发展为系列核测井仪。二、地球物理测井的发展二、地球物理测井的发展 我国测井技术始于我国测井技术始于19

7、391939年年1212月月，中国科学院院士、著名地，中国科学院院士、著名地球物理学家球物理学家翁文波教授翁文波教授（已去世）是中国测井的奠基人。开始（已去世）是中国测井的奠基人。开始是简单的电阻率测井，直到是简单的电阻率测井，直到19501950年才出现侧向测井（聚焦式电年才出现侧向测井（聚焦式电阻率测井），第一代侧向测井是三侧向，随后发展了七侧向、阻率测井），第一代侧向测井是三侧向，随后发展了七侧向、八侧向、微侧向等，侧向测井出现后，普通电阻率测井被淘汰。八侧向、微侧向等，侧向测井出现后，普通电阻率测井被淘汰。核测井（自然核测井（自然）始于）始于19521952年，声波测井始于年，声波测井

8、始于19651965年。电、声、年。电、声、核测井的起始时间与国外相比分别晚核测井的起始时间与国外相比分别晚1212年、年、1313年和年和1313年。年。 因此因此, ,测井作为勘探与开发的一种手段已近七十年的历史，测井作为勘探与开发的一种手段已近七十年的历史，近七十年来近七十年来, ,随电子技术随电子技术, ,计算技术的发展，计算技术的发展，地球物理测井飞速地球物理测井飞速发展发展, ,大致分为以下几个阶段大致分为以下几个阶段: :第一阶段:19301945年 (此阶段为发展的阶段)特点: a 方法少:只有Ra，SP等少量几种方法 b 仪器落后:测量技术和设备不完善,测井仪器是半自动 或人

9、工 c 影响因素多: 测量结果受井孔等影响因素 d 仅能定性解释: 只能根据测到的视参数进行定性解释 e 探测深度小并且单一第二阶段:19451964年 发展较快的阶段，其原因是人们迫切需要能源，如油,气,煤等特点: a从只有Ra，SP等少量几种方法核,声,热等多种测井方法 b半自动或人工仪器 全自动连续记录仪 c仪器从非聚焦 聚焦 (减小井液影响) d从悬挂在井中 贴壁 (减小井孔影响) e从定性解释 半定量,定量解释 f 从单一 多个探测深度测井第三阶段:1964年1990年 飞速发展的阶段(也是较成成熟的阶段)特点: a、方法系列化:一整套测井方法（测井系列） b、仪器综合化:一次下井完

10、成多参数的测量 c、记录数字化:测量结果记录在磁带,磁盘等 d、操作程控化:在计算机上用程序控制测量 e、解释自动化:在计算机上用程序解释第四阶段：1990年今 成像测井阶段特点：a、高速采集、传输、处理 b、二、三维测井图象直观、清晰 c、图象包括地质信息、工程信息丰富 d、一套完整、成熟的解释软件包三、地球物理测井的分类 主要按物性为基础划分 1、电磁性:视电阻率,感应,微电极,侧向,微侧向,微球聚焦, 电流,接地电阻,磁化率,电磁波等 2、电化学性:自然电位,人工电位(激发极化),电极电位等 3、弹性: 声速，声幅，声波电视, 声波全波列,地震测井等 4、核性：自然r, r-r,DEN,

11、中子，中子r,中子寿命, 中子活化,碳氧比等 5、成像：超声、阵列感应、微电阻率扫描、核磁等 6、其它: 井径,井温,井斜,地层倾角,气测,重力测井，地球 化学等 常用测井曲线名称常用测井曲线名称 测井符号 英文名称 中文名称Rt true formation resistivity. 地层真电阻率 Rxo flushed zone formation resistivity 冲洗带地层电阻率 Ild deep investigate induction log 深探测感应测井 Ilm medium investigate induction log 中探测感应测井 Ils shallow i

12、nvestigate induction log 浅探测感应测井 Rd deep investigate double lateral resistivity log 深双侧向电阻率测井 Rs shallow investigate double lateral resistivity log 浅双侧向电阻率测井RMLL micro lateral resistivity log 微侧向电阻率测井 CON induction log 感应测井 AC acoustic 声波时差 DEN density 密度 CN neutron 中子 GR natural gamma ray 自然伽马 SP s

13、pontaneous potential 自然电位 CAL borehole diameter 井径 K potassium 钾 TH thorium 钍 U uranium 铀 KTH gamma ray without uranium 无铀伽马 NGR neutron gamma ray 中子伽马1 1、测井系列、测井系列 well logging series 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。方法。2 2、组合测井、组合测井 combination logging combi

14、nation logging 将几种下井仪器组合在一起，一次下井可以测量多种物理将几种下井仪器组合在一起，一次下井可以测量多种物理参数的一种测井工艺。参数的一种测井工艺。3 3、标准测井、标准测井 standard logging standard logging 以地层对比为主要目的，在自然伽马、自然电位、井径、以地层对比为主要目的，在自然伽马、自然电位、井径、声波时差和电阻率等项目中选定不少于三项的测井方法，全井声波时差和电阻率等项目中选定不少于三项的测井方法，全井段进行测量。段进行测量。4 4、电法测井、电法测井 electrical logging electrical logging

15、 以测量地层电阻率和介电常数等物理参数为主的测井方法。以测量地层电阻率和介电常数等物理参数为主的测井方法。5 5、声波测井、声波测井 acoustic logging acoustic logging；sonic loggingsonic logging 测量声波在地层或井周其它介质中传播特性的测井方法。测量声波在地层或井周其它介质中传播特性的测井方法。1：500测井项目（全测井项目（全井井 1：200测井项目（目的层段）测井项目（目的层段） 选测项目选测项目 1双侧向双侧向1双侧向双侧向微球形聚焦微球形聚焦微电阻率成像微电阻率成像2声波时差声波时差2岩性密度岩性密度声波成像声波成像3自然电位

16、自然电位3补偿中子补偿中子核磁共振核磁共振4自然伽马自然伽马4声波时差声波时差5井径井径5自然电位自然电位6井斜井斜6自然伽马能谱自然伽马能谱7井径井径8地层倾角地层倾角9双感应双感应八侧向（上古）八侧向（上古） 气探井测井系列 1：500测井项目测井项目（全井（全井 ）1：200测井项目测井项目（目的层段）（目的层段） 选测项目选测项目 1双感应双感应1双感应双感应八侧向八侧向地层倾角地层倾角2声波时差声波时差2声波时差声波时差自然伽马能自然伽马能谱谱3自然电位自然电位3补偿中子补偿中子4自然伽马自然伽马4补偿密度补偿密度5井径井径5自然伽马自然伽马6井斜井斜6自然电位自然电位7微电极微电极

17、84米米9井径井径油探井测井系列 1：500测井项目测井项目（全井（全井 ）1：200测井项目测井项目（目的层段）（目的层段） 选测项目选测项目 1双侧向双侧向1双侧向双侧向微球形聚焦微球形聚焦地层倾角地层倾角2声波时差声波时差2岩性密度岩性密度自然伽马能谱自然伽马能谱3自然电位自然电位3补偿中子补偿中子微电阻率成像微电阻率成像4自然伽马自然伽马4声波时差声波时差声波成像声波成像5井径井径5自然伽马自然伽马核磁共振核磁共振6井斜井斜6自然电位自然电位双感应双感应八侧八侧向（上古目的向（上古目的层）层）7井径井径 气开井测井系列 1：500测井测井项目项目（全井）（全井） 1：200测井项目测井

18、项目（目的层段）（目的层段） 选测项目选测项目 1双感应双感应1双感应双感应八侧向八侧向 地层倾角地层倾角2声波时差声波时差2声波时差声波时差自然伽马能谱自然伽马能谱3自然电位自然电位3补偿密度补偿密度补偿中子补偿中子4自然伽马自然伽马4自然伽马自然伽马地层测试地层测试5井径井径5自然电位自然电位6井斜井斜6微电极微电极74米电阻率米电阻率8井径井径油开井测井系列油开井测井系列 泥浆围 岩地层厚度冲洗带过渡带或环带未侵入带侵 入 带 直 径 di泥 饼井 径 dn围 岩测井地质学的内涵和外延测井地质学的内涵和外延测井地质学：测井地质学：以地质学和岩石物理学的基本理论为指导，综以地质学和岩石物理

19、学的基本理论为指导，综合运用各种测井信息，来解决地层学、构造地质学、沉积学、合运用各种测井信息，来解决地层学、构造地质学、沉积学、石油地质学以及油田地质学中各种地质问题的一门科学。石油地质学以及油田地质学中各种地质问题的一门科学。研究内容：研究内容： 1 1、基础地质研究：地层、构造等、基础地质研究：地层、构造等 2 2、石油地质研究：油气水层解释、石油地质研究：油气水层解释 3 3、油田工程地质研究：油田开发动态监测、油田工程地质研究：油田开发动态监测 研究流程：研究流程： 1 1、钻井、岩芯等地质学研究、钻井、岩芯等地质学研究 2 2、地质刻度测井、地质刻度测井 3 3、测井资料处理、测井

20、资料处理 4 4、测井解释、测井解释 研究方法：研究方法： 1 1、根据测井原理进行定性解释、根据测井原理进行定性解释 2 2、应用各种数学方法进行定量分析、应用各种数学方法进行定量分析 研究进展：研究进展： 1 1、识别岩石成分和结构、识别岩石成分和结构地球化学测井地球化学测井 2 2、相和相序研究、相和相序研究 3 3、成岩作用研究、成岩作用研究 4 4、层序地层研究、层序地层研究 5 5、生油岩的测井分析、生油岩的测井分析 6 6、储层预测、储层预测 主要问题主要问题： 1、多解性、多解性 2、探测能力有限、探测能力有限影响因素：影响因素： 1 1、井眼影响、井眼影响 2 2、侵入影响、

21、侵入影响 3 3、下井仪器的状态、下井仪器的状态 4 4、测井速度、测井速度 分辨率分辨率常规测井方法及其地质应用常规测井方法及其地质应用一、电测井及其地质应用一、电测井及其地质应用二、声测井及其地质应用二、声测井及其地质应用三、核测井及其地质应用三、核测井及其地质应用一、电测井及其地质应用一、电测井及其地质应用1 1、电阻率测井、电阻率测井 Resistivity LoggingResistivity Logging1 1）基本原理）基本原理2）测井电极系）测井电极系: 普通电阻率测井一般井下三个电极普通电阻率测井一般井下三个电极(如如A,M,N),地面一个电极地面一个电极(如如B)。这种测

22、。这种测 量装置称为测井电极系。量装置称为测井电极系。 测井电极系可分为梯度电极系测井电极系可分为梯度电极系,电位电极系。电位电极系。 a.梯度电极系梯度电极系 Lateral electrodes (sondes)成对电极成对电极: 同一回路的二个电极。如同一回路的二个电极。如A,B电极电极,M,N极。极。不成对电极不成对电极: 在井下除成对电极之外的一个电极。如井在井下除成对电极之外的一个电极。如井 下电极为下电极为A,M,N,则则A为不成对电极。为不成对电极。梯度电极系梯度电极系: 成对电极的距离远小于不成对电极到任一成成对电极的距离远小于不成对电极到任一成 对电极距离。以对电极距离。以

23、AMN电极为例电极为例MNAMMNAM记录点记录点: :记录在不成对电极到中间电极的中记录在不成对电极到中间电极的中 点点O O处。处。 如如AMAM的中点。的中点。电极距电极距: :不成对电极到中间电极的距离。不成对电极到中间电极的距离。 如如L LAMAM理想电位电极系理想电位电极系: :成对电极之间的距离为成对电极之间的距离为的的 电位电极系。电位电极系。电极系的探测范围及探测半径 梯度电极系 电位电极系 探测范围 以A为球心,以1.52L 以A为球心,以35L 为半径的球体 为半径的球体 探测半径 1.52 L 35 L3）理论曲线分析）理论曲线分析b. 电位电极系理论曲线分析电位电极

24、系理论曲线分析 假设条件假设条件 1)岩层水平岩层水平 2)钻孔条件忽略钻孔条件忽略 3)理想电位理想电位(NMA,MNAM) 4)岩层为厚层岩层为厚层 4)4)影响因素影响因素井液的影响有几个特点井液的影响有几个特点 1)1)有井液影响时，有井液影响时，RaRa曲线变圆滑曲线变圆滑 2)2)有井液影响时，有井液影响时，RaRa曲线的突变段和常数段不存在了曲线的突变段和常数段不存在了 3)3)极大值变小极大值变小, ,极小值变大极小值变大 4)4)最重要的特点是最重要的特点是RaRa曲线基本特征基本保留下来曲线基本特征基本保留下来 5)5) 电阻率测井的应用电阻率测井的应用a、确定岩层界面 1

25、、对梯度电极系来说, 顶部梯度:曲线的极值的位置向上移动MN/2便是地层界面位置 底部梯度底部梯度:曲线的极值曲线的极值的位置向下移动的位置向下移动MN/2便是地层界面位置便是地层界面位置 2、对电位电极系来说、对电位电极系来说,利利用异常根部划分岩层用异常根部划分岩层 3、侧向测井分层点在异、侧向测井分层点在异常根部常根部 b b、确定岩层电阻率、确定岩层电阻率 利用岩层中部的曲线值确定岩层电阻率利用岩层中部的曲线值确定岩层电阻率 注：为了较准确地确定岩层电阻率需作：注：为了较准确地确定岩层电阻率需作： 井眼校正、围岩校井眼校正、围岩校正、正、 侵入校正侵入校正 c、划分岩性、划分岩性2 2

26、、微电极测井、微电极测井 Microelectrode Logging (ML)Microelectrode Logging (ML)1） 引入微电极测井的目的引入微电极测井的目的 a)区分致密层和渗透层区分致密层和渗透层 普通电极系的视电阻率测井曲线能够确定高阻层普通电极系的视电阻率测井曲线能够确定高阻层,但不能区但不能区分致密层和渗透层分致密层和渗透层 b)划分薄夹层划分薄夹层 划分薄夹层划分薄夹层,以便计算油层的有效厚度以便计算油层的有效厚度,使储量计算精确使储量计算精确 c)确定冲洗带的电阻率确定冲洗带的电阻率 为了解决以上问题，设计一种电极距小，贴壁测量的特为了解决以上问题，设计一种

27、电极距小，贴壁测量的特 殊装置称为微电极殊装置称为微电极2)2)微电极测井原理微电极测井原理A0.025M10.025M23 3、侧向测井侧向测井(LLD/LLS)(LLD/LLS)根据同性电相斥的原理，在供电电极（主电极）根据同性电相斥的原理，在供电电极（主电极）的上、下方装上聚焦电极，使其电流与供电电极的上、下方装上聚焦电极，使其电流与供电电极的电流极性相同，由于电流的排斥作用，使主电的电流极性相同，由于电流的排斥作用，使主电流只沿侧向（垂直井轴）进入地层。流只沿侧向（垂直井轴）进入地层。A1,A2之间短路之间短路,并使并使A0,A1,A2之之间电位相等间电位相等(如果如果A0,A1,A2

28、之间之间电位不相等电位不相等,则它们之间立即送到则它们之间立即送到自动调节装置中自动调节装置中,该装置自动调节该装置自动调节屏蔽电流屏蔽电流Ie,直到直到A0与与A1,A2之间之间电位相等为止电位相等为止)注意：注意：1、由欧姆定律得知、由欧姆定律得知: r =U/I故将上式改写为故将上式改写为: ra=KRo 即三侧向测井的电阻率与主电极接即三侧向测井的电阻率与主电极接地电阻地电阻成成正比正比 Jm+Jxo+Jt=1浅三侧向浅三侧向( (深浅三侧向测井的区别深浅三侧向测井的区别) ) (1) 相同之处: a)测量原理一样 b)Lo一样 c)记录点都在Ao中点 d)N都在无限远 (2)(2)不

29、同之处不同之处: : 深的深的B B极在无限远极在无限远, ,浅的浅的B B极在附近极在附近 (3)(3)由于以上二点不同导致由于以上二点不同导致 深深: :电流流入岩层集中电流流入岩层集中 浅浅: :分散分散 深深: :电流片厚度变大慢电流片厚度变大慢 浅浅: :快快 深深: :探测深度大探测深度大 浅浅: :小小七电极侧向测井七电极侧向测井 微侧向微侧向 注注 1) 1) 电极系尺寸为电极系尺寸为 Ao 0.016 M1 0.012 M2 0.012 A1Ao 0.016 M1 0.012 M2 0.012 A1 2) 2) 微侧向探测深度小，测量的是冲洗带电阻率微侧向探测深度小，测量的是

30、冲洗带电阻率 3) 3) 记录点在记录点在AoAo中点中点注：1）在此种电极系中,由于Io的回路电极B相距较远,主电流Io在穿过泥饼后才向四周均匀散开,使与主电流线相垂直的等位面近似呈球形,所以称此种电极系为微球形聚焦测井。 2 2）在选择合适电极尺寸，使测量结果受泥饼影响较小的情况下，在选择合适电极尺寸，使测量结果受泥饼影响较小的情况下，微球形聚焦测井能够较好地测出冲洗带电阻率微球形聚焦测井能够较好地测出冲洗带电阻率RxoRxo。 深浅三侧向曲线重叠判断油水层确定地层电阻率。 三侧向视电阻率曲线的特点是对高阻层具有对称性，最大值在地层中点，解释时读最大值，可以确定地层电阻率，且对薄层分层能力

31、比其它电阻测井要清晰得多。 根据两条曲线的幅度差可以划分渗透层和油气水层。油层、气层幅度差大，且显示正幅度差，水层幅度差小，或显示负幅度差。4、自然电位测井（SPSP，Spontaneous Potential LoggingSpontaneous Potential Logging ） 在未向井中通电的情况下，放在井中的两个电极之间存在着电位差。这个电位差是自然电场产生的，称为自然电位。在井中的自然电场是由地层和泥浆间发生的电化学作用和动电学作用产生的。测量自然电位随井深的变化叫做自然电位测井。vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差 自然电位现象和自然电位测井自然电位现象和自然电位测井 在

32、早期的电阻率测井过程中在早期的电阻率测井过程中, ,常常发现供常常发现供电电极不供电时电电极不供电时, ,仍然可在井内测量到电位仍然可在井内测量到电位的变化。的变化。 自然电位曲线的变化与岩性有密切关系，自然电位曲线的变化与岩性有密切关系，特别是能用明显的异常显示出渗透层特别是能用明显的异常显示出渗透层, ,这是这是非常有意义的非常有意义的. . 基线基线: :在实测曲线上在实测曲线上, ,泥岩井段的自然电位泥岩井段的自然电位曲线比较平直曲线比较平直, ,解释中就以泥岩井段的自然解释中就以泥岩井段的自然电位曲线值作为基线。电位曲线值作为基线。 正负异常正负异常: :解释中就以泥岩井段的自然电解

33、释中就以泥岩井段的自然电位曲线值作为基线位曲线值作为基线( (相对零线相对零线),),来计算渗透来计算渗透层的自然电位异常幅值层的自然电位异常幅值(mv),(mv),大于基线的异大于基线的异常为正异常，小于基线的异常为负异常。常为正异常，小于基线的异常为负异常。1 1） 井内自然电位形成的原因井内自然电位形成的原因a. a. 扩散作用以及扩散电动势扩散作用以及扩散电动势 用一个渗透性的半透膜把容器分为二部分用一个渗透性的半透膜把容器分为二部分, ,二边分别为浓度二边分别为浓度是是CtCt和和Cm(CtCm)NaclCm(CtCm)Nacl溶液溶液, ,当我们用如图所示的装置进行测量当我们用如图

34、所示的装置进行测量时时, ,发现发现 VmnVmn 0, 0, 即回路中有电流流过，这种现象如何产生即回路中有电流流过，这种现象如何产生? ?二种离子的扩散速度相等时，使达到动态平衡，扩散结束。在动态平衡的情况二种离子的扩散速度相等时，使达到动态平衡，扩散结束。在动态平衡的情况下，电荷聚集停止，形成了一稳定的电动势，显然，只要二种溶液的浓度差保下，电荷聚集停止，形成了一稳定的电动势，显然，只要二种溶液的浓度差保持不变，在它们的接触面形成的电动势就保持下去。持不变，在它们的接触面形成的电动势就保持下去。由离子扩散作用产生的电由离子扩散作用产生的电动势称为扩散电动势。动势称为扩散电动势。 Ed=K

35、d Lg(Ct/Cm) RT UV Kd=2.3 Kd为扩散电动势系数为扩散电动势系数 F UV U,V分别为正负离子迁移速度分别为正负离子迁移速度 R为理想气体常数为理想气体常数 R8.314J/K.molF为法拉第常数为法拉第常数 F96489C/mol T为绝对温度为绝对温度 T273t 例如例如 在在25oC条件下条件下,Ct/Cm=10 的的NaCl溶液溶液,则扩散电动势为则扩散电动势为: Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv 值得注意的是值得注意的是: Ed取决于取决于Kd和和Ct/Cm二种条件缺一不可二种条件缺一不可, 例如例如KCl，由于，由于Uk Ucl (K和

36、和Cl的迁移速度几乎相等的迁移速度几乎相等)，即使，即使Ct/Cm再再大，大，Kd很小，反个来如果很小，反个来如果UV，但，但Ct/Cm 1，则，则Kd也为也为0。b.吸附作用以及吸附电动势 泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子,不让它通过泥质薄膜，只让正离子通过泥质薄膜,这种作用称为吸附作用。 吸附电动势吸附电动势: : 经理论计算经理论计算: : RT RT Ea =2.3 Lg(Ct/Cm) Ea =2.3 Lg(Ct/Cm) F F =KaLg(Ct/Cm) =KaLg(Ct/Cm) RT RT Ka=2.3 Ka Ka=2.3 Ka为吸附电动势系数为吸附电动势系数 F F R,T,F,

37、Ct,Cm R,T,F,Ct,Cm的含义同前的含义同前 例如例如 在在25oC条件下条件下,Ct/Cm=10 的的NaCl溶液溶液,则吸附电动势为则吸附电动势为: Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv1 1、静自然电位、静自然电位SSP=Eda SSP=Eda 相当于自然电流回路中相当于自然电流回路中没有电流时没有电流时, ,扩散吸附电动势之和扩散吸附电动势之和SSPSSPEda=Eda=( (Ed+Ea)=Ed+Ea)=70.7mv70.7mv2 2、自然电位以及与静自然电位的、自然电位以及与静自然电位的关系关系 自然电流自然电流: :扩散吸附电动势要通扩散吸附电动势要通过泥浆过

38、泥浆, ,地层地层, ,泥岩放电泥岩放电, ,产生电流产生电流, ,该电流称为自然电流该电流称为自然电流 根据欧姆定律根据欧姆定律: : SSP=Eda=I(r SSP=Eda=I(rs s+r+rt t+r+rm m) ) I=Eda/(r I=Eda/(rs s+r+rt t+r+rm m) )自然电位自然电位: : SP=I SP=I* *r rm m=SSP-I (r=SSP-I (rt t+r+rs s) )含义含义: :自然电流自然电流I I在泥浆柱上在泥浆柱上产生的电位降产生的电位降, ,即即I I * *r rm m a)SP a)SP一般小于一般小于SSPSSP b) b)当

39、地层电阻率当地层电阻率r rt t增大时增大时, SP, SP减小减小 由于油层的电阻率大于水层由于油层的电阻率大于水层, ,一一般油层的般油层的SPSP幅度小于水层幅度小于水层 2)自然电位曲线的定性分析自然电位曲线的定性分析 假设条件假设条件 a)厚层厚层 b) CtCm c) NaCl溶液溶液 d) 记录点在记录点在M极极 分析方法：分析分析方法：分析M点的电位变化点的电位变化 MN注意几点注意几点: 1)场强场强E=0时时,V 0,V=常数常数 2)电流线的方向是电位减电流线的方向是电位减 小的方向小的方向 3)电流密度最大处电流密度最大处,电位变电位变 化最大化最大3)自然电位影响因

40、素自然电位影响因素3 3、SP与岩性的关系与岩性的关系 1)砂岩中含泥质砂岩中含泥质 都会使都会使SP异常幅值减小异常幅值减小 2)泥岩中含砂粒泥岩中含砂粒4 4、 SP与层厚的关系与层厚的关系4)4) SPSP与其它因素的关系与其它因素的关系 1)1)地层电阻率增大地层电阻率增大,SP,SP幅幅值减小值减小 2)2)岩层倾斜越大岩层倾斜越大,SP,SP幅值幅值减小越厉害减小越厉害 3)3)邻层影响邻层影响SP/Eda5)5)自然电位测井的应用自然电位测井的应用a.a.划分岩性和渗透层划分岩性和渗透层 粗砂岩粗砂岩 中砂岩中砂岩 细砂岩细砂岩 泥岩泥岩 电阻率电阻率 大大 小小 渗透性渗透性

41、好好 差差 自然电位幅值自然电位幅值 大大 小小注：半幅值分层b.b.确定泥质含量确定泥质含量VshVsh 泥质含量泥质含量VshVsh与自然电位与自然电位SPSP幅值之间存在线性关系幅值之间存在线性关系, ,即即 SP=a+bVsh SP=a+bVsh 在纯泥岩上 Vsh=100%=1 所以 SPsh=a+b 在纯砂岩上 Vsh=0 所以 SPsd=a 因此因此 a=SPsd b=SPsh-SPsd 代入代入*1式得式得 SPSPsd+Vsh(SPsh-SPsd) SP SPsd Vsh= SPshSPsd 式中式中,SPsd,SPsh 分别为纯砂岩分别为纯砂岩,纯泥岩的自然电位值纯泥岩的自

42、然电位值;SP为待研为待研究地层上实测的自然电位值究地层上实测的自然电位值;Vsh为泥质含量。为泥质含量。c.c.确定地层水电阻率确定地层水电阻率 SSP Eda=-Kda Lg(Ct/Cm) 由于地层水等效电阻率由于地层水等效电阻率 Rwe=1/Ct 泥浆滤液等效电阻率泥浆滤液等效电阻率 Rmfe=1/Cm 所以所以 SSP Eda=-Kda Lg(Rme/Rwfe) 经整理经整理 Rwe=Rmfe 10 SSP/Kda高阻岩石自然电位曲线高阻岩石自然电位曲线高阻岩层迫使电流在井内流动，使得自然电位曲线从砂岩往泥岩过渡时，灰岩处是斜线注：SP=I* rm -|25mv|+ 泥浆（稀溶液） 侵

43、入带（稀溶液） 泥岩 泥岩 砂岩 自然电位 原状地层 曲线特点曲线特点砂泥岩剖面：砂泥岩剖面：泥岩处泥岩处 SP曲线平直（基线）曲线平直（基线）砂岩处砂岩处 负异常（负异常（Rmf Rw ) 负异常幅度负异常幅度 与粘土含量成反与粘土含量成反比，比，Rmf / Rw 成正比成正比 曲线应用 划分岩层界面 确定渗透性岩层 确定水淹层 水淹层处，出现自然电位基线偏移的情况。常规测井方法及其地质应用常规测井方法及其地质应用一、电测井及其地质应用一、电测井及其地质应用二、声测井及其地质应用二、声测井及其地质应用三、核测井及其地质应用三、核测井及其地质应用岩石中声速的差别与岩石致密程度，结构和孔隙充填岩

44、石中声速的差别与岩石致密程度，结构和孔隙充填物有关。物有关。声波测井：声波测井：运用声波在岩层中的各种传播规律在钻孔运用声波在岩层中的各种传播规律在钻孔中研究岩层特点的一类方法。中研究岩层特点的一类方法。声波测井分类：声波测井分类：声波速度、声波幅度、声波全波、声声波速度、声波幅度、声波全波、声波成像等。波成像等。1 1、测井原理、测井原理1)声波物理性质声波物理性质对于声波测井来说，生源能量很小，岩石可看作是弹性体，对于声波测井来说，生源能量很小，岩石可看作是弹性体，因此可利用弹性波在介质中传播的规律来研究声波在岩石因此可利用弹性波在介质中传播的规律来研究声波在岩石中的传播过程。中的传播过程

45、。a)描述固体弹性的几个参数描述固体弹性的几个参数 杨氏模量杨氏模量E（纵向伸长系数）；（纵向伸长系数）； 体积弹性模量体积弹性模量K； 切变模量切变模量； 泊松比泊松比。b)b)声波在岩石中的传播特性声波在岩石中的传播特性 纵波与横波（压缩波与剪切波）；纵波与横波（压缩波与剪切波）； 波的能量与振幅的平方成正比；波的能量与振幅的平方成正比； 声波幅度随传播距离按指数规律衰减；声波幅度随传播距离按指数规律衰减； 波在两种不同介质分界面处的转换波在两种不同介质分界面处的转换反射与折射；反射与折射； 首波：滑行波在第一种介质中造成的波称为首波，首波：滑行波在第一种介质中造成的波称为首波，习惯上称为

46、折射波。习惯上称为折射波。2)2)单发射双接收声波速度测井原理单发射双接收声波速度测井原理3)井眼外补偿式声波速度测井原理井眼外补偿式声波速度测井原理目的在于克服井径变化或仪器在井中倾斜时所造成的声速误差。目的在于克服井径变化或仪器在井中倾斜时所造成的声速误差。4) 长源距声波速度测井原理长源距声波速度测井原理目的在于更好地区分纵、横波和低速波，增加探测深度，克服目的在于更好地区分纵、横波和低速波，增加探测深度，克服井壁附近低速带的影响。源距加大到井壁附近低速带的影响。源距加大到2.5m左右可满足上述要求。左右可满足上述要求。原理：不同的地层中，声波的传播速度是不同的。声波速度测井仪在井下通过

47、探头发射声波，声波由泥浆向地层传播，其记录的是声波通过1米地层所需的时间t（取决于岩性和孔隙度）随深度变化的曲线。声波时差测井声波时差测井AcAc 声波时差曲线的影响因素声波时差曲线的影响因素 裂缝或层理发育的地层裂缝或层理发育的地层未胶结的纯砂岩气层、高压气层未胶结的纯砂岩气层、高压气层井眼扩径严重的盐岩层井眼扩径严重的盐岩层泥浆中含有天然气泥浆中含有天然气周波跳跃周波跳跃声速测井确定岩层孔隙度，识别岩性，对比地层、判断气层 岩石越致密，时差越小，岩石越疏松，孔隙度越大，时差就越大。 由于声波在水中传播的速度大于在石油中传播的速度，而在石油中传播的速度又大于在天然气中传播的速度，故岩石孔隙中

48、含有不同流体时，可以从声波时差曲线上反映出，尤其在界面上更为明显。划分裂缝性渗透层对于致密岩层的破碎带或裂缝带，当声波通过时，声波能量被大量吸收而衰减，使得声波时差急速增大，有时产生周波跳跃的特征。 1 1、井径的影响。扩径段声波时差减小，使时差曲线出现假、井径的影响。扩径段声波时差减小，使时差曲线出现假异常。异常。 2 2、层厚的影响。声速测井仪对小于间距的薄地层分辨能力、层厚的影响。声速测井仪对小于间距的薄地层分辨能力较差。减小间距可以提高对于薄层的分辨能力，但是记录精度较差。减小间距可以提高对于薄层的分辨能力，但是记录精度就受影响了，特别是探测深度也随之变浅。就受影响了，特别是探测深度也

49、随之变浅。 3 3、周波跳跃周波跳跃的影响的影响 正常情况下，声速测井仪的两个接收探头是被同一脉冲首正常情况下，声速测井仪的两个接收探头是被同一脉冲首波触发的，但在含气疏松地层中，由于能量的严重衰减致使首波触发的，但在含气疏松地层中，由于能量的严重衰减致使首波减弱到只能触发第一接收探头而不能触发第二接收探头的情波减弱到只能触发第一接收探头而不能触发第二接收探头的情况下，第二接收探头为后续波所触发时，则会出现测井曲线上况下，第二接收探头为后续波所触发时，则会出现测井曲线上的急剧偏转或特别大的时差值，这种现象称为周波跳跃。的急剧偏转或特别大的时差值，这种现象称为周波跳跃。 含气的疏松砂岩、裂缝发育

50、的地层以及泥浆气侵的井段，由含气的疏松砂岩、裂缝发育的地层以及泥浆气侵的井段，由于声能量的严重衰减，经常出现周波跳跃现象。所以周波跳跃于声能量的严重衰减，经常出现周波跳跃现象。所以周波跳跃是疏松砂岩气层和裂缝发育地层的一个特征，可被利用来寻找是疏松砂岩气层和裂缝发育地层的一个特征，可被利用来寻找气层或裂缝带。气层或裂缝带。2 2、测井解释与应用、测井解释与应用1) 1) 影响声波速度测井曲线形状的因素影响声波速度测井曲线形状的因素a.a.引起声波跳跃的岩性因素：引起声波跳跃的岩性因素：裂缝层，破碎带；裂缝层，破碎带；含气水胶结纯砂岩；含气水胶结纯砂岩；高速层（波阻抗大，能量不易传递）；高速层（

51、波阻抗大，能量不易传递）；井径扩大或泥浆中溶有气体。井径扩大或泥浆中溶有气体。b.b.源距与间距的影响源距与间距的影响源距要保证克服盲区的影响，使折射波首先到达接收器源距要保证克服盲区的影响，使折射波首先到达接收器（1m1m即可，长源距可达即可，长源距可达2.5m2.5m）. .间距影响分层能力。间距影响分层能力。c.c.探测深度探测深度根据实验，声波测井的探测深度约为三倍波长，即根据实验，声波测井的探测深度约为三倍波长，即25-25-11cm11cm左右。左右。2) 2) 声波速度测井的应用声波速度测井的应用a.a.确定岩层孔隙度确定岩层孔隙度利用体积模型，得出利用体积模型，得出固结不良地层

52、需要对孔隙度进行压实校正。固结不良地层需要对孔隙度进行压实校正。含分散泥质需要利用自然电位求出的校正系数进行校正。含分散泥质需要利用自然电位求出的校正系数进行校正。b.b.划分岩性和地层对比划分岩性和地层对比声波测井曲线不受井眼大小和泥浆矿化度的影响。声波测井曲线不受井眼大小和泥浆矿化度的影响。c.c.判断气层判断气层3 3、声波速度测井在地震勘探中的应用、声波速度测井在地震勘探中的应用4 4、固井声波幅度测井、固井声波幅度测井采用单发单收型信器，测量首波至波第一个波峰的振幅，据此判断套管-水泥环之间胶结好坏。5 5、声波全波测井、声波全波测井 记录整个声波波列，提供纵波及其它波（横波、泥记录

53、整个声波波列，提供纵波及其它波（横波、泥浆波、低速波）的信息。浆波、低速波）的信息。 在套管井中，用于研究水泥胶结情况；在套管井中，用于研究水泥胶结情况； 在裸眼井中，用于研究裂缝和岩石强度等参数；在裸眼井中，用于研究裂缝和岩石强度等参数； 全波测井源距较长，以提高各种波的分辨能力。全波测井源距较长，以提高各种波的分辨能力。1 1）全波记录方式：）全波记录方式： 调节变密度记录调节变密度记录 调宽变密度记录调宽变密度记录 全波扫描照相记录全波扫描照相记录2 2）全波测井的应用）全波测井的应用a.a.检查水泥胶结质量检查水泥胶结质量可判断第一界面和第二界面的胶结情况可判断第一界面和第二界面的胶结

54、情况b.b.确定地层强度参数确定地层强度参数利用一组弹性模量来确定地层的机械强度。利用一组弹性模量来确定地层的机械强度。弹性模量可表示出弹性体在失去弹性或破碎之前所能承弹性模量可表示出弹性体在失去弹性或破碎之前所能承受的应力的大小。受的应力的大小。c.c.其它应用其它应用利用横波衰减确定裂缝利用横波衰减确定裂缝根据纵横波时差判断岩性。根据纵横波时差判断岩性。常规测井方法及其地质应用常规测井方法及其地质应用一、电测井及其地质应用一、电测井及其地质应用二、声测井及其地质应用二、声测井及其地质应用三、核测井及其地质应用三、核测井及其地质应用放射性测井是近代物理成果在测井工作中的应放射性测井是近代物理

55、成果在测井工作中的应用。用。 放射性测井方法较之其它测井方法的优点放射性测井方法较之其它测井方法的优点是适用的范围广是适用的范围广,它可以在套管井中进行测量，它可以在套管井中进行测量，它可以在空井和油基泥浆井中进行测量。它可以在空井和油基泥浆井中进行测量。原理：原理：测量井剖面自然伽马射线的强度和能谱的测测量井剖面自然伽马射线的强度和能谱的测井方法。井方法。 沉积岩中含有天然放射性同位素，不同岩石所沉积岩中含有天然放射性同位素，不同岩石所含放射性同位素的数量不同，衰变时放射出的伽马含放射性同位素的数量不同，衰变时放射出的伽马射线的强弱也不同，因此自然伽马测井曲线能够反射线的强弱也不同，因此自然

56、伽马测井曲线能够反映不同地层的岩性剖面。映不同地层的岩性剖面。1 1、自然伽马和自然伽马能谱测井、自然伽马和自然伽马能谱测井岩层中的天然放射性核素岩层中的天然放射性核素衰变衰变伽马射线伽马射线岩性不同岩性不同放射性核素的种类和数量不同放射性核素的种类和数量不同 自然伽马射线的能量和强度不同自然伽马射线的能量和强度不同自然伽马测井曲线自然伽马测井曲线 GRGR自然伽马能谱测井曲线自然伽马能谱测井曲线铀铀U U、钍、钍ThTh、钾、钾K K的含量的含量 去铀自然伽马去铀自然伽马 CGRCGR 总自然伽马总自然伽马 GRGR测量基础测量基础 测井曲线特征测井曲线特征厚地层（h3d）：自然伽马曲线对称

57、，地层界面对应于曲线半幅点处，射线强度可达到饱和值；薄地层（h3d）：曲线对称，地层界面从半幅点向峰值方向移动，射线强度达不到饱和值。自然伽马能谱测井可区分铀、钍、钾等元素的含自然伽马能谱测井可区分铀、钍、钾等元素的含量，主要应用领域：量，主要应用领域：利用自然伽马测井解决地质问题；利用自然伽马测井解决地质问题；寻找铀和钾盐；寻找铀和钾盐；确定粘土含量和粘土矿物的类型确定粘土含量和粘土矿物的类型 配合其它测井资料或地质录井资料综合解释确定岩层岩性。泥岩曲线幅度值高，砂岩显示低幅度值，对于含泥质岩层，根据泥质含量多少界于上述两者之间。 从曲线上比较容易选择区域性对比标准层，所以当其它测井曲线难以进行地层对