第2章 常规测井方法原理12

1、注：岩性、孔隙度两个系列常常统称岩性-孔隙度系列 所谓岩性测井系列，是指测量所谓岩性测井系列，是指测量结果以反映地层的岩性为主要目的结果以反映地层的岩性为主要目的的测井方法的统称，在所谓的的测井方法的统称，在所谓的“常常规规9条条”或或“11条条”测井曲线的情测井曲线的情况下，岩性测井曲线主要是指井径、况下，岩性测井曲线主要是指井径、自然电位和自然伽马，条件好时还自然电位和自然伽马，条件好时还加上自然伽马能谱系列。加上自然伽马能谱系列。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列液压装置液压装置重锤重锤对称臂对称臂井径井径一、岩性测井系列一、岩性测井系列砂砂 岩岩泥岩泥岩泥岩泥岩砂泥岩剖面的砂泥岩剖面的

2、 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 自然电位自然电位: 1928: 1928年，人们用点测法进年，人们用点测法进行普通电阻率测井时发现，即使不给供电行普通电阻率测井时发现，即使不给供电电极供电，测量电极仍可以测得一个电位电极供电，测量电极仍可以测得一个电位差，这个电位差是由井中自然电场产生的，差，这个电位差是由井中自然电场产生的，因此叫自然电位。因此叫自然电位。 这个电位与岩性有密切关系，能以明这个电位与岩性有密切关系，能以明显的异常显示渗透层。显的异常显示渗透层。- SP +- SP + 一个一个M M电极电极, ,一个一个N N电极在地面电极在地面,V,VN N为定值为定值,M,M随井深而

3、随井深而变化变化,V,VMNMN也如此。也如此。 自然电位的自然电位的成因分析成因分析 由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触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，造成自然产生电化学过程，结果产生电动势，造成自然电场，在石油井中的自然电场主要是由扩散电电场，在石油井中的自然电场主要是由扩散电动势和扩散吸附电动势造成的。动势和扩散吸附电动势造成的。 先假定：先假定：CmfCw CmfCw 其中的盐类均为其中的盐类均为NaCLNaCL, ,泥泥浆未侵入地层浆未侵入地层。 扩散扩散: : 当两

4、种不同浓度的溶液相接触时当两种不同浓度的溶液相接触时, ,高浓度溶液中的离子的向低浓度一方移动高浓度溶液中的离子的向低浓度一方移动, ,该该现象称为扩散现象。现象称为扩散现象。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列1 1、纯砂岩的扩散电动势、纯砂岩的扩散电动势 扩散电动势扩散电动势EdEd的形成的形成 由溶液中离子的迁移率可知由溶液中离子的迁移率可知: V: VNaNa+ + Vcl Cmf+-CwCmf 一、岩性测井系列一、岩性测井系列叫扩散电动势系数式中：FRTvuvukd3 .2mfwdmfwdCCkCCFRTvuvuENaCllglg3 . 2溶液，对于 扩散电动势扩散电动势EdEd的大小

5、的大小在在低浓度低浓度的情况下，的情况下，C CW W正比于正比于1/R1/RW W，因此有：，因此有：wmfddRRkElgU U、V V的大小决定了的大小决定了EdEd的极性：当的极性：当UVUV时时, Ed0, Ed0；当；当UVUV时时, , Ed0Ed0。通常情况下，纯砂岩时有。通常情况下，纯砂岩时有UV,UV,因此因此Ed0EdCmf+-CwCmf+- 由于泥岩中补偿离子的存在由于泥岩中补偿离子的存在, ,泥岩孔隙中只能允许阳离泥岩孔隙中只能允许阳离子通过，它相当于一种离子选择薄膜，扩散的结果在子通过，它相当于一种离子选择薄膜，扩散的结果在高浓高浓度一方形成度一方形成ClCl- -

6、相对富集的负电区相对富集的负电区, ,低浓度一方则为正电区低浓度一方则为正电区。当达到动态平衡时二者之间的电位差，就是扩散吸附电动当达到动态平衡时二者之间的电位差，就是扩散吸附电动势。势。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 扩散吸附电动势扩散吸附电动势E Edada的大小的大小设纯泥岩单位孔隙体积的补偿阳离子浓度设纯泥岩单位孔隙体积的补偿阳离子浓度Q QV V=，则认为则认为ClCl- -迁迁移率移率=0=0，ClCl- -全部被滤掉，因此：全部被滤掉，因此：叫扩散吸附电动势系数式中：FRTkda3 .2mfwdamfwdaCCkCCFRTENaCllglg3 . 2溶液，对于同样在同样在低浓

7、度低浓度的情况下有：的情况下有：wmfdadaRRkElg通常情况下，纯泥岩的通常情况下，纯泥岩的Ed0Ed0。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列3 3 泥质砂岩的扩散电动势泥质砂岩的扩散电动势Q QV V V VCLCL Kd Kda Eda Kd Kda EdaQv V Qv V u u kd0 Ed0 kd0 Ed0表现为表现为纯砂岩纯砂岩的性质的性质Q QV V K0 Eda0 K0 Eda0表现为表现为纯泥岩纯泥岩的性质的性质产生以上结果都是在产生以上结果都是在CwCmfCwCmf的情况下讨论的的情况下讨论的, , 一、岩性测井系列一、岩性测井系列4 4、过滤电动势、过滤电动势E E

8、 它是在压力作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生它是在压力作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生的，只有在压差很大的情况下才不被忽略，但通常情况的，只有在压差很大的情况下才不被忽略，但通常情况下是泥浆压力稍大于地层压力，此时可以不考虑该电动下是泥浆压力稍大于地层压力，此时可以不考虑该电动势。由此通常情况下是由扩散电动势和扩散吸附电动势势。由此通常情况下是由扩散电动势和扩散吸附电动势产生的。产生的。过滤电动势可表示为过滤电动势可表示为：式中：式中： Rmf-Rmf-泥浆滤液电阻率，泥浆滤液电阻率， m m； -泥浆滤液的粘度，泥浆滤液的粘度，cPcP； P-P-泥浆柱与地层间的压力差，泥浆柱与地层间的

9、压力差，atmatm； A A -过滤电动势系数，过滤电动势系数，mVmV，一般为，一般为0.770.77。PRAEmf 一、岩性测井系列一、岩性测井系列纯砂岩的扩散电动势纯砂岩的扩散电动势EdEd纯泥岩的扩散吸附电动势纯泥岩的扩散吸附电动势EdaEda自自 然然 电电 流流 自然电场的分布自然电场的分布 据自然电位的成因可得井内据自然电位的成因可得井内自然电场自然电场的分布：的分布： 一、岩性测井系列一、岩性测井系列根据等效电路可知：根据等效电路可知：E ES S=I=I（r rm m+r+rt t+r+ri i+r+rshsh） 自然电位的等效电路自然电位的等效电路EdaEd 一、岩性测井

10、系列一、岩性测井系列 总电动势总电动势 根据根据KirchhoffKirchhoff定律：定律：E E总总 = Ed + Eda= Ed + Eda（代数和），（代数和）， 由于由于Ed0EdPSPSSPPSP， PSP/SSPPSP/SSP的大小反映了泥质的多少，的大小反映了泥质的多少，（因（因K K值以负往正值方向发生变化）值以负往正值方向发生变化） 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 自然电位自然电位（V VSPSP）：）：是指自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降是指自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。rmrshrmrirmrtEsIrmVsp1（V VSPSP)PSP)PSP或者或者SSP

11、SSP 测量时测量时N N电极固定在地面电极固定在地面, ,但但V VN N00。因。因SP SP 曲线没有曲线没有“0”0”刻度刻度，而，而是用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方便，选是用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方便，选泥岩泥岩的的SPSP作为作为基线基线，在一个地区它是稳定的，并且是一条直线。，在一个地区它是稳定的，并且是一条直线。泥岩基线泥岩基线砂岩负异常砂岩负异常砂岩的砂岩的V VSPSP 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 正异常正异常：当当C CW WCmfCmfCmf时时,SP,SP由泥岩的正电位向砂岩的负电位降低。由泥岩的正电位向砂岩的负电位降低。 曲线的特点曲线

12、的特点 根据理论和实际曲线分析，自然电位曲线有如下特点：根据理论和实际曲线分析，自然电位曲线有如下特点： 曲线是对称曲线；曲线是对称曲线； 地层界面显示：当地层厚度地层界面显示：当地层厚度h4dh4d时，曲线半幅点正对地层时，曲线半幅点正对地层界面；当地层厚度界面；当地层厚度h4dh4d时，由曲线半幅点确定的地层厚度偏时，由曲线半幅点确定的地层厚度偏大；大； 在地层厚度在地层厚度h4dhCmfCwCmf时，渗透性地层有负异常；时，渗透性地层有负异常； 当当CwCmfCw 1 Cw / Cmf 1 渗透层的渗透层的VspVsp有有负异常负异常 Cw / Cmf 1 Cw / Cmf Vsp泥质砂

13、岩的泥质砂岩的VspVsp砂质泥岩的砂质泥岩的VspVsp泥泥岩的岩的VspVsp（这是指在其它条件都相同的情况下）。这是指在其它条件都相同的情况下）。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列3 3、温度温度的影响的影响 T TK KEsEsVspVsp 4 4、泥浆和地层水的、泥浆和地层水的化学成分化学成分的影响的影响化学成分不同化学成分不同离子的迁移率不同离子的迁移率不同K K不同不同VspVsp不同不同5 5、地层电阻率地层电阻率的影响的影响 因因 riri、rtrtI IVspVsp ，rmrtrmrshrmriEsrmIVsp1 一、岩性测井系列一、岩性测井系列6 6、地层、地层厚度厚度的

14、影响（的影响（h4dh4d, h4d, 7 7、井径井径和和侵入带直径侵入带直径的影响的影响 d d S Sm m r rm m d di i L Li i R Ri i I I 由此可知，要求出由此可知，要求出SSPSSP或者或者PSPPSP必须经过诸因素的校正才行。必须经过诸因素的校正才行。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 自然电位测井曲线的用途很广，主要根据其电化学成因及影响因素，地层中泥质含量是影响岩性和渗透性的主要因素，因此，自然电位曲线可以用来判断岩性和划相、确定渗透层、求地层水电阻率、估计泥质含量、判断水淹层等。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 1 1、判断、判断岩性岩性 在

15、砂泥岩剖面，当在砂泥岩剖面，当CwCw/Cmf1Cmf1时，基线则为泥岩，负异常时，基线则为泥岩，负异常则为砂岩；反之则为砂岩；反之，当，当CwCw/Cmf1Cmf1Cw/Cmf1时，时，渗透层渗透层VspVsp有负有负异常；异常；Cw/Cmf1Cw/Cmf1Cw/Cmf1时仍有负异常，但自然电流要经过时仍有负异常，但自然电流要经过大段的致密灰岩串后才能形成回路。因此层界面不清，大段的致密灰岩串后才能形成回路。因此层界面不清，幅度小。通常情况下不用幅度小。通常情况下不用SPSP来分层。来分层。 膏盐地层膏盐地层不含地层水且很致密，不能产生不含地层水且很致密，不能产生EsEs。 一、岩性测井系列

16、一、岩性测井系列 RwRw常规法常规法新方法新方法 求求换泥浆法换泥浆法 在评价储油层时，经常要以岩层的孔隙度、含油在评价储油层时，经常要以岩层的孔隙度、含油饱和度等重要参数为依据，在确定这些参数时，都需饱和度等重要参数为依据，在确定这些参数时，都需要要RwRw，用，用SPSP曲线的幅度值求曲线的幅度值求RwRw是最常用的方法之一。是最常用的方法之一。 计算时计算时选择砂层的条件选择砂层的条件：厚度大、包含水的纯砂：厚度大、包含水的纯砂岩层，读出岩层，读出VspVsp，经一系列的校正求出，经一系列的校正求出SSPSSP，据泥浆，据泥浆资料确定资料确定RmfRmf，然后求出，然后求出RwRw。

17、用用SPSP求求RwRw有三种方法，都假设有三种方法，都假设SPSP只是由电化学电只是由电化学电动势引起的。动势引起的。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 RweRmfeKSSPlg常规法常规法 引入等效电阻率的概念，即不论溶液的浓度高低，引入等效电阻率的概念，即不论溶液的浓度高低，都与其电都与其电阻率成反比。阻率成反比。 因此，只要确定了因此，只要确定了SSPSSP，通过建立，通过建立RweRwe与与RwRw的关系，的关系，就可以确定真正的就可以确定真正的RwRw，其中，其中K K参数可以通过实验确定参数可以通过实验确定。新方法新方法 特点特点：考虑了泥岩为非理想离子薄膜时的影响，用：考虑了

18、泥岩为非理想离子薄膜时的影响，用RshRsh来校正它（仍适用于纯砂岩水层）。来校正它（仍适用于纯砂岩水层）。 （1）经层厚、）经层厚、Rt校正后求出校正后求出SSP（2）求地层温度下的）求地层温度下的Rmf（3）求出邻近纯泥岩的平均电阻率）求出邻近纯泥岩的平均电阻率RshRshwmfspRRkV11lgwmfspRRkV22lg211221lglglgspspmfspmfspwVVRVRVR换泥浆法换泥浆法优点优点：清除：清除K因地层含泥质和泥岩为非理想造成的误差，用因地层含泥质和泥岩为非理想造成的误差，用更换泥浆法求更换泥浆法求Rw。缺点缺点：是施工麻烦、成本高，如果有两相邻井同时测了：是施

19、工麻烦、成本高，如果有两相邻井同时测了SP，且且Rmf不同，便可用此法求不同，便可用此法求Rw。 原理原理式中：式中：Rmf1为第一次泥浆滤液电阻率，为第一次泥浆滤液电阻率，Rmf2为第二次泥浆滤液电阻率。为第二次泥浆滤液电阻率。两式相除两式相除 在油田开发中，常采用注水的方法来提高采收率。如果在油田开发中，常采用注水的方法来提高采收率。如果油层见到了注水则该层为水淹层。由于不同油层和油层内部油层见到了注水则该层为水淹层。由于不同油层和油层内部的渗透性不同，必然造成一部分油层先被水淹或同层局部水的渗透性不同，必然造成一部分油层先被水淹或同层局部水淹的情况，为了合理注水，必须判断水淹情况。淹的情

20、况，为了合理注水，必须判断水淹情况。 利用利用SP曲线根据基线偏移确定水淹层位是常用的方法之曲线根据基线偏移确定水淹层位是常用的方法之一，根据偏移量的大小还可以估计水淹程度。一，根据偏移量的大小还可以估计水淹程度。 水淹层在水淹层在SP 曲线上出现曲线上出现基线偏移基线偏移是因为注入水的矿化度是因为注入水的矿化度不同于地层水和泥浆滤液。当不同于地层水和泥浆滤液。当Cw C注注 Cmf，均匀的纯砂，均匀的纯砂岩，可以证明在水淹水平界面处岩，可以证明在水淹水平界面处SP曲线上无异常变化，而只曲线上无异常变化，而只发生基线偏移，可以计算出偏移量的大小。发生基线偏移，可以计算出偏移量的大小。P46 水

21、淹层水淹层SP曲线偏移原理图曲线偏移原理图结论：结论：如果如果SPSP曲线的上基线偏移则油层上部被水淹；曲线的上基线偏移则油层上部被水淹；SPSP曲线的下基线偏移曲线的下基线偏移则油层下部被水淹；地层中部或者全部被水淹，则油层下部被水淹；地层中部或者全部被水淹，SPSP的基线不发生偏的基线不发生偏移，而是表现为异常幅度减小。移，而是表现为异常幅度减小。L2-X34L2-X34极强水淹极强水淹6、估算、估算Vsh其表达式为其表达式为:SSPPSPVsh 1掌握掌握形成形成SPSP的成因的成因、自然电位的有关概念、自然电位的有关概念、SPSP曲线的特征、曲线的特征、影响影响SPSP曲线的因素、曲线

22、的因素、SPSP曲线的用途曲线的用途熟悉等效电路、电动势的计算公式熟悉等效电路、电动势的计算公式1、什么是自然电位？、什么是自然电位？2、什么是扩散？、什么是扩散？3、简述扩散电动势的基本原理。、简述扩散电动势的基本原理。4、简述扩散吸附电动势的基本原理。、简述扩散吸附电动势的基本原理。5、简述动电学电动势的基本原理。、简述动电学电动势的基本原理。6、自然电位曲线有哪些特点？、自然电位曲线有哪些特点？7、分析自然电位的影响因素。、分析自然电位的影响因素。8、自然电位曲线有哪些用途？、自然电位曲线有哪些用途？ 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 这是一种以研究岩石的自然这是一种以研究岩石的自然放射

23、性为基础的测井方法。放射性为基础的测井方法。GRGR测测量的是岩层的自然放射性强度（量的是岩层的自然放射性强度（不用任何放射性源）不用任何放射性源）1 1、岩石的自然放射性、岩石的自然放射性 岩石中主要的放射性元素：岩石中主要的放射性元素：9292U U238238、9090ThTh232232、1919K K4040 岩石的自然放射性强度主要取决与其三者的比例，其含量岩石的自然放射性强度主要取决与其三者的比例，其含量与岩性、形成过程中的物理化学条件有关，因此，岩性不同，与岩性、形成过程中的物理化学条件有关，因此，岩性不同，GRGR不同：火成岩不同：火成岩 变质岩变质岩 沉积岩。沉积岩。 沉积

24、岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其他岩石本身基本上沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其他岩石本身基本上不含放射性，但在形成过程中会多少地吸附些放射性元素。强不含放射性，但在形成过程中会多少地吸附些放射性元素。强度最低的：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩；强度低的：砂岩、度最低的：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩；强度低的：砂岩、灰岩、白云岩；强度较高的：浅海相和陆相沉积的泥岩、泥灰灰岩、白云岩；强度较高的：浅海相和陆相沉积的泥岩、泥灰岩、钙质岩、泥质砂岩等；强度高的：钾岩、深水泥岩、页岩；岩、钙质岩、泥质砂岩等；强度高的：钾岩、深水泥岩、页岩；强度最高的：放射性软泥、彭土灰。强度最高的：放射性软泥、彭土灰。除了

25、钾岩及骨架含放射性元素的岩石除了钾岩及骨架含放射性元素的岩石GRGR岩石颗粒变细增加地层岩石颗粒变细增加地层的的GRGR主要取决与泥质含量。主要取决与泥质含量。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 它由光电倍增管和碘化钠晶体组成。它是利用被伽玛射线它由光电倍增管和碘化钠晶体组成。它是利用被伽玛射线激发的物质的发光现象来探测射线的。激发的物质的发光现象来探测射线的。伽玛射线伽玛射线碘碘化化钠钠晶晶体体光电倍增光电倍增管电子数管电子数逐级倍增逐级倍增2 2、核射线探测器、核射线探测器-闪烁记数管闪烁记数管大量电子最后到达阳极大量电子最后到达阳极使阳极电压瞬时下降产使阳极电压瞬时下降产生电压负脉冲，输

26、入测生电压负脉冲，输入测量线路予以记录量线路予以记录用单位时间记用单位时间记录的脉冲数来录的脉冲数来反映伽玛射线反映伽玛射线的强度的强度光阴极光阴极光导光导 一、岩性测井系列一、岩性测井系列3 3、GRGR测井的基本原理测井的基本原理 射线射线泥浆泥浆仪器外壳仪器外壳进入探进入探测器测器成比例的连成比例的连续电位差续电位差并记录成并记录成GRGR穿过穿过至至经传输经传输至地面仪处理至地面仪处理与单位时与单位时间脉冲数间脉冲数地面仪地面仪仪仪器器泥泥浆浆 射线射线电电缆缆处理成处理成GRGR单位：脉冲单位：脉冲/ /分、分、微伦琴微伦琴/ /小时、小时、APIAPI 一、岩性测井系列一、岩性测井

27、系列4 4、GRGR曲线特征（均匀理想模型地层点测）曲线特征（均匀理想模型地层点测）GRGR（APIAPI）当当上下围岩相同上下围岩相同时，曲线时，曲线对称对称于于地层中部，地层中部，低低放射性地层对应放射性地层对应GRGR低低，高高放射性地层对应放射性地层对应GRGR高；高；h3dh3d 曲线幅度曲线幅度不受不受岩层厚度的岩层厚度的影响；影响；h3dh3d 曲线的最大或最小曲线的最大或最小受岩层厚度受岩层厚度的影响的影响( (？) )：厚度：厚度减小，则相应幅度减小（高放减小，则相应幅度减小（高放射性地层）或增大（低放射性射性地层）或增大（低放射性地层）地层）对于厚地层，曲线半幅点对应对于厚

28、地层，曲线半幅点对应地层边界；对薄地层，由曲线地层边界；对薄地层，由曲线半幅点确定的地层厚度大于真半幅点确定的地层厚度大于真实厚度。实厚度。 一、岩性测井系列一、岩性测井系列实际中并非单一岩层、实际中并非单一岩层、V V测不等于零测不等于零测井时就会受到许多因素的影响测井时就会受到许多因素的影响5 5、影响因素、影响因素 岩层厚度的影响岩层厚度的影响岩层厚度增加或减小，岩层厚度增加或减小，GRGR曲线减小或增大曲线减小或增大 井参数影响井参数影响d d增加增加裸眼井裸眼井对对GRGR吸收增加，但泥浆中所吸收增加，但泥浆中所含一定的放射性补偿了一部分，含一定的放射性补偿了一部分，影响小影响小套管

29、井套管井：水泥环厚度增加水泥环厚度增加-GR-GR增加增加 一、岩性测井系列一、岩性测井系列 统计涨落误差统计涨落误差由于涨落误差的存在，实测的由于涨落误差的存在，实测的GR GR 曲线出现许多曲线出现许多“小锯齿小锯齿” 测井速度测井速度V V增加增加V V合适合适GRGR（APIAPI）滞后现象滞后现象积分电路的特点所长至积分电路的特点所长至当当h h一定：一定：GRGR受受V V测测和时间常数的影响和时间常数的影响t=h/v vt=h/v v增加，增加，tt7TH/U7 陆相沉积、氧化环境、风化层陆相沉积、氧化环境、风化层TH/U7TH/U7 海相沉积、灰色、绿色页岩海相沉积、灰色、绿色

30、页岩TH/U2TH/U100cmL100cm时，时，JnrJnr反映背景值；反映背景值； L35cmL35cm时，测井值与时，测井值与H H无关；无关； L35cmL35cmL35cm时，时，H H越大，越大，JnrJnr越小；越小； 源距选定后，盐水的源距选定后，盐水的JnrJnr始终始终高于淡水；高于淡水； 源距一般定为源距一般定为454565cm65cm。 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ）2 2、影响因素、影响因素 中子伽马测井结果中包含了中子与地层相互作用的各个中子伽马测井结果中包含了中子与地层相互作用的各个阶段阶段快中子减速、

31、热中子扩散、热中子俘获、中子伽马快中子减速、热中子扩散、热中子俘获、中子伽马射线在地层中的产生、迁移及被吸收等整个过程，因此，必射线在地层中的产生、迁移及被吸收等整个过程，因此，必然受到很多因素的影响：仪器参数、井参数等。然受到很多因素的影响：仪器参数、井参数等。 仪器参数，包括源的强度、源距、探测器的类型、探测器仪器参数，包括源的强度、源距、探测器的类型、探测器的效率及有效体积、源与探测器之间的屏蔽材料及结构、仪器的效率及有效体积、源与探测器之间的屏蔽材料及结构、仪器外壳的材料、厚度和结构、电子线路的特点、测量阈值等；消外壳的材料、厚度和结构、电子线路的特点、测量阈值等；消除影响的办法是进行

32、仪器标准化；除影响的办法是进行仪器标准化； 井参数，包括井内介质、井径、套管及内径、水泥环等。井参数，包括井内介质、井径、套管及内径、水泥环等。裸眼井中：井径越大、井内介质与地层含氢指数的差别越大，裸眼井中：井径越大、井内介质与地层含氢指数的差别越大，影响越大，其影响是降低测井读数。套管井中：除井内介质外，影响越大，其影响是降低测井读数。套管井中：除井内介质外，套管会降低测井读数，水泥环则平滑测井曲线。套管会降低测井读数，水泥环则平滑测井曲线。 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ）3 3、应用、应用 划分地质剖划分地质剖面：在砂泥岩面：在砂

33、泥岩剖面和碳酸盐剖面和碳酸盐岩，随泥质含岩，随泥质含量的增加，读量的增加，读数降低；在膏数降低；在膏岩剖面，硬石岩剖面，硬石膏是高读数，膏是高读数，石膏低读数，石膏低读数，钾岩和岩盐因钾岩和岩盐因为井径扩大而为井径扩大而降低。降低。 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ） 寻找气层、划分气水界面寻找气层、划分气水界面 当有天然气存在时，由于含氢量低，必然导致高的中当有天然气存在时，由于含氢量低，必然导致高的中子伽马读值。由于泥浆侵入，气层特征可能不很明显，但子伽马读值。由于泥浆侵入，气层特征可能不很明显，但固井后，由于重力分异作用，天然气又会

34、回到井壁附近。固井后，由于重力分异作用，天然气又会回到井壁附近。插入图版黄插入图版黄P166 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ） 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ） 划分油水界面划分油水界面 要求：地层水为高矿化度地层水。（？）要求：地层水为高矿化度地层水。（？） 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 中子中子- -伽马测井（伽马测井（N-G N-G ）练习题练习题1 1、中子源有哪几种？各有什么特点？、中子源有哪几种？各有什么特点？2 2、中子与地层有哪几种作用方式？、中子与地层有

35、哪几种作用方式？3 3、概念：减速长度、扩散长度、俘获截面、中子寿命。、概念：减速长度、扩散长度、俘获截面、中子寿命。4 4、超热中子测井原理、影响因素、应用？、超热中子测井原理、影响因素、应用？5 5、热中子测井原理、影响因素、应用？、热中子测井原理、影响因素、应用？6 6、中子、中子- -伽马测井原理、影响因素、应用？伽马测井原理、影响因素、应用？7 7、比较井壁中子、补偿中子、中子、比较井壁中子、补偿中子、中子- -伽马测井在原理、伽马测井在原理、影响因素和探测深度方面的区别。影响因素和探测深度方面的区别。 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 一种利用伽马射线和地层介质发生的各种效一种

36、利用伽马射线和地层介质发生的各种效应（康普顿散射和光电效应）来测量地层密度和应（康普顿散射和光电效应）来测量地层密度和岩性的测井方法。岩性的测井方法。 理论基础理论基础 射线的能量射线的能量30Mev,1.02Mev)1.02Mev) +e+e-e-e原子核原子核核外电子核外电子康普顿效应：康普顿效应：(0.2E(0.2E 1.02Mev)E E ) )光电子光电子 射线射线 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列伽马射线的吸收伽马射线的吸收吸收：射线粒子的消失吸收：射线粒子的消失吸收系数吸收系数：单位长度的物质对：单位长度的物质对 射线的吸收概率。射线的吸收概率。 电子对电子对t t康普顿康普

37、顿 光电效应光电效应 研究表明，研究表明， 射线强度衰减遵循射线强度衰减遵循指数衰减规律指数衰减规律 LeII0 DENDEN测井的理论基础测井的理论基础相关概念相关概念1 1、岩石的体积密度、岩石的体积密度 b b 单位体积（单位体积（1cm1cm3 3）岩石的质量，单位为）岩石的质量，单位为g/cmg/cm3 3，它满，它满足体积模型，即岩石的密度是由各组成部分的密度加权足体积模型，即岩石的密度是由各组成部分的密度加权平均之和，相对体积为权系数。平均之和，相对体积为权系数。 b b：岩石的体积密度；：岩石的体积密度； bibi：第：第i i种成分的密度；种成分的密度；V Vi i：第：第i

38、 i种成分的体积。种成分的体积。niniiibibVV11/式中：式中： 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 DENDEN测井的理论基础测井的理论基础2 2、电子密度（、电子密度（n ne e）单位体积岩石的电子数，对单原子物质，单位体积岩石的电子数，对单原子物质，Z Z：原子序数：原子序数A A：质量数：质量数N NA A：阿伏加德罗常数：阿伏加德罗常数ZNAnAbe若是化合物或复杂成分，上述参数取平均值。若是化合物或复杂成分，上述参数取平均值。相关概念相关概念3 3、电子密度指数（、电子密度指数（ e e）为方便计算而引入的一个概念，为方便计算而引入的一个概念，bbAeeAZNn22相关

39、概念相关概念4 4、康普顿吸收系数（、康普顿吸收系数（ ） 若每个电子的康普顿吸收系数相同，为若每个电子的康普顿吸收系数相同，为 e e，则岩石的康，则岩石的康普顿吸收系数为：普顿吸收系数为：ebeeNAZ0 若将伽马射线的能量限制在若将伽马射线的能量限制在0.20.21.02Mev1.02Mev之间，则可使之间，则可使物质对伽马射线的吸收系数以康普顿散射为主，则物质对伽马射线的吸收系数以康普顿散射为主，则，从，从而造成的射线衰减规律为：而造成的射线衰减规律为：LNAZLLbeAeIeIeII)/(000 从而可知，伽马射线强度的衰减仅与物质的密度有关了。从而可知，伽马射线强度的衰减仅与物质的

40、密度有关了。相关概念相关概念5 5、岩石的光电吸收截面（、岩石的光电吸收截面（P Pe e） 描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参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的平均光电吸收截面，数，即伽马光子与岩石中一个电子发生的平均光电吸收截面，单位：单位：b/b/电子。电子。6.3aZPe 式中式中a a为常数，为常数，PePe对岩性敏感，是岩性密度测井的一个对岩性敏感，是岩性密度测井的一个重要参数。重要参数。相关概念相关概念6 6、岩石的体积光电吸收截面（、岩石的体积光电吸收截面（U U） 指每立方厘米物质的光电吸收截面，即伽马光子与单位

41、指每立方厘米物质的光电吸收截面，即伽马光子与单位体积的岩石中所有电子发生的综合光电吸收截面，用体积的岩石中所有电子发生的综合光电吸收截面，用U U表示，表示，单位：单位：b/cmb/cm3 3。eeeaZPU6 .3 该参数最重要的一个特点是满足体积模型，即。该参数最重要的一个特点是满足体积模型，即。niiiVUU1相关概念相关概念 地层密度测井地层密度测井( (补偿密度测井补偿密度测井)FDC)FDC(Compensated Formation Density Log)(Compensated Formation Density Log) 伽马射线强度的衰减仅与物质的密度有关，因伽马射线强度

42、的衰减仅与物质的密度有关，因此可以求出地层密度值。此可以求出地层密度值。1 1、测井原理、测井原理 在保证伽马光子的能量在在保证伽马光子的能量在(0.2E(0.2E 1.02Mev1010英寸英寸, ,不不能很好贴井壁，能很好贴井壁，受泥饼影响大受泥饼影响大2 2、密度测井仪的刻度、密度测井仪的刻度一级刻度：一级刻度：在标准的刻度井中进行的刻度，如美国休斯顿在标准的刻度井中进行的刻度，如美国休斯顿大学的刻度井；大学的刻度井；二级刻度：二级刻度：利用根据标准刻度井制作的刻度器对仪器进行刻利用根据标准刻度井制作的刻度器对仪器进行刻度，通常这种刻度器为圆柱状或半圆柱状的铝块；度，通常这种刻度器为圆柱

43、状或半圆柱状的铝块； 三级刻度：三级刻度：一种便于携带的带有标定源的刻度器，它利用标一种便于携带的带有标定源的刻度器，它利用标定源所放出的已知强度的信号去模拟某种密度地层的散射伽马定源所放出的已知强度的信号去模拟某种密度地层的散射伽马射线强度，主要用于现场对仪器进行刻度。射线强度，主要用于现场对仪器进行刻度。 FDCFDC 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列3 3、应用、应用 划分岩层划分岩层孔隙度孔隙度密度密度密度值不能准确反映岩性密度值不能准确反映岩性 砂岩砂岩=2.65 =2.65 灰岩灰岩 =2.71 =2.71 白云岩白云岩=2.87=2.87 盐岩盐岩=2.17 =2.17 硬石

44、膏硬石膏=2.97 =2.97 淡水泥浆淡水泥浆=1=1 盐水泥浆盐水泥浆=1.1 =1.1 （单位：克（单位：克/ /立方厘米）立方厘米） FDCFDC 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 求岩层孔隙度求岩层孔隙度 适用条件：纯岩层，由骨架和孔隙流体组成适用条件：纯岩层，由骨架和孔隙流体组成mafmabfmab)1 ( 含泥质岩层含泥质岩层mafmashshmafmabshshfshmabVVV)1 (nimaimaimaV1其中：岩石有多种矿物构成：其中：岩石有多种矿物构成：3 3、FDCFDC的应用的应用例题：例题：淡水泥浆井中，一淡水泥浆井中，一纯砂岩层的密度纯砂岩层的密度=2.40

45、25=2.4025克克/ /立方厘米，求该岩层的孔立方厘米，求该岩层的孔隙度？隙度？解：淡水泥浆的密度解：淡水泥浆的密度=1g/cm=1g/cm3 3，代入公式：，代入公式：孔隙度孔隙度 = =（2.4025-2.652.4025-2.65）/ /（1-2.651-2.65） =15%=15% 密度与中子曲线重叠确定岩性、判别气层密度与中子曲线重叠确定岩性、判别气层 深 度 (米)井径 0 10 自然伽马 0 150 自然电位 -10 50 声波时差 140 40 补偿密度 1.85 2.85 补偿中子 45 -15 解释结论中子孔隙度 40 0 声波孔隙度 40 0 直方图深侧向 1 100

46、0 浅侧向 1 1000 试油结论2200221022202230225022602001年3 月 3 0 日 测 试，结果：日产油0 . 1 8吨，日产气1 0 1 7 9 方 ；不产水结论：工业气层2001年5 月 1 5 日 测 试，结果：日产油0 . 3 3 吨，日产气2 1 1 53方 ； 日 产水3 .6方结论：工业气层3 3、FDCFDC的应用的应用 密度密度- -中子交会图法中子交会图法确定岩性确定岩性孔隙度孔隙度岩石的骨架成分岩石的骨架成分CNLCNLDENDENCNL-DENCNL-DEN交会图交会图3 3、FDCFDC的应用的应用 仅利用密度值对岩性进行识别仅利用密度值对

47、岩性进行识别有点单一，而且存在多解性，而前有点单一，而且存在多解性，而前面已经知道，岩石的光电吸收截面面已经知道，岩石的光电吸收截面指数可以较好地反映岩性，在岩石指数可以较好地反映岩性，在岩石骨架相近难以区分的情况下可以起骨架相近难以区分的情况下可以起到很好的作用。，到很好的作用。， 岩性密度测井岩性密度测井LDTLDT(Litho-Density Log)(Litho-Density Log) 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列1 1、伽马射线通过物质时的能谱分析、伽马射线通过物质时的能谱分析伽马射线通过物质时，发生光电效应和电子对效应伽马射线通过物质时，发生光电效应和电子对效应不会改变能

48、谱成分，但康普顿散射则要一再降低伽马光不会改变能谱成分，但康普顿散射则要一再降低伽马光子能量，使其成分不断改变。子能量，使其成分不断改变。插入图插入图P86图图4-2 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 LDTLDT2 2、测井原理、测井原理下井仪：一个源下井仪：一个源(Cs(Cs137137) )、2 2个探测器个探测器测量原理测量原理 连续记录伽马射线到达地层后从康普顿散射到光电连续记录伽马射线到达地层后从康普顿散射到光电效应后的连续变化信号（伽马光子计数率及能量）；效应后的连续变化信号（伽马光子计数率及能量）； 将信号送至地面，并用能谱分析技术将高能区和将信号送至地面，并用能谱分析技术

49、将高能区和H H低低能区能区S S区分出来；区分出来； 高能区的计数率高能区的计数率H=fH=f1 1( ( e e ) )最后转化为地层密度值最后转化为地层密度值 b b； 利用利用低能区低能区的计数率的计数率S=fS=f2 2( ( e e、U)U)与高能区计数率与高能区计数率H H的的比值比值S/HS/H及相应关系，最后输出及相应关系，最后输出PePe、U U； 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 LDTLDT输出的测井曲线有：输出的测井曲线有：PePe、U U 、 b b3 3、LDTLDT资料的解释及应用资料的解释及应用常见岩常见岩石的石的P Pe e、U U、 b b值值 从表中

50、得出以下结论：从表中得出以下结论：1 1）不同岩性，）不同岩性，P Pe e、U U、 b b不同不同2 2）U U的差别最大的差别最大3 3）流体的）流体的P Pe e、U U相对相对骨架来讲是很小的骨架来讲是很小的 计算计算P Pe,mae,ma及及U Umama，对于纯地层，根据体积模型，对于纯地层，根据体积模型 U=U=（1-1- ）U Umama+ + U Uf f 因此有因此有 U Umama= =（U-U- U Uf f）/ /（1-1- ） 由于地层孔隙度不大，而由于地层孔隙度不大，而U Uf f相对相对U Umama来说小得多，因此来说小得多，因此上式可以简化为上式可以简化为

51、 U Umama= =U U/ /（1-1- ） 进一步就可以得到进一步就可以得到 P Pe,mae,ma = U= Umama/ / e eU Umama/ / b b 根据根据U Umama及及P Pe,mae,ma就可以识别岩性，若含泥质，还必须消就可以识别岩性，若含泥质，还必须消除泥质的影响。除泥质的影响。识别岩性识别岩性1 1）骨架参数法）骨架参数法3 3、LDTLDT资料的解释及应用资料的解释及应用2 2）图版法）图版法1 1识别岩性识别岩性密度密度 b bP Pe e1 12 23 34 45 52.12.12.52.52.32.32.72.72.92.9 =0%=0% =20%

52、=20%气气( ( h h=0.2)=0.2)水水( ( h h=1)=1) =0%=0% =20%=20%气气( ( h h=0.2)=0.2)水水( ( h h=1)=1) =0%=0% =20%=20%气气( ( h h=0.2)=0.2)水水( ( h h=1)=1)硬石膏硬石膏灰岩灰岩白云岩白云岩石英石英P Pe e- - b b交会图交会图识别岩性识别岩性3 3）图版法）图版法2 2P Pe e1 12 23 34 45 5 气气水水方解石方解石白云石白云石石英石英P Pe e与孔隙度及流体性质的关系与孔隙度及流体性质的关系6 60.40.40.20.20 0a ab b计算泥质含

53、量计算泥质含量 用用U U求，由体积模型可以得出求，由体积模型可以得出计算由三矿物构成的复杂岩石中个矿物的相对含量计算由三矿物构成的复杂岩石中个矿物的相对含量 b b= = maamaa(1- (1- )+ )+ f f U=Umaa(1- U=Umaa(1- )+U)+Uf f maamaa= = A AV VA A+ + B BV VB B+ + C CV VC CU Umaamaa= U= UA AV VA A+ U+ UB BV VB B+ U+ UC CV VC CV VA A+V+VB B+ V+ VC C=1=1mashmamashfmashUUUUUUUUUV)1 ()1 (识

54、别重矿物识别重矿物 根据上述识别岩性得方法，在有重矿物的情况下，根据上述识别岩性得方法，在有重矿物的情况下， U Umama及及P Pe,mae,ma就比没有重矿物的时候大很多，如重晶石就比没有重矿物的时候大很多，如重晶石P Pe,mae,ma=266.8=266.8。与其它测井资料组合区别粘土矿物的成分与其它测井资料组合区别粘土矿物的成分Pe-GRPe-GR交会图交会图Pe-TuPe-Tu交会图交会图Pe-kPe-k交会图交会图用以上交会图确定用以上交会图确定 掌握伽马射线与物质相互作用的掌握伽马射线与物质相互作用的形式；基本的概念、术语；形式；基本的概念、术语；FDLFDL、FDCFDC的

55、测井原理、优点和缺点；岩性密度的测井原理、优点和缺点；岩性密度测井的原理、输出的曲线各曲线的用测井的原理、输出的曲线各曲线的用途。途。练习题练习题1 1、地层密度测井和岩性密度测井有何区别？、地层密度测井和岩性密度测井有何区别？2 2、电子密度、电子密度指数、体积密度概念及关系？、电子密度、电子密度指数、体积密度概念及关系？3 3、光电吸收截面的概念及用途？、光电吸收截面的概念及用途？4 4、补偿密度测井原理及补偿原理？、补偿密度测井原理及补偿原理？5 5、简述岩性密度测井的原理。、简述岩性密度测井的原理。6 6、密度测井曲线的特征？、密度测井曲线的特征？7 7、简述密度测井曲线的应用。、简述

56、密度测井曲线的应用。 二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，从而对岩层的地质特性和井的技术状况的一性，从而对岩层的地质特性和井的技术状况的一种测井方法，就叫声波测井。种测井方法，就叫声波测井。 声波速度测井声波速度测井求孔隙度和力学参数求孔隙度和力学参数声幅测井声幅测井研究固井质量研究固井质量声波电视测井声波电视测井观察井壁情况、裂缝观察井壁情况、裂缝噪声测井噪声测井了解井下流体的流动了解井下流体的流动声波测井的分类声波测井的分类二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列声波定义与分类、弹性体与塑性体、应力声波定义与分类

57、、弹性体与塑性体、应力与应变、与应变、杨氏模量杨氏模量E E、泊松比、泊松比 、体积弹体积弹性模量性模量K K、切变模量、切变模量 与与切变角切变角 、静态弹静态弹性参数与动态弹性参数、纵波与横波的定性参数与动态弹性参数、纵波与横波的定义、波的传播特性等等义、波的传播特性等等1、基本概念、基本概念2、声波在介质界面上的传播、声波在介质界面上的传播介质介质1 1介质介质2 2入射波入射波折射角折射角反射波反射波折射波折射波入射角入射角反射角反射角二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列 图示 产生滑行波的条件产生滑行波的条件VP2VP1VP2VP1时时, ,折射角折射角=90=90折射定律折射定律:

58、211VPVPSINSIN 第一临界角第一临界角: : 1 1* *=arcsin(vp1/vp2)=arcsin(vp1/vp2)第二临界角第二临界角: : 2 2* *=arcsin(vp1/vs2)=arcsin(vp1/vs2)同理可得出同理可得出: : 当折射产生横波时有当折射产生横波时有212VSVPSINSIN 传播速度与岩性的关系传播速度与岩性的关系 岩性不同岩性不同弹性模量不同弹性模量不同VPVP、VSVS的影响不同的影响不同VPVP、VS VS 不不同（见同（见P96P96表表2-2 2-2 ） 孔隙度的影响孔隙度的影响 流体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架，相对讲，即使流

59、体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架，相对讲，即使岩性相同，其中的流体也不同。孔隙度岩性相同，其中的流体也不同。孔隙度 传播速度传播速度 岩层的地质时代的影响岩层的地质时代的影响实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。3 3、岩石声速、岩石声速的影响因素的影响因素 岩层的埋藏深度岩层的埋藏深度岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增加岩性和地质时代相同：埋深增加导致传播速度增加结论：可用传播速度来研究岩层的岩性和孔隙度。结论：可用传播速度来研究岩层的岩性和孔隙度。4 4、岩层的声幅特性、岩层的声幅特性 平面波的衰减仅由介质

60、的吸收引起的，声波的能量与其平面波的衰减仅由介质的吸收引起的，声波的能量与其幅度的平方成反比，声幅的大小反映了声波能量的高低。幅度的平方成反比，声幅的大小反映了声波能量的高低。J= JJ= J0 0 e e-2-2 l l 其中：其中： J J 声波经过声波经过L L距离后的声强；距离后的声强； J J0 0 初始声强；初始声强； 介质的吸收系数。介质的吸收系数。 下降下降 V V下降下降 增加增加频率增加频率增加 增加增加二、孔隙度测井系列二、孔隙度测井系列5 5、在井壁固液界面产生的波类、在井壁固液界面产生的波类时间时间t t发射波发射波纵纵 波波横波和横波和瑞利波瑞利波泥浆波泥浆波斯通利