地球物理测井基础.ppt

地球物理测井基础,绪 论,主要内容1、测井概念。2、测井的工作过程。3、测井方法及主要应用。4、储集层定义、分类及其评价的主要参数。(1)储集层的概念(2)储集层的划分（按岩性划分储集层）(3)储集层的基本参数（、Sw、He）及其概念5、储集层泥浆侵入特征。淡水泥浆井中，水层高侵（RxoRt），油气层低侵（RtRxo）,侵入剖面立体图,第一章 自然电位测井（SP）,本章的主要内容1、自然电位产生原因及井内自然电场的分布(1)自然电位产生原因(2)自然电场的分布(3)井内自然电位的主要组成部分2、自然电位测井原理、曲线特点及影响因素(1)自然电位测井概念(2)自然电位测井原理(3)自然电位测井曲线特点(4)自然电位测井曲线影响因素3、自然电位曲线的主要用途 划分岩性（储集层）、确定Rw、计算Vsh、判断水 淹层。,第一章 自然电位测井（SP）,1 自然电场的产生二、扩散电动势 3、纯砂岩层的扩散电动势在纯砂岩层，井壁处地层水矿化度Cw，泥浆滤液矿化度Cmf，对于淡水泥浆，则CmfCw，将砂岩看成是渗透性隔膜，则由于离子的扩散作用：,图1-3井内自然电场分布示意图,第一章 自然电位测井（SP）,2、总电动势通常把 称为静自然电位，记作SSP；Ed的幅度称为砂岩线；Eda的幅度叫泥岩线。在18 oC，极限情况下，静自然电位系数K=Kd-Kda=-11.6-58=69.6（mv），所以，在18时的纯砂岩层处的SSP为：,2 自然电位测井原理及曲线特征,第一章 自然电位测井（SP）,2 自然电位测井原理及曲线特征2、SP（）曲线及其特点SP曲线要素随电极M的上升，测量一条随井深变化的曲线，即为SP曲线，曲线的基本形态如图所示。基线实测SP曲线没有绝对的零点，而是以井段中较厚的泥岩层的SP幅度为基线，称为泥岩基线；异常在砂岩层处SP曲线相对于泥岩基线发生偏转，对应的曲线峰称为异常。曲线相对于泥岩基线可以向正方向偏转，称为正异常；也可以向负方向偏转，称为负异常。正异常：盐水泥浆负异常：淡水泥浆,图1-6 自然电位测井理论曲线,第一章 自然电位测井（SP）,2 自然电位测井原理及曲线特征,2、总电动势在纯的、巨厚含水砂岩地层：测量结果 可以看作是静自然电位SSP；对于薄层：含油气地层：因而，在砂泥岩剖面，实际上测量得到的SP电位实际上都小于静自然电位，故而SSP应在井段内的测量结果最大值处读取。,第二章 普通电阻率测井,本章的主要内容 1.岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系，重点掌握阿尔奇公式(1)电阻率定义(2)岩石的地层因素概念 对于含水砂岩来说，岩石的孔隙度越高，所含地层水电阻率越低，胶结程度越差，岩石的电阻率越低；反之，则岩石的电阻率越高。(3)电阻率增大系数 I概念(4)阿尔奇饱和度公式,第二章 普通电阻率测井,本章的主要内容 1.岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系，重点掌握阿尔奇公式(5)阿尔奇公式应用 A、确定地层水电阻率和视地层水电阻率 B、确定孔隙流体性质 C、确定地层孔隙度,第二章 普通电阻率测井,本章的主要内容 2.普通电阻率测井概念及其基本原理(1)普通电阻率测井概念(2)普通电阻率测井基本概念(3)电极系概念及其基本参数,第二章 普通电阻率测井,2-2 普通电阻率测井原理 三、电极系 1.电极系类型,第二章 普通电阻率测井,2-2 普通电阻率测井原理 2.电极系参数 2.1 记录点 记录点即为测井参数的深度参考点。梯度电极系：成对电极M、N（A、B）的中点O。电位电极系：单电极到相邻成对电极中点（AM的中点O）。2.2 电极距 梯度电极系：单电极到记录点之间的距离（AO）。电位电极系：单电极到相邻成对电极的距离（AM）。2.3 探测深度 指探测器的横向探测深度，对普通电阻率测井来说，以供电电极为中心，以某一深度为半径的球面内包含的介质对测量结果贡献为50%时，此半径为探测深度。梯度电极系：探测半径为1.4倍电极距（1.4AO）。电位电极系：探测半径为2倍电极距（2AM）。,第二章 普通电阻率测井,2-2 普通电阻率测井原理 三、电极系 1.电极系类型 电极系：1、B2.25A0.5M，0.5m双极供电倒装电位电极系，电极距 L=AM=0.5m，测量点为AM的中点O。探测深度r=2L=1m。2、A3.75M0.5N，4m单极供电正装（底部）梯度电极系，电极距 L=AO=4m，测量点为MN的中点O。探测深度r=1.4L=5.6m。,第二章 普通电阻率测井,本章的主要内容 3.视电阻率曲线特点及影响因素 4.视电阻率曲线的应用 划分岩性、求地层电阻率、求地层孔隙度、求储集层饱和度。5.标准测井(1)标准测井的定义(2)标准测井内容 标准测井包括标准电极系测井、自然电位测井及井径测井和自然伽马测井。2.5m梯度电极系（M2.25A0.5B）和0.5m电位电极系（B2.25A0.5M）。,第三章 侧向测井,本章的主要内容：侧向测井的概念、技术改进突出点1、三侧向测井电极系和测井原理及资料应用；2、七侧向测井电极系和测井原理；3、双侧向测井电极系和测井原理；4、双侧向测井资料的应用。(1)确定地层的真电阻率和侵入带直径(2)划分岩性(3)快速、直观判断油、水层,第四章 微电阻率测井,本章的主要内容 1、微电极系测井原理及资料应用 2、微侧向测井原理及资料应用 3、邻近侧向测井原理及资料应用 4、微聚焦测井及资料应用,第四章 微电阻率测井,4-1 微电极系测井三、微电极系测井资料的应用 1、划分岩性剖面 微电极系的最重要的用途之一就是划分渗透层，划分方法：a.含油砂岩和含水砂岩 有明显的幅度差。含水砂岩的幅度要低于含油砂岩，这是由于冲洗带残余油的存在造成。b.泥岩 没有幅度差或有正负不定的幅度差，一般呈直线状。因为泥岩的电阻率较低，故曲线的幅度较低，这是砂泥岩剖面非渗透层的曲线特征。c.致密灰岩 微电极曲线幅度特高，常呈锯齿状，没有幅度差或有正负不定的幅度差。d.灰质砂岩 与普通砂岩相对比，幅度差较小，幅度较高。e.生物灰岩 微电极曲线幅度很高，幅度差很大。f.孔隙性、裂缝性石灰岩 有明显的幅度差，其幅度比较致密灰岩低得多。,第四章 微电阻率测井,4-1 微电极系测井三、微电极系测井资料（RML，RMN）的应用 2、确定地层界面 微电极的纵向分辨率很高，划分薄互层和薄夹层可靠，常用微电位和微梯度分歧点的位置确定地层界面。3、确定含油砂岩的有效厚度 扣除非渗透性的致密夹层就得到油气层的有效厚度。4、确定井径扩大井段 井径扩大常使极板悬空，因此微电极系测得到电阻率很低，接近于泥浆电阻率。5、确定冲洗带电阻率和泥饼厚度 用图版法确定。,第五章 感应测井,本章的主要内容1、感应测井的基本原理(1)线圈系结构(2)单元环理论(3)几何因子理论2、感应线圈系的探测特性(1)横向微分几何因子：(2)横向积分几何因子(3)纵向微分几何因子(4)纵向积分几何因子3、感应测井曲线 特征4、感应测井资料应用 划分渗透层、确定岩层真电阻率、求饱和度等。5、电磁波传播测井简介,第六章 声波测井,主要内容1、声速测井（声波时差测井）(1)岩石的声学性质 裸眼井声系构成、滑行波概念、产生机理、传播特征等(2)声波时差的概念(3)井眼补偿声速测井原理(4)声速测井应用 确定岩性和孔隙度、识别气层和裂缝、周波跳跃、检测压力异常和断层(5)计算次生孔隙：声波时差一般不受高角度缝和洞穴的影响，只反映原生粒间孔隙；而密度等可得到岩石总孔隙度，缝洞孔隙度则为:,第六章 声波测井,第二节 声波速度测井 2.确定岩性和孔隙度 1）常用响应方程 威利平均时间公式:适用于含泥质较少(小于10-15%)的单矿物岩石。,第六章 声波测井,第二节 声波速度测井五、声速测井曲线的应用 2.确定岩性和孔隙度,第六章 声波测井,主要内容1、声速测井（声波时差测井）2、声幅测井(1)声幅测井概念、原理第一胶结面、第二胶结面(2)套管井的波形分析 泥浆波、套管波、水泥环波、地层波列滑行纵横波(3)水泥胶结测井（CBL）的原理及其应用(4)声波变密度测井（VDL）的原理及其应用(5)检查固井质量,第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井,1、概念 核素、同位素、半衰期、自然伽马测井、自然伽马能谱测井 2、岩石自然放射性 岩石中含有天然的放射性核素主要是铀系、钍系和钾的放射性同位素。3、伽马射线与物质的相互作用 Ev2Mev，主要为电子对效应。4、自然伽马测井原理、影响因素 5、自然伽马测井应用 划分岩性、划分储集层、地层对比、计算泥质含量,第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井,6、自然伽马能谱测井原理、影响因素 7、自然伽马能谱测井应用 研究生油层、寻找页岩储集层、寻找高放射性碎屑岩和碳酸盐岩储集层、用Th/U研究沉积环境、求泥质含量、区分泥质砂岩和云母。8、放射性同位素测井概念及应用(1)放射性同位素测井概念(2)放射性同位素测井找串槽位置(3)放射性同位素测井检查封堵效果(4)检查压裂效果的放射性同位素测井(5)放射性同位素载体法测定吸水剖面，计算相对吸水量,第八章 密度测井和岩性密度测井,1、密度测井机理、岩石的光电吸收截面指数Pe、体积光电吸收截面U2、地层密度测井原理主要应用了康普顿效应康普顿效应造成的伽马射线减弱程度与地层密度成正比，测量伽马计数率反映地层密度；3、岩性密度测井原理主要应用了光电效应和康普顿效应光电效应造成的伽马射线减弱程度注意与地层核素的原子序数有关，测量伽马计数率反映岩性；通常在反映密度、孔隙度时，岩性密度测井比地层密度测井效果更好。4、密度测井影响因素及应用(1)计算孔隙度(2)确定岩性(3)划分气层5、石灰岩密度孔隙度单位 无论地层是何种岩性，均按石灰岩参数选取骨架密度参数，由此得以石灰岩孔隙度为单位的，称为石灰岩密度孔隙度单位。即：在砂岩：石灰岩：白云岩：,第八章 密度测井和岩性密度测井,2 地层密度测井 二、密度测井的应用 1、计算孔隙度 对含水纯岩石（泥质油气层须作校正）,2.确定岩性和孔隙度,第八章 密度测井和岩性密度测井,第九章 中子测井,1、概念 中子、中子源、中子寿命、中子半衰期、非弹性散射截面、宏观散射截面、微观散射截面、中子减速距离、扩散长度、源距、挖掘效应、中子测井、热中子测井（CNL）、中子超热中子（SNP）、中子伽马测井（NGR）、非弹性散射伽马能谱测井（C/O）和中子寿命测井（NLL）。2、中子分类 高能中子 能量 10 Mev 穿透能力极强 快中子 10 Mev 10 Kev 穿透能力极强 中能中子 100 ev 10 Kev 慢中子 0.03 ev 100 ev 超热中子 能量约为0.2 10ev 热中子 能量约为0.025ev 热中子常温标准速度2200m/s3、中子与地层的作用 快中子的非弹性散射；快中子对原子核的活化；快中子的弹性散射；热中子扩散和俘获,第九章 中子测井,4、中子减速、扩散与俘获(1)氢是岩石中最主要的减速元素，岩石对快中子的减速能力取决于岩石的含H量。(2)岩石对热中子的俘获能力主要取决于含氯量（矿化度、地层水含量）5、中子孔隙度 若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即为饱和淡水纯石灰岩的。将中子孔隙度测井得到的含氢指数记为N，并称为中子孔隙度，其单位是石灰岩孔隙度单位。饱和淡水地层：砂 岩：N 略小于；白云岩：N 略大于；石灰岩：N 等于；以上是骨架宏观减速能力不同造成（砂岩骨架的宏观减速能力小于石灰岩，白云岩骨架的减速能力大于石灰岩），这种差别是中子测井的岩性影响，也是识别岩性的依据。随Vsh增大，N增大。,第九章 中子测井,6、中子测井应用(1)求孔隙度(2)划分岩性A、中子孔隙度与密度孔隙度曲线重叠，可以定性划分岩性。不同岩性曲线有不同的幅度差：砂 岩：DN；N 石灰岩：D=N；N=B、与密度测井或声波时差测井作交会图，确定、岩性和矿物百分量。,第九章 中子测井,7、识别气层 轻烃对中子孔隙度测井的挖掘效应；气层的含氢量明显低于同孔隙度的油水层。中子密度孔隙度曲线重叠图，气层显示为：N减小，D增大。8、中子伽马测井及应用(1)高矿化度水层的Jnr很高；致密岩层、气层Jnr高；泥岩层Jnr很低；水层Jnr相对高，油层Jnr相对低。(2)中子伽马测井应用 划分岩性、识别气层、划分油水界面、有条件计算地层孔隙度,第十章 脉冲中子测井,1、中子寿命测井原理2、中子寿命测井的应用(1)划分油水层(2)观察油水或气水界面的变化(3)求含水饱和度Sw A、单条测井曲线 B、测-注-测 C、时间推移测井 D、注-测-注-测 E、硼-中子寿命测井 3、非弹性散射伽马能谱测井（C/O能谱测井）原理4、非弹性散射伽马能谱测井（C/O能谱测井）应用 A、求动态泥质含量、孔隙度、渗透率、粒度中值等动态地质参数 B、求动态剩余油饱和度 C、求动态产水率 D、划分岩性、储层流体性质,第十章 脉冲中子测井,、中子寿命测井的基本原理无孔隙常见骨架的值,第十章 脉冲中子测井,、中子寿命测井的基本原理地层流体的值,第十章 脉冲中子测井,、中子寿命测井的基本原理 对于纯砂岩地层，根据体积模型，其测井响应方程为：=ma(1-)+Sww+(1-Sw)h其中:一测井值，ma一岩石骨架俘获截面，w一地层水的俘获截面，h一油(气)的俘获截面，一地层孔隙度，Sw一地层含水饱和度。若Sw=100%水层：水层=(1-)ma+W 若Sw=0油层：油层=(1-)ma+h 假设两个层岩性及孔隙度相同，则：水层公式减油层公式，得：水层-油层=（W-h）上式表明孔隙度与地层水矿化度愈高，油水层差别愈大。所以，中子寿命适合于孔隙度大且地层水矿化度高的地层。,第十一章 测井资料综合解释基础,1、储集层分类及其特点2、储集层基本参数计算3、泥质及其分布形式 A、泥质含量是岩石中颗粒很细的细粉砂（粒径小于0.1mm）和湿粘土的体积所占岩石体积的百分数，用符号Vsh表示。B、依据各种测井曲线计算的泥质含量是实际地层泥质含量的上限值，所以，取各种方法计算Vsh的最小值作为地层的实际泥质含量。C、分散泥质是分布在粒间孔隙表面的泥质；层状泥质是呈条带状分布的泥质；结构泥质是呈颗粒状分布的泥质。岩石中常见的粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石。,第十一章 测井资料综合解释基础,第十一章 测井资料综合解释基础,4、孔隙度及其分分类 总孔隙度、有效孔隙度、原生孔隙度、次生孔隙度5、渗透率、有效渗透率、相对渗透率定义及其意义6、含水（油）饱和度、束缚水饱和度、残余油饱和度、可动油气饱和度、可动水饱和度定义及其意义7、一般计算油气层有效厚度的给定标准：孔隙度、含油气饱和度的下限；泥质含量的上限8、测井系列选择原则及其每种测井方法适用条件,第十二章 用测井资料评价储集层岩性和孔隙度的基本方法,1 岩性的定性解释一、根据测井曲线的综合分析识别岩性 二、用孔隙度测井曲线重叠法识别岩性三、划分渗透层 1砂泥岩剖面中渗透层的划分(1)自然电位或自然伽马曲线(2)微电极曲线(3)井径曲线 2膏盐剖面中渗透层的划分 3.碳酸盐岩剖面中渗透层的划分,第十二章 用测井资料评价储集层岩性和孔隙度的基本方法,第十二章 用测井资料评价储集层岩性和孔隙度的基本方法,2 储集层岩性和孔隙度的定量解释 所谓“岩石体积模型”，就是根据岩石的组成按其物理性质（如声波、密度、中子测井孔隙度等）的差异，把单位体积岩石分成相应的几部分，然后研究每一部分对岩石宏观物理量的贡献，并把岩石的宏观物理量看成是各部分贡献之和。有了这样的体积模型，便可分别导出各种情况下的孔隙度测井值与岩性成分和孔隙度的关系式测井响应方程。一、确定单矿物岩性储集层的孔隙度二、确定双矿物岩性储集层的岩性和孔隙度,第十二章 用测井资料评价储集层岩性和孔隙度的基本方法,3 储集层岩性和孔隙度的快速直观解释1、交会图法识别岩性 骨架岩性识别图（MID）视骨架密度和视骨架时差 M-N交会图M（声波-密度）、N（中子-密度）岩性密度测井的岩性识别（双矿物、三矿物识别图）2、曲线重叠显示法,第十三章 用测井资料评价储集层含油性基本方法,1、储集层含油性的定性解释 A、油层最小电阻率法及其适用条件 B、标准水层对比法及其适用条件 C、径向电阻率法及其适用条件 D、邻井曲对比法及其适用条件 E、不同时间的测井曲线对比法（时间推移测井对比法）2、储集层含油性的定量解释方法及其适用条件 勘探井：评价储集层的含油性主要是依靠电阻率这个参数。开发井：主要是中子寿命测井和碳氧比能谱测井。,第十三章 用测井资料评价储集层含油性基本方法,3、可动油分析 曲线与w 曲线的幅度差：表示含油气孔隙度，或称含油气相对体积；曲线与xo曲线的幅度差：表示含残余油气孔隙度，或称残余油气相对体积；xo曲线与w 曲线的幅度差：表示可动油气孔隙度，或称可动油气相对体积。,第十四章 测井资料的计算机解释,1 测井资料的计算机解释简介 一、测井资料计算机解释的任务和特点 二、用测井资料计算机解释的基本流程2 单孔隙度砂泥岩测井解释处理软件（POR)3 多功能测井解释处理软件（PROTN）1、典型水层测井响应特征 2、典型油层测井响应特征 3、典型气层测井响应特征,第十五章 测井资料的计算机解释,双水模型岩石体积模型,第十四章 测井资料的计算机解释,1.含油气泥质地层的电阻率Rt和Swt公式 2.含水泥质地层的公式 该式为泥质地层孔隙中100含水时，按双水模型导出的地层电阻率公式。对于水层：对于油气层：,第十六章 地层倾角测井,地层倾角测井是在井内测量地层层面倾角和倾斜方位角的一种测井方法。地层倾角测井用途：进行地层对比、研究地质构造、鉴别断层、不整合等构造变化；研究沉积结构和沉积相；识别裂缝；判断地层主应力方向等。地层倾角测井对油气田的勘探和开发具有重要的意义。,