《地球物理测井》课后思考题.docx

地球物理测井课后思考题思考题 第一课 自然电位测井SP ？*1.分析自然电位的成因，写出扩散电动势、扩散吸附电动势、总电动势表达式。 答：自然电场的产生(原理)扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势 1.扩散电动势 产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 电化学过程 电动势自然电场 产生过程：溶液浓度不同离子扩散离子迁移率不同两边分别富集正、负离子 (延缓离子迁移速度)产生电动势(直到正负离子达到动态平衡为止 ) 公式： 2.扩散吸附电动势 产生原因：泥浆和地层水矿化度不同产生阳离子交换产生电动势自然电场 产生过程：溶液浓度不同带电离子扩散阳离子交换孔隙内溶液阳离子增多浓度小的一方富集正电荷，浓度大的一方富集负电荷 产生电动势公式： 3.过滤电动势 产生原因：泥浆柱与地层之间的压差造成离子的扩散。一般在近平衡钻井情况下不考虑。 总电动势公式： *2.不同Cw、Cmf情况下自然电位测井曲线有哪些特征？ 1.当Cw>Cmf：负异常2.当Cw<Cmf：正异常3.当Cw=Cmf：无异常，自然电位测井失效 *4.自然电位测井曲线在油田勘探开发中应用于哪些方面？ 1.划分渗透层 2.估算泥质含量3.地层对比 依据： 1)相同沉积环境下沉积的地层岩性特征相似; 2)同一段地层有相同或相似的沉积韵律组合; 3)由1)和2)决定同层、同沉积的SP曲线特征一致。4.确定、划分沉积相5.确定油水层及油水界面 6.识别水淹层(依据 Cw <或> Cwz) 渗透层水淹后SP基线偏移，偏移量与Cw/Cwz(注入)有关7.确定地层水电阻率Rw 3.影响自然电位测井的因素有哪些？ 1.Cw/Cmf影响 当Cw>Cmf：负异常.当Cw<Cmf：正异常当Cw=Cmf：无异常，自然电位测井失效2 .岩性影响 砂泥岩剖面泥岩(纯泥岩)基线纯砂岩SSP(h>4d)当储层Vsh 增大，自然电位幅度USP<SSP 靠近泥岩基线3.温度影响 温度对离子运动，离子扩散速率有影响 不同深度地层温度不同4.地层水、泥浆滤液中含盐性质影响5.地层电阻率影响6.厚度影响 当h>4d时，SP=SSP; 当h<4d时，SP<SSP 7.井径变化影响 扩径：USP减小 缩径：USP增大 5.描绘出砂泥岩剖面井筒中自然电场分布示意图 第二章 普通电阻率测井 1.何谓电位电极系？何谓梯度电极系？ 电极系分类依据：按成对电极与单电极之间的距离和相对位置不同分类 电位电极系：单电极到相邻成对电极的距离小于成对电极的间距 梯度电极系：单电极到相邻成对电极的距离大于成对电极的间距 ？2.电极系的测量深度主要决定于什么？ 随着电极距L的加大，电极系的横向探测深度加深。探测半径(深度)：当球面内介质对测量结果贡献为50%时的半径(深度)。电极距相同的两种不同类型电极系探测深度不同。 3.普通电阻率有哪些应用？ 1.岩层的视电阻率读数 2.应用1)求取岩层的真电阻率2)划分岩性剖面3)进行地层对比4)求地层孔隙度5)求地层含油饱和度 4.普通电阻率的影响因素有哪些，原因是什么？ 1.电极系的影响2.井的影响3.围岩-层厚的影响 表现：目标层(含油气层)厚度变薄 视电阻率值变小4.侵入影响5.高阻邻层的屏蔽影响 6.地层倾角的影响 1 第三章 侧向测井 1、试述三侧向、七侧向、双侧向测井的探测深度和纵向分辨率的差别，并比较它们的应用效果。 探测特性 深侧向测井系浅侧向探纵向分辨性能级探测深列 测深度 率 别 度 三侧向 浅 七测量 中等 双侧向 深 较深 中等 浅 一般 好 较好 ok 2、举例说明侧向测井的应用特点。 三侧向测井应用特点：1）优点 与普通电阻率相比：纵向分辨率提高受井眼、围岩影响减小主要在高阻剖面和盐水泥浆中测量2）缺点 地层侵入深时：RLLD受侵入带影响大，RLLS受原状地层影响大，所测RLLD 和RLLS幅度不明显。说明：深的探测不够深；浅的探测不够浅。七侧向测井应用：应用： 基本上与三侧向测井相同 优点：深七侧向探测深度较深三侧向探测深。缺点：由于深、浅七侧向电极系电极距不同，受围岩影响程度不同，纵向分辨能力不同，使测井资料解释应用产生问题。双侧向是三侧向与七侧向结合的产物， 既有合适的探测深度，又使深、浅侧向电极距相同。深侧向电阻率主要反映原状地层电阻率， 浅侧向电阻率主要反映侵入带电阻率。深、浅侧向受围岩影响一致，纵向分辨能力相同。 3、简述高阻井剖面地层中用双侧向电阻率测井资料识别油、水层原理(Rmf>Rw)，并画出示意图。 识别油、水层 Rmf>Rw时：水层增阻侵入Rxo> Rt负幅度差 油层减阻侵入 Rxo< Rt 正幅度差 Rmf<Rw时：水层、油层减阻侵入，但Rt油层>Rt水层。 第四章 微电阻率测井 1、微电极系包括那两种电极系？它们分别测量什么电阻率？试举例说明微电极系测井曲线的主要应用。 微梯度：40mm泥饼电阻率Rmc，微电位：100mm冲洗带电阻率Rxo 应用：1)划分渗透层根据幅度差划分渗透层与非渗透层。2)确定岩性界面砂泥岩剖面岩性界面位置，微电位与微梯度开始分开(分歧点)。3)确定油层有效厚度 可用以扣除薄夹层，得到油气层有效厚度。4)确定井径扩大井段。极板无法推靠井壁，测量值主要反映泥浆。5)确定冲洗带电阻率及泥饼厚度 2、对比微电极、微侧向、邻近侧向、微球形测井在探测深度上的主要区别。 微电极电极距短，纵向分辨能力强；紧贴井壁测井；测量深度浅： 微梯度：40mm泥饼电阻率，微电位：100mm冲洗带电阻率。微侧向特点：探测深度约 8cm，主要反映冲洗带的电阻率。聚焦弱，探测深度浅，受泥饼影响大。方法：通过聚焦消除泥饼的影响(泥饼电阻率小，分流作用较大。) 邻近侧向：探测深度1525cm微球形测井：探测深度合理，主要反映冲洗带电阻率。 3、什么是微电极测井曲线的幅度差？其影响因素包括哪些？ 幅度差：微电位与微梯度测井值的差异正幅度差幅度微电位>幅度微梯度 负幅度差幅度微电位<幅度微梯度 幅度差大小取决于Rmc/Rxo及泥饼厚度储层：一般有幅度差砂泥岩剖面上，储层渗透性随泥质含量的变化而变化。非储层：一般无幅度差 4、哪种微电阻率测井对确定Rxo最好？为什么？ 微球形聚焦RMSFL(Rxo)-冲洗带 方法：优化电极系结构，改善探测深度。微球形聚焦测井：探测深度合理，主要反映冲洗带电阻率。 第五章 感应测井 1、单元环及单元环几何因子概念是什么？ 单元环：在井中把其周围介质设想是由以井轴为中心半径为r、深度为z的各不同的许多个地层圆环组成；2 当dr和dz很小时，可以看成是在交变电磁场中，相对于线圈系位置不同的一个线圈。几何因子理论：说明TR的电磁转化过程 单元环几何因子 g 只与单元环和线圈系的相对位置有关，表示空间各单元环的电导率对视电导率的相对贡献大小。 2、试述感应测井的横向几何因子纵向几何因子概念及其物理意义。 横向几何因子物理意义：单位厚度半径为r的无限长圆筒状介质对测量结果的相对贡献。研究井及其周围介质对测量结果的相对贡献大小。 横向微分几何因子：r 一定的单元环几何因子 g 对 z 的积分。横向积分几何因子：半径 r 不同的圆柱介质对测量结果的相对贡献。 纵向几何因子物理意义：z一定的单位厚度无限延伸薄板状介质对测量结果的相对贡献。研究地层厚度、围岩对测量结果的相对贡献大小。纵向微分几何因子：z 一定的单元环几何因子对 r 的积分。纵向积分几何因子：厚度 z 不同的地层对测量结果的相对贡献。 第六章 声波测井 1、何谓纵波？何谓横波？ ？试对二者的速度及幅度进行比较。 声波传播方向和质点振动方向一致的波叫纵波。声波传播方向和质点振动方向相互垂直的波叫横波。这两种波可同时在地层中传播，但液体和气体不能传播横波。 2、试述滑行波的概念及产生机理。 斯奈尔定律：sin/sinb=v1/v2 其中:入射角;折射角；v1入射波速度；v2折射波速度。当 v1,v2确定时，折射角随入射角的增大而增大，在 v1 < v2时,> 。即当入射角增大到某一角度 时，折射角可达到 90。此时,折射波将在第二介质中以速度 v2沿界面传播，在声波测井中叫滑行波，对应的入射角 叫临界角。井内声场分析 发射器在井内产生声波，声波接收器记录首波(首先到达接收器的声波)到达时间。根据首波到达时间，确定首波的传播速度，测井时,确保首波是地层纵波。测井时，井内存在以下几种波： (1)反映地层滑行纵波的泥浆折射波； (2)反映地层滑行横波的泥浆折射波； (3)井内泥浆直达波； (4)井内一次及多次反射波； (5)井内流体制导波(管波或斯通利波)。 3、试述声波周波跳跃的概念及其应用。 周波跳跃现象： 在疏松气层或裂缝发育的地层条件下，由于声波能量被地层大量吸收而发生衰减 首波信号只能触发第一个接受器的记录电平，而续至波触发另一个接受器电平。 声波时差数值“忽大忽小”，曲线幅度急剧变化。应用：寻找和识别气层以及裂缝发育的地层的判据。 4、如何根据声波幅度测井判断水泥环的胶结程度？ 套管与水泥环胶结好耦合好，声波能量容易从套管进入水泥环， 接受器接受到的声波幅度较小；套管与水泥环胶结不好耦合不好，声波能量不容易从套管进入水泥环，接受器接受到的声波幅度较大。 5、如何根据声波变密度测井显示判断水泥第一、二界面胶结状况？ 声波变密度测井资料主要用于检测二界面胶结状况，定性解释固井质量。 (1)自由套管：套管波强，地层波弱或完全没有； (2)有良好的水泥环，且一、二界面胶结良好，套管波弱，地层波强； (3)一界面胶结好，二界面胶结差，套管波弱，地层波弱。 6、长源距声波全波列测井可以测量记录哪些声波波列？ 裸眼井中声波全波列成分 滑行纵波：速度快、幅度小、频率高,为首波。 滑行横波：只在硬地层(vs>vf)才能产生滑行横波，它是波列中的次首波，其速度小于滑行纵波，但幅度大于滑行纵波 伪瑞利波：伪瑞利波是沿井壁传播的表面波，其能量集中分布在井壁附近很小的范围内，它具有频散性。低频成分的相速度接近于地层横波速度，幅度明显大于滑行横波。 斯通利波：在井内泥浆中传播的管波。其速度和幅度与井壁地层有关，速度低于井内泥浆介质的纵波速度，幅度,频率低。 7、如何利用声速测井和声幅测井划分裂缝和溶洞性地层？ 声速测井：声波全波列测井资料能够指示地层裂缝。由于声波通过裂缝时，其幅度都会减小，表现在波形图上就是声波幅度减小。声波幅度衰减程度取决于波的性质(类型、频率)、裂缝倾角(水平裂缝、低角度裂缝、高角度裂缝)、裂缝张开度等因素。水平缝对横波幅度影响大；高角度裂缝对纵波幅度影响大。 3 声幅测井：裂缝性地层声幅测井曲线显示低值，在声波时差曲线上显示周波跳跃。溶洞性地层声幅低。 8、如何用Willy公式计算地层孔隙度。 威利时间平均公式： 地层声速和地层孔隙度有关，大量数据表明，在固结、压实的纯地层中，地层孔隙度和声波时差存在线性关系，即威利时间平均公式： fs=Dtp-DtmaDtf-DtmaDt=(1-f)Dtma+fDtf第七章 自然伽马和放射性同位素测井 1、能量不同的伽马射线与物质相互作用，可能发生哪几种效应？各种效应的特点是什么？ 放射性核衰变放出的射线能量一般在0.55.3MeV之间，在该能量范围内主要发生光电效应、康普顿、电子对效应。 1)光电效应:射线能量较低时，穿过物质与原子中的电子相碰撞，将其能量交给电子，使电子脱离原子而运动，整个被吸收，释放出光电子。光电效应发生几率随原子序数的增大而增大，随能量增大而减小。 2)康普顿效应:中等能量的 与原子的外层电子发生作用时，把一部分能量传给电子， 使电子从一个方向射出康普顿电子， 损失了部分能量的射线向另一个方向散射出去康普顿射线。 发生康普顿效应时， 损失的能量与原子序数及单位体积内的电子数有关。康普顿效应效应的结果是导致射线能量的减弱，减弱的程度与康普顿吸收系数有关。 3)电子对效应:当能量大于1.022Mev时，它与物质作用就会使转化为电子对 (正、负电子)，而本身被吸收。 与物质作用时，三种效应发生几率与的能量有关 ：低能以光电效应为主；中能以康普顿效应为主；高能以电子对效应为主。 2、自然伽马测井曲线为什么能反映地层的泥质含量？怎样用其求取地层泥质含量？ 3、自然伽马能谱测井测量哪几种放射性元素？各种元素主要反映地层的什么信息？ 能谱测井主要依据铀、钍、钾三种放射性核素放出的射线的能谱差异来测量其含量，同时可以测量总的放射性。 1)U或U/K越高，说明有机碳越多，则泥岩为生油岩，且生油能力强.2).富含有机物的高放射性黑色页岩，在局部地段有裂缝、粉砂或碳酸盐岩夹层，可能成为产油层，其特点是钾、钍含量低，而铀含量高. 3)寻找高放射性碎屑岩和碳酸岩储层 储集层岩石中含有高放射性矿物时，放射性也会较强. 4)研究沉积环境 陆相、氧化环境：Th/U>7海相浅海半深海环境：Th/U<7海相深海环境：Th/U<2 5)求取泥质含量 一般Th、K与泥质含量关系较大，而U与泥质含量关系较小。6)区分泥质砂岩和云母利用钍和钾的含量交会图，可以给出石英、云母和泥质的百分含量。 第八章 密度测井和岩性密度测井 1、密度、岩性密度测井分别主要应用伽马射线的什么效应？ 密度测井：康普顿效应 岩性密度测井：康普顿效应，光电效应 2、怎么利用密度测井求取孔隙度？ rma-rbf= rb=(1-f)rma+frfrma-rf4 第九章 中子测井 1、中子与物质的作用为何？ 中子射入物质后，会发生一系列核反应：1.快中子的非弹性散射 快中子+靶核=>激发态复核=>能量较低中子+非弹性散射伽马射线=>基态靶核 2、快中子对原子核的活化 快中子+稳定原子核=>放射性原子核=>活化核衰变 +活化伽马射线3、快中子的弹性散射 快中子+稳定原子核=>放射性原子核=>活化核衰变 +活化伽马射线 4.热中子扩散和俘获 热中子从密度大的区域向外扩散=>被原子核俘获=>俘获伽马射线+基态靶核 2、影响热中子计数率(中子孔隙度)、补偿中子(中子孔隙度)、中子伽马计数率的因素？ 影响热中子计数率(中子孔隙度)因素：1.岩性的影响 快中子的减速过程过程，取决于地层中原子核的种类及其数量，不同靶核与中子发生弹性散射的截面不同，每次散射的平均能量损失不同，因而，它们的减速长度不同。在孔隙度相同的情况下，由下图可知，不同岩性的地层，快中子的减速长度不同。2.孔隙度的影响 在地层中所有的核素中，氢核减素能力最强，远远超过其它核素。因此，地层的减速能力取决于地层中氢的含量，氢主要存在于孔隙流体中，因此，孔隙度增大，减速能力增强。 3.源距对计数率的影响 孔隙度、岩性不同，造成超热中子的空间分布不同：孔隙度越大，减速长度越小，则在源附近的超热中子越多；孔隙度越小，减速长度越大，则离源较远的空间超热中子越多。4.地层的含氢指数 氢是地层中最重要的减速剂，因此，氢含量的高低决定了地层的减速能力，实际用含氢指数来反映地层中氢元素的多少。含氢指数为任何物质单位体积的氢核数与同样体积淡水氢核数的比值。根据规定，淡水含氢指数为1，而任何其它物质的含氢指数将与其单位体积内的氢核数成正比。(1)饱和淡水纯石灰岩的含氢指数(2)油气的含氢指数(3)与有效孔隙度无关的含氢指数 (4)挖掘效应：由于气体和挖掘效应，导致中子计数率高，中子孔隙度偏小。 补偿中子(中子孔隙度)： 中子伽马计数率：(1)中子伽马计数率与源距关系 在长源距条件下：致密岩石，减速长度增加，热中子密度大，俘获后生成Nn-r 增加；气层含氢指数小，减速长度增加，热中子密度大，俘获后生成Nn-r增加。(2) 地层中子伽马计数率 Nn-r与地层含氢量有关，也与地层含氯量有关(俘获截面很大，且放出的伽马光子也比氢多约3.1个)。 3、如何用好SNL、CNL、NG测井资料？ SNL: CNL: NG: 特征：致密岩石的Nn-r很高，气层的Nn-r很高，高矿化度的水层Nn-r很高。 (1)划分岩性：和GR结合，孔隙性、渗透性地层Nn-r较低； (2)识别气层 裸眼井： Nn-r高于相邻的储集层，但受侵入影响，某些侵入深时，显示不明显。套管井：固井后不同时期测量Nn-r显示不同(侵入带消失) 5