绪论课时.ppt

矿场地球物理,西安石油大学石油工程学院高 辉2009.9,54,2,绪论,1 授课安排2 矿场地球物理测井及其概况 2.1 矿场地球物理测井概念 2.2 矿场地球物理测井方法分类 2.3 矿场地球物理测井发展史 2.4 矿场地球物理测井能解决的问题 2.5 矿场地球物理测井面临问题3 矿场地球物理测井在油气田勘探开发中的应用 3.1 矿场地球物理测井过程 3.2 矿场地球物理测井用途 3.3 储层基本参数概念 3.4 应用举例,54,3,1 授课安排,课程设计学时：36课程总安排：两大部分第一部分：测井原理及其简单应用 目的是为了让学生从理论出发，掌握测井原理、方法、仪器设置及其基本应用，为测井资料的综合解释及应用打下牢固的基础。第二部分：测井资料综合解释基本参数及方法 主要讲授测井资料综合解释，数字处理过程及其综合应用，掌握测井资料处理过程及综合应用方法，并通过实习巩固所学测井原理资料解释及应用方法。,1 授课安排,54,4,绪论,1 授课安排2 矿场地球物理测井及其概况 2.1 矿场地球物理测井概念 2.2 矿场地球物理测井方法分类 2.3 矿场地球物理测井发展史 2.4 矿场地球物理测井能解决的问题 2.5 矿场地球物理测井面临问题3 矿场地球物理测井在油气田勘探开发中的应用 3.1 矿场地球物理测井过程 3.2 矿场地球物理测井用途 3.3 储层基本参数概念 3.4 应用举例,54,5,2.1 矿场地球物理测井概念,钻井中进行的各种地球物理勘探方法的统称，由于测井的工作环境、观测方式和需要解决的问题与地面物探方法存在较大差异，因而其成为地球物理学的一个重要分支，是十大石油科学技术之一。,2 矿场地球物理测井及其概况,是以物理学、数学、地质学为理论基础，采用先进的电子技术、传感器技术、计算机技术和数据处理技术，借助专门设计的探测设备，沿钻井剖面观测岩层物理性质，了解井下的地质情况，从而发现油气煤、金属与非金属、放射性、地热、地下水等资源的一类方法技术。,54,6,2 矿场地球物理测井及其概况,54,7,测井矿场地球物理地球物理测井勘查/勘探钻井地球物理勘探应用地球物理测井,矿场地球物理测井的名称,英文名称Well LoggingBorehole GeophysicsPetrophysics,2 矿场地球物理测井及其概况,54,8,2.2 矿场地球物理测井方法分类,1、按研究的物理性质分类 电法测井：自然电位测井、电阻率测井、侧向测井、感应测井等；声波测井：声速测井、声幅测井、横波测井、声波全波列测井等；放射性测井：自然伽马测井、自然伽马能谱测井、补偿密度测井、岩性密度测井、补偿中子测井、中子寿命测井等；其他测井：井温测井、地层测试、地层倾角测井、气测井等。2、按技术服务项目分类 裸眼井地层评价测井系列 套管井地层评价测井系列 生产动态测井系列 工程测井系列,2 矿场地球物理测井及其概况,54,9,2.3 矿场地球物理发展史,1、点测阶段：20世纪20年代，第一条曲线:SP2、模拟阶段：20世纪40-50年代，采集的测井数据用模拟记录方式，测井系列以电法测井为主。3、数字阶段：20世纪60-70年代，测井数据采用数字记录方式，相应出现测井数据的计算机处理技术。4、数控阶段：20世纪70-80年代，计算机技术全面融入测井数据采集和处理技术。5、成象阶段：20世纪90年代，这阶段测井技术的发展表现为四个特征，即井下传感器阵列化、数据电缆传输高速遥测化、地面采集和处理工作站化、记录和显示成像化。,2 矿场地球物理测井及其概况,我国JD581（西安石油仪器厂）,阿特拉斯的3600系统，西安石油仪器厂的83系列等测井系统,斯伦贝谢的CSU测井系统、阿特拉斯的CLS3700测井系统。西安石油仪器厂SKC3700和胜利测井公司的SL3000型数控测井系统。,阿特拉斯的ECLIPS5700、哈里伯顿的EXCELL2000、斯伦贝谢的MAXIS500。胜利测井公司的SL6000型测井系统和西安石油仪器厂的ERA2000成像测井系统标志着我国测井行业已进入了成像测井阶段。,54,10,1、测井起源于法国.1927年法国人斯伦贝谢两兄弟发明了电测井、用于勘探石油、天然气、地下水、金属等资源，我国于1939年，翁文波教授等把电测井引入到中国，使用电测井勘探石油与天然气，开始了我国测井的历程。,（一）历史回顾,2 矿场地球物理测井及其概况,中国测井的奠基人：翁文波、赵仁寿、王曰才、刘永年,54,11,2 矿场地球物理测井及其概况,54,12,The first electric log（1927.9.27）,2 矿场地球物理测井及其概况,54,13,2、1941年，美国人阿尔奇通过大量实验，建立了岩石电阻率比值与含水饱和度的经验关系式，根据饱和度高低来发现油气层，奠定了测井找油、气理论基础，为测井史上的一大飞跃。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,14,3、测井仪器的更新换代最能反映测井找油气藏技术的进步，以斯仑贝谢公司为例，经历了5次革新：NO1.半自动测井仪；NO2.全自动测井仪；NO3.数字测井仪；NO4.数控测井仪；NO5.成像测井仪-跨世纪的产物 我国测井仪更新换代基本上与国际上同步。,2 矿场地球物理测井及其概况,八十年代后，世界上形成了三大测井公司（斯伦贝谢公司、阿特拉斯、哈里伯顿），测井公司都有自己的测井仪器和解释系统，保持自己的专利。,54,15,4、近年来，测井技术发展迅速。主要表现为:地面记录系统向高性能大型复合型方向发展;声、电、核、磁等各系列的井下仪器全面向成像化方向发展,尤其是核磁成像测井技术,发展特别迅速;测井资料处理解释技术向解决实际问题的个性化方向发展;测井软件技术则向大型综合性方向发展。,斯伦贝谢、阿特拉斯及哈里伯顿三大测井公司代表着当今世界测井技术的前沿。他们的工作紧紧围绕电缆测井和随钻测井两大系列展开,并且以井下仪器的研究、推广及应用来推动新技术的快速发展。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,16,(二)我国测井学的发展现状,1、经过八十年代，我国测井技术已走出低谷，90年代大幅度发展了技术、知识、人才。2、通过技术引进，深入的技术考察，我们已对国外公司的技术系统、水平、特点与不足有了全面系统的了解，从而能扬长避短，为建立较高起点的发展模式与规划方案打下基础。3、由两代测井专业人员组成的智力群体形成，90年代是发展测井学科、高科技“合力”的主峰期。4、生产亟需和疑难课题的提出使测井学科面临严峻的挑战。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,17,(三)最新测井技术介绍,核磁共振测井直接测量岩石孔隙中的流体,对岩石骨架没有响应。它可以提供以下地层信息和地层参数:地层总孔隙度、T2分布,反映地层孔隙结构和流体流动特性、地层有效孔隙度、自由流体体积、毛细管束缚流体体积、粘土束缚流体体积、地层渗透率。,1、核磁共振测井,2 矿场地球物理测井及其概况,54,18,核磁共振测井的技术优势是:通过测量地层中的氢核(质子)的弛豫性质来直接探测地层孔隙特性和流体流动特性;在井眼较规则时,不受井眼泥浆的影响,适用于各种岩性和储层条件下的测井需要;测量精度高,对地层分层能力强;提供地层的有效孔隙度,是唯一直接测量地层自由流体(可产流体)和束缚流体体积的测井方法;实时提供连续的地层渗透率剖面;测井解释清晰、直观方便,有助于综合分析判断油水层。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,19,2、多极子阵列声波测井技术,DSI、XMAC仪器是目前国际上较先进的声波测井仪，由于声波换能器的响应频带较宽，低频响应更好，在井下实现数字化，信号动态范围更大，因此记录的波形更完整，更有利于获得准确的纵波、横波、斯通利波的时差、幅度等参数，特别是在分析地层速度各向异性方面具有独特的优势。,岩性特征分析；气层划分；地层各向异性分析；岩石力学、应力参数计算；测井资料在储层压裂改造中的应用；井眼稳定性分析。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,20,第一道：BREAKOUT井眼扩径 GR自然伽马曲线 BIT钻头尺寸 CAL井径曲线第二道：深度道第三道：声波变密度图第四道：DTC纵波时差曲线 DTS横波时差曲线 DTST斯通利波时差曲线第五道：Vp/Vs纵横波速度比,2 矿场地球物理测井及其概况,54,21,3、成像测井技术,随着油气勘探、开发对象的日益复杂，测井技术正在实现由数控测井向成像测井的跨越。成像测井技术是当今测井技术的前沿，各种成像测井仪器的设计均在不同程度上考虑了地层的非均质性，对非均质油气藏具有较强的适应能力，特别适合于提供裂缝、孔洞、薄互层等非均质信息，并在研究地质构造、沉积环境等方面具有常规测井不可比拟的优越性。,成像测井技术，就是在井下采用传感器阵列扫描或旋转扫描测量，沿井纵向、径向大量采集地层信息，传输到井上以后通过图象处理技术得到井壁的二维图象或井眼周围某一探测深度以内的三维图象。比以往的曲线方式更精确，更直观，更方便。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,22,斯伦贝谢公司FMI成像测井仪,2 矿场地球物理测井及其概况,54,23,阿特拉斯公司STAR成像测井仪,2 矿场地球物理测井及其概况,54,24,我国成像测井技术的研究起步较晚，与国外差距较大，但某些单项成像测井已有相当基础和进展。如声成像测井技术目前国内已经研制出井下声波扫描成像仪和数据处理解释方法。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,25,地质构造解释：确定地层产状、识别断层、不整合、褶皱沉积学解释：识别层理类型、砾石颗粒大小、结构、古水流方向、滑塌变形、沉积单元划分、砂体加厚方向等裂缝评价：识别高角度裂缝、低角度裂缝、钻井诱导缝、节理缝合线、溶蚀缝、溶蚀孔洞、气孔等，确定裂缝产状及发育方向，划分裂缝段，进行裂缝性储层评价地应力方向确定：根据井眼崩落、诱导缝的方向确定主应力方向套管井质量检查：确定套管变形位置、射孔孔眼位置；检查对管爆炸整形后的套管形状；确定套管断裂位置薄层解释：精确划分砂泥岩薄互层及有效厚度,2 矿场地球物理测井及其概况,成像测井资料的应用,54,26,2 矿场地球物理测井及其概况,54,27,(四)本学科的发展方向,1、非线性理论和非均质理论将作为测井前沿课题为新一代测井技术发展提供理论基础，从而克服以往线性、均质理论带来的多解性。2、新测井方法出现：以现代物理的“三谱”为基础，测井新方法(光、频、能)将出现，推动测井技术发展。3、多学科理论基础：地球物理测井学(声、电、磁、核、热测井学)，测井解释学，测井地质学将作为测井学科基础理论相继建立并完善。4、新仪器出现：陈列、成像(声波、感应)测井仪，水平井随钻测井，核磁测井仪等，作为更新换代产品出现。,2 矿场地球物理测井及其概况,方法和技术方面,54,28,测井资料处理、解释方面,将以横向预测、油藏描述、油藏数值模拟为核心，突出发展测井评价：岩性特征、构造形态、断层位置、沉积环境、裂缝方向及发育状态、油气储层、产能动态参数及其量值的直观性和准确性。以测井资料为主，优化处理解释技术，人工智能专家系统，神经网络技术的应用，使软件系统更加综合化、图形化、集成化和智能化。进而使资料处理和解释系统-工作站化。多学科、多媒体综合技术将在单井解释，多井评价、油藏评价及油藏描述等方面得到广泛应用。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,29,2 矿场地球物理测井及其概况,测井技术经过80多年的发展，其应用领域不断扩大，所能解决问题的范围也在不断增大。概括起来有如下几点：,哪些地方产东西渗透层、裂缝发育带划分，储层有效性评价产啥东西流体性质判别能产多少储层评价、油气藏描述布井储层、裂缝发育带的横向预测与评价怎么提高产量储层改造性评价、射孔优化设计与评价、生产动态评价如何节约成本岩石力学、地应力研究、井壁稳定性研究。,2.4 测井技术能解决的问题,54,30,2 矿场地球物理测井及其概况,1、地质问题,建立钻井地质岩性剖面，划分油、气储集层；评价油、气储集层生产能力，定量估计油、气储集层的储集性能-孔隙度、渗透率以及油、气储集层的深度和厚度；进行地质剖面对比，研究岩层的岩性、储集性、含油性等在纵、横向上的变化规律，确定岩层产状和绘制地下构造轮廓。,54,31,2 矿场地球物理测井及其概况,2、生产问题,在油田开发过程中，提供油层动态资料，例如生产井各层的产液和注水井各层的吸水状况；研究油、气井的技术状况，如井径、井斜、固井质量以及检查水泥封堵效果和检查压裂效果等；研究地层压力，岩石强度和其它一些问题。,54,32,2 矿场地球物理测井及其概况,3、其它问题,在煤田地质勘探中：地层对比，沉积环境分析，煤层识别，煤质分析，煤层顶板力学分析等；在水文测井中：含水层识别划分，涌水量预测等；在金属矿产勘探中：地层对比，含矿层识别与划分，沉积环境分析等；在工程勘察中：地层力学分析、为其他工程勘察手段提供力学等参数。,54,33,2.5 矿场地球物理测井面临问题,1、开发阶段裸眼井测井 a.低（特低、超低）渗透油藏的解释与评价；b.高含水期剩余油饱和度及其分布；c.薄层测井时油气水及有效厚度划分；d.岩石物性及动态参数关系研究，水淹机理研究。2、生产(套管)测井 a.产液剖面高含水、低流量、多相渗流条件下参数综合测试、高精度、高分辨率条件下测量与解释；b.注水剖面厚层准确划分；c.适应稠油气藏汽吞吐和汽驱阶段高温条件下的生产测井仪研制。3、工程测井 固井第二界面水泥胶结质量评价，射孔射开程度及套管质量检测等。,2 矿场地球物理测井及其概况,54,34,绪论,1 授课安排2 矿场地球物理测井及其概况 2.1 矿场地球物理测井概念 2.2 矿场地球物理测井方法分类 2.3 矿场地球物理测井发展史 2.4 矿场地球物理测井能解决的问题 2.5 矿场地球物理测井面临问题3 矿场地球物理测井在油气田勘探开发中的应用 3.1 矿场地球物理测井过程 3.2 矿场地球物理测井用途 3.3 储层基本参数概念 3.4 应用举例,54,35,测井手段的提出：反映地下地质各种特征的手段有多种。井壁取心、岩屑录井、野外露头观测等。,3.1 矿场地球物理测井过程,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,井壁取心：样品体积太小，不适宜做全面分析。岩屑录井：岩样量大，各层岩样易混淆，并且岩屑易造成延时，层 位、厚度卡不准。钻井取心：样品全，全井取心造价高，影响钻井速度，不太可能（个别重要参数井除外)。野外观测：结果只能对地下特征加以推测。,测井具有速度快、反映直接、经济实惠、剖面连续等特点，这也就是测井技术被引出而又迅速发展起来的原因。,54,36,测井现场,电缆：提升或下放仪器；通过缆心向井下供电、发送控制信号、把记录信号送到地面记录仪。绞车：提升或下放电缆。深度传感器：把测井数据对应的深度信息送到记录仪。张力传感器：记录电缆张力信息。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,37,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,38,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,39,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,40,测井的井下环境,裸眼井：充满泥浆的井眼、泥饼、冲洗带、过渡带、原状地层 套管井：套管、水泥环、地层,钻井时钻井泥浆的作用：润滑、钻头降温、携带岩屑、防止井喷；侵入带的形成：泥浆滤液、泥饼（2-3cm）、冲洗带、过渡带；泥浆和泥饼对测井的影响：钻孔的直径和截面形状、侵入带的大小（不同测井方法影响不同）、井下温度与压力。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,41,3.2 矿场地球物理测井用途,基础地质研究石油勘探开发煤田、金属矿产水文、工程、环境、考古,在石油工业中：测井包含了勘探、开发、射孔、井壁取心等几个方面；现代测井是石油工业中高技术含量最多的产业部门之一；它在石油工业中占有重要地位，是石油学科中的十大学科之一。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,42,测井在油气勘探和开发中的作用与地位,1.划分岩性剖面、区分渗透层，并定出其厚度、深度2.定量、半定量求解储层参数(、K、So、h、Vsh等)3.进行地层对比、确定地层产状、分析沉积环境4.研究地层压力、岩石强度5.准确寻找放射性矿层6.为油藏描述、地震分析、盆地模拟提供有利的参数和证据7.为油田开发提供动态参数8.研究新钻井工艺、新测井方法、解决生产、科研中出现的问题,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,43,3.3 储层基础参数概念,储集层的概念、分类储集层基本参数 孔隙度：概念、分类、碎屑岩和碳酸盐岩孔隙类型不同。渗透率：概念、单位 含油气饱和度：概念 有效厚度：概念，算法,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,44,储集层,具有储存石油及天然气的空间（包括岩石粒间孔隙、裂缝、溶洞等），同时孔隙或裂缝之间连通的岩层才可能储存石油及天然气，称之为储集层或渗透层。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,45,储集层分类,碎屑岩储集层,包括砾岩、砂岩、细砂岩、粉砂岩等，储集空间主要为原生粒间孔和次生孔隙。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,46,碳酸盐岩储集层,包括石灰岩、白云岩、生物灰岩、鲕状灰岩，储集空间主要为次生孔隙，如裂缝、溶洞等。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,47,孔隙度,储层孔隙的发育程度，岩石内孔隙总体积占岩石总体积的百分数，说明储集层的储集性能。用符号表示。,渗透率,在压力差作用下，岩石允许流体通过的性质称为岩石的渗透率，反映储集层的渗透性能。用符号K表示。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,48,含油（气）饱和度,含油气体积占孔隙体积的百分数，是估算油层储量的重要参数之一。一般用符号So、Sw表示。,储集层有效厚度,用测井曲线确定储集层的顶、底界面深度后，两个界面的深度差就是储集层的厚度，对于互层组或砂岩中有厚度小于0.5m的致密夹层的储集层，应从层组厚度或砂岩储集层的厚度中扣除夹层，这样求出的厚度为有效厚度。,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,49,3.4 应用举例,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,1、储层评价2、宏观非均质性研究3、筛选有利区,54,50,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,51,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,52,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,53,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,54,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,55,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,56,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,57,3 石油测井在油气田勘探开发中的应用,54,58,掌握内容,1、什么是矿场地球物理测井，测井方法的分类2、矿场地球物理测井用途3、影响测井结果的环境因素4、矿场地球物理测井面临的主要问题5、储集层及其参数的基本概念,