测井曲线的应用.ppt

,地球物理测井原理和应用,目 录,一、自然电位测井二、视电阻率测井三、微电极测井四、侧向测井五、声波速度测井六、自然伽玛测井七、测井资料的应用（一）利用电测井曲线鉴别油、气、水层的方法（二）利用电测井曲线进行沉积相的研究,电测井的概念：用各种不同的仪器下入井内，测出井内的各种岩层的物理参数。这些物理参数能反映岩层的物性和含油情况。从而判断油气水层。解决油气田勘探和开发过程中的一系列问题。一、自然电位测井：利用井内泥浆和地层水的电化学作用产生自然电场来研究岩层的测井方法。（就是测量自然电位随井深变化的曲线）（一）自然电位产生的原因 1、扩散：溶液中溶质的离子，由于热运动的原因由浓度高的地方向浓度低的地方运动。一般情况下，地层水的矿化度（水中含有各种矿物盐的总量）比钻井泥浆的矿化度高（C 1 C 2）。则地层水中的盐类离子就要向浓度低的井筒中扩散。,一、自然电位测井,地层水主要容纳在砂岩的孔隙中，水中的盐类主要是氯化钠，在钻遇渗透性的砂岩层时，砂岩中的地层水与泥浆接触时，地层中的钠离子和氯离子就向泥浆中扩散。地层水中的氯离子的迁移率比钠离子的迁移率大，因此，氯离子比钠离子跑的快，扩散到井筒中的氯离子比钠离子多，所以在正对渗透性岩层井段的井筒中泥浆带有一个负电位，是由离子的扩散造成的叫扩散电位。（负电位）2、泥岩中水的性质与砂岩水的性质一样，由于泥岩对氯离子有选择性吸附作用。则氯离子被吸附在泥岩颗粒表面，因此，泥岩表面只产生钠离子的扩散，所以在正对泥岩井段的井筒中形成一个正电位，叫扩散吸附电位（正电位）。,扩散吸附作用,砂岩,泥岩,（二）自然电位测井方法和自然电位曲线 1、测井方法：井内放一个铅制的测量电极M，在地面放一个铅制的测量电极N，则在M和N中间产生一个电位差值，若将电极M由井底向井口缓慢提过就可测量得一条由井底到井口的经过各岩层的自然电位曲线.2、自然电位曲线：自然电位曲线测量的是相邻两层的电位差值，曲线向左表示负值，向右表示正值。单位是毫伏。,自然电位曲线特征：（C1C2）在地层水矿化度高于钻井泥浆矿化度情况下：1)大段泥岩的自然电位曲线基本上是一条直线。2)泥岩与砂岩接触面电流最大,电位降大,曲线偏负。3）若砂岩岩性均匀，砂岩中点分为对称的两部分。4）异常幅度的半幅点是岩层界面。如图：,当地层水和泥浆滤液的矿化度确定时，岩性就是影响自然电位的关键因素，纯砂岩的异常幅度最大，含泥砂岩等的异常幅度就相应地有所降低，含泥愈多，其异常幅度就愈低。,实测电位曲线,（三）自然电位曲线的应用1）划分渗透性岩层，2）观察岩性变化。估计泥质含量。砂岩的岩性变细，含泥量增加时自然电位幅度降低。3）确定地层水电阻率。利用SP图版确定地层水电阻率4）判断水淹层：一般的规律是渗透性好的部分容易被水淹（如，正韵律的底部。水淹较严重）油层水淹后，由于注入水的矿化度界于地层水和泥浆滤液矿化度之间，自然电动势的变化，使自然电位曲线上出现泥岩基线偏移，如图：,（四）水淹层自然电位基线偏移示例,二、视 电 阻 率 测 井,视电阻率测井，是把一个按一定顺序编排的电极系下入井内，测量地层电阻率变化的曲线。（一）原理 由供电电极AB供给电流，在岩层中造成一个人工电场，然后用测量电极MN测量岩层某两点的电位差，即可算出岩层的电阻率。在测量井下岩层的电阻率时，把由供电电极AB和测量电极MN按不同距离组成的电极系下入井内，从供电电极AB通入电流，测量MN两点的电位差，此电位差的大小可代表这段岩层的电阻率的大小。把电极系从井底缓慢的提向井口则可以得到一条连续记录的岩层电阻率曲线，曲线从左到右代表电阻率的增高值，因测量是在井中进行的受许多因素的影响，所测得的 岩层的电阻率，叫视电阻率。,视电阻率测井原理图,渗透层介质电阻率的分布,（二）电极系 电极系的探测范围：用探测半径表示，梯度电极系的探测半径是一个电极距L。两种形式：MAB（双极供电）和AMN（单极供电）1）梯度电极系：单电极到相邻成对电极间的距离（MA或AM）远大于成对电极之间的距离。成对电极的中点称为记录点。由记录点到电极的距离称为电极距。电极距大的电极系能够测量到较深的侵入带或非侵入带的岩石电阻率。顶部梯度：成对电极在单电极上面。底部梯度：成对电极在单电极下面 2）电位电极系：单电极到与其相邻的成对电极之间的距离远小于成对电极之间的距离。,（三）视电阻率曲线：,视电阻率曲线的特点：1.梯度电极系的视电阻率曲线是不对称的。顶部梯度视电阻率曲线在高阻岩层顶部出现极大值。底部梯度视电阻率曲线在高阻岩层底部出现极大值。2.地层很厚时对应于地层中部的一段视电阻率值与地层电阻率值相近。3.地层变薄时，视电阻率值相应变小，这时底部梯度电极所测的视电阻率曲线，在地层底部界面的极值和地层电阻率相近。顶部梯度电极系所测的视电阻率曲线，在地层顶部的极值和地层电阻率相近。4.电位电极系的曲线呈上下对称的圆滑状。曲线极小值到极大值之间的中点成为半幅点。上下半幅点之间的距离即显示层的厚度。,视 电 阻 率 电 阻 率 曲 线,1.底部梯度视电阻率曲线,2.电位电极系视电阻率曲线：,（四）视电阻率曲线的用途：,1.确定井下地层的深度。井下各个地层的岩性是不同的，表现在视电阻率曲线的有不同的特征，据此确定岩层的界面。2.判断岩性。根据各种岩石的不同性质确定岩性。致密岩层的电阻率大于渗透性岩层的电阻率。3.判断地层的油水性质。当地层含油时，由于原油的电阻率始终是高于泥浆滤液电阻率的，所以，泥浆滤液驱替地层中原油所形成的侵入带电阻率，总是低于地层的原状电阻率的，因而把这种状态称作减阻侵入或称低侵。地层水（除盐水泥浆外）电阻率都是低于泥浆滤液电阻率的所以在绝大多数含水地层中泥浆滤液排除地层水所形成的侵入带电阻率都是高于地层原状电阻率的。所以，这种侵入状态称作增阻侵入或简称高侵。显然，如果我们能测得两条以上的视电阻率曲线,就可由其相互之间的差别、性质和程度判断出地层是属于低侵，还是高侵，进而就可以判断出地层含油还是含水。,电极系的探测范围是正比于其电阻率的，因而判断侵入用的是长短电极系组合测井。短电极探测范围浅，其视电阻率主要反映的是侵入带电祖率，长电极探测范围深，其视电阻率主要探测的是地层的原状电阻率。目前现场上用的短电极系，多是0.45米，1米梯度电极系或0.5米电位电极系。长电极系多为2.5米和4米梯度电极系，因此，前者的视电阻率值小于后者时既为油层，反之，既为水层。视电阻率曲线的影响因素：1.电极系的影响.2.井的影响.3.围岩-层厚影响.4.泥浆侵入影响.5.高阻邻层的屏蔽影响.6.地层倾角的影响,T103区块 西 27-28.4 井综合解释成果图,三、微电极测井 微电极测井是电极距极小而又紧贴井壁的一种普通电阻率测井。是为了弥补普通电极系的不足而发展起来的一种测井。普通电极测井存在着两个明显的缺点。第一，普通电极系不能判别地层的渗透性。例如同是高电阻率地层，但究竟是孔隙度和渗透性都好的油层，还是非渗透性的致密岩石层，普通电极系是无法判别的。第二，普通电极系受电极距较长和邻层围岩的影响很大，分层能力差，不能精确地确定薄夹层的界面和厚度，无法提供精确的储量计算参数。微电极测井就是为了解决这两个问题而发展起来的一种测井。（即能反映渗透性又能反映含油性）,（一）微电极测井方法：使用装在一块橡胶极板上的微电极系，微电极系由成直线排列的三个电极组成。组成两个不同类型的电极系：电极系：微梯度：微电位：A0.05M2测量时弹簧把极板紧紧的贴在井壁上进行测量。,（二）微电极系探测范围,微梯度探测范围小，半径为4cm，反映的是井壁上泥饼的电阻率，而泥饼只形成于渗透性岩层。泥饼的电阻率要远远小于冲洗带电阻率。微电位探测范围较大，半径为10cm，主要反映冲洗带的电阻率，泥浆滤液是淡水电阻率较高。,微梯度曲线和微电位曲线的坐标是重叠在一起的，微梯度电极系的视电阻率曲线用实线表示，微电位电极系视电阻率曲线用虚线表示。1在渗透性岩层，泥浆滤液浸入地层，井壁上形成泥饼，由于泥饼电阻率要远低于冲洗带电阻率，因此，曲线出现正差异。2在非渗透岩层，如泥岩段无泥饼形成曲线无差异（重迭）或出现负差异（盐水地层可出现负差异），出现锯齿状高峰。3含油砂岩与含水砂岩一般都出现正幅度差。相邻的同岩性含油砂岩的幅度与幅度差都高于含水砂岩。,（三）微电极曲线特征（如图）,（四）微电极曲线的用途,1.确定地层界面，划分地层薄夹层。由于微电极视电阻率曲线本质上仍是梯度电极系和电位电极系曲线，所以在理论上应用极值法和半幅点法划分岩层界面，由于电极距小，实际上微电极和微电位曲线的界面线是重合的，地层界面上视电阻率曲线都表现为一个突变的跃变异常，实际工作中都以这一突变划分地层界面。2.判断渗透层。渗透层和非渗透层的差别是在井壁上是否形成泥饼和冲洗带，反映在微电极曲线上就是微梯度和微电位曲线是否重合。不重合的就叫存在差异，通常把微电位视电阻率大于微梯度视电阻率的现象叫做正差异。反之，叫负差异。无差异就是非渗透性地层。表现曲线出现幅度差，幅度差大小反映地层渗透性的好坏。,3.判断岩性：致密灰岩，微电极曲线幅度特别高，常呈锯齿状有幅度不大的幅度差。灰质砂岩，微电极曲线比普通砂岩高，但幅度差比普通砂岩小。4.估计油水层。油层微电极电阻率值，往往高于水层微电极电阻率值。如盐水地层还可能出现负异常。水层幅度差小于油层5.确定泥饼和冲洗带电阻率,实测微电极曲线,油层、水层测井曲线实例,水层、气层测井曲线实例,四、侧向测井 侧向测井是针对泥浆电阻率远远小于地层电阻率而发展起来的一种电阻率测井方法，其基本原理是运用电化学原理改变供电电流的分布状态。阻止电流在纵向上单一的沿井筒泥浆进行分布，从而使其分布与侧向的地层因素有关。,原理：测量电极由一点状的主电极和次主电极为圆心的园环电极组成，整个电极都镶在一小块绝缘极板上。用弹簧支架将极板压向井壁，然后给主电极通以电流（主电流）给最外面一个园环电极（屏蔽电极）通以极性和主电极一样的电流（屏蔽电流）利用同性相斥的原理迫使主电流成一束状垂直于井壁流入地层，用自动平衡装置 保持主电流的强度不变。然后测量位于主电极和屏蔽电极之间的两个园环电极（测量电极）中的任意一个电极和电缆外皮之间的电位差，这个电位差的大小和靠近井壁附近的地层电阻率大小成正比，则连续记录沿井深变化的电阻率曲线。如图:,侧向测井的基本原理,侧向测井的基本原理,侧向测井主电极电流的分布状况,微电极系和微侧向测井电流分布图,结构:三侧向:a.深三侧向 b.浅三侧向 七侧向 八侧向 微侧向深三侧向:电极系内短路连接B1,A1和B2,A2.屏蔽电极各长 2.1米,探测深度大。浅三侧向:仪器内部B1,B2接屏蔽电极A1,A2电源的另一端,即成为A1,A2电极流出的电流返回电极,称为浅三侧向,屏蔽电极较短(0.8米)探测深度小。,.三 电 极 侧 向 测 井,1.深三侧向电极系结构和原理：由三个金属短柱组成，中间的短电极A0称作主电极；两侧的长电极A1和A2称作屏蔽电极，两者是用导线连结在一起，各电极相互之间由绝缘层分开。在电极系上方较远处设有对比电极N和电流回路B。测井时给主电极A0供一稳定的主电流，同时给屏蔽电流A1和A2供以和主电极同极性的屏蔽电流，使各电极表面保持有相等的电位值。当地层电阻率有所变化，各电极的电位变得不相等时，电阻线路就自动调整屏蔽电流，使各电极表面的电位重新处于等电位状态。所以，三侧向测井所测的视电阻率曲线主要取决于深部原状地层的电阻率值。深度记录点在主电极的中点，通过记录主电极中点和对比电极之间的电位差就可计算出三侧向测井的视电阻率。由于上述三侧向电极系的长度很长，探测范围很深，所以把这种三侧向测井称为深三侧向测井，因而较好的反映地层深处的真电阻率，,1.深三侧向电极系结构和原理：,2.浅三侧向测井原理,深三侧向探测范围很深，能较好的反映地层深处的真电阻率，为了准确的反映侵入带的电阻率，改变屏蔽电极的结构，缩短A1、A2的长度，将回路电极B分成B1、B2对称地放置在A1A2电极的外侧。就把深三侧向改成了浅三侧向电 极系了。用浅三侧向电极系所测的视电阻率曲线主要反映井壁附近岩层电阻率的变化，在渗透性地层井段就反映了侵入带的电阻率值。当前的三侧向测井仪是将深、浅三侧向组合在一起的，因此，可以一次下井，两次测量来完成深、浅三侧向测井。,3.三侧向测井曲线形态:如图：,曲线的形态对称于地层中心。其形态和电位电极系的曲线形态基本相同。这是因为三侧向测井的原理在本质上与电位电极系有相同之处。地层界面不在曲线异常幅度的半幅点，而在靠近低阻地层部分的曲线急剧变化处。地层较薄时，视电阻率曲线的极大值对应着地层中心。视电阻率极大值与地层真电阻率相近。在渗透性地层深、浅侧向有明显的幅度差。（如图）,4三侧向测井曲线的用途,(1)划分地层岩性剖面：因受井眼、层厚、邻层的影响小，因此有很强的分层能力。尤其是对薄层的分层能力比其它电阻法优越。(2)求地层电阻率比其它方法更接近地层真电阻率。(3)判断油水层：在油层井段通常是深三侧向视电阻率大于浅三侧向视电阻率，叫正幅度差。在水层井段通常为深三侧向视电阻率小于浅三侧向电阻率，叫负幅度差。(如图）,侧向测井实测曲线示例图,双侧向测井,双侧向测井实际上是深浅组合的一种侧向测井。由于有两种侧向测井，所以叫双侧向测井。双侧向电极系结构：用的是七侧向的电极排列形式，三侧向的柱状电极。测井时，调节屏蔽电流的大小，改变电极的回路可以组成深浅双侧向测井。因此它吸收了三侧向和七侧向以及深浅探测范围等各种优点，分层能力和探测效果要比单一的侧向测井和其它测井的效果都好。,五.声 波 速 度 测 井,声波测井就是利用岩石等介质的声学特征来研究钻井地质剖面，判断固井质量等的一种测井方法。声波测井目前有声波时差测井、声波幅度测井和超声波测井等方法。.声波时差测井：在不同矿物成分的岩石中，或矿物成分相近，但组织结构（如孔隙度）不同的岩石中声速也不同。测井中用声速的倒数来表示声波在岩石中的传播性质。以1米厚岩层中传播所用的时间，通常称为声波时差t，单位是微秒/米。声速与时差互为倒数：V=1/t。,1.装置：(单发双收声速测井仪)(1)发生器：发射探头(2)接收器(R1,R2)(3)隔声体：2.原理：由声波发生器发出声波,引起周围质点的振动，产生向井内泥浆传播的声波，声波经泥浆和泥饼传入地层,经岩石和孔隙空间向前传播。由接收器1.2所接收,记录两个接收器接收信号的时差(单位为微秒/米)。可以认为是声波在地层中传播速度。是声波在两个接收器之间的地层中的平均传播速度,曲线为声波传播速度与深度的关系曲线。,声 波 测 井 原 理,3.声波速度测井曲线 声速测井中经常用声波时差曲线表示 正对高声速地层,声波时差曲线为低异常,该异常的极小值就是地层的声波时差值.声波时差曲线异常的半幅点位置正好对应于地层上下界面的位置.4.曲线的应用 求地层密度和孔隙度 结合其他曲线判断渗透层和致密层。根据“周波跳跃”判断疏松带和破碎带 或气层.,声 波 速 度 测 井 曲 线,气层周波跳跃实例,上气下油测井曲线实例,.声 波 幅 度 测 井,声波幅度测井测量的是声波幅度，目前用于检查固井质量。声幅测井有水泥胶结、变密度测井等测井方法：1.水泥胶结测井原理：水泥胶结测井下井仪器如图，由声系和电子线路组成，源距为1米。发射换能器发出声波，在泥浆和套管的界面上折射产生沿这个界面在套管中传播的滑行波（又叫套管波），套管波折射进入井内泥浆到达接受换能器被接收。仪器测量记录套管波的第一负峰的幅度值。既水泥胶结测井曲线值。这个幅度值的大小主要决定于套管与水泥胶结程度。,2.声 波 幅 度 测 井曲线,若套管与水泥胶结良好，这时套管与水泥环的声阻抗差较小，声耦合较好，套管波的能量容易通过水泥环向外传播，因此套管波能量有较大的衰减，测量记录到的水泥胶结测井值就很小。若套管与水泥胶结不好，套管外有泥浆存在，套管与管外泥浆的声阻抗差大，声耦合较差。套管波的能量不容易通过套管外泥浆传播到地层中去，因此套管波能量衰减较小，所以水泥胶结测井值很大，从而利用水泥胶结测井曲线值可以判断固井质量。,六.自然伽玛测井,自然伽玛测井是在井内测量岩层中自然存在的放射性核素核衰变过程中放射出来的伽玛射线的强度，来研究地质问题的一种测井方法。岩石的放射性：岩石的自然放射性决定于岩石所含的放射性核素的种类和数量。岩石中的放射性核素主要是铀、钍、锕及其衰变物和钾的放射性同位素等。各种沉积岩层中,都不同程度地含有一些天然放射性元素(钍.铀)自发地连续放射出一种具有一定穿透能力的射线,如伽玛射线,不同岩层放射出的自然伽玛射线的强弱不同.用一种测井仪器沿井筒连续测量,把射线的强弱记录下来,记录的曲线叫自然伽玛射线.,自然伽玛测井原理,自然伽玛测井测量过程如图所示：测量装置由井下仪器和地面仪器组成：下井仪有探测器（闪烁计数管）、放大器、高压电源等几部分。自然伽玛射线由岩层穿过泥浆、仪器外壳进入探测器，探测器将伽玛射线转化为电脉冲信号，经过放大器把脉冲放大后，由电缆送到地面仪器，地面仪器把每分钟形成的电脉冲数（计数器）转变为与其成比例的电位差进行记录。仪器在井内自下而上移动测量就连续记录出井剖面岩层的自然伽玛强度曲线。,自 然 伽 玛 曲 线,泥岩所含天然放射性元素最多曲线出现最高。纯盐岩、石膏层的天然放射性元素最少,曲线表现最低值。砂岩介于二者之间为中等值,但砂岩中泥质含量增多,其值也增高。曲线:形状对地层中点是对称的，当地层厚度大于井径的三倍时，曲线的半幅点与地层的界面对应。上、下半幅点的垂直距离高等于地层厚度；当地层厚度小于三倍井径时，曲线幅度变小，用半幅点确定的层厚比地层真厚度要大。,自然伽马曲线形态,实测自然伽马曲线形态,实测自然伽玛曲线形态,自然伽玛测井曲线的应用,1.划分岩性:在砂泥岩剖面井,泥质岩类曲线幅度最高,砂岩最低而砂岩随含泥量增加则曲线幅度也随之增高。2.进行地层对比。利用自然伽玛测井曲线进行地层对比有以下几个优点：自然伽玛测井曲线与地层水和泥浆的矿化度无关。自然伽玛曲线值在一般条件下与地层中所含流体的性质（油和水）无关。自然伽玛测井曲线上容易找到标准层。自然伽玛曲线中,选择区域性的对比标准层,进行地层对比。.曲线异常变化灵敏，对小的岩性层状变化都清楚地有所反应。3.计算泥质含量，由于泥质颗粒小，比面大，对放射性物质有较大的吸附力能力，因此，泥质（粘土）具有较高的放射性。可利用自然伽玛测井资料估算泥质含量。4.由于自然伽玛测井不受套管和水泥环的影响,所以曲线还可作为下套管前后测井深度对比和在射孔中进行跟踪定位射孔。,七、测井资料的应用,利用电测曲线鉴别油.气水层的方法1.油层:微电极曲线幅度中等,有明显的幅度正差异,随差渗透性的降低,幅度有所降低,差异也有所降低.自然电位显示负异常,并随差泥质含量的增加而异常幅度减小.长短电极的视电阻率曲线均为高阻失峰.感应曲线呈明显的低电导;声波时差中等，井径常小于钻头直径.2.水层:微电极幅度中等,具有正异常,但与油层比较,幅度相对降低,在少数高压,高矿化度水层,可能出现负差异.自然电位负异常,且异常幅度比油层大得多.短电极距视电阻率曲线可能显示为高阻,而长电极距曲线则显示为低阻.感应曲线高电导,声波时差中等.3.气层:微电极自然单位,视电阻率曲线特征与油层相同,声波时差曲线则明显的增大.油气水层的鉴别,还主要通过横向测井。,油气水层的一般性质：油层：微电极分开来，自然电位弯进来，声波时差出平台。油水同层：微电极分开来，自然电位大一点。电阻曲线幅度小一点。声波时差出平台，（与油层相似）。水层：微电极分开来，自然电位弯进来，电阻曲线平下来，声波时差出平台。,油、气、水层性质的定性判断,1.纵向电阻率对比法：纵向上:不同层段的电阻率对比是基本的油水层判断方法，因为相近层位的水动力条件变化不大，地层的岩性和储集性也多数相近。这时可引起电阻率变化的主要因素就是含油程度。2.径向电阻率对比法：径向电阻率对比方法的基础是油、气水层都具有流体渗透能力。因而其侵入带的电阻率和地层电阻率具有明显的差别。显然，油层和气层是减阻侵入，水层是增阻侵入。这一方法可由普通电阻率测井曲线中的0.5米电位或1米梯度和4.0米梯度对比进行。也可以由深浅侧向或中深感应测井组合对比进行。,油、气、水层性质的定性判断,3.邻井曲线对比：当地层剖面纵向上岩性变化很大时，单井资料的纵向对比已不可能，但由于地质上的横向相对稳定性一般是大于纵向的。这时用邻井的资料进行横向对比往往能取得较好的油、气水层判断效果。4.最小出油电阻率法；对于某一局部构造或层组来说，由于所涉及的空间范围较小，因而其岩性储集性和地层水很可能变化不大，这是整个研究范围的地层电阻率变化主要都是由含油程度引起的，结合试油和有关地质资料收集起来计算出最小出油电阻率。5.气层的判断：利用声速测井资料进行判断：高声波时差，或周波跳跃。,油 水 层 测 井 曲 线实 例,水层、气层测井曲线实例,西T28区块 28-05.4 井综合解释成果图,T28区块 西28-05.4 井综合解释成果图,T28区块西28-05.4井综合解释成果图,.三角洲分流平原亚相,扶余东二区浅水三角洲相模式图,三角洲分流平原亚相模式图,.三角洲前缘亚相模式图,1.三角洲内前缘亚相：,2.三角洲外前缘亚相：,扶余东二区曲流河沉积相模式图,谢谢,