石工测井无锡令.ppt
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1、测井解释与生产测井(多媒体课件),吴 锡 令(石油大学北京),This presentation will probably involve audience discussion,which will create action items.Use PowerPoint to keep track of these action items during your presentationIn Slide Show,click on the right mouse buttonSelect“Meeting Minder”Select the“Action Items”tabType in a
2、ction items as they come upClick OK to dismiss this boxThis will automatically create an Action Item slide at the end of your presentation with your points entered.,授课内容及学时安排:,1 地球物理测井概论 2学时2 电测井方法 8学时3 声测井方法 6学时4 核测井方法 6学时5 裸眼测井资料解释技术 6学时6 油层物理性质与生产动态 2学时7 管流力学基础与研究方法 2学时8 流量测井方法 4学时9 流体识别测井方法 4学时1
3、0 温度测井方法 2学时11 压力测井方法 2学时12 生产测井资料解释技术 4学时,参考书目:,丁次乾 主编。矿场地球物理。东营:石油大学出版社,1994吴锡令 著。石油开发测井原理。北京:高等教育出版社,2004乔贺堂 主编。生产测井原理与资料解释。北京:石油工业出版社,1992.C.库兹涅佐夫 等著。油气田开发期地球物理监测技术。北京:石油工业出版社,1995Hill,A.D.著。生产测井理论与评价 北京:石油工业出版社,1995,1 地球物理测井概论,1.1 测井学科特点 1.2 测井技术特点 1.3 测井应用特点 1.4 测井研究特点 1.5 测井数据采集,1.1 测井学科特点,观测
4、学科:应用物理学方法原理,采用电子仪器,测量钻井内信息的技术学科。交叉学科:物理学+电子学+信息学+石油地质+石油工程,1.2 测井技术特点,信息技术:Logging 的由来 信息采集、处理、解释高新技术:知识含量高 技术运用新,测井技术的更新换代,第一代:半自动测井(2040年代)第二代:全自动测井(4060年代)第三代:数字测井(6070年代)第四代:数控测井(7080年代)第五代:成像测井(90年代以来),1.3 测井应用特点:,石油勘探开发的“眼睛”裸眼测井:发现和评价 油气层的储集性质及生产能力生产测井:监视和分析 油气层的开发动态及生产状况,1.4 测井研究特点,测井基础:了解探测
5、对象的物理性质及变化规律测量方法:探索探测空间物理场特征及测量方法测井仪器:开发适用于井下条件的电子测量仪器测量工艺:提高测井仪器设备的应用技巧及效果资料处理:求取被测量媒质的物理性质参数测井解释:提取勘探开发直接有用的参数和信息,1.5 测井数据采集,井场测量设备示意图,测井井下仪器,测井电缆,测井井口设备,测井绞车,测井地面仪器,测井数据记录,Excell 2000-G 地面测井系统为Excell 2000-GG的单系统。图中左侧机柜多数为空板。,Excell 2000-G地面测井系统,绞车采用分列式滚筒,分别装载5000米七芯电缆和5000米单芯电缆。,RISC 6000 工作站UNIX
6、 操作系统CLASS 实时测井软件Motif 1.2/X11R图形界面VME总线 20英寸高分辨率显示器热敏记录仪(可以记录在纸或胶片上)彩色绘图仪具备连接局域网和广域网的功能,Excell 2000-GG地面测井系统,Excell 2000-GG 的特点,多任务功能全球数据通讯能力方便灵活的双系统 模块化设计 测井资料井场快速处理,绞车采用双滚筒前后排列,大滚筒装7000米七芯电缆,小滚筒装7000米单芯电缆。,返回,裸眼井测井服务套管井测井服务生产测井服务完井服务具体服务项目见井下仪器汇报,Desktop Petrophysics软件包,全波列波形处理ULTRA 分析薄层处理程序地层倾角处
7、理(SHIVA)生产测井分析(PLWSA)裂缝和沉积岩性识别成像处理交互式深度校正,Excell 2000 GG 的服务项目,测井数据记录图,测井解释成果图,2 电测井方法,2.1 自然电位测井(教材第一章)2.2 普通电阻率测井(教材第二章)2.3 侧向测井(教材第三章)2.4 微电阻率测井(教材第四章)2.5 感应测井(教材第五章),第一章 自然电位测井,物理基础:钻井过程电化学作用产生自然电场数据采集:测量钻井剖面地层层面的自然电位资料应用:划分渗透层 估计泥质含量 确定地层水电阻率 判断水淹层,自然电动势: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
8、度不同产生电化学过程 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 带电离子的迁移率不同 两边富集正、负带电离子(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),一、自然电场的产生,渗透性薄膜,扩散电动势:,式中:R克分子气体常数,8.313J/K;T绝对温度,K;FFarady常数,96520C/equiv;n+、n_分别为每个分子离解后形成的 正离子数和负离子数;u、v正离子和负离子的迁移率,s/(m.N);Z+、Z_正、负离子离子价;Cw、Cm两种溶液的浓度。,对Nacl溶液(适用于矿化度中等以下的溶液中):,溶液矿化度转化为溶液电阻率后(井中):,扩散电动势系
9、数:,4.35,6.55,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(泥岩)阳离子交换 孔隙内溶液阳离子增多 浓度小方富集正电荷,浓度大方富集负电荷 产生电动势(扩散吸附),(2)扩散吸附电动势,扩散吸附电动势产生示意图,泥岩隔板,溶液矿化度转化为溶液电阻率后:,扩散吸附电动势系数:Kda与阳离子交换能力有关若储层中泥值的阳离子交换量较高,则会导致低电阻率油层。,扩散吸附电动势:,产生原因:泥浆柱与地层之间的压差不能忽略时才考虑,一般在近平衡钻井情况下不考虑。,(3)过滤电动势,二、自然电位测井及曲线特征井中总电动势:,自然电位系
10、数,砂岩线,泥岩线(基线),井中自然电场分布示意图,砂岩,砂岩,rm,rsd,rsh,Eda,Ed,Eda,Ed,E总=SSP,rsh,rsd,rm,rsd,rsh,rm,a,e,等效电路示意图,总电动势:,总电流:,砂岩层自然电位幅度:,砂岩层与泥岩层自然电位幅度关系:,自然电位幅度,自然电位测井曲线特征,曲线特点(本身)A、曲线以地层中点对称 B、h4d时:SP=SSP,半幅点对应地层界面,C、随h 地层界面界线向峰值移动,中点SP取得最大值D、随h SP幅度减小,测量环境A、当CwCmf:负异常(淡水泥浆)B、当CwCmf:正异常(咸水泥浆)C、当Cw=Cmf:无异常 基线及刻度A、砂泥
11、岩剖面:泥岩为基线,基线幅度与泥岩纯度、地层水矿化度等有关B、自然电位刻度是相对刻度,没有绝对零点,半幅点及确定地层界面方法(1)半幅点:自然电位曲线基线 与最大值的0.5倍处。(2)确定地层界面方法:1、2、3、4步,三、自然电位测井影响因素,表现:A、当CwCmf:负异常 B、当CwCmf:正异常 C、当Cw=Cmf:无异常,(1)Cw/Cm影响 井中总电动势:,(2)岩性影响 砂泥岩剖面 泥岩(纯泥岩)基线 纯砂岩SSP(h4d)当储层Vsh 自然电位幅度降低SSP(3)温度影响 温度与离子运动,离子扩散速率有关 不同地层层位温度不同,(4)地层水、泥浆中含盐性质影响 溶液中盐类型不同,
12、离子类型不同,离子迁移速率不同,直接影响Kd、Kda(5)地层电阻率影响 当地层电阻率较大时,其影响不容忽视。,(6)厚度影响 当 h4d 时,SP=SSP 当 h4d 时,SPSSP(7)井径变化影响 扩径:SP 缩径:SP,四、自然电位测井曲线应用,(1)划分渗透层 幅度 半幅点,(2)估算泥质含量 泥质含量的三种分布形式:分散、结构、层状 1)统计法:Vsh=f(sp)2)相对值法:Vsh=1-sp/SSP 或 Vsh=1-(sp-spmin)/(spmax-spmin),其中:,(3)地层对比 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 由此,同
13、层、同沉积(相)的SP曲线特征一致,砂层对比栅状图,S,N,中扇亚相叶状体沉积典型测井曲线特征,辩状水道前缘典型测井曲线特征,(4)确定、划分沉积相,微齿化箱形,箱形曲线,辫 状 水 道典型测井曲线特征,义131井 齿化箱形曲线,辫状水道前缘沉积典型测井曲线特征,义941井,在垂向上由辫状水道 向砂岩叶状体转变,SP,Rt,3040,3050,3060,3070,3080,3090,3100,3110,垂向沉积层序特征,辫状水道在垂向上叠置,SP,Rt,在垂向上从深湖、半深湖亚相向浊积扇的边缘席状砂微相和辫状水道微相转变,(5)确定地层水电阻率,利用SP计算Rw简单流程,(6)确定油水层及油水
14、界面,油层、水层SP特征曲线,1)淡水水淹:CwCwzCmf 水淹层SP 基线偏移偏移量与Cw/Cwz有关 同一油层水淹后有台阶变化:“上台阶,上水淹;下台阶,下水淹。”2)咸(污)水水淹:CwzCwCmf 水淹层SP 基线偏移偏移量与Cw/Cwz有关 同一油层水淹后有台阶变化:“上台阶,上水淹;下台阶,下水淹。”,(7)确定水淹层(依据 Cw Cwz),淡水水淹部位SP偏移原理图,污水水淹部位SP偏移原理图,淡水下部水淹,淡水上部水淹,Cwz与Cw接近水淹层的SP曲线,思考题*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。*2 不同Cw、Cmf情况下自然电位测井曲
15、线有哪些特征?3 影响自然电位测井的因素有哪些?*4 自然电位测井曲线在油田勘探开发中应用于哪些方面?5 描述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,物理基础:岩石电阻率与岩性、物性、含油性的关系数据采集:采用稳定电流场测量井下介质的电阻率资料应用:区分岩性 地层对比 划分油气水层,一、岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系,1、岩石电阻率与岩性的关系 最小:R金属矿物 岩石:R沉积岩 R火成岩,流体:R石油 R地层水 地层水电阻率主要决定于地层水中盐类的浓度:即 Cw Rw 地层水电阻率还与温度有关:T Rw 注意:相同矿化度的地层水其等效(Nacl)离子浓度不同,
16、一般换算到Nacl浓度计算。,2、岩石电阻率与地层流体的关系,实验:F=R01/Rw1=R02/Rw2=R03/Rw3=说明:以上比值只与岩石的孔隙度、胶结程度及 孔隙形状有关,与岩石中地层水电阻率无关。地层因素:,3、岩石电阻率与孔隙度的关系,含油储层的电阻率:主要决定于含油饱和度、地层水电阻率、孔隙 度、地层水在储层中的分布形式、岩石润湿性、泥质分布形式等。电阻增大系数:实验说明:I 只与岩石含油饱和度有关,而与岩石的孔隙度、胶结程度及孔隙形状、地层水电阻率无关。Archie公式:,(n只与岩性有关),4、岩石电阻率与的含油饱和度关系,泥质分布形式及体积模型,含油储层的电阻率主要决定于含油
17、饱和度、地层水电阻率、孔隙度、地层水在储层中的分布形式、岩石润湿性、泥质分布形式等。,地层电阻率测量方法:根据地层特点和测量环境,设计探测电磁场 向井内供给电流,激发人工电磁场 测量井下电磁场的分布,求出地层电阻率普通电阻率测量方法:采用稳定电流(有源无旋场)欧姆定律:基尔霍夫定律:div j=0 特点:除电源点以外的任一点上的电流密度不变,E=R j,二、普通电阻率测井原理,均匀介质中点电源场的分布:测量电场中任一点的电位,得到该点处介质的电阻率:,1、均匀介质中的电阻率测井,电阻率曲线获得:,从井底到井口测量一条 曲线,经变化后得到地层的井剖面电阻率。,电极系数,测量电流,2、非均匀介质中
18、的电阻率测井,井内非均匀介质分布:井眼流体 泥饼 冲洗带 侵入带 围岩 原状地层,地层电阻率测量的影响因素:井眼流体、泥饼、冲洗带、侵入带、围岩测量得到的电阻率为视电阻率:测量时须选择合适的电极系,3、电极系,电极系:由供电电极A、B和测量电极M、N按一定相对位置、距离 固定在一个绝缘体上组成的测量探头。一般电极系有三个电极,其中 成对电极:接在井下仪器同一电路中的供电电极A、B或 测量电极M、N分别为两对成对电极 单电极:井下仪器电极与地面仪器电极相连接的电极 电极系互换原理:只改变电极的功能,不会改变测量曲线。,电极系的分类,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*
19、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,即 深度记录点:的中点*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,即 深度记录点:的中点,电位电极系:,电位电极系数,梯度电极系数,梯度电极系:,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)。随着电极距L的加大,电极系的横向探测深度加深。电极距相同的两种不同类型电极系探测深度不同:电位电极系探测半径为 梯度电极系探测半径为 选择电极系要求:(1)一般电极距小于目的层最小厚度;(2)充分考虑井眼对仪器的测量影响。,电极系的横向探测深度,梯度电极系理论曲线,三、视电阻率曲线特点,特点:底部梯度电极系视
20、电阻率曲线上的特征极大值、极小值分别对应高阻层的底界面和顶界面;顶部梯度与底部梯度相反;地层厚度 H=顶界深度 底界深度,低阻层对电流吸引,测井方向,高阻层对电流排斥,高阻层,低阻层,地层界面-max,地层界面-min,代表地层电阻率,代表地层电阻率,高阻厚层视电阻率曲线,低阻层,假极大值,高阻中、薄层视电阻率曲线,特点:1 曲线以地层中点对称2 曲线极值在地层中点 当 时:极大值 当 时:极小值3 地层界面出现一小平台 其中点对应地层界面 当 时,小平台变为假极大值,电位电极系理论曲线,地层条件越接近理论条件,实测曲线与理论曲线越接近。如果电位电极系的成对电极间距较小,曲线会失去对称性。如果
21、梯度电极系的成对电极间距太大,曲线极值变小,变得平滑,且极大值离开高阻层界面位置向单电极一方偏移。,视电阻率曲线影响因素,1、电极系的影响,实测视电阻率曲线比理论曲线幅度低,界面附近变得平缓,且d Ra。泥浆电阻率变化对测量结果的影响:Rm Ra 为保证视电阻率曲线的测量质量,一般要求Rm5Rw以上。,2、井的影响,目标层厚度变薄视电阻率值变小即 h Ra,3、围岩-层厚的影响,水层增阻侵入:RmRxoRw 油层(油水同层)减阻侵入:RmRxoRt,4、侵入影响,减阻屏蔽影响:he=时,下层的视电阻率上层的视电阻率,5、高阻邻层的屏蔽影响,增阻屏蔽,减阻屏蔽,随 曲线的极大值向地层中心移动,趋
22、向以地层中心对称;曲线极大值随 而 且曲线变得平缓,极小值变得模糊;当60 时,梯度曲线的特点基本上不存在。,6、地层倾角的影响,1 岩层的视电阻率读数2 求取岩层的真电阻率3 划分岩性剖面4 进行地层对比,四、视电阻率曲线的应用,1、岩层的视电极率读数,2、求取岩层的真电阻率Rt=f(Ra、Rm、Ri、Rs、d、h、L),3、划分岩性剖面,4、进行地层对比,5、求地层孔隙度,6、求地层含油饱和度,标准测井:在全油区的各口井中,采用相同的几种测井组合,用相同的深度比例(1:500)或横向比例,对全井段进行测井。应用:在一个油田内部或一个区域内,研究岩性变化、构造形态、大油组划分等工作。内容:标
23、准电极系Rt、SP、CAL(GR)标准电极系Rt选取原则:既能够清楚划分地质剖面的岩性,又能够尽量接近地层的真电阻率。,五、标准测井,思考题:1 何谓电位电极系?何谓梯度电极系?2 电极系的测量深度主要决定于什么?普通电阻率有哪些应用?,第三章 侧向测井,技术问题:普通电阻率测井在高阻剖面或高矿化度钻井泥浆中测井时,由于对电流的分流作用,所测电阻率曲线平缓,几乎无法分辨剖面上的岩层和确定岩层的真电阻率值。解决办法:在电极系上增设屏蔽电极,迫使供电电极发出的电流径向流入地层,从而减小井内泥浆对电流的分流和围岩的影响,提高纵向分辨能力。主要侧向测井方法:三侧向、七侧向、双侧向,恒流法:恒定不变电流
24、Io,屏蔽电流:与Io同极性电流Is采样电阻r:保持U a1=Ua2=Uao,Is对Io屏蔽作用:主要取决于屏蔽电极的长度记录点:Ao中点记录电位差:U=U(Ao中点)U(N),深三侧向电极系结构及电场分布,一、三电极系侧向测井,与深三侧向不同:为使Io主要分布在近井壁介质中,缩短A1、A2电极长度,减弱Is对Io的影响。回路电极B1、B2对称分布于A1、A2电极外侧,且距离较近。测量范围:主要反映井壁附近岩层电阻率变化,在渗透层主要反映侵入带Ri。记录点:Ao中点记录电位差:U=U(Ao中点)U(N),电流回路电极,屏蔽电极,屏蔽电极,主电极,浅三侧向电极系结构及电场分布,电流回路电极,K深
25、(浅)三侧向电极系系数(实验或理论推导),地层视电阻率的取值:地层中点或地层中部的几何平均值,三侧向测量曲线,1)划分岩性界面 三侧向受影响因素比普通电阻率要小,纵向分辨能力要强,适于薄层划分。界面确定:三侧向曲线上视电阻率急剧变化处定为高阻层的界面。,三侧向测井资料应用,2)识别油、水层识别依据:幅度差RmfRw时:水层增阻侵入 RmRxo Rt负幅度差 油层减阻侵入 RmRt水层。注意:对薄层必须进行影响因素校正3)确定真电阻率对影响因素(井眼、围岩层厚、侵入)校正后得到地层真电阻率Rt,负异常,正异常,1)优点 与普通电阻率相比:纵向分辨率提高 受井眼、围岩(主电极短)影响减小 主要在高
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