石油勘探和開發(fā)過程中工程測井基本知識簡介

1、石油勘探和開發(fā)過程中工程技術(shù)環(huán)節(jié): 物探-鉆井(錄井)-測井-井下(試油)-采油(油建)測井資料解釋：利用測井資料分析地層的巖性，判斷油、氣、水層，計算孔隙度、飽和度、滲透率等地質(zhì)參數(shù)1測井發(fā)展 模擬測井->數(shù)字測井->數(shù)控測井->成像測井->信息測井采集的測井?dāng)?shù)據(jù)用模擬記錄方式，測井系列以電法測井為主，用自然伽馬和聲速測井作巖性指示，測井資料靠人工定性解釋，以儲層的含油氣評價和地層對比為主要目的。典型的測井系統(tǒng)為西安石油儀器廠的jd581。數(shù)字測井:測井?dāng)?shù)據(jù)采用數(shù)字記錄方式，相應(yīng)出現(xiàn)測井?dāng)?shù)據(jù)的計算機(jī)處理技術(shù)。具有配套完善的裸眼井和套管井測井系列，阿爾奇理論成熟，為成功

2、開發(fā)儲層含油氣的定量解釋技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。這階段，發(fā)明了地層傾角測井、地層電纜測試和碳氧比測井等新方法。典型的測井系統(tǒng)為阿特拉斯的3600測井系統(tǒng)、西安石油儀器廠的83系列等測井系統(tǒng)。數(shù)控測井:計算機(jī)技術(shù)全面融入測井?dāng)?shù)據(jù)采集和處理技術(shù)。質(zhì)量控制、組合測井和綜合評價技術(shù)日趨成熟，兩種主要地質(zhì)剖面的含油氣評價精度更高。大量測井新方法已經(jīng)成熟，測井技術(shù)已成為石油地質(zhì)學(xué)和油藏工程學(xué)研究的關(guān)鍵學(xué)科。這一階段測井系統(tǒng)的主要代表為斯倫貝謝的csu測井系統(tǒng)、阿特拉斯的cls3700測井系統(tǒng)、西安石油儀器廠skc3700和勝利測井公司的sl3000型數(shù)控測井系統(tǒng)。這階段測井技術(shù)的發(fā)展表現(xiàn)為四個特征，即井下傳感器陣

3、列化、數(shù)據(jù)電纜傳輸高速遙測化、地面采集和處理工作站化、記錄和顯示成像化。測井?dāng)?shù)據(jù)處理成果以圖像形式為主，成像測井不僅兼容傳統(tǒng)的常規(guī)測井系列，還配備了新型的成像和特殊測井儀器如聲電成像測井儀器、核磁共振測井儀器、陣列感應(yīng)測井儀器、多極子陣列聲波聲波測井儀等。這一階段的測井系統(tǒng)的代表為阿特拉斯的eclips5700、哈里伯頓的excell2000、斯倫貝謝的maxis500，勝利測井公司的sl6000型高分辨率多任務(wù)測井系統(tǒng)和西安石油儀器廠的era2000成像測井系統(tǒng)標(biāo)志著我國測井行業(yè)已進(jìn)入了成像測井階段。2測井方法分類測井方法分類按物理方法：電（磁）測井方法 聲學(xué)測井方法 放射性（核）測井方法

4、核磁共振測井 其他測井方法（光學(xué)、力學(xué)等）按工程應(yīng)用：裸眼井測井（探井、開發(fā)井） 生產(chǎn)井測井（工程測井、飽和度測井、 生產(chǎn)井動態(tài)監(jiān)測）自然電位測井（sp）就是測量自然電位隨井深的變化，是劃分巖性和研究儲集層性質(zhì)的基本方法之一。 mn圖11 自然電位測量原理圖1、大段泥巖或頁巖，顯示為電位不變的直線，即所謂的泥巖基線。巖性均勻的砂巖地層，曲線對稱于地層中部并顯示極值 2、地層頂?shù)捉缑嫣帲匀浑娢蛔兓畲?，?dāng)?shù)貙虞^厚時(大于四倍井徑) ，可用曲線半幅點確定地層界面3、當(dāng)cw>cmf時，usp<0，滲透層處的自然電位曲線偏向基線左邊,顯示為負(fù)異常；反之，為正異常。自然電位曲線的影響因素1

5、cw/cmf比值的影響2巖性的影響3地層厚度的影響4rt、 rsh、 rm的影響5井徑及泥漿侵入的影響100mv100mv100mv100mvh不同 值的自然電位曲線 1 0.5 0d=d d=2d d=4d 泥漿侵入帶對自然電位的影響usp有泥漿侵入測出的異常幅度值；usp無泥漿侵入測出的異常幅度值122.53.55dh-1 -0.5 0 不同地層厚度的自然電位曲線（曲線參數(shù)h/d）自然電位測井曲線的應(yīng)用1判斷巖性，確定滲透層在淡水泥漿中，純砂巖井段出現(xiàn)最大的負(fù)異常，含泥質(zhì)的砂巖負(fù)異常幅度較低，且隨著泥質(zhì)含量的增多異常幅度減小；此外，一般含水砂巖的自然電位幅度比含油砂巖的自然電位幅度要高。判

6、斷水淹層位sp曲線上出現(xiàn)基線偏移，偏移量esp8 mv為高含水層；5 mv8 mv為中含水層；當(dāng)esp5 mv時，則可能是低含水層或由于巖性變化引起。 微電極感應(yīng)電導(dǎo)自然電位s214射孔層位2 普通電阻率測井普通視電阻率測井是研究各種介質(zhì)中的電場分布的一種測井方法。 測量時先給介質(zhì)通入電流造成人工電場，測量兩測量電極間的電位差，進(jìn)而將電位差轉(zhuǎn)換為電阻率。所以只要測出各種介質(zhì)中的電場分布特點就可確定介質(zhì)的電阻率。普通電阻率測井原理線路圖a、b供電電極；m、n測量電極；e電源；r調(diào)節(jié)電阻；測量儀器；ma毫安表 r e e r ma ma n bm a ba m n影響巖石電阻率的因素1巖石電阻率與

7、巖性的關(guān)系2與地層水的關(guān)系 電阻率大小主要取決于孔隙中地層水的電阻率。隨地層水礦化度的增大而減小，隨溫度的升高而降低。3與孔隙度和孔隙形狀的關(guān)系 巖石的孔隙度越大，巖石的電阻率就越??； 孔隙形狀越復(fù)雜，孔隙連通性越差，孔隙彎曲程度越大，巖石的電阻率就越高； 膠結(jié)砂巖的導(dǎo)電能力比未膠結(jié)砂巖差，電阻率升高。4與含油氣飽和度的關(guān)系 巖性相同的含油氣巖石電阻率比含水巖石大，巖石含油氣越多，巖石的電阻率就越高。視電阻率泥漿侵入剖面沖洗帶：靠近井壁的部分，巖石孔隙受到泥漿濾液的強烈沖洗，地層中原有的流體幾乎全部被泥漿濾液所替換。過渡帶：距井壁有一定的距離，泥漿濾液減少，原始流體增加，地層孔隙內(nèi)含有原地層流

8、體與泥漿濾液的混合物。未侵入帶：未受泥漿侵入的原狀地層。 帶的電阻率 帶中水的電阻率 帶中的含水飽和度滲透層井剖面示意圖1梯度電極系 成對電極之間的距離（mn或ab）最小，即am>mn或ma>ab。 頂部梯度電極系（倒裝） 成對電極在不成對電極之上，所測量的視電阻率曲線在高阻層的頂部界面出現(xiàn)極大值； 底部梯度電極系（正裝） 成對電極在不成對電極之下，在高阻層的底界面出現(xiàn)極大值； 理想梯度電極系 成對電極間的距離無限小。2電位電極系 成對電極之間的距離（mn或ab）較大。 理想電位電極系 當(dāng)成對電極中的一個電極放到無限遠(yuǎn)處時，即mn或ab。3記錄點“o”表示電極系在井內(nèi)的深度位置。梯

9、度電極系，選擇在成對電極的中點；電位電極系，選擇在兩個相近電極的中點。4電極距l(xiāng)梯度電極系，為不成對電極到記錄點o的距離；電位電極系，為單電極到最近一個成對電極之間的距離視電阻率曲線的特點1理想底部梯度電極系 高阻厚層曲線與地層中點不對稱，正對高阻層處視電阻率值增大。曲線在地層頂界面出現(xiàn)極小值，在底界面出現(xiàn)極大值。在地層中部有一平行于井軸的直線段，其長度隨地層厚度的減小而變短，該直線段對應(yīng)的視電阻率值等于地層電阻率。r3r2r1ra0123456789 ·m 高阻厚層理想底部梯度電極系視電阻率曲線h=10l；r2=5·m；r1=r3=1·m2理想電位電極系 高阻厚

10、層 當(dāng)上下圍巖的電阻率相等時，曲線對地層中點對稱。 對應(yīng)高阻層中點處，曲線顯示極大值，地層越厚，極大值越接近地層真電阻率。 取極大值或取地層中部曲線的平均值（當(dāng)曲線有起伏時）作為地層視電阻率值。 取界面附近曲線上開始急劇上升點之外l/2作為界面位置。r3r2r1高阻厚層理想電位電極系視電阻率曲線r1=r3=1·m ；r2=5·mra1 2 3 4 5 ·m l a2.25m0.5n a3.75b0.5m0 5 10 15·m 0 5 10 15·m 梯度電極系 電位電極系 實測視電阻率曲線的一般特征橫向測井是利用電阻率測井資料求地層真電阻率的一

11、種組合測井方法。這種測井使用一套不同電極距的電極系，在同一口井的某一井段進(jìn)行視電阻率測量。0.25m底部梯度電極系 a0.2m0.1n0.45m底部梯度電極系 a0.4m0.1n 1m 底部梯度電極系 a0.95m0.1n2.5m 底部梯度電極系 a2.25m0.5n 4m 底部梯度電極系 a3.75m0.5n 6m 底部梯度電極系 a5.75m0.5n 8m 底部梯度電極系 a7.75m0.5n 1m 頂部梯度電極系 n0.1m0.95a還包括0.5m電位電極系、自然電位、微電極和井徑。橫向測井實例橫向測井（底部梯度）橫向測井（電位）由于橫向測井所測視電阻率曲線較多，野外測井工作量大，室內(nèi)解

12、釋工作繁瑣，特別是薄層有屏蔽影響時誤差較大，很難求準(zhǔn)地層真電阻率，除在個別地區(qū)新探井中作對比研究外，一般不采用橫向測井。3微電極測井1電極系結(jié)構(gòu) 為了減少井眼的影響，電極系采用了特殊結(jié)構(gòu)，測井時借助彈簧片的力量使電極系緊貼井壁，這樣電流不經(jīng)泥漿而直接進(jìn)入井壁附近介質(zhì)，一般不受泥漿的影響。微電極系結(jié)構(gòu)圖電極距 為提高縱向分辨能力，電極距比普通的電極距小很多。這樣微電極測井的探測范圍也較小，一般不受圍巖和鄰層屏蔽的影響，提高了分層能力。微梯度微電位電極系a0.025m10.025m2a0.05m2電極距0.0375m0.05m探測深度45cm主要反映泥餅電阻率810cm主要反映沖洗帶電阻率電阻率是

13、泥漿的13倍顯示較低數(shù)值高出泥餅5倍以上顯示較高數(shù)值1確定巖層界面、劃分薄層和薄的交互層 微電極測井具有較強的縱向分辨能力，依據(jù)半幅點或轉(zhuǎn)折點確定巖層界面。在深度比例為1:200的曲線上可以劃分出20cm厚的薄層2確定巖性、劃分滲透性地層 在滲透層井段，微電位和微梯度曲線出現(xiàn)了幅度差，一般微電位的數(shù)值大于微梯度，顯示正幅度差；反之，當(dāng)微梯度的數(shù)值大于微電位時的幅度差叫負(fù)幅度差。 在非滲透性地層處曲線無幅度差或有較小的幅度差。巖性幅度和幅度差泥巖曲線讀數(shù)低，致密泥巖，微電極幅度升高。沒有或有較小的正負(fù)不定的幅度差含油砂巖有明顯的正幅度差，砂巖含泥質(zhì)越多，幅度和幅度差均降低含水砂巖有明顯的正幅度差

14、，略低于相鄰的含油砂巖粉砂巖有較小的正幅度差灰質(zhì)砂巖幅度高于普通砂巖，幅度差小于普通砂巖孔隙性、裂縫性石灰?guī)r幅度比致密石灰?guī)r低得多，有明顯的正幅度差致密石灰?guī)r、砂巖幅度很高，成鋸齒狀，無幅度差或正負(fù)不定的小幅度差含高礦化度地層水的高滲透、大孔隙巖層，可能出現(xiàn)負(fù)幅度差砂泥巖剖面微電極測井曲線聚焦型的側(cè)向和感應(yīng)測井方法 普通電極系所測得的視電阻率受很多因素影響，很難求準(zhǔn)地層電阻率和沖洗帶電阻率。這是由于當(dāng)油井剖面為高阻薄層或井內(nèi)充滿高礦化度鹽水泥漿時，由于井內(nèi)泥漿的電阻率很低，使供電電極流出的電流大部分都由井內(nèi)和圍巖中流過，流入地層的電流很少，因此測量的視電阻率曲線變化平緩。 另外，在砂泥巖交互地

15、區(qū)，高阻鄰層對普通電極系的屏蔽影響很大，在求電阻率時產(chǎn)生誤差。側(cè)向測井電流聚焦測井是在普通視電阻率測井電極系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它迫使電流不沿低阻井筒流動而把電流擠入地層，測井的結(jié)果受泥漿電阻率、井徑及地層厚度影響小，使得測量結(jié)果更好地在測井定量解釋中使用。 三電極側(cè)向測井簡稱三側(cè)向 深三側(cè)向測井的探測深度較深，主要反映原狀地層電阻率的變化。 淺三側(cè)向測井探測深度較淺，主要反映侵入帶電阻率的變化。b1a1 a0a2b2a1 a0a2o1 o2深、淺三側(cè)向的電極系和電流分布深三側(cè)向視電阻率曲線的特點1在上下圍巖電阻率相同時，單一高阻層視電阻率曲線對地層中心對稱； 2當(dāng)上下圍巖電阻率不相同時，視電

16、阻率曲線與地層不對稱，極大值向高阻圍巖一方偏移。 3對應(yīng)高阻層位置視電阻率升高，層越厚電阻率數(shù)值越高；當(dāng)?shù)貙雍穸却笥?倍井徑時，極值不再升高。隨地層變薄，視電阻率降低，但仍在地層中點顯示出明顯的峰值。 4在取電阻率讀數(shù)時，一般取地層中點的視電阻率值或取地層中部的幾何平均值。七側(cè)向測井實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)貙忧秩胼^深時，深三側(cè)向測井受侵入帶影響，淺三側(cè)向測井受原狀地層影響。 為確定理想的探測深度，深七側(cè)向測井加大了探測深度，淺七側(cè)向測井減小了探測深度。b1m1 m1m2 m2 b2a1 o1 a0o2a2m1 m1m2 m2a1o1a0o2a2深、淺七側(cè)向的電極系和電流分布電極系長度l0=a1a2=2.

17、07m電極距l(xiāng)=o1o2=0.632ml0=a1a2=1.07m l=o1o2=0.437m雙側(cè)向測井七側(cè)向探測深度比三側(cè)向有所改進(jìn)。但由于深、淺七側(cè)向電極系電極距不同，兩條視電阻率曲線受圍巖影響不同，縱向分辨能力不同，給測井解釋帶來一定困難。 雙側(cè)向測井是在三側(cè)向和七側(cè)向基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。深側(cè)向、淺側(cè)向的電極系和電流分布主電極a0；屏蔽電極a1 、a2和a1 、a2兩對監(jiān)督電極m1、 m2和 m1、m2記錄點：a0的中點；測量任意監(jiān)督電極與n的電位差電極系長度l0=a2a2=9.36m電極距l(xiāng)=o1o2=0.6ml0=a1a1=1.76ml=o1o2=0.6m雙側(cè)向測井是采用電流屏蔽方法，迫

18、使主電極的電流經(jīng)聚焦后成水平狀電流束垂直于井軸側(cè)向流入地層，使井的分流作用和低阻層對電流的影響減至最小程度，因而減少了井眼和圍巖的影響，較真實地反映地層電阻率的變化，并能解決普通電極系測井所不能解決的問題。1確定地層的真電阻率 雙側(cè)向視電阻率在經(jīng)過井眼、圍巖、侵入等三種影響因素的校正后，可以確定地層的真電阻率。2劃分巖性剖面由于井眼的分流小，能分辨厚度在0.6m以上的地層。如果與鄰層差別較大，厚度在0.4m時也有顯示。3直觀判斷油、水層深、淺側(cè)向曲線重疊法 在油層處深側(cè)向測井曲線幅度大于淺雙側(cè)向曲線幅度，呈現(xiàn)正幅度差；在水層呈現(xiàn)負(fù)幅度差。深淺電阻率的組合測量旨在探測地層橫向受鉆井液侵入后的地層電阻率變化，了解地層的流體性質(zhì)的變化。井徑測井滲透層井徑數(shù)值略小于鉆頭直徑值。致密層一般應(yīng)接近鉆頭直徑值。泥巖段，一般大于鉆頭直徑值。鉆頭8.5英寸深測向40¡¤m左右淺側(cè)向30¡¤m左右鄰近側(cè)向約16¡¤m左右表現(xiàn)出明顯的低侵特征為良好的油氣顯示鉆頭8.5英寸自然伽馬測井曲線的應(yīng)用：劃分巖性泥巖層或含有放射性物質(zhì)的地層呈高自然伽馬特征砂巖層、致密地層及純灰?guī)r地層呈低自然伽馬特征;砂泥巖剖面自