常規(guī)測井培訓(xùn)2-泥巖指示曲線

1、自然電位自然電位：供電電極不供電，井供電電極不供電，井內(nèi)自然存在的電位內(nèi)自然存在的電位自然電位測井：自然電位測井：根據(jù)自然電位曲線研根據(jù)自然電位曲線研究井內(nèi)地質(zhì)剖面的測井究井內(nèi)地質(zhì)剖面的測井方法方法測井方法簡單，實用價值高，是測井方法簡單，實用價值高，是劃分巖性和研究儲集層的基本方劃分巖性和研究儲集層的基本方法之一。法之一。1.1.1自然電場產(chǎn)生的原因自然電場產(chǎn)生的原因 （1）擴散電動勢）擴散電動勢 兩種不同濃度的兩種不同濃度的NaCl溶液接觸時，存在一種使?jié)舛绕胶獾淖匀悔厔?，溶液接觸時，存在一種使?jié)舛绕胶獾淖匀悔厔荩锤邼舛热芤褐械碾x子受滲透壓的作用要穿過滲透性隔膜遷移到低濃度溶即高濃度溶液

2、中的離子受滲透壓的作用要穿過滲透性隔膜遷移到低濃度溶液中去，這種現(xiàn)象叫擴散現(xiàn)象。在擴散過程中，各種離子的遷移率不同，液中去，這種現(xiàn)象叫擴散現(xiàn)象。在擴散過程中，各種離子的遷移率不同，Cl-Na+,擴散結(jié)果使低濃度溶液中擴散結(jié)果使低濃度溶液中Cl-相對增多，形成負電荷富集，而高濃度相對增多，形成負電荷富集，而高濃度溶液中溶液中Na+相對增多，形成正電荷富集，兩種溶液間產(chǎn)生了電動勢。當(dāng)達到相對增多，形成正電荷富集，兩種溶液間產(chǎn)生了電動勢。當(dāng)達到動平衡時（正、負離子遷移速度相同），電動勢保持一定值動平衡時（正、負離子遷移速度相同），電動勢保持一定值 擴散電動勢（擴散電動勢（Ed) Ed=Kdlg(Rm

3、f/Rw) Kd-擴散電動勢系數(shù)擴散電動勢系數(shù)+-CwCm導(dǎo)線導(dǎo)線CWCm電極電極+|+|+|+|+|_ _ _ _+ + + + + + +_ _ _ _ _ _ _ _ _+ + +井內(nèi)自然電位分布圖井內(nèi)自然電位分布圖擴散電動勢產(chǎn)生示意圖擴散電動勢產(chǎn)生示意圖在井中純砂巖井段所測量的自然電位在井中純砂巖井段所測量的自然電位即是擴散電動勢造成的。這是由于濃即是擴散電動勢造成的。這是由于濃度為度為Cw的地層水和濃度為的地層水和濃度為Cmf的泥漿濾的泥漿濾液在井壁附近造成的。液在井壁附近造成的。 泥質(zhì)顆?；旧鲜怯珊泄杌蜾X的晶體組成。由于晶格中的硅泥質(zhì)顆?；旧鲜怯珊泄杌蜾X的晶體組成。由于晶格

4、中的硅或鋁離子被低價的離子取代，泥質(zhì)表面帶負電。為了達到電平衡，或鋁離子被低價的離子取代，泥質(zhì)表面帶負電。為了達到電平衡，必須吸附正離子。這部分被吸附的正離子被稱為平衡離子。有水必須吸附正離子。這部分被吸附的正離子被稱為平衡離子。有水時，在外電場作用下平衡離子也會移動。時，在外電場作用下平衡離子也會移動。 將兩種不同濃度（將兩種不同濃度（CwCm)CwCm)的的NaClNaCl溶液用泥巖隔膜分開，由于泥溶液用泥巖隔膜分開，由于泥巖選擇性地（半透膜）讓正離子通過，使?jié)舛却蟮囊环礁患素搸r選擇性地（半透膜）讓正離子通過，使?jié)舛却蟮囊环礁患素撾姾?，濃度小的一方富集了正電荷。電荷，濃度小的一方富集?/p>

5、正電荷。Eda=Kdalg(Rmf/Rw) Kd-擴散吸附電動勢系數(shù)擴散吸附電動勢系數(shù) 在相當(dāng)厚的砂巖和泥巖接觸面處的自然電位在相當(dāng)厚的砂巖和泥巖接觸面處的自然電位幅度基本上是產(chǎn)生自然電場的總電動勢幅度基本上是產(chǎn)生自然電場的總電動勢SSPSSP。SSP=Ed-EdaSSP =(Kd-Kda)lg(Rmf/Rw)=-Klg(Rmf/Rw)+-CwCm導(dǎo)線導(dǎo)線CWCm電極電極擴散吸附電動勢示意圖擴散吸附電動勢示意圖一、地層水電阻率與泥漿濾液電阻率一、地層水電阻率與泥漿濾液電阻率 淡水泥漿（淡水泥漿（CwCmf 即即RwRmf),自然電位負異常；自然電位負異常； 鹽水泥漿（鹽水泥漿（CwRmf),自

6、然電位正異常；自然電位正異常； Cw=Cmf，自然電位無異常。自然電位無異常。二、泥質(zhì)影響二、泥質(zhì)影響 自然電位幅度隨泥質(zhì)的增加而降低；自然電位幅度隨泥質(zhì)的增加而降低；三、三、 油氣影響油氣影響 含油、含氣引起自然電位幅度降低含油、含氣引起自然電位幅度降低四、地層厚度四、地層厚度 USP隨厚度的減薄而減小，且平緩隨厚度的減薄而減小，且平緩l判斷滲透性巖層判斷滲透性巖層 砂泥巖剖面中，當(dāng)砂泥巖剖面中，當(dāng)RwRmf時，砂巖負異常，時，砂巖負異常，異常幅度隨含泥量的增高而減小。含水砂巖的異常幅度隨含泥量的增高而減小。含水砂巖的自然電位幅度比含油砂巖高。自然電位幅度比含油砂巖高。 自然電位理論曲線自然

7、電位理論曲線l估計滲透性巖層厚度估計滲透性巖層厚度 滲透性地層自然電位具明顯的異常，較厚砂巖用半幅點劃分砂巖厚度滲透性地層自然電位具明顯的異常，較厚砂巖用半幅點劃分砂巖厚度l估計泥質(zhì)含量估計泥質(zhì)含量 Vsh=(2GcurGR-1)/(2Gcur-1)l確定地層水電阻率確定地層水電阻率Rwl自然伽馬測井是最早使用的放射性測井自然伽馬測井是最早使用的放射性測井方法，測量簡單、安全，成本低，應(yīng)用方法，測量簡單、安全，成本低，應(yīng)用價值高。主要用于劃分巖性和儲集層，價值高。主要用于劃分巖性和儲集層，計算地層泥質(zhì)含量等。計算地層泥質(zhì)含量等。(1) 地層的主要放射性核素地層的主要放射性核素 l巖石的自然伽馬

8、放射性是由巖石中放射性核素的種類及其含巖石的自然伽馬放射性是由巖石中放射性核素的種類及其含量決定的。對巖石自然伽馬放射性起決定作用的是量決定的。對巖石自然伽馬放射性起決定作用的是鈾系鈾系、釷釷系系和放射性核素和放射性核素K40。習(xí)慣稱。習(xí)慣稱U238、Th232、K40 。l鈾、釷、鉀含量：鈾、釷、鉀含量：粘土巖中鉀含量最高，約粘土巖中鉀含量最高，約2%；釷次之，約；釷次之，約12ppm；鈾含量一；鈾含量一般最低，約般最低，約6ppm，但在還原環(huán)境形成的生油粘土巖，粘土顆，但在還原環(huán)境形成的生油粘土巖，粘土顆粒對鈾粒子的吸附能力增強，鈾含量明顯升高；粒對鈾粒子的吸附能力增強，鈾含量明顯升高；砂

9、巖和碳酸鹽巖的鈾、釷、鉀含量一般隨其泥質(zhì)含量增加而增砂巖和碳酸鹽巖的鈾、釷、鉀含量一般隨其泥質(zhì)含量增加而增加，但水流作用也可造成鈾含量很高。加，但水流作用也可造成鈾含量很高。鉀、鈾、釷含量鉀、鈾、釷含量 范圍：砂巖分別是范圍：砂巖分別是0.73.8%，0.20.6ppm，0.72.0ppm；碳酸鹽巖分別是；碳酸鹽巖分別是02.0%，0.19.0ppm，0.17ppm。l巖石大類：一般沉積巖放射性低于巖漿巖和變質(zhì)巖。因為巖石大類：一般沉積巖放射性低于巖漿巖和變質(zhì)巖。因為沉積巖一般不含放射性礦物，其放射性主要是巖石吸附放沉積巖一般不含放射性礦物，其放射性主要是巖石吸附放射性物質(zhì)引起的。巖漿巖及變質(zhì)

10、巖則含有較多放射性礦射性物質(zhì)引起的。巖漿巖及變質(zhì)巖則含有較多放射性礦物物 。l沉積巖石的放射性：沉積巖石的放射性：沉積巖中，放射性礦物的含量一般都不高，并且是分散分布沉積巖中，放射性礦物的含量一般都不高，并且是分散分布在巖石中的在巖石中的 ；除鉀鹽層以外，除鉀鹽層以外，沉積巖自然放射性的強弱與巖石中含泥質(zhì)的沉積巖自然放射性的強弱與巖石中含泥質(zhì)的多少有密切的關(guān)系。巖石泥質(zhì)含量越大，自然放射性就越強多少有密切的關(guān)系。巖石泥質(zhì)含量越大，自然放射性就越強。沉積巖的自然放射性，可分為高、中、低三種類型。沉積巖的自然放射性，可分為高、中、低三種類型。高放巖石：泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、深海泥巖，以及鉀鹽高

11、放巖石：泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、深海泥巖，以及鉀鹽層等，其自然伽馬測井讀數(shù)約層等，其自然伽馬測井讀數(shù)約100API以上。特別是深海泥巖以上。特別是深海泥巖和鉀鹽層，自然伽馬測井讀數(shù)在所有沉積巖中是最高。和鉀鹽層，自然伽馬測井讀數(shù)在所有沉積巖中是最高。中放巖石：砂巖、石灰?guī)r和白云巖。自然伽馬測井讀數(shù)介于中放巖石：砂巖、石灰?guī)r和白云巖。自然伽馬測井讀數(shù)介于50100API之間。之間。低放巖石：巖鹽、煤層和硬石膏。自然伽馬讀數(shù)約為低放巖石：巖鹽、煤層和硬石膏。自然伽馬讀數(shù)約為50API以以下。其中硬石膏最低，下。其中硬石膏最低，10API以下。以下。（1）測量原理：）測量原理： 自然伽馬測井儀是通

12、過伽馬探測器把地層中放射的自然伽馬測井儀是通過伽馬探測器把地層中放射的伽馬射線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)過放大輸送到地面儀器記錄伽馬射線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)過放大輸送到地面儀器記錄下來。記錄曲線包括原始計數(shù)率曲線下來。記錄曲線包括原始計數(shù)率曲線CGR和自然伽馬和自然伽馬API工程值工程值GR。 （2）曲線特征：）曲線特征：上下圍巖相同時，曲線對稱，中部極值代表地層讀數(shù)；上下圍巖相同時，曲線對稱，中部極值代表地層讀數(shù)；高放射性地層（如泥巖）對應(yīng)極大值；高放射性地層（如泥巖）對應(yīng)極大值；當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮诋?dāng)?shù)貙雍穸刃∮?倍的鉆頭直徑（倍的鉆頭直徑（h3d0）時，極大）時，極大值隨地層厚度增大而增大（極小值隨地層厚度

13、增大而值隨地層厚度增大而增大（極小值隨地層厚度增大而減?。?。當(dāng)減小）。當(dāng)h3d0時，極值為一常數(shù)，與層厚無關(guān)；時，極值為一常數(shù)，與層厚無關(guān)；當(dāng)當(dāng)h3d0時，可用時，可用“半幅點半幅點”確定地層界面。確定地層界面。（1）地層厚度對）地層厚度對曲線幅度的影響曲線幅度的影響 由于受圍巖影響，由于受圍巖影響，層厚變小（層厚變?。╤3d0）時，要考慮層厚對時，要考慮層厚對GR讀值的影響。讀值的影響。l在放射性源強度和測量條件不變的條件下，在相等的時間間在放射性源強度和測量條件不變的條件下，在相等的時間間隔內(nèi)，對放射性射線的強度進行重復(fù)多次測量，每次記錄的隔內(nèi)，對放射性射線的強度進行重復(fù)多次測量，每次記錄

14、的數(shù)值是不相同的，但總是在某一數(shù)值附近上下變化，這種現(xiàn)數(shù)值是不相同的，但總是在某一數(shù)值附近上下變化，這種現(xiàn)象叫放射性漲落。這是象叫放射性漲落。這是由于放射性元素的各個原子核的衰變由于放射性元素的各個原子核的衰變彼此是獨立的、衰變的次序是偶然的彼此是獨立的、衰變的次序是偶然的等原因造成的。等原因造成的。l這種這種漲落誤差包括兩部分漲落誤差包括兩部分： 某地層測量的平均計數(shù)率的漲落誤差；某地層測量的平均計數(shù)率的漲落誤差； 某地層測量一次，測井曲線每一點計數(shù)率的漲落誤差。某地層測量一次，測井曲線每一點計數(shù)率的漲落誤差。 l所謂深度偏移，是指根據(jù)實測所謂深度偏移，是指根據(jù)實測GR曲線的分層原則（如用半

15、曲線的分層原則（如用半幅點）定出的巖層界面深度與幅點）定出的巖層界面深度與實際深度之間有一偏差，而且實際深度之間有一偏差，而且前者比后者偏淺。這是由于測前者比后者偏淺。這是由于測速速V、地面儀器積分電路有一、地面儀器積分電路有一定的時間常數(shù)定的時間常數(shù)這兩種因素決這兩種因素決定的，因此也常稱這種影響為定的，因此也常稱這種影響為V影響影響。l為了盡可能減小這種影響，在為了盡可能減小這種影響，在實際測井工作中應(yīng)通過試驗選實際測井工作中應(yīng)通過試驗選擇合適的提升速度和時間常數(shù)。擇合適的提升速度和時間常數(shù)。同時，在整理資料時，需通過同時，在整理資料時，需通過同其它曲線的對比，將整個曲同其它曲線的對比，將

16、整個曲線下移一定深度。線下移一定深度。 l井徑的變化對于自然伽馬測井曲線值是有一定影響的。井徑的變化對于自然伽馬測井曲線值是有一定影響的。井徑的擴大井徑的擴大就意味著已下套管井水泥環(huán)增厚和裸眼井就意味著已下套管井水泥環(huán)增厚和裸眼井泥漿層增厚。若水泥和泥漿不含放射性元素則水泥環(huán)泥漿層增厚。若水泥和泥漿不含放射性元素則水泥環(huán)和泥漿層增厚和泥漿層增厚會使自然伽馬測井曲線值降低會使自然伽馬測井曲線值降低。但是由。但是由于泥漿有一些放射性，所以泥漿的影響很小。于泥漿有一些放射性，所以泥漿的影響很小。 l由于鋼鐵對伽馬射線的吸收能力很強，所以下了套管由于鋼鐵對伽馬射線的吸收能力很強，所以下了套管的井，自然

17、伽馬測井曲線值會因套管吸收伽馬射線而的井，自然伽馬測井曲線值會因套管吸收伽馬射線而有所下降。因此應(yīng)用有所下降。因此應(yīng)用GR曲線時，應(yīng)結(jié)合井徑曲線和套曲線時，應(yīng)結(jié)合井徑曲線和套管程序?qū)畯胶吞坠艿挠绊懠右钥紤]校正。管程序?qū)畯胶吞坠艿挠绊懠右钥紤]校正。 l劃分巖性和地層對比劃分巖性和地層對比 SP不能用時，是代替不能用時，是代替SP測井的最好方法，其應(yīng)用還優(yōu)于測井的最好方法，其應(yīng)用還優(yōu)于SP測測井。井。 l劃分儲集層劃分儲集層 在砂泥巖剖面，低自然伽馬異常一般就是砂巖儲集層，在砂泥巖剖面，低自然伽馬異常一般就是砂巖儲集層，“半幅半幅點點”確定儲集層界面；碳酸鹽巖剖面則要結(jié)合其它資料判斷。確定儲集

18、層界面；碳酸鹽巖剖面則要結(jié)合其它資料判斷。l計算地層泥質(zhì)含量計算地層泥質(zhì)含量 當(dāng)?shù)貙硬缓噘|(zhì)以外的放射性物質(zhì)時，自然伽馬曲線是當(dāng)?shù)貙硬缓噘|(zhì)以外的放射性物質(zhì)時，自然伽馬曲線是指示指示地層泥質(zhì)含量的最好方法。地層泥質(zhì)含量的最好方法。 相對值法計算相對值法計算Vsh。l計算粒度中值計算粒度中值 研究表明，研究表明，GR測井曲線的變化與粒度中值測井曲線的變化與粒度中值Md曲線的變化有較曲線的變化有較好的對應(yīng)性，有些油田統(tǒng)計兩者的相關(guān)系數(shù)很高。好的對應(yīng)性，有些油田統(tǒng)計兩者的相關(guān)系數(shù)很高。 用經(jīng)驗關(guān)用經(jīng)驗關(guān)系式計算系式計算Md。l自然伽馬測井儀給出的測量結(jié)果是計數(shù)率。一般地說，計自然伽馬測井儀給出的測量

19、結(jié)果是計數(shù)率。一般地說，計數(shù)率高說明地層的自然放射性強。但是，如果自然伽馬測數(shù)率高說明地層的自然放射性強。但是，如果自然伽馬測井儀未進行刻度，則對于同一客觀環(huán)境，不同的測井儀器井儀未進行刻度，則對于同一客觀環(huán)境，不同的測井儀器所測得的計數(shù)率就會差別很大?？潭鹊哪康木褪鞘箖x器的所測得的計數(shù)率就會差別很大?？潭鹊哪康木褪鞘箖x器的讀數(shù)與地層的參數(shù)建立起響應(yīng)關(guān)系，也就是讀數(shù)與地層的參數(shù)建立起響應(yīng)關(guān)系，也就是對自然伽馬儀對自然伽馬儀器標準化器標準化。l刻度的最基本方法是建立一個人工的標準刻度井，在刻度刻度的最基本方法是建立一個人工的標準刻度井，在刻度井中對每支儀器進行標定。井中對每支儀器進行標定。l美國

20、石油學(xué)會規(guī)定的放射性計數(shù)率單位為美國石油學(xué)會規(guī)定的放射性計數(shù)率單位為API，它是將刻，它是將刻度井中高放與低放地層讀數(shù)之差定為度井中高放與低放地層讀數(shù)之差定為200API。對于每支儀。對于每支儀器，一個器，一個API單位對應(yīng)的計數(shù)率是不同的，從而可使不同單位對應(yīng)的計數(shù)率是不同的，從而可使不同儀器對同一測量對象測得相同儀器對同一測量對象測得相同API值。值。l在全國統(tǒng)一的標準刻度井中進行刻度，稱一級刻度；各大在全國統(tǒng)一的標準刻度井中進行刻度，稱一級刻度；各大油田建立的刻度井，稱二級刻度；還有井場的三級刻度等。油田建立的刻度井，稱二級刻度；還有井場的三級刻度等。（1）刻度要求：）刻度要求： 按刻度

21、規(guī)程進行刻度與校驗。測井前、后按刻度規(guī)程進行刻度與校驗。測井前、后用檢定器對儀器進行刻度，刻度值相對誤差應(yīng)在用檢定器對儀器進行刻度，刻度值相對誤差應(yīng)在5以內(nèi)。以內(nèi)。 （2）測速：）測速： 降低測速可提高測井?dāng)?shù)據(jù)的精度，尤其是在降低測速可提高測井?dāng)?shù)據(jù)的精度，尤其是在目的層。例如裸眼井測井中，國產(chǎn)儀器最大測速一般在目的層。例如裸眼井測井中，國產(chǎn)儀器最大測速一般在10 m/min，CLS3700最大測速為最大測速為18m/min，CSU最大測速為最大測速為9m/min。而套管井中。而套管井中CLS3700最大測速為最大測速為12m/min。（3）重復(fù)性：）重復(fù)性： 在井眼比較好的條件下，重復(fù)曲線與主

22、曲線在井眼比較好的條件下，重復(fù)曲線與主曲線應(yīng)具有良好的重復(fù)性（對比形狀基本相同），相對誤差在應(yīng)具有良好的重復(fù)性（對比形狀基本相同），相對誤差在10以內(nèi)，引進儀器在以內(nèi)，引進儀器在5以內(nèi)。可疑地層須重復(fù)測量。以內(nèi)。可疑地層須重復(fù)測量。（4）數(shù)據(jù)精度：）數(shù)據(jù)精度： 每次下井測量的曲線應(yīng)具有一致性，誤每次下井測量的曲線應(yīng)具有一致性，誤差不超過差不超過5；統(tǒng)計起伏相對誤差在；統(tǒng)計起伏相對誤差在10以內(nèi)，引進數(shù)控儀以內(nèi)，引進數(shù)控儀器要求在器要求在3以內(nèi)；與其它測井曲線以內(nèi)；與其它測井曲線 ( SP、CNL、BHC等等 ) 具具有良好的相關(guān)性；曲線變化符合地區(qū)規(guī)律，與地層巖性吻合。有良好的相關(guān)性；曲線變化符合地區(qū)規(guī)律，與地層巖性吻合。 在鉆井過程中，由于地層受泥漿的沖在鉆井過程中，由于地層受泥漿的沖洗、浸泡以及鉆具的沖擊碰撞等原因，洗、浸泡以及鉆具的沖擊碰撞等原因，實際的井徑往往和鉆頭的直徑不同。通實際的井徑往往和鉆頭的直徑不同。通過測量井徑的變化，可以為地層評價及過測量井徑的變化，可以為地層評價及井眼工程提供一些重要的參考信息。井眼工程提供一些重要的參考信息。 井徑曲線井徑曲線CAL是最常見的測井曲線之是最常見的測井曲線