地球物理測井課件

地球物理測井地球物理測井1、什么是地球物理測井在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法的總稱；又稱為鉆井地球物理、礦場地球物理、油礦地球物理等,簡稱為“測井”。1、什么是地球物理測井在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法測井資料由測井儀器獲得。測井儀器由三大部分組成：（1）井下儀器，用來接收（或探測）周圍介質(zhì)中有關(guān)的信號；（2）測井電纜，主要用來提放井下儀器，確定井下儀器所處的深度，負(fù)責(zé)地面儀器及設(shè)備與井下儀器的通訊；（3）地面儀器,主要用來對測量信號進(jìn)行處理和記錄。測井資料由測井儀器獲得。

通過上測，下測或點測方式，我們就可以獲得井剖面各個地層相應(yīng)的地球物理參數(shù)，即隨深度而變化的地球物理參數(shù)稱為測井曲線或測井?dāng)?shù)據(jù)或圖象，所有的測井曲線和測井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)稱為測井資料。

通過上測，下測或點測方式，我們就可以獲得井剖面各個

測井曲線或圖象也稱為模擬記錄，記錄介質(zhì)為膠片或感光紙。測井?dāng)?shù)據(jù)也稱為數(shù)字記錄，記錄介質(zhì)為磁盤，軟盤，光碟等。測井曲線或圖象也稱為模擬記錄，記錄介質(zhì)為膠片或感地球物理測井課件測井可分為兩個大的階段：第一個為測井資料的獲取階段（即通常所說的“測井”）第二個為測井資料解釋階段（即通常所說的“測井解釋”）

測井可分為兩個大的階段：測井分類

I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、電極電位等電磁性：視電阻率、感應(yīng)、微電極、側(cè)向、微側(cè)向、微球聚焦、電流、接地電阻，磁化率、電磁波測井等彈性：聲速、聲幅、聲波電視、聲波全波列、地震測井等核性(放射性)：自然伽馬、伽馬—伽馬、密度、中子—伽馬、中子—中子、中子—活化、碳氧比測井等其他：井徑、井溫、井斜、地層傾角、氣測、重力測井等按物性基礎(chǔ)不同劃分統(tǒng)稱電測井統(tǒng)稱聲波測井統(tǒng)稱放射性測井三大基本測井方法2、地球物理測井的分類和特點測井分類I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、按物測井分類II按應(yīng)用領(lǐng)域不同劃分石油天然氣測井技術(shù)煤田測井技術(shù)金屬與非金屬測井技術(shù)水文、工程與環(huán)境測井技術(shù)

(簡稱水工環(huán)測井技術(shù)或水工環(huán)測井)煤層氣測井技術(shù)環(huán)境與煤層氣為后發(fā)展起來的2、地球物理測井的分類和特點測井分類II按應(yīng)用領(lǐng)域不同劃分石油天然氣測井技術(shù)環(huán)境與煤層間接地、有條件的測量方法。方法種類多(系列化)

基本方法有電、聲、放射性測井三種

特殊方法(電纜地層測試、地層傾角、成像、核磁共振測井)

分辨率高（相對地面地震而言）儀器綜合化、記錄數(shù)字化、操作程控化、解釋自動化多解性。測井特點2、地球物理測井的分類和特點間接地、有條件的測量方法。測井特點2、地球物理測井的分類和3、測井技術(shù)能做什么---煤田1）、計劃分鉆孔地質(zhì)剖面，確定巖性；2）、確定煤層厚度、深度及其結(jié)構(gòu)；3）、計算煤質(zhì)指標(biāo)；4）、研究鉆孔產(chǎn)狀；5）、地層對比；6）、提供地溫資料；7）、放射性礦床及其它伴生礦床資料；8）、提供與采煤有關(guān)的工程力學(xué)資料等。3、測井技術(shù)能做什么---煤田1）、計劃分鉆孔地質(zhì)剖面，確定4、煤田測井的現(xiàn)狀與發(fā)展隊伍：各省、礦務(wù)局、地質(zhì)隊均建立測井隊伍。水平：在世界占一席之地。儀器：大公司、小公司、引進(jìn)全面開花。1、測井儀器的小型分、組合化、數(shù)字化、圖像化；2、測井方法多樣化；3、精度增加；4、全部采用計算機(jī)。4、煤田測井的現(xiàn)狀與發(fā)展隊伍：各省、礦務(wù)局、地質(zhì)隊均建立測井第二章電法測井1、電測井概念：以研究鉆孔剖面巖石的電學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)電性和化學(xué)活動性）為基礎(chǔ)的一系列測井方法。本章主要內(nèi)容：（1）普通電阻率測井（2）側(cè)向測井（3）電化學(xué)測井第二章電法測井1、電測井概念：以研究鉆孔剖面巖石的電學(xué)性石墨、無煙煤等電阻率很低石墨、無煙煤等電阻率很低主要巖礦石電阻率及其變化范圍ρ沉＜ρ變＜ρ火沉積巖：10～102Ω·ｍ火成巖：102～10Ω·ｍ變質(zhì)巖：介于兩者之間6沉積巖變質(zhì)巖火成巖各種礦物與巖石的電阻率差異由其導(dǎo)電性質(zhì)不同決定的。6沉積巖變質(zhì)巖火成巖各種礦物與巖石的電阻率差異由其導(dǎo)電性質(zhì)不1）巖礦石的巖性；2）巖石孔隙中地層水性質(zhì)；3）巖石的孔隙度以及孔隙結(jié)構(gòu)；4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量;5)巖石中泥質(zhì)成分(泥質(zhì)含量影響巖石的導(dǎo)電性)。2、巖石電阻率的影響因素1）巖礦石的巖性；2、巖石電阻率的影響因素1）巖礦石的巖性巖石是由礦物和孔隙中流體以及膠結(jié)物組成，大多數(shù)沉積巖，當(dāng)其不含導(dǎo)電流體時，由造巖礦物組成的巖石骨架幾乎是不導(dǎo)電的。許多沉積巖之所以能導(dǎo)電，則是因為它們在地下不同程度的具有一定的孔隙，在其中充填了一定數(shù)量的鹽水溶液造成的。于是，電流通過孔隙水流過巖石，巖石因此具有了一定的導(dǎo)電性。1）巖礦石的巖性巖石是由礦物和孔隙中流體以及膠結(jié)物組成，大多組成沉積巖石的固體顆粒部分稱為巖石骨架，這部分導(dǎo)電能力很差，幾乎不導(dǎo)電，因此沉積巖石的導(dǎo)電能力主要取決于地層水的電阻率。地層水的離子導(dǎo)電性與離子數(shù)目和運動速度有關(guān)。2）巖石孔隙中地層水性質(zhì)3)巖石的孔隙度以及孔隙結(jié)構(gòu)在地層水電阻率一定時，巖石孔隙度越大，飽含的地層水?dāng)?shù)量越多，巖石的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，于是巖石電阻率降低；孔隙度小，則巖石導(dǎo)電能力差，巖石電阻率高。組成沉積巖石的固體顆粒部分稱為巖石骨架，這部分導(dǎo)電能4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量

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。5）巖石中泥質(zhì)成分通常，泥質(zhì)含量(單位體積巖石中所含泥質(zhì)的體積)越高，巖石的電阻率越低。泥質(zhì)含量越高，說明泥質(zhì)顆粒數(shù)量多，表面吸附的離子數(shù)也多，在外電場的作用下，就會有大量的離子移動而形成較強(qiáng)的電流，巖石的電阻率隨之降低。4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量5）巖石中泥質(zhì)成分通常，泥通過以上對巖石電阻率的分析，可以看出影響巖石電阻率的因素是非常復(fù)雜的。但是，一定條件下的巖石，其電阻率應(yīng)是一個恒定的數(shù)值，而且有一定的規(guī)律可循。比如在一個地區(qū)，同一個時代、同一種巖性的巖石，其電阻率一般是相近的。因此，只要掌握了各種巖石的電阻率特征，便可根據(jù)由測井測得的電阻率值來劃分鉆井的地質(zhì)剖面，解決有關(guān)地質(zhì)問題。通過以上對巖石電阻率的分析，可以看出二、普通電阻率測井在井中測量被鉆孔穿過的礦、巖層的電阻率，并根據(jù)電阻率的差異，來劃分鉆孔地質(zhì)剖面，研究和解決井下的一些地質(zhì)問題的測井方法。普通電阻率測井又稱視電阻率測井，它是使用最早、應(yīng)用較廣的電阻率測井方法。二、普通電阻率測井普通電阻率測井又稱視電阻率測電源檢流計oMNA電極矩井下介質(zhì)電阻率的測定BA——供電電極B——供電回路電極M、N——測量電極供電回路測量回路1、測量原理電源檢流計oMNA電極矩井下介質(zhì)電阻率的測定BA——供電電極當(dāng)電極B位于無窮遠(yuǎn)處時，距供電電極A一定距離的測量電極M、N兩點是的電位差為：K是與各電極之間距離有關(guān)的系數(shù)，稱為電極系系數(shù)。A、M、N組成電極系電極之間的距離是固定的，因此電極系系數(shù)K是一個常數(shù)。當(dāng)電極B位于無窮遠(yuǎn)處時，距供電電極A一定距離的測量電極鉆井周圍的環(huán)境沖洗帶：靠近井壁的部分，巖石孔隙受到泥漿濾液的強(qiáng)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。泥餅：泥漿滲入的同時，泥漿中的固體顆粒就附著在井壁上形成泥餅，泥餅的滲透性一般較差。鉆井周圍的環(huán)境沖洗帶：靠近井壁的部分，巖石孔隙受到泥漿濾液的地球物理測井課件電極互換原理：把電極系中的電極的功能互換(原供電電極改為測量電極；原測量電極改為供電電極,A-M,B-N)。而各電極的相對位置不變，并且保持測量條件不變時，則所得到的視電阻率曲線和原來的完全相同，這叫做電圾系的互換原理。電極互換原理：2、測井電極系

測井電極系:普通電阻率測井一般井下三個電極(如A,M,N),地面一個電極(如B)，這種測量裝置稱為測井電極系。測井電極系可分為梯度電極系,電位電極系。1)、有關(guān)術(shù)語下井電極：置于井中的電極。地面電極：留在地面的電極。

成對電極:同一回路的兩個電極。如A,B電極,M,N極。不成對電極:在井下除成對電極之外的一個電極。如井下電極為A,M,N,則A為不成對電極。2、測井電極系

成對電極:同一回路的兩個電極。不雙極供電電極:以成對電極作為供電電極的電極系。成對電極的距離:電極系中兩個成對電極之間的距離。不成對電極的距離：不成對電極至鄰近的成對電極之間的距離。單極供電電極:以不成對電極作為供電電極的電極系。正裝電極系:成對電極在不成對電極的下方。倒裝電極系:成對電極在不成對電極的上方。雙極供電電極:以成對電極作為供電電極成對電極的距離:電極系電極系的分類：電位電極系：不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離小于成對電極間的距離(如AM<<MN)的電極系稱為電位電極系。梯度電極系：不成對電極到靠近它的成對電極之間的距離大于成對電極間的距離(AM>>MN)，這種電極系稱為梯度電極系。電極系的分類：電位電極系倒裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方正裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方MNA正裝電位電極系倒裝電位電極系A(chǔ)NM不成對電極電位電極系倒裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方正裝電位梯度電極系頂部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井口方向）底部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井底方向）MNA底部梯度電極系頂部梯度電極系A(chǔ)NM不成對電極梯度電極系頂部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井口方2)、電極系的記錄點、電極矩和探測深度和符號表示記錄點—為確定電極系在井中某深度上測得的視電阻率的深度，在電極系上選擇了一點，作為視電阻率的深度，該點稱為記錄點。用符號“O”表示。梯度電極系—“O”為成對電極的中點電位電極系—“O”為A、M電極的中點ANMoANMo2)、電極系的記錄點、電極矩和探測深度和符號表示記錄點—為確電極距：表示電極系的長度。用“L”表示電位電極系的電極矩：為非成對電極到相鄰那個成對電極間的距離(AM)梯度電極系的電極距：為非成對電極到記錄點之間的距離（AO）oANMLNMoAL電極距：表示電極系的長度。用“L”表示梯度電極系的電極距：為探測半徑：是指在均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，某一半徑劃一球面，如果該球面內(nèi)包括的介質(zhì)對電極系測量結(jié)果的貢獻(xiàn)占總結(jié)果的80-90%，則此半徑為該電極的探測半徑或探測深度。電位電極系的探測半徑為（3-5個）AM梯度電極系的探測半徑為（1-2個）AO隨著電極距的加大，電極系的探測深度也會增大現(xiàn)場一般根據(jù)地層特征、實際需要選擇電極距探測半徑：是指在均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，某一半徑劃一球符號表示：電極系的書寫形式為電極在井中自上而下排序的符號串。若需表示電極系的長度，則可將成對電極和不成對電極之間的距離以米為單位注示在相應(yīng)的電極符號之間。

為底部梯度電極系L=2.25m符號表示：為底部梯度電極系L=2.25m3）、常用電極系3）、常用電極系3、普通電阻率測井的基本分析

（一）理想電極系１）、理想梯度電極系成對電極系間距趨于零的梯度電極系稱理想梯度電極系。3、普通電阻率測井的基本分析（一）理想電極系實際上，，但當(dāng)就行。梯度電極系的視電阻率值與電位梯度（即電場強(qiáng)度）成正比。實際上，，但當(dāng)就行。梯度電極系梯度電極系的視電阻率值主要取決于電極系中O點處的電流密度和介質(zhì)電阻率，這是定性分析梯度電極系視電阻率曲線變化特性的理論依據(jù)。梯度電極系的視電阻率值主要取決于電極系中O點處的電流密度和介2）、理想電位電極系成對電極系間距趨于無窮大的電位電極系稱理想電位電極系。當(dāng)就行。視電阻率與M點電位成正比。2）、理想電位電極系當(dāng)就行。視電阻率與M點電位成電位電極系的視電阻率與M電極沿井軸方向至無限遠(yuǎn)之間的電流密度和介質(zhì)電阻率的乘積有關(guān)，這是定性分析電位電極系視電阻率曲線的理論依據(jù)。電位電極系的視電阻率與M電極沿井軸方向至無限遠(yuǎn)之間的電流（二）視電阻率測井的理論曲線要研究視電阻率的理論曲線方法主要有：（a）數(shù)學(xué)方法（b）借助物理模型——水槽介質(zhì)均為有兩個界面兩種電阻率的三層介質(zhì)，中間層（目的層）為厚度H，其電阻率為，上、下部圍巖電阻率均為，縱軸為深度h，橫軸為。厚層或薄層在測井中是相對于每種測井方法的探測深度而言，凡不小于2倍縱向探測深度的厚度屬于厚層，而小于2倍縱向探測深度的厚度為薄層。

（二）視電阻率測井的理論曲線介質(zhì)均為有兩個界面兩種電阻率的

1)、理想電位電極系

高阻厚層當(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。曲線是連續(xù)的，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。1)、理想電位電極系

2）、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。曲線不連續(xù)，頂部電極系在地層頂界面出現(xiàn)極大值，在底界面出現(xiàn)極小值。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。2）、理想底部梯度電極系3．電位電極系和梯度電極系的關(guān)系（1）都能反映巖層電阻率的相對變化；電位電極系對稱簡單，梯度電極系不對稱，復(fù)雜；（2）在厚巖層的中部，視電阻率都等于地層的電阻率；電位電極系更能反映內(nèi)部的電阻率變化；（3）梯度電極系能更好地確定界面；（4）對薄層而言，梯度電極系的刻畫比較準(zhǔn)確。3．電位電極系和梯度電極系的關(guān)系地球物理測井課件（三）普通電阻率曲線的影響因素

1、圍巖影響巖層總是有限厚的，當(dāng)目的層厚度小于普通電極系探測范圍的縱向?qū)挾葧r，圍巖的影響不可避免。圍巖的影響程度，取決于目的層的厚度H和圍巖電阻率。一般而言，厚度H越小，或者圍巖與目的層之間的電阻率差異越大，則圍巖影響就越嚴(yán)重，由此造成目的層視電阻率與真電阻率的偏差越明顯。

圍巖影響、井眼、鄰層、電極系參數(shù)、巖層傾斜（三）普通電阻率曲線的影響因素1、圍巖影響圍巖影響、井眼、2、井眼的影響這是由于泥漿電阻率總比地層電阻率低，而泥漿又包圍著電極系，使測量的結(jié)果比無井影響時要低。井徑越大，泥漿對測量結(jié)果貢獻(xiàn)越大，在同樣條件下視電阻率就越低。井內(nèi)泥漿電阻率變化也對測量結(jié)果有影響。2、井眼的影響3、鄰層的影響鄰層影響是指相鄰巖層對目的層視電阻率的影響，高阻鄰層的影響尤為突出。4、電極系參數(shù)的影響

主要是指電極距和成對電極之間的距離即極距對視電阻率的影響。3、鄰層的影響5、巖層傾斜的影響

從異常幅度和曲線形狀來看，巖層傾斜對梯度電極系影響甚大，而對電位電極系的影響并不明顯。5、巖層傾斜的影響（四）普通電阻率測井的應(yīng)用1、讀出巖層電阻率值高阻厚層：實側(cè)曲線上讀地層中部較平直線段的視電阻率值作為巖層電阻率值。高阻薄層：視電阻率曲線上只有一個極大值，盡管此極大值小于地層電阻率，但它最接近巖層真值，因此，以此值作為巖層電阻率值。2、劃分巖性剖面

在實測的梯度曲線上，極小值已失去了分層的價值，極大值仍很突出，可采用頂部(倒裝)、底部（正裝）梯度曲線上的極大值，分別確定高阻層頂、底界面。頂界面深度：頂部(倒裝)梯度曲線極大值點位置；底界面深度：底部（正裝）梯度曲線極大值點位置；（四）普通電阻率測井的應(yīng)用1、讀出巖層電阻率值3、劃分巖層劃分的是電性層，但是往往與巖層相互吻合。電位電極系：關(guān)注視電阻率急劇上升的點；梯度電極系：關(guān)注極大值點；4、對比地層與其他測井曲線一起分析，用于了解巖層的變化和地下構(gòu)造的情況。3、劃分巖層

煤系地層中，除砂巖外，其它巖層與煤層之間均有較穩(wěn)定而又有明顯差別的導(dǎo)電性。煤層顯示為明顯的高阻層，頁巖最低為曲線的背景值，而砂巖、砂質(zhì)頁巖介于兩者之間，并也有較大的差異。此外，曲線還相當(dāng)清晰地反映出煤層的夾矸。煤系地層中，除砂巖外，其它巖層與煤層之間均有較穩(wěn)定而第三章核測井核測井：利用巖層的自然放射性或人工放射性來研究鉆孔的地質(zhì)剖面，是核物理與測井技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，又稱放射性測井。特點：1、由于反射性核元素的衰減不受溫度、壓力、電磁場和自身化學(xué)性質(zhì)的影響，可更直接、更本質(zhì)地研究巖石的物理性質(zhì)。2、反射性使用的伽馬射線和中子流等具有較強(qiáng)的穿透能力，因此，在裸眼井或套管井，充滿淡水的井或者充滿高礦化度泥漿的井中都能進(jìn)行測量。第三章核測井核測井：利用巖層的自然放射性或人工放射性來研本章主要內(nèi)容：（1）自然伽馬測井（2）伽馬-伽馬測井（密度測井）（3）中子測井本章主要內(nèi)容：第四章聲波測井聲波測井：是通過研究聲波在井下巖層和介質(zhì)中的傳播特性，從而了解巖層的地質(zhì)特性和井的技術(shù)狀況的一種測井方法。本章主要內(nèi)容：（1）巖石的聲學(xué)特性（2）聲速測井（3）聲幅測井第四章聲波測井聲波測井：是通過研究聲波在井下巖層和介質(zhì)中第一節(jié)巖石的聲學(xué)性質(zhì)是一種機(jī)械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳播。目前聲波測井使用的頻率為20Hz－2MHz。聲波20HZ〈頻率〈20KHZ次聲波

頻率〈20HZ超聲波

頻率〉20KHZ什么叫聲波？第一節(jié)巖石的聲學(xué)性質(zhì)是一種機(jī)械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳一、巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原來形態(tài)的能力。1、彈性2、物體的分類彈性體塑性體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復(fù)原狀的能力。彈性體：產(chǎn)生永久形變。塑性體：可變成

在聲波測井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時間很短，因而巖石可以當(dāng)成彈性體，在巖石中傳播的聲波可以被認(rèn)為是彈性波。一、巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原3、描述彈性體的參數(shù)（1）楊氏模量E(定義為應(yīng)力與其應(yīng)變之比)F—作用外力；l、s—分別為彈性體長度、橫截面積；E—彈性體的楊氏模量，kg/cm2或dyn/cm2F/S—為作用于單位面積上的力，稱為應(yīng)力。

—為彈性體在力方向上的相對形變，稱為應(yīng)變。物理意義：描述彈性體發(fā)生形變的難易程度。Hook定律：3、描述彈性體的參數(shù)（1）楊氏模量E(定義為應(yīng)力與其應(yīng)變之比（2）泊松比σ（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比）=彈性體的橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變

=（△d/d）/（△l/l）物理意義：描述彈性體形狀改變的物理量。dlF（3）體積彈性模量K（定義為應(yīng)力與彈性體的體應(yīng)變之比）K=應(yīng)力/體應(yīng)變=（F/S）/（△V/V）（kg/cm2）體應(yīng)變也稱膨脹率（2）泊松比σ（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變（4）切變模量（）切應(yīng)變：彈性體的形狀改變而體積未發(fā)生變化。：切變角tg=△l/d當(dāng)很小時，tg=△l/dFtd△l切變波的特點：體積不變，邊角關(guān)系發(fā)生變化。=切應(yīng)力/切應(yīng)變=（Ft/s）/=（Ft/s）/△l/d剪切模量—是彈性體在剪切力Ft作用下，切應(yīng)力（Ft/s）與剪切變之比。（4）切變模量（）切應(yīng)變：彈性體的形狀改變而體積未發(fā)生變二、聲波在巖石中的傳播特性1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或P波）：橫波（剪切波或S波）：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播發(fā)向一致的波。介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向垂直的波。二、聲波在巖石中的傳播特性1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或在井下，縱波和橫波都能在地層傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意橫波不能在流體（氣、液體）中傳播。縱波可以在氣體、液體和固體中傳播。在井下，縱波和橫波都能在地層傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻率特性?？v波速度橫波速度E—楊氏模量σ—泊松比ρ—介質(zhì)密度2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻常見巖石及某些物質(zhì)縱波傳播速度（或傳播時差）見P78表3-1縱橫波比由于大多數(shù)巖石的泊松比等于0.25，所以巖石的縱橫波速度比為1.73?？梢姡瑤r石中傳播的縱波比橫波速度快。一般，巖石的密度越大，傳播速度越快，反之亦然。在聲速測井中，縱波是首波。常見巖石及某些物質(zhì)縱波傳播速度（或傳播時差）見P78表3-1三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播特性1、聲波在界面上的反射和折射ⅠⅡθβ1β2入射波P反射波折射波P1S1V1V2P2S2θ1折射定律Vp1＜Vp2θ1＝90°θ1*——第一臨界角滑行縱波三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播特性1、聲波在界面上的反射和折射ⅠVp1＜Vs2θ2＝90°折射定律θ2*——第二臨界角滑行橫波在產(chǎn)生滑行縱波和滑行橫波以后，其逆過程也成立。Vp1＜Vs2折射定律θ2*——第二臨界角滑行橫波在產(chǎn)生滑行TⅠⅡ滑行波R輻射能θ1*

或θ2*滑行縱波和橫波沿界面滑行時，將沿臨界角方向向介質(zhì)Ⅰ中輻射能量。對于井下巖層，一般都滿足vm（泥漿速度）＜vp（地層速度）第一臨界條件，因此井中很容易激發(fā)沿井壁滑行的地層縱波。TⅠⅡ滑行波R輻射能θ1*或θ2*滑行縱波和橫波沿界面滑行常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角2、反射和折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：1

、2—分別為介質(zhì)Ⅰ、Ⅱ的密度V1

、V2—分別為介質(zhì)Ⅰ、Ⅱ的縱波速度R=WR/W=（2?V2-1?V1）/（2?V2+1?V1）反射波的能量WR與入射波的能量W之比。折射波的能量WT與入射波的能量W之比。T=WT/W

=21?V1/（2?V2+1?V1）透射系數(shù)T：2、反射和折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：1、2—分別為3.波阻抗、聲耦合率1）波阻抗Z=波的傳播速度*介質(zhì)的密度=V?2）聲耦合率兩種介質(zhì)的聲阻抗之比：Z1/Z2Z1/Z2越大或越小，聲耦合越差，R大，T小，聲波不易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。Z1/Z2越接近1，聲耦合越好，R小，T大，聲波易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。3.波阻抗、聲耦合率1）波阻抗Z=波的傳播速度*介4.井壁固液界面產(chǎn)生的兩種波A.瑞利波（井壁泥漿的交界面上產(chǎn)生的波，與橫波混在一起不易區(qū)分。）

在彈性介質(zhì)的自由表面上，可以形成類似于水波的面波，這種波叫瑞利波(Rayleighwaves)如圖所示，瑞利波具有以下特點：

(1)產(chǎn)生在彈性介質(zhì)的自由表面。

(2)質(zhì)點運動軌跡為橢圓。

(3)質(zhì)點運動方向相對于波的傳播方向是倒卷的，波速約為橫波波速的80％～90％。瑞利波示意圖4.井壁固液界面產(chǎn)生的兩種波A.瑞利波（井壁泥漿的交界面上B.斯通利波（Stoneleywaves）—由在泥漿中傳播的縱波與在井壁中傳播的橫波相干產(chǎn)生的相干波。速度很低且可用于計算地層滲透率。

斯通利波具有以下特點：（1）由井壁地層橫波和鉆井液中縱波相干產(chǎn)生。（2）對地層滲透性變化敏感。（3）低速，速度小于在鉆井液中傳播的直達(dá)波。

在聲波測井全波列圖上，斯通利波是傳播速度最低的聲波。B.斯通利波（Stoneleywaves）—由在泥漿中傳縱波橫波和瑞利波直達(dá)波斯通利波波幅A時間t聲波測井接收器收到的全波列示意圖縱波橫波和瑞利波直達(dá)波斯通利波波幅A時間t聲波測井接收器收到第二節(jié)聲速測井（聲時差測井）聲時差測井測量聲波通過井下單位厚度巖層的傳播時間，即時差Δt（μs/m），由于時差的倒數(shù)就是聲速v（m/s），因此又叫聲速測井。一、單發(fā)雙收的測量原理ABCDTR1R2源距間距記錄點OOFEGR：接收探頭聲能轉(zhuǎn)化為電能T：發(fā)射探頭電能轉(zhuǎn)化為聲能第二節(jié)聲速測井（聲時差測井）聲時差測井測量聲波通過井下單位1、產(chǎn)生滑行波的條件

V地層

>V泥漿

產(chǎn)生滑行波的過程是可逆的2、到達(dá)接收探頭的波類折射縱波直達(dá)波反射波3、讓滑行縱波首先到達(dá)接收探頭因反射波、直達(dá)波都只在泥漿中傳播，V地大于V泥，如果合理選擇源距可以使滑行縱波首先到達(dá)接收探頭，而成其為首波。1、產(chǎn)生滑行波的條件2、到達(dá)接收探頭的波類折射縱波直達(dá)波反射△t=t2-t1=如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：顯然：CD正好是儀器的間距（常數(shù)），時差與聲速成反比。時差的單位：s/m4、時差的表達(dá)式時差：在介質(zhì)中聲波傳播單位距離所用的時間。ABCDTR1R2源距間距記錄點OOFEG△t=t2-t1=如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：5、輸出的測井曲線輸出一條聲波時差曲線時差s/m5、輸出的測井曲線輸出一條聲波時差曲線時差s/m縱波速度橫波速度密度，E增加，Vp增加巖性不同彈性模量不同VP、VS的影響不同VP、VS不同

二、巖石的聲速特性及影響因素1、VP、VS與、、E間的關(guān)系縱波速度橫波速度密度，E增加，Vp增加巖性常見介質(zhì)和巖石的密度與縱波速度

常見介質(zhì)和巖石的密度與縱波速度2、孔隙度的影響流體的彈性模量和密度都不同于巖石骨架，相對講，即使巖性相同，其中的流體也不同?？紫抖?/p>

傳播速度3、巖層的地質(zhì)時代的影響實際資料表明：厚度、巖性相同，巖層越老，則傳播速度越快。4、巖層的埋藏深度巖性和地質(zhì)時代相同：埋深增加導(dǎo)致傳播速度增加2、孔隙度的影響流體的彈性模量和密度都不同于巖石骨架，相對講結(jié)論：可用傳播速度來研究巖層的巖性和孔隙度。結(jié)論：可用傳播速度來研究巖層的巖性和孔隙度。三、聲波時差曲線的影響因素聲波時差曲線反映巖層的聲速，聲速高的時差值低，聲速低的時差值高，因此時差值受地層特性的控制，此外還受到井條件及儀器本身的影響。三、聲波時差曲線的影響因素聲波時差曲線反映巖層的聲速，聲速高1、井徑的影響。擴(kuò)徑段聲波時差發(fā)生變化，使時差曲線出現(xiàn)假異常。(a)上發(fā)射下接收下界面處Δt上比無井徑異常時差偏小，上界面處Δt上比無井徑異常時差偏大，(b)下發(fā)射上接收下界面處Δt下比無井徑異常時差偏大，上界面處Δt下比無井徑異常時差偏小。井徑對聲速測井曲線影響的實例見圖。1、井徑的影響。擴(kuò)徑段聲波時差發(fā)生變化，使時差曲線出現(xiàn)假異常2.巖層厚度的影響（1）厚層（h>l間距),曲線的半幅點為層界面,曲線幅度的峰值為時差。（2）薄層（h＜l間距）曲線受圍巖的影響大，高速地層的時差增加，用半幅點確定的層界面（視厚度)＞巖層的真實厚度。間距間距2.巖層厚度的影響（1）厚層（h>l間距),曲線的半幅點為層3、周波跳躍的影響（1）產(chǎn)生的原因聲波在具有裂縫和溶洞的地層中傳播時，會因產(chǎn)生多次反射而使能量明顯衰減，特別是裂縫發(fā)育層段，滑行縱波的幅度急劇衰減，以致第二道接收波列的首波不能觸發(fā)記錄，而往往是后續(xù)波以后的第二、第三或者第四各續(xù)至波觸發(fā)記錄。這在聲速時差曲線上表現(xiàn)為時差急劇增大，增大的數(shù)值有一定的規(guī)律，那就是以聲波中心頻率周期的倍數(shù)增大，這種現(xiàn)象稱為“周波跳躍”。（2）周波跳躍的特點時差值大大增加且呈周期性的跳躍3、周波跳躍的影響（1）產(chǎn)生的原因聲波在（3）產(chǎn)生周波跳躍的各種情況含氣的疏松砂巖泥漿氣侵裂縫性地層或破碎帶在現(xiàn)場解釋中周波跳躍往往可以作為氣層或裂縫帶的特征。（3）產(chǎn)生周波跳躍的各種情況含氣的疏松砂巖泥漿氣侵裂縫性地地球物理測井—聲波測井聲速測井（聲時差測井）地球物理測井—聲波測井聲速測井（聲時差測井）四、雙發(fā)雙收聲系——補(bǔ)償聲波時差為了消除深度誤差及井徑不規(guī)則所引起的誤差。人們一般利用雙發(fā)雙收聲系。它由兩個發(fā)射探頭T1、T2、R1、R2組成，R1、R2位于中間，T1和T2交替發(fā)射聲波脈沖，由R1、R2各記錄一次，然后將兩次記錄的時差求平均值，作為當(dāng)前R1、R2對應(yīng)的地層的聲波時差。下面來分析雙發(fā)雙收聲系是怎樣減小或消除深度誤差和井眼不規(guī)則的影響的。1.消除深度誤差雙發(fā)雙收聲系的記錄點O位于R1、R2的中點。當(dāng)T1工作時，反映的是B1C1段（中點為O1）地層的時差平均值。當(dāng)T2工作時，反映的是B2C2段（中點為O2）地層的時差平均值。四、雙發(fā)雙收聲系——補(bǔ)償聲波時差單發(fā)雙收雙發(fā)雙收雙發(fā)四收單發(fā)雙收當(dāng)R1、R2附近的地層巖性沒有發(fā)生變化時，由于，因此取兩次測量結(jié)果的平均值反映的是O點處的時差平均值。實際記錄點為O點，此時實際記錄點和儀器記錄點重合，不再發(fā)生深度誤差。2.井眼補(bǔ)償

，

同一界面處Δt上因井徑變化引起的增大（減小）量與Δt下因井徑變化引起的減?。ㄔ龃螅┫嗟?，平均后消除井徑影響。當(dāng)R1、R2附近的地層巖性沒有發(fā)生變化時，由于3、盲區(qū)補(bǔ)償雙發(fā)雙收聲系的缺點是薄層分辨能力差，不如單發(fā)雙收聲系。這是由于滑行縱波必須是入射波在傳播過程中以一定的傾斜角入射到井壁上時才能產(chǎn)生，而雙發(fā)雙收聲系采取上下兩端發(fā)射，使得兩次時差記錄的井段不能完全重合。特別是低速地層和大井徑的井眼，這一問題更為明顯，而且有時會出現(xiàn)“盲區(qū)”現(xiàn)象。主要是滑行波在傳播時必須是以一定的傾斜角入射到井壁上時才能產(chǎn)生，特別是低速地層和大井徑的井眼，由于臨界角大，這些現(xiàn)象更明顯。當(dāng)T1發(fā)射聲信號時，R1和R2記錄到的時差反映的是A1B1井段上的值；當(dāng)T2發(fā)射時，R1和R2記錄到的時差反映的是A2B2井段上的值，因此，雙發(fā)雙收井眼補(bǔ)償聲波測井值并不能反映兩個接收探頭R1和R2所對應(yīng)地層的聲速時差，也就是說，整個接收探頭所對應(yīng)的地層好像探測不到一樣。把這種由于雙發(fā)雙收聲系測量引起的探測不到的地層層段稱為盲區(qū)。3、盲區(qū)補(bǔ)償T1R1R4T2R2R3T1R4T2R2T1R1R4T2R2R3T1R4T2R2五、聲波測井曲線的特點聲波測井曲線是聲速測井儀測量到的聲波時差隨深度變化的關(guān)系曲線，對于比較理想的地層，如厚的泥巖夾有砂巖薄層的情況。聲波曲線的特點：

①當(dāng)目的層上下圍巖聲波時差一致時，曲線對稱于地層中點。②巖層界面位于時差曲線半幅點③在界面上下一段距離上，測量時差是圍巖和目的層時差的加權(quán)平均效應(yīng)，既不能反映目的層時差，也不能反映圍巖時差。④當(dāng)目的層足夠厚且大于間距時，測量時差的曲線對應(yīng)地層中心處一小段的平均讀值是目的層時差。五、聲波測井曲線的特點地球物理測井課件六、時差曲線的應(yīng)用1.判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度和聲速有：V水>V油>V氣在高孔隙和侵入不深的條件下能識別氣層,其特征:周波跳躍高時差>30微秒/米氣層六、時差曲線的應(yīng)用1.判斷氣層、確定油氣和氣水界面據(jù)流體密度2、劃分地層（確定地層的巖性）由于不同巖性地層具有不同的聲速，因此可以用時差劃分地層。致密巖石的時差<孔隙性巖石的時差巖層的孔隙增加------聲速下降-----時差增加砂巖的時差<泥巖的時差2、劃分地層（確定地層的巖性）由于不同巖性地層具有不同的白云巖:△tma=143s/m（43.5s/ft）

無水硬石膏:△tma=164s/m

（50s/ft）

巖鹽時差:△tma=220s/m淡水:△tmf=620s/m鹽水:△tmf=608s/m對膏巖剖面有很強(qiáng)的分辨力,由于巖鹽和無水石膏在時差曲線上區(qū)別很大,很容易識別。砂巖的理論骨架時差:△tma=182s/m(硅質(zhì)膠結(jié))灰?guī)r:△tma=156

s/m（47.5s/ft）

1m=3.28ft白云巖:△tma=143s/m（43.5s/ft3、計算孔隙度（1）體積物理模型根據(jù)測井方法的探測特性和巖石的各種物理性質(zhì)上的差異,把巖石體積分成幾個部分,然后研究每一部分對巖石宏觀物理量的貢獻(xiàn),并視宏觀物理量為各部分貢獻(xiàn)之和。測井參數(shù)*總體積=∑測井參數(shù)*相應(yīng)體積b=f*+ma（1-）流體骨架純巖石3、計算孔隙度（1）體積物理模型根據(jù)測井方法的探測特性和巖（2）用時差求孔隙度的公式t=tf

*+tma（1-）①固結(jié)壓實的純地層（2）用時差求孔隙度的公式t=tf*+tma代入各參數(shù)：s=30%=0.3解：根據(jù)已知條件可得：例題：已知：一淡水泥漿井中，某固結(jié)壓實的砂巖層的時差為：313.4s/m

，tma=182s/m

，tf=620s/m，求：該層的孔隙度代入各參數(shù)：s=30%=0.3解：根據(jù)已知條件可得：例地球物理測井地球物理測井1、什么是地球物理測井在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法的總稱；又稱為鉆井地球物理、礦場地球物理、油礦地球物理等,簡稱為“測井”。1、什么是地球物理測井在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法測井資料由測井儀器獲得。測井儀器由三大部分組成：（1）井下儀器，用來接收（或探測）周圍介質(zhì)中有關(guān)的信號；（2）測井電纜，主要用來提放井下儀器，確定井下儀器所處的深度，負(fù)責(zé)地面儀器及設(shè)備與井下儀器的通訊；（3）地面儀器,主要用來對測量信號進(jìn)行處理和記錄。測井資料由測井儀器獲得。

通過上測，下測或點測方式，我們就可以獲得井剖面各個地層相應(yīng)的地球物理參數(shù)，即隨深度而變化的地球物理參數(shù)稱為測井曲線或測井?dāng)?shù)據(jù)或圖象，所有的測井曲線和測井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)稱為測井資料。

通過上測，下測或點測方式，我們就可以獲得井剖面各個

測井曲線或圖象也稱為模擬記錄，記錄介質(zhì)為膠片或感光紙。測井?dāng)?shù)據(jù)也稱為數(shù)字記錄，記錄介質(zhì)為磁盤，軟盤，光碟等。測井曲線或圖象也稱為模擬記錄，記錄介質(zhì)為膠片或感地球物理測井課件測井可分為兩個大的階段：第一個為測井資料的獲取階段（即通常所說的“測井”）第二個為測井資料解釋階段（即通常所說的“測井解釋”）

測井可分為兩個大的階段：測井分類

I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、電極電位等電磁性：視電阻率、感應(yīng)、微電極、側(cè)向、微側(cè)向、微球聚焦、電流、接地電阻，磁化率、電磁波測井等彈性：聲速、聲幅、聲波電視、聲波全波列、地震測井等核性(放射性)：自然伽馬、伽馬—伽馬、密度、中子—伽馬、中子—中子、中子—活化、碳氧比測井等其他：井徑、井溫、井斜、地層傾角、氣測、重力測井等按物性基礎(chǔ)不同劃分統(tǒng)稱電測井統(tǒng)稱聲波測井統(tǒng)稱放射性測井三大基本測井方法2、地球物理測井的分類和特點測井分類I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、按物測井分類II按應(yīng)用領(lǐng)域不同劃分石油天然氣測井技術(shù)煤田測井技術(shù)金屬與非金屬測井技術(shù)水文、工程與環(huán)境測井技術(shù)

(簡稱水工環(huán)測井技術(shù)或水工環(huán)測井)煤層氣測井技術(shù)環(huán)境與煤層氣為后發(fā)展起來的2、地球物理測井的分類和特點測井分類II按應(yīng)用領(lǐng)域不同劃分石油天然氣測井技術(shù)環(huán)境與煤層間接地、有條件的測量方法。方法種類多(系列化)

基本方法有電、聲、放射性測井三種

特殊方法(電纜地層測試、地層傾角、成像、核磁共振測井)

分辨率高（相對地面地震而言）儀器綜合化、記錄數(shù)字化、操作程控化、解釋自動化多解性。測井特點2、地球物理測井的分類和特點間接地、有條件的測量方法。測井特點2、地球物理測井的分類和3、測井技術(shù)能做什么---煤田1）、計劃分鉆孔地質(zhì)剖面，確定巖性；2）、確定煤層厚度、深度及其結(jié)構(gòu)；3）、計算煤質(zhì)指標(biāo)；4）、研究鉆孔產(chǎn)狀；5）、地層對比；6）、提供地溫資料；7）、放射性礦床及其它伴生礦床資料；8）、提供與采煤有關(guān)的工程力學(xué)資料等。3、測井技術(shù)能做什么---煤田1）、計劃分鉆孔地質(zhì)剖面，確定4、煤田測井的現(xiàn)狀與發(fā)展隊伍：各省、礦務(wù)局、地質(zhì)隊均建立測井隊伍。水平：在世界占一席之地。儀器：大公司、小公司、引進(jìn)全面開花。1、測井儀器的小型分、組合化、數(shù)字化、圖像化；2、測井方法多樣化；3、精度增加；4、全部采用計算機(jī)。4、煤田測井的現(xiàn)狀與發(fā)展隊伍：各省、礦務(wù)局、地質(zhì)隊均建立測井第二章電法測井1、電測井概念：以研究鉆孔剖面巖石的電學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)電性和化學(xué)活動性）為基礎(chǔ)的一系列測井方法。本章主要內(nèi)容：（1）普通電阻率測井（2）側(cè)向測井（3）電化學(xué)測井第二章電法測井1、電測井概念：以研究鉆孔剖面巖石的電學(xué)性石墨、無煙煤等電阻率很低石墨、無煙煤等電阻率很低主要巖礦石電阻率及其變化范圍ρ沉＜ρ變＜ρ火沉積巖：10～102Ω·ｍ火成巖：102～10Ω·ｍ變質(zhì)巖：介于兩者之間6沉積巖變質(zhì)巖火成巖各種礦物與巖石的電阻率差異由其導(dǎo)電性質(zhì)不同決定的。6沉積巖變質(zhì)巖火成巖各種礦物與巖石的電阻率差異由其導(dǎo)電性質(zhì)不1）巖礦石的巖性；2）巖石孔隙中地層水性質(zhì)；3）巖石的孔隙度以及孔隙結(jié)構(gòu)；4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量;5)巖石中泥質(zhì)成分(泥質(zhì)含量影響巖石的導(dǎo)電性)。2、巖石電阻率的影響因素1）巖礦石的巖性；2、巖石電阻率的影響因素1）巖礦石的巖性巖石是由礦物和孔隙中流體以及膠結(jié)物組成，大多數(shù)沉積巖，當(dāng)其不含導(dǎo)電流體時，由造巖礦物組成的巖石骨架幾乎是不導(dǎo)電的。許多沉積巖之所以能導(dǎo)電，則是因為它們在地下不同程度的具有一定的孔隙，在其中充填了一定數(shù)量的鹽水溶液造成的。于是，電流通過孔隙水流過巖石，巖石因此具有了一定的導(dǎo)電性。1）巖礦石的巖性巖石是由礦物和孔隙中流體以及膠結(jié)物組成，大多組成沉積巖石的固體顆粒部分稱為巖石骨架，這部分導(dǎo)電能力很差，幾乎不導(dǎo)電，因此沉積巖石的導(dǎo)電能力主要取決于地層水的電阻率。地層水的離子導(dǎo)電性與離子數(shù)目和運動速度有關(guān)。2）巖石孔隙中地層水性質(zhì)3)巖石的孔隙度以及孔隙結(jié)構(gòu)在地層水電阻率一定時，巖石孔隙度越大，飽含的地層水?dāng)?shù)量越多，巖石的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，于是巖石電阻率降低；孔隙度小，則巖石導(dǎo)電能力差，巖石電阻率高。組成沉積巖石的固體顆粒部分稱為巖石骨架，這部分導(dǎo)電能4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量

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。5）巖石中泥質(zhì)成分通常，泥質(zhì)含量(單位體積巖石中所含泥質(zhì)的體積)越高，巖石的電阻率越低。泥質(zhì)含量越高，說明泥質(zhì)顆粒數(shù)量多，表面吸附的離子數(shù)也多，在外電場的作用下，就會有大量的離子移動而形成較強(qiáng)的電流，巖石的電阻率隨之降低。4）孔隙中流體性質(zhì)及其含量5）巖石中泥質(zhì)成分通常，泥通過以上對巖石電阻率的分析，可以看出影響巖石電阻率的因素是非常復(fù)雜的。但是，一定條件下的巖石，其電阻率應(yīng)是一個恒定的數(shù)值，而且有一定的規(guī)律可循。比如在一個地區(qū)，同一個時代、同一種巖性的巖石，其電阻率一般是相近的。因此，只要掌握了各種巖石的電阻率特征，便可根據(jù)由測井測得的電阻率值來劃分鉆井的地質(zhì)剖面，解決有關(guān)地質(zhì)問題。通過以上對巖石電阻率的分析，可以看出二、普通電阻率測井在井中測量被鉆孔穿過的礦、巖層的電阻率，并根據(jù)電阻率的差異，來劃分鉆孔地質(zhì)剖面，研究和解決井下的一些地質(zhì)問題的測井方法。普通電阻率測井又稱視電阻率測井，它是使用最早、應(yīng)用較廣的電阻率測井方法。二、普通電阻率測井普通電阻率測井又稱視電阻率測電源檢流計oMNA電極矩井下介質(zhì)電阻率的測定BA——供電電極B——供電回路電極M、N——測量電極供電回路測量回路1、測量原理電源檢流計oMNA電極矩井下介質(zhì)電阻率的測定BA——供電電極當(dāng)電極B位于無窮遠(yuǎn)處時，距供電電極A一定距離的測量電極M、N兩點是的電位差為：K是與各電極之間距離有關(guān)的系數(shù)，稱為電極系系數(shù)。A、M、N組成電極系電極之間的距離是固定的，因此電極系系數(shù)K是一個常數(shù)。當(dāng)電極B位于無窮遠(yuǎn)處時，距供電電極A一定距離的測量電極鉆井周圍的環(huán)境沖洗帶：靠近井壁的部分，巖石孔隙受到泥漿濾液的強(qiáng)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。泥餅：泥漿滲入的同時，泥漿中的固體顆粒就附著在井壁上形成泥餅，泥餅的滲透性一般較差。鉆井周圍的環(huán)境沖洗帶：靠近井壁的部分，巖石孔隙受到泥漿濾液的地球物理測井課件電極互換原理：把電極系中的電極的功能互換(原供電電極改為測量電極；原測量電極改為供電電極,A-M,B-N)。而各電極的相對位置不變，并且保持測量條件不變時，則所得到的視電阻率曲線和原來的完全相同，這叫做電圾系的互換原理。電極互換原理：2、測井電極系

測井電極系:普通電阻率測井一般井下三個電極(如A,M,N),地面一個電極(如B)，這種測量裝置稱為測井電極系。測井電極系可分為梯度電極系,電位電極系。1)、有關(guān)術(shù)語下井電極：置于井中的電極。地面電極：留在地面的電極。

成對電極:同一回路的兩個電極。如A,B電極,M,N極。不成對電極:在井下除成對電極之外的一個電極。如井下電極為A,M,N,則A為不成對電極。2、測井電極系

成對電極:同一回路的兩個電極。不雙極供電電極:以成對電極作為供電電極的電極系。成對電極的距離:電極系中兩個成對電極之間的距離。不成對電極的距離：不成對電極至鄰近的成對電極之間的距離。單極供電電極:以不成對電極作為供電電極的電極系。正裝電極系:成對電極在不成對電極的下方。倒裝電極系:成對電極在不成對電極的上方。雙極供電電極:以成對電極作為供電電極成對電極的距離:電極系電極系的分類：電位電極系：不成對電極到靠近它的那個成對電極之間的距離小于成對電極間的距離(如AM<<MN)的電極系稱為電位電極系。梯度電極系：不成對電極到靠近它的成對電極之間的距離大于成對電極間的距離(AM>>MN)，這種電極系稱為梯度電極系。電極系的分類：電位電極系倒裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方正裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方MNA正裝電位電極系倒裝電位電極系A(chǔ)NM不成對電極電位電極系倒裝電位電極系—成對電極在不成對電極的下方正裝電位梯度電極系頂部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井口方向）底部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井底方向）MNA底部梯度電極系頂部梯度電極系A(chǔ)NM不成對電極梯度電極系頂部梯度電極系—成對電極在不成對電極的下方（井口方2)、電極系的記錄點、電極矩和探測深度和符號表示記錄點—為確定電極系在井中某深度上測得的視電阻率的深度，在電極系上選擇了一點，作為視電阻率的深度，該點稱為記錄點。用符號“O”表示。梯度電極系—“O”為成對電極的中點電位電極系—“O”為A、M電極的中點ANMoANMo2)、電極系的記錄點、電極矩和探測深度和符號表示記錄點—為確電極距：表示電極系的長度。用“L”表示電位電極系的電極矩：為非成對電極到相鄰那個成對電極間的距離(AM)梯度電極系的電極距：為非成對電極到記錄點之間的距離（AO）oANMLNMoAL電極距：表示電極系的長度。用“L”表示梯度電極系的電極距：為探測半徑：是指在均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，某一半徑劃一球面，如果該球面內(nèi)包括的介質(zhì)對電極系測量結(jié)果的貢獻(xiàn)占總結(jié)果的80-90%，則此半徑為該電極的探測半徑或探測深度。電位電極系的探測半徑為（3-5個）AM梯度電極系的探測半徑為（1-2個）AO隨著電極距的加大，電極系的探測深度也會增大現(xiàn)場一般根據(jù)地層特征、實際需要選擇電極距探測半徑：是指在均勻介質(zhì)中，以供電電極為中心，某一半徑劃一球符號表示：電極系的書寫形式為電極在井中自上而下排序的符號串。若需表示電極系的長度，則可將成對電極和不成對電極之間的距離以米為單位注示在相應(yīng)的電極符號之間。

為底部梯度電極系L=2.25m符號表示：為底部梯度電極系L=2.25m3）、常用電極系3）、常用電極系3、普通電阻率測井的基本分析

（一）理想電極系１）、理想梯度電極系成對電極系間距趨于零的梯度電極系稱理想梯度電極系。3、普通電阻率測井的基本分析（一）理想電極系實際上，，但當(dāng)就行。梯度電極系的視電阻率值與電位梯度（即電場強(qiáng)度）成正比。實際上，，但當(dāng)就行。梯度電極系梯度電極系的視電阻率值主要取決于電極系中O點處的電流密度和介質(zhì)電阻率，這是定性分析梯度電極系視電阻率曲線變化特性的理論依據(jù)。梯度電極系的視電阻率值主要取決于電極系中O點處的電流密度和介2）、理想電位電極系成對電極系間距趨于無窮大的電位電極系稱理想電位電極系。當(dāng)就行。視電阻率與M點電位成正比。2）、理想電位電極系當(dāng)就行。視電阻率與M點電位成電位電極系的視電阻率與M電極沿井軸方向至無限遠(yuǎn)之間的電流密度和介質(zhì)電阻率的乘積有關(guān)，這是定性分析電位電極系視電阻率曲線的理論依據(jù)。電位電極系的視電阻率與M電極沿井軸方向至無限遠(yuǎn)之間的電流（二）視電阻率測井的理論曲線要研究視電阻率的理論曲線方法主要有：（a）數(shù)學(xué)方法（b）借助物理模型——水槽介質(zhì)均為有兩個界面兩種電阻率的三層介質(zhì)，中間層（目的層）為厚度H，其電阻率為，上、下部圍巖電阻率均為，縱軸為深度h，橫軸為。厚層或薄層在測井中是相對于每種測井方法的探測深度而言，凡不小于2倍縱向探測深度的厚度屬于厚層，而小于2倍縱向探測深度的厚度為薄層。

（二）視電阻率測井的理論曲線介質(zhì)均為有兩個界面兩種電阻率的

1)、理想電位電極系

高阻厚層當(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。曲線是連續(xù)的，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。1)、理想電位電極系

2）、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。曲線不連續(xù)，頂部電極系在地層頂界面出現(xiàn)極大值，在底界面出現(xiàn)極小值。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。2）、理想底部梯度電極系3．電位電極系和梯度電極系的關(guān)系（1）都能反映巖層電阻率的相對變化；電位電極系對稱簡單，梯度電極系不對稱，復(fù)雜；（2）在厚巖層的中部，視電阻率都等于地層的電阻率；電位電極系更能反映內(nèi)部的電阻率變化；（3）梯度電極系能更好地確定界面；（4）對薄層而言，梯度電極系的刻畫比較準(zhǔn)確。3．電位電極系和梯度電極系的關(guān)系地球物理測井課件（三）普通電阻率曲線的影響因素

1、圍巖影響巖層總是有限厚的，當(dāng)目的層厚度小于普通電極系探測范圍的縱向?qū)挾葧r，圍巖的影響不可避免。圍巖的影響程度，取決于目的層的厚度H和圍巖電阻率。一般而言，厚度H越小，或者圍巖與目的層之間的電阻率差異越大，則圍巖影響就越嚴(yán)重，由此造成目的層視電阻率與真電阻率的偏差越明顯。

圍巖影響、井眼、鄰層、電極系參數(shù)、巖層傾斜（三）普通電阻率曲線的影響因素1、圍巖影響圍巖影響、井眼、2、井眼的影響這是由于泥漿電阻率總比地層電阻率低，而泥漿又包圍著電極系，使測量的結(jié)果比無井影響時要低。井徑越大，泥漿對測量結(jié)果貢獻(xiàn)越大，在同樣條件下視電阻率就越低。井內(nèi)泥漿電阻率變化也對測量結(jié)果有影響。2、井眼的影響3、鄰層的影響鄰層影響是指相鄰巖層對目的層視電阻率的影響，高阻鄰層的影響尤為突出。4、電極系參數(shù)的影響

主要是指電極距和成對電極之間的距離即極距對視電阻率的影響。3、鄰層的影響5、巖層傾斜的影響

從異常幅度和曲線形狀來看，巖層傾斜對梯度電極系影響甚大，而對電位電極系的影響并不明顯。5、巖層傾斜的影響（四）普通電阻率測井的應(yīng)用1、讀出巖層電阻率值高阻厚層：實側(cè)曲線上讀地層中部較平直線段的視電阻率值作為巖層電阻率值。高阻薄層：視電阻率曲線上只有一個極大值，盡管此極大值小于地層電阻率，但它最接近巖層真值，因此，以此值作為巖層電阻率值。2、劃分巖性剖面

在實測的梯度曲線上，極小值已失去了分層的價值，極大值仍很突出，可采用頂部(倒裝)、底部（正裝）梯度曲線上的極大值，分別確定高阻層頂、底界面。頂界面深度：頂部(倒裝)梯度曲線極大值點位置；底界面深度：底部（正裝）梯度曲線極大值點位置；（四）普通電阻率測井的應(yīng)用1、讀出巖層電阻率值3、劃分巖層劃分的是電性層，但是往往與巖層相互吻合。電位電極系：關(guān)注視電阻率急劇上升的點；梯度電極系：關(guān)注極大值點；4、對比地層與其他測井曲線一起分析，用于了解巖層的變化和地下構(gòu)造的情況。3、劃分巖層

煤系地層中，除砂巖外，其它巖層與煤層之間均有較穩(wěn)定而又有明顯差別的導(dǎo)電性。煤層顯示為明顯的高阻層，頁巖最低為曲線的背景值，而砂巖、砂質(zhì)頁巖介于兩者之間，并也有較大的差異。此外，曲線還相當(dāng)清晰地反映出煤層的夾矸。煤系地層中，除砂巖外，其它巖層與煤層之間均有較穩(wěn)定而第三章核測井核測井：利用巖層的自然放射性或人工放射性來研究鉆孔的地質(zhì)剖面，是核物理與測井技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，又稱放射性測井。特點：1、由于反射性核元素的衰減不受溫度、壓力、電磁場和自身化學(xué)性質(zhì)的影響，可更直接、更本質(zhì)地研究巖石的物理性質(zhì)。2、反射性使用的伽馬射線和中子流等具有較強(qiáng)的穿透能力，因此，在裸眼井或套管井，充滿淡水的井或者充滿高礦化度泥漿的井中都能進(jìn)行測量。第三章核測井核測井：利用巖層的自然放射性或人工放射性來研本章主要內(nèi)容：（1）自然伽馬測井（2）伽馬-伽馬測井（密度測井）（3）中子測井本章主要內(nèi)容：第四章聲波測井聲波測井：是通過研究聲波在井下巖層和介質(zhì)中的傳播特性，從而了解巖層的地質(zhì)特性和井的技術(shù)狀況的一種測井方法。本章主要內(nèi)容：（1）巖石的聲學(xué)特性（2）聲速測井（3）聲幅測井第四章聲波測井聲波測井：是通過研究聲波在井下巖層和介質(zhì)中第一節(jié)巖石的聲學(xué)性質(zhì)是一種機(jī)械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳播。目前聲波測井使用的頻率為20Hz－2MHz。聲波20HZ〈頻率〈20KHZ次聲波

頻率〈20HZ超聲波

頻率〉20KHZ什么叫聲波？第一節(jié)巖石的聲學(xué)性質(zhì)是一種機(jī)械波，是介質(zhì)質(zhì)點振動向四周的傳一、巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原來形態(tài)的能力。1、彈性2、物體的分類彈性體塑性體受力發(fā)生形變，一旦外力取消又能恢復(fù)原狀的能力。彈性體：產(chǎn)生永久形變。塑性體：可變成

在聲波測井中，聲源的能量很小，聲波作用在巖石上的時間很短，因而巖石可以當(dāng)成彈性體，在巖石中傳播的聲波可以被認(rèn)為是彈性波。一、巖石的彈性及彈性參數(shù)是指物體受有限外力而發(fā)生形變后恢復(fù)原3、描述彈性體的參數(shù)（1）楊氏模量E(定義為應(yīng)力與其應(yīng)變之比)F—作用外力；l、s—分別為彈性體長度、橫截面積；E—彈性體的楊氏模量，kg/cm2或dyn/cm2F/S—為作用于單位面積上的力，稱為應(yīng)力。

—為彈性體在力方向上的相對形變，稱為應(yīng)變。物理意義：描述彈性體發(fā)生形變的難易程度。Hook定律：3、描述彈性體的參數(shù)（1）楊氏模量E(定義為應(yīng)力與其應(yīng)變之比（2）泊松比σ（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比）=彈性體的橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變

=（△d/d）/（△l/l）物理意義：描述彈性體形狀改變的物理量。dlF（3）體積彈性模量K（定義為應(yīng)力與彈性體的體應(yīng)變之比）K=應(yīng)力/體應(yīng)變=（F/S）/（△V/V）（kg/cm2）體應(yīng)變也稱膨脹率（2）泊松比σ（定義為外力作用下，彈性體的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變（4）切變模量（）切應(yīng)變：彈性體的形狀改變而體積未發(fā)生變化。：切變角tg=△l/d當(dāng)很小時，tg=△l/dFtd△l切變波的特點：體積不變，邊角關(guān)系發(fā)生變化。=切應(yīng)力/切應(yīng)變=（Ft/s）/=（Ft/s）/△l/d剪切模量—是彈性體在剪切力Ft作用下，切應(yīng)力（Ft/s）與剪切變之比。（4）切變模量（）切應(yīng)變：彈性體的形狀改變而體積未發(fā)生變二、聲波在巖石中的傳播特性1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或P波）：橫波（剪切波或S波）：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播發(fā)向一致的波。介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向垂直的波。二、聲波在巖石中的傳播特性1、縱波、橫波的定義縱波（壓縮波或在井下，縱波和橫波都能在地層傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意橫波不能在流體（氣、液體）中傳播。縱波可以在氣體、液體和固體中傳播。在井下，縱波和橫波都能在地層傳播，而泥漿中只能傳播縱波。注意2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻率特性?？v波速度橫波速度E—楊氏模量σ—泊松比ρ—介質(zhì)密度2、巖石的聲速特性聲波在介質(zhì)中的傳播特性主要指聲速、聲幅和頻常見巖石及某些物質(zhì)縱波傳播速度（或傳播時差）見P78表3-1縱橫波比由于大多數(shù)巖石的泊松比等于0.25，所以巖石的縱橫波速度比為1.73?？梢?，巖石中傳播的縱波比橫波速度快。一般，巖石的密度越大，傳播速度越快，反之亦然。在聲速測井中，縱波是首波。常見巖石及某些物質(zhì)縱波傳播速度（或傳播時差）見P78表3-1三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播特性1、聲波在界面上的反射和折射ⅠⅡθβ1β2入射波P反射波折射波P1S1V1V2P2S2θ1折射定律Vp1＜Vp2θ1＝90°θ1*——第一臨界角滑行縱波三、聲波在介質(zhì)界面上的傳播特性1、聲波在界面上的反射和折射ⅠVp1＜Vs2θ2＝90°折射定律θ2*——第二臨界角滑行橫波在產(chǎn)生滑行縱波和滑行橫波以后，其逆過程也成立。Vp1＜Vs2折射定律θ2*——第二臨界角滑行橫波在產(chǎn)生滑行TⅠⅡ滑行波R輻射能θ1*

或θ2*滑行縱波和橫波沿界面滑行時，將沿臨界角方向向介質(zhì)Ⅰ中輻射能量。對于井下巖層，一般都滿足vm（泥漿速度）＜vp（地層速度）第一臨界條件，因此井中很容易激發(fā)沿井壁滑行的地層縱波。TⅠⅡ滑行波R輻射能θ1*或θ2*滑行縱波和橫波沿界面滑行常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角常見介質(zhì)的縱橫波速度及第一第二臨界角2、反射和折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：1

、2—分別為介質(zhì)Ⅰ、Ⅱ的密度V1

、V2—分別為介質(zhì)Ⅰ、Ⅱ的縱波速度R=WR/W=（2?V2-1?V1）/（2?V2+1?V1）反射波的能量WR與入射波的能量W之比。折射波的能量WT與入射波的能量W之比。T=WT/W

=21?V1/（2?V2+1?V1）透射系數(shù)T：2、反射和折射系數(shù)（R、T）反射系數(shù)R：1、2—分別為3.波阻抗、聲耦合率1）波阻抗Z=波的傳播速度*介質(zhì)的密度=V?2）聲耦合率兩種介質(zhì)的聲阻抗之比：Z1/Z2Z1/Z2越大或越小，聲耦合越差，R大，T小，聲波不易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。Z1/Z2越接近1，聲耦合越好，R小，T大，聲波易從介質(zhì)1到介質(zhì)2中去。3.波阻抗、聲耦合率1）波阻抗Z=波的傳播速度*介4.井壁固液界面產(chǎn)生的兩種波A.瑞利波（井壁泥漿的交界面上產(chǎn)生的波，與橫波混在一起不易區(qū)分。）

在彈性介質(zhì)的自由表面上，可以形成類似于水波的面波，這種波叫瑞利波(Rayleighwaves)如圖所示，瑞利波具有以下特點：

(1)產(chǎn)生在彈性介質(zhì)的自由表面。

(2)質(zhì)點運動軌跡為橢圓。

(3)質(zhì)點運動方向相對于波的傳播方向是倒卷的，波速約為橫波波速的80％～90％。瑞利波示意圖4.井壁固液界面產(chǎn)生的兩種波A.瑞利波（井壁泥漿的交界面上B.斯通利波（Stoneleywaves）—由在泥漿中傳播的縱波與在井壁中傳播的橫波相干產(chǎn)生的相干波。速度很低且可用于計算地層滲透率。

斯通利波具有以下特點：（1）由井壁地層橫波和鉆井液中縱波相干產(chǎn)生。（2）對地層滲透性變化敏感。（3）低速，速度小于在鉆井液中傳播的直達(dá)波。

在聲波測井全波列圖上，斯通利波是傳播速度最低的聲波。B.斯通利波（Stoneleywaves）—由在泥漿中傳縱波橫波和瑞利波直達(dá)波斯通利波波幅A時間t聲波測井接收器收到的全波列示意圖縱波橫波和瑞利波直達(dá)波斯通利波波幅A時間t聲波測井接收器收到第二