常規(guī)測井方法及其應用

第一講現(xiàn)代油氣測井常規(guī)方法的地質(zhì)應用

本講將從油氣測井現(xiàn)狀出發(fā)，按在地質(zhì)應用中的重要性，分別對常規(guī)測井的探測對象及其地質(zhì)解釋依次介紹。它們分別是：自然伽馬測井曲線的地質(zhì)應用自然電位測井曲線的地質(zhì)應用密度測井曲線的地質(zhì)應用中子測井曲線的地質(zhì)應用聲波測井曲線的地質(zhì)應用普通電阻率測井的地質(zhì)應用側(cè)向測井曲線的地質(zhì)應用感應測井曲線的地質(zhì)應用井徑測井曲線的地質(zhì)應用現(xiàn)代油氣測井常規(guī)方法的地質(zhì)應用（THEGammaRayWellLogging）

1．測量對象自然伽瑪測井是測量地層中天然伽瑪射線強度，其強度取決于地層中放射性物質(zhì)的含量。在沉積巖中，由于粘土顆粒吸附放射性元素的能力比其它骨架顆粒要強，故GR射線強度主要取決于泥質(zhì)含量的多少。一、自然伽瑪測井GR

因為GR測井值與巖石礦物成份和泥質(zhì)含量有關，所以在地質(zhì)分析中主要用來：

（1）劃分巖性及地層對比在富含泥質(zhì)地層顯示高值；當?shù)貙又懈患蟹派湫栽貢r（如鉀長石、鋯石、云母等），顯示異常高值。

（2）利用GR測井曲線形態(tài)特征解釋沉積環(huán)境

GR測井曲線是沉積微相分析的主要手段，可以根據(jù)GR曲線形態(tài)的變化、頂?shù)捉佑|關系和幅度的大小來推斷砂巖的沉積層序、粒度變化、物源供給變化、砂體改造程度，進而推斷砂體的沉積微相（microfacies）和微環(huán)境（microevironment）。以上兩種應用均需配合其它測井方法（如SP）進行實際應用。2．地質(zhì)應用

劃分巖性石膏致密灰?guī)r泥質(zhì)灰?guī)r

地層對比

（3）利用GR測井值計算泥質(zhì)含量經(jīng)常采用的方法是相對值法：

式中：GCUR——希爾奇（hilchie）指數(shù)，它與地層地質(zhì)時代有關，常以為：第三系地層取3.7，老地層取2。

Sh1——GR相對值，也稱泥質(zhì)含量指數(shù)。

其中，GR、GRmax、GRmin分別表示目的層、純泥巖層、純砂巖層的GR讀數(shù)。標準化單位為:API

3．適用范圍

GR測井適用面廣，既可在下套管井測井，也適用于空氣鉆進、油基泥漿的鉆孔中。在碳酸鹽巖剖面，它是地質(zhì)解釋的一種工具。主要影響因素：1）測井速度。測速大，測井曲線形狀發(fā)生畸變；2）統(tǒng)計起伏。衰變和射線探測的隨機性；3）井眼條件的影響。井徑、泥漿密度、套管、水泥環(huán)等。自然伽馬曲線的統(tǒng)計起伏1．測量對象

當井內(nèi)鉆井液的礦化度與地層水礦化度不同時，在井中就會形成電位（電勢），自然電位測井就是探測井眼中這種電位的測井方法。

二、自然電位測井SP

vMN井中電極M與地面電極N之間的電位差(SelfPotentialCurve)

通常泥巖的SP是類似的，而且其讀數(shù)很穩(wěn)定，SP曲線平直，常稱之為泥巖基線，曲線向左偏移表明是滲透性地層。砂泥巖剖面：泥巖：SP曲線平直（泥巖基線）砂巖：負異常（Rmf>Rw）負異常幅度與粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比。SP

2．地質(zhì)應用

（1）識別儲層在碎屑巖剖面中，儲層SP顯示負異常。

（2）分層并確定地層厚度

SP曲線的拐點相當于滲透層與非滲透層的界面，利用半幅點法劃分地層界面、確定地層厚度。

SP（3）進行地層對比和沉積環(huán)境分析在相當大的區(qū)域內(nèi)，某些特殊地層的SP曲線相類似，利用這種現(xiàn)象在長距離范圍進行地質(zhì)對比。

SP曲線形狀代表特殊的地下沉積環(huán)境，SP曲線的斜率及曲線的對稱情況有助于鑒別沉積環(huán)境和某些地質(zhì)特征。

三高阻泥巖標準層泥巖標準層泥巖標準層

（4）確定泥質(zhì)含量VshSP測井值與流體特性密切相關，SP幅度大小受泥質(zhì)含量的影響，可用于計算Vsh。

式中：PSP——解釋層的SP幅度（mv）

SSP——純水層的靜自然電位（mv）（5）判斷油水層的依據(jù)之一巖性一致的儲層由于所含流體的性質(zhì)不同，SP反應不同。油層的SP幅度<水層的SP幅度

油層水層（6）確定地層水電阻率Rw

利用SP幅度及溫度、泥漿濾液電阻率Rmfe，估算地層等效電阻率Rwe。

式中：K——SP系數(shù)

K=60+0.133T（°F

）或K=70.7(273+T（°C）)/298

(7)判斷水淹層油層水淹后，SP基線偏移，幅度減小。

基線偏移幅度減小3．適用范圍

SP測井既受地層水與泥漿間礦化度差值影響，也受泥質(zhì)、層厚、高阻層等的影響，所以適用范圍窄，僅適用于碎屑巖剖面和充以可導電泥漿的裸眼井，解釋中存在多解性，地質(zhì)上應用不及GR。

1．探測對象

密度測井是探測井內(nèi)巖石體積密度的變化。

三、密度測井DEN（FDC）——Densitylogging

2．地質(zhì)應用（1）是測量巖層孔隙度的方法之一密度測井主要反映巖石礦物組成及流體特征。密度測井響應方程：

ρb＝（1－φD）*ρma+φD*ρf

式中：ρma——骨架密度

ρf——流體密度

φD——孔隙度一般：ρma>2.3,ρf≤1，所以φ的大小對體積密度值影響很大。當?shù)貙涌紫冻湟蕴烊粴鈺r，即ρf很小，所以體積密度值

ρb明顯降低。巖性因素對體積密度值影響較小，用DEN確定φD,可由上式推得：

（2）判斷巖性對純巖性如無水石膏、巖鹽、白云巖、致密灰?guī)r、煤層等都有既定的密度值，可與其它巖性相區(qū)分。由于密度測井對井眼變化過于敏感，對井壁的規(guī)則性要求過高，它對高——中孔隙度砂巖其定性效果不如AC。這也正是在部分油田（如長慶油田）利用DEN計算孔隙度效果要好于AC的主要原因。3．適用范圍

DEN對井眼質(zhì)量要求高，對于擴徑、不平整井壁均應進行校正。目前常采用的是補償密度測井儀FDC（雙源距貼井壁測量，長短源距探測器組合補償泥餅影響。輸出體積密度曲線DEN、密度校正曲線CORR和井徑曲線）。

新方法——巖性密度測井

巖性密度測井能夠同時測量地層的體積密度和巖石光電吸收截面指數(shù)（Pe），Pe參數(shù)用于指示巖石中礦物的含量。

巖性密度測井的應用包括區(qū)分巖性、確定粘土含量、計算地層的孔隙度、確定含氣層和識別裂縫。（LDT）（Litho-Densitylogging）

巖性密度測井是國外70年代后期研制的一種新測井方法。它是在密度測井基礎上發(fā)展起來的。1．探測對象中子測井是測量井中的熱中子分布。輸出視孔隙度φN。常見的中子測井僅有兩種：（1）測超熱中子分布的井壁中子測井儀：SNP（2）測熱中子分布的補償中子測井儀：CNL它們的區(qū)別如下：

四、中子測井（NEUTRONLOG）名稱

探測器個數(shù)

所測φN值反映內(nèi)容

SNP1只反映地層含氫指數(shù)，不受Cl－干擾

CNL2反映地層含氫指數(shù)及Cl－元素影響

補償中子測井補償中子測井主要用于識別孔隙性地層和估算孔隙度。通常，通過將中子測井孔隙度與其它孔隙度測井或者巖心分析資料對比，能夠?qū)鈱訌挠蛯踊蛘咚畬又袇^(qū)分出來。中子和密度測井相結(jié)合能夠提供精確的地層評價資料。

應用：

·確定孔隙度；

·識別氣層；

·結(jié)合其它類型的孔隙度測井識別巖性。2．地質(zhì)應用（1）識別孔隙地層，確定孔隙度φN

因為中子孔隙度測井是一種通過地層含氫量來反映充滿液體的孔隙大小的測井方法。所以：其中，φN、φNma

、φNf分別表示巖層、骨架、孔隙流體的含氫指數(shù)。

（2）與密度孔隙度配合，較易識別氣層。由于氣層的含氫指數(shù)低，故ψN偏小。（3）利用雙中子（ψ超熱、ψ熱中子）重疊曲線可快速識別淡水水淹層和高礦化度水層。淡水層：熱中子孔隙度ψther=超熱中子孔隙度ψepi鹽水層：熱中子孔隙度ψther>超熱中子孔隙度ψepi（4）識別巖性

1.探測對象聲波測井是探測井內(nèi)巖層聲波時差的變化。

五、聲波測井曲線的地質(zhì)應用AC

（Acoustilog/

Acousticlogging/Soniclogging)巖石骨架值砂巖182

168灰?guī)r156白云巖143硬石膏164淡水620鹽水606補償聲波測井補償聲波測井是測量所鉆開地層的聲速。補償測量能消除惡劣井眼條件的影響。測量的傳播時間可用來進行地層對比和計算地層孔隙度。

應用：

·確定含流體地層的孔隙度；

·在惡劣井眼條件下采集準確孔隙度資料；

·地層對比；

·采集地層速度資料；

·結(jié)合其它孔隙度資料識別巖性；

·結(jié)合其它孔隙度資料確定次生孔隙度；

·從波形特征或變密度顯示識別裂縫。高分辨率聲波測井2．地質(zhì)應用（1）確定巖層的孔隙度在固結(jié)、壓實的純地層中，若有小的均勻分布的粒間孔隙，則ψ與Δt

間存在線性關系，該式稱為平均時間公式或威利公式：

式中：Δt、Δtma、Δtf

分別為巖層、巖石骨架、流體的時差值。單位：μs/m

由于Δtma、Δtf

難以求準，通常按地區(qū)，針對某一地層用巖心分析資料和測井資料建立ψ與Δt的統(tǒng)計關系。

（2）識別氣層聲波時差在氣層上反映高的Δt值，在松散層含氣時，會出現(xiàn)明顯的周波跳躍現(xiàn)象。

（3）劃分地層，進行地層對比

a．砂泥巖剖面砂巖速度一般較大，Δt較低，通常鈣質(zhì)膠結(jié)比泥質(zhì)膠結(jié)的Δt要低。隨鈣質(zhì)增多，Δt下降，隨Vsh增多，Δt增大。

b.碳酸鹽巖剖面致密的灰?guī)r與白云巖Δt最低，若含泥質(zhì)，Δt增大，如有孔隙或裂縫時，Δt有明顯增大。（4）利用中子密度交會孔隙度ψDN與ψs的差值，可判斷有無次生孔隙存在。

因為AC確定的ψs基本反映的是巖石的粒間孔隙度，它小于ψDN.（5）判斷水淹層油層水淹后，AC增大，Rt減小。AC增大Rt減?。?）可用于繪制合成地震剖面，在油藏描述中，進行地震剖面的層位標定工作。（7）估計地層異常壓力大30井－大5井泥巖壓實特征對比圖三孔隙度測井識別油氣層

普通電阻率測井是地球物理測井中最基本、最常用的測井方法，也是最早出現(xiàn)的方法之一。六、普通電阻率測井Rt

1．探測對象各種巖石在外加電場作用下其導電能力各不相同，普通電阻率測井就是反映巖石的導電能力強弱。

普通電阻率法測井是把一個普通的電極系（由三個或以上電極組成）放入井內(nèi)，另一個電極留在地面，測量井內(nèi)巖石電阻率變化的曲線。在測量地層電阻率時，要受井徑、泥漿電阻率、上下圍巖及電極距等因素的影響，測得的參數(shù)不等于地層的真電阻率，而是被稱為地層的視電阻率。因此普通電阻率測井又稱為視電阻率測井。六、普通電阻率測井Rt

2．地質(zhì)應用（1）劃分巖性剖面在砂泥巖剖面中，利用電阻率的差異將尋找的高阻層分辨出來，然后參考SP曲線，把在SP曲線上具負異常的高阻層井段找出來，即為解釋的目的層。（2）常用于地層對比（尤其是油藏剖面/油層對比）（3）研究儲層徑向電阻率的變化。（4）識別油水層和確定So

油層：Rt較高水層：Rt較低

3．適用條件普通電阻率測井適用于地層厚度較大、在地層電阻率和泥漿電阻率相差不太懸殊的情況下（淡水泥漿）、中、低電阻率的碎屑巖剖面。，可以采用普通電極系測井來求地層電阻率；

4．（介紹）幾種經(jīng)常提到的名詞

A．標準測井（1：500標準測井圖）在一個油田或一個地區(qū)，或一個完整的區(qū)域內(nèi)，為了研究地質(zhì)剖面巖性變化、構(gòu)造形態(tài)或進行大段油層的對比工作，常使用標準電極系和其它幾種測井方法在全地區(qū)的井中，用相同的深度比例（1：500）和相同的橫向比例，對全井段進行測井，這種測井組合，叫——標準測井。標準測井內(nèi)容包括：標準電極系電阻率測井，SP測井和井徑，有的還包括GR。我國大部分油田多用：R0.5電位電極系和R2.5底部梯度電極系作為標準電極系。

某井標準測井圖某井組合測井圖

B．橫向測井橫向測井就是研究儲層徑向電阻率的變化、求取巖層真電阻率的一種組合測井。它由一系列電極距不同的一組底部梯度電極系測井組成，常用到的有：0.45m、1m、2.5m、4m、8m。

C．微電極測井

微電極測井輸出兩條曲線：微梯度：探測深度40mm

受泥餅影響大。微電位：探測深度100mm

主要反映井壁附近沖洗帶電阻率Rxo具有較強的縱向分辯能力。

微電極測井的地質(zhì)應用

（1）確定巖層界面微電極曲線的縱向分辨能力較強，劃分薄互層和薄夾層比較可靠，根據(jù)曲線的半幅點確定地層界面。（2）劃分巖性和滲透性地層

滲透性地層在微電極曲線上的基本特征就是具有幅度差，而非滲透性地層的曲線無幅度差或正負不定的較小的幅度差。（微電位曲線幅度大于微梯度曲線幅度為正幅度差）同時根據(jù)幅度的大小和幅度差的大小可詳細劃分巖性和判斷巖層的滲透性。

（3）確定含油砂巖的有效厚度he

在評價油氣層和計算儲量時，需要求出油氣層的有效厚度，由于微電極曲線具有劃分薄層和區(qū)分滲透性和非滲透性地層的二大特點，利用它將油氣層中的非滲透薄夾層劃分出來并把其厚度從含油氣井段的總厚度中扣除就得到油氣層的he。（4）確定井徑擴大井段在井內(nèi)如有井壁坍塌形成的大洞穴或石灰?guī)r的大溶洞時，在這些井段中微電極系的極板懸空，所測視電阻率曲線幅度降低，其視電阻率和泥漿電阻率基本相同。（5）確定沖洗帶電阻率和泥餅的厚度。

在地層較薄、電阻率很高（高阻薄層），或者在高礦化度泥漿（如鹽水泥漿）的情況下，由于泥漿電阻率很低，使得電極流出的電流大部分都在井眼和圍巖中流過，進入測量層的電流很少。因此測量的視電阻率曲線變化平緩，不能用來劃分地層，判斷巖性。另外，在砂泥巖交互層地區(qū)，高阻鄰層對普通電極系的屏蔽影響很大，使其難以進行分層和確定地層真電阻率。七、側(cè)向測井Laterlog

為了減小泥漿的分流作用和低阻圍巖的影響，提出了側(cè)向測井，又稱聚集測井。如三側(cè)向測井由主電極A0流出的電流在屏蔽電極電流的作用下，呈水平層狀進入地層，這樣大大減小了井和圍巖的影響，使三側(cè)向具有較高的分層能力，適合在高礦化度泥漿中使用。

常用的側(cè)向測井有：三側(cè)向RLL3、七側(cè)向RLL7、雙側(cè)向RLL(DualLaterlog)、微側(cè)向RMLL(Microlaterlog)、鄰近側(cè)向RPL(Proximitylog)、微球聚集RMSFL。

其中，微側(cè)向RMLL和微球聚集RMSFL是常用的沖洗帶電阻率測井。1．RLL3、RLL7、RLL的地質(zhì)應用（1）用來確定含水飽和度當?shù)貙觾?nèi)含有高導電性鉆井液或目的層的Rt很高時，可得出可靠的電阻率值，且對充滿導電泥漿的井，井眼的影響是很小的，這時可利用阿爾奇公式，求出Sw。（2）根據(jù)深、淺側(cè)向的幅度差判斷油水層。油層：正幅度差，RLLD>RLLS減阻侵入。水層：負幅度差，RLLD<RLLS增阻侵入。（3）劃分地質(zhì)剖面常在視電阻率曲線開始急劇上升的位置為地層界面。

雙側(cè)向測井RLL

雙側(cè)向測井儀是一種用來測量由鹽水鉆井液鉆井的裸眼井的地層電阻率儀器。其測量原理是使：“聚焦”的電流流入地層。雙側(cè)向儀器在高阻地層（>100歐姆米）和鉆井液電阻率比地層水電阻率低的地層中測井要優(yōu)于感應儀器。雙側(cè)向儀器能提供一條深探側(cè)電阻率和一條淺探側(cè)電阻率曲線。

應用：

·

適合于高阻剖面、鹽水泥漿條件；確定鹽水鉆井液和高阻地層的電阻率；

·

劃分剖面，判別油氣層；

·

用于高阻地層裂縫識別，儲層評價。利用雙側(cè)向進行裂縫儲層識別3．微側(cè)向測井RMLL的地質(zhì)應用（1）確定沖洗帶電阻率Rxo（2）劃分薄層因為RMLL主流層厚度很小，約44mm，所以縱向分辨能力強，可分出約50mm的薄層。

RMLL一般用在泥餅不厚、泥漿電阻率Rmf低的條件下效果較好。4．鄰近側(cè)向測井RPL的地質(zhì)應用

鄰近側(cè)向RPL受泥餅影響小，它可用于Rmf較高、泥餅層較厚的井中。

RPL的地質(zhì)應用同RMLL。

5．微球聚集測井RMSFL的地質(zhì)應用

RMSFL既具備RMLL、RPL的優(yōu)點，又在較大程度上克服了它們的缺點。因為RMSFL受泥餅影響小，在確定Rxo起重要作用，同時具有較高的縱向分辨能力，在區(qū)別滲透層巖性和劃分夾層方面有較大優(yōu)越性。

八、感應測井

COND——InductionLog

為了解決這一問題，利用電磁感應原理。如圖所示，當線圈A中通以交流電時，在A的周圍空間形成交變電磁場，并在線圈B中產(chǎn)生感應電動勢。交變電磁場在導電介質(zhì)中可以傳播，在不導電介質(zhì)中也可以傳播。因此可以應用電磁感應原理克服非導電介質(zhì)的影響。

在前面討論的直流電法測井(普通電阻率、側(cè)向測井等)中，都是在井下地層形成直流電場，通過測量井軸周圍地層的電位分布，即可求出地層的電阻率。只有當井內(nèi)有導電泥漿時，才能使用這些方法。有時為了獲得原始含油飽和度資料，需要油基泥漿鉆井;有時為了避免破壞地層的原始滲透性，采用空氣鉆井。在這樣的條件下，井內(nèi)沒有導電介質(zhì)，不能使用直流電法測井。渦流

1．測量對象它是測定地層電導率的變化，輸出深、淺兩條感應測井曲線。感應測井一般適用在地層電阻率小于100Ωm的地層剖面，對低阻層反應極佳，它也可在非導電泥漿中進行測量。（適用于各種類型的泥漿井中）2．地質(zhì)應用（1）確定真電阻率當?shù)貙泳哂袦\到中等深度侵入（侵入帶直徑小于35英寸）時，感