測井概述

1、測井的概念：

測井，也叫地球物理測井或礦場地球物理，簡稱測井，是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數(shù)的方法，屬于應(yīng)用地球物理方法（包括重、磁、電、震、核）之一。簡而言之，測井就是測量地層巖石的物理參數(shù)，就如同用溫度計測量溫度是同樣的道理；

石油鉆井時，在鉆到設(shè)計井深深度后都必須進行測井，以獲得各種石油地質(zhì)及工程技術(shù)資料，作為完井和開發(fā)油田的原始資料。這種測井習(xí)慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管后所進行的二系列測井，習(xí)慣上稱為生產(chǎn)測井或開發(fā)測井。其發(fā)展大體經(jīng)歷了模擬測井、數(shù)字測井、數(shù)控測井、成像測井四個階段。

2、測井的原理

任何物質(zhì)組成的基本單位是分子或原子，原子又包括原子核和電子。巖石可以導(dǎo)電的。我們可以通過向地層發(fā)射電流來測量電阻率，通過向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來測量中子孔隙度和密度。地層含有放射性物質(zhì)，具有放射性（伽馬）；地層作為一種介質(zhì)，聲波可以在其中傳播，測量聲波在地層里傳播速度的快慢（聲波時差）。地層里的地層水里面含有離子，它們會和井眼中泥漿中的離子發(fā)生移動，形成電流，我們可以測量到電位的高低（自然電位）。

3、測井的方法

1）電纜測井是用電纜將測井儀器下放至井底，再上提，上提的過程中進行測量記錄。常規(guī)的測井曲線有9條；

2）隨鉆測井（LWD-log while drilling）是將測井儀器連接在鉆具上，在鉆井的過程中進行測井的方式。邊鉆邊測，為實時測井（realtime),井眼打好之后起鉆進行測井為(tipe log)；

4、測井的參數(shù)

1) GR-自然伽馬

GR是測量地層里面的放射性含量，巖石里粘土含放射性物質(zhì)最多。通常，泥巖GR高，砂巖GR低。

2) SP-自然電位

地層流體中除油氣的地層水中的離子和井眼中泥漿的離子的濃度是不一樣的，由于濃度差，高濃度的離子會向低濃度的離子發(fā)生轉(zhuǎn)移，于是就形成電流。自然電位就是測量電位的高低，以分辨砂巖還是泥巖。

3) CAL-井徑

井徑就是測量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的鉆頭鉆的井眼，測量的井徑或為八寸半，或大于八寸半（稱擴徑），或小于八寸半（稱縮徑）。測量的井徑是對所鉆井眼尺寸大小的直觀認識。

4) AC-聲波

常說人所說的聲波即是聲波時差，單位為毫秒每英尺，聲波時差小，也就是聲波在地層傳播的時間少，說明地層比較致密和堅硬。反之地層比較疏松。

5) ZDL-密度

用放射源向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來測量密度，密度值是巖石單位體積的密度，包括固體和流體。

6) CN-中子

用放射源向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來測量中子，我們也叫中子孔隙度，也叫總孔隙度，測量的是流體體積占整個巖石的百分比。

7) 電阻率  resistivity

電阻率分為微側(cè)向和雙側(cè)向（包括淺側(cè)向和深側(cè)向），它們的區(qū)別就在于探測深度不一樣，深側(cè)向探測深度最大，淺側(cè)向次之，微側(cè)向最小。由于泥漿對地層的侵入不同，井眼為圓心在不同的半徑范圍內(nèi)，地層有完全被泥漿侵入、部分被泥漿侵入、未被泥漿侵入，這分別對應(yīng)微側(cè)向、淺側(cè)向、深側(cè)向探測的地層。

8) 其它

• 核磁測井;

• 測壓取樣(測壓是測量地層壓力，以計算地層流體的密度，進而確定流體性質(zhì)；取樣是將地層里的流體抽出來取到地面);

• 井壁取心;

• 垂直地震（VSP）(Vertical seismic profile);

5、測井解釋

測井解釋的一般過程：先找儲層，再找油氣，一般來說油氣水只存在于砂巖中，GR值低的為砂巖。GR高的為泥巖，找到砂巖之后，再在砂巖中找電阻率較高的層位，基本上就是油氣層。

一般地，油氣層的曲線響應(yīng)是：伽馬（GR）較低，電阻率較高，中子較小，密度較小。 對應(yīng)的，水層的電阻率相對油氣層電阻率偏低。

==自然伽瑪測井==

自然伽馬測井是沿井身測量巖層的天然伽馬射線強度的方法。通過測井結(jié)果就有可能劃分出所鉆地層的地質(zhì)剖面、確定砂泥巖剖面中砂巖泥質(zhì)含量和定性地判斷巖層的滲透性。

1、自然伽瑪測井原理

巖石中的自然放射性元素主要是鈾(238U)、釷(232Th)及其衰變產(chǎn)物和鉀的同位素(40K)。巖石中的自然放射性取決于U 、Th、K的含量。不同巖石放射元素的種類和含量是不同的。火成巖的放射性較強，變質(zhì)巖次之，沉積巖最弱。鉀、釷這兩種物質(zhì)的沉積主要跟巖石的吸附作用(顆粒越細，吸附的放射性物質(zhì)越多)有關(guān)，而鈾的沉積與氧化環(huán)境、還原環(huán)境及有機質(zhì)的富集與否密切相關(guān)。沉積巖中又以泥巖(粘上)的放射性較強，砂巖、石灰?guī)r、白云巖的放射性較弱，且隨泥質(zhì)含量的增加，而放射性增強。因此，利用自然伽馬測井有可能區(qū)分巖性。特別是從剖面中識別非泥質(zhì)地層，并估計儲集層的泥質(zhì)含量。

當自然伽馬射線穿過鉆井液和儀器外殼進入探測器。經(jīng)過閃爍計數(shù)器，將伽馬射線轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，經(jīng)放大器把電脈沖放大后由電纜送到地面儀器。地面儀器把每分鐘電脈沖數(shù)轉(zhuǎn)變成與其成正比例的電位差進行記錄，并下儀器沿井身移動，就連續(xù)記錄出井剖面上自然伽馬強度曲線，稱為GR。

2、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。

3、自然伽瑪測井的作用

1) 劃分巖性

根據(jù)不同的巖性然伽射線強度不同可以劃分巖性。在砂泥巖剖面，純砂巖GR最低，粘土最高，泥質(zhì)砂巖較低，泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖較高。即自然伽馬隨泥質(zhì)含量的增加而升高。在碳酸鹽巖地層中，純石灰?guī)r和純白云巖最低，泥巖和頁巖最高，泥灰?guī)r較高，泥質(zhì)石灰?guī)r，泥質(zhì)白云巖界于它們之間，也是隨泥質(zhì)增加曲線數(shù)值增高。膏鹽剖面中，石膏層的數(shù)值最低，泥巖最高，砂巖在二者之間。

2) 進行地層對比

(1) 一般與孔隙流體無關(guān)。儲層含油、含水或含氣對曲線影響不大，或根本沒什么影響，用自然電位和電阻率進行對比，同一儲層由于含流體性質(zhì)不同差別很大。含水時自然電位異常幅度大，電阻率低。含油氣時異常幅度小，電阻率高。在套管井也可以進行地層比。
    (2) 很容易識別風(fēng)化殼、薄的頁巖等，曲線特征明顯。
    (3) 在膏鹽剖面及鹽水鉆井液條件下，自然電位和電阻率曲線變化較小，就顯示出了自然伽馬曲線進行對比的優(yōu)越性。
    (4) 砂泥巖剖面：低GR的為砂巖儲集層，在厚層狀態(tài)下可以用半幅點分層；碳酸鹽巖剖面:低GR說明含泥質(zhì)少的純巖石，結(jié)合高孔隙度、低電阻率可劃分出儲集層。

3) 確定泥質(zhì)含量

在地層巖石中，火山巖和變質(zhì)巖本身含有放射性礦物，可以發(fā)射伽馬射線；沉積巖則不含有放射性礦物，其放射性主要由泥質(zhì)吸附放射性物質(zhì)引起的。因此可以通過放射性的大小來判斷泥質(zhì)含量的高低。

==自然電位測井==

1、自然電位形成原因

由于泥漿與地層水的礦化度不同，在鉆開巖層后，在井壁附近兩種不同礦化度的溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動勢，形成自然電場，主要有擴散電動勢和擴散吸附電動勢。

一般地層水為NaCl溶液，當不同濃度的溶液在一起時存在使?jié)舛冗_到平衡的自然趨勢，即高深度溶液中的離子要向低濃度溶液一方遷移，這種過程叫離子擴散。在擴散過程中，各種離子的遷移速度不同，如氯離子遷移速度大于鈉離子(后者多帶水分子)，這樣在低濃度溶液一方富集氯離子(負電荷)，形成一個靜電場，電場的形成反過來影響離子的遷移速度，最后達到一個動態(tài)平衡，如此在接觸面附近的電動勢保持一定值，這個電動勢叫擴散電動勢記為Ed。

若把滲透性薄膜變成泥巖薄膜，同樣離子將要擴散，但泥巖對負離子有吸附作用，可以吸附一部分氯離子，擴散的結(jié)果使?jié)舛刃〉囊环礁患罅康拟c孩子而帶正電，濃度大的一方富集大量的氯離子而帶負電，這樣在泥巖薄膜形成擴散吸附電動勢記為Eda.

此外還有過濾電動勢，這種電動勢是在壓力差作用下泥漿濾液向地層滲入時產(chǎn)生的，只有在壓力差較大時才考慮過慮電動勢的影響。

2、自然電位曲線

在自然電位測井時一般把測量電極N放在地面上，電極M用電纜放在井下，提升N電極，沿井軸測量自然電位(M電位)隨深度變化的曲線叫自然電位曲線(SP)。

由自然電場分布特征可以看到，在砂巖和泥巖交界處，自然電位曲線有明顯變化。在相當厚的純屬砂巖和純屬泥巖交界面附近的自然電位變化最大，它是產(chǎn)生自然電場的總電動勢記為E。

通常把E稱為靜自然電位，記為SSP，Ed的幅度為砂巖線，Eda的幅度為泥巖線。實際測井中以泥巖線作為自然電位測井曲線的基線(零線)—泥巖基線。偏離泥巖基線為異常幅度。

等效電路：一般自然電流要經(jīng)過泥漿、砂巖、泥巖，當砂巖層為有限厚時它的自然電位為自然電流，在泫經(jīng)泥漿等效電阻上的電位降，即自然電位曲線SP。

3、SP曲線特點

1) 曲線對稱地層中點；

2) 厚地層SP=SSP曲線半幅度點正對地層界面；

3) 厚度減小SP減小，地層中間取得幅度最大值。

4) 實際曲線與理論曲線類似，但沒有理論曲線規(guī)則且沒有"絕對零點"，在砂泥巖剖面井中一般地層水濃度較高，因此在砂巖層段出現(xiàn)"負異常'。

4、SP曲線影響因素

1) 溶液成分的影響；

2) 巖性的影響，比如泥巖和砂巖是不一樣的；

3) 溫度的影響；

4) 地層電阻率的影響；

5) 地層厚度的影響，厚度增加SP增加；

6) 井眼的影響，井徑擴大截面積增加，泥漿電阻變小，SP變小。

5、自然電位曲線應(yīng)用

1) 劃分滲透層：砂泥巖剖面井段的特點，泥巖基線，砂巖異常幅度；

2) 估算泥值含量；

3) 確定地層水電阻率。

4) 判斷水淹層位。

==電阻率測井==

1、普通電阻率測井

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，它根據(jù)巖石導(dǎo)電性的差別，測量地層的電阻率，在井內(nèi)研究鉆井地質(zhì)剖面。巖石電阻率與巖性、儲油物性、和含油性有著密切的關(guān)系。普通電阻率測井主要任務(wù)是根據(jù)測量的巖層電阻率，來判斷巖性，劃分油氣水曾研究儲集層的含油性滲透性和孔隙度。 普通電阻率測井包括梯度電極系、電位電極系微電極測井。

2、電極系

在電極系的三個電極中，有兩個在同一線路供電線路或測量線路中，叫成對電極或同名電極，另外一個和地面電極在同一線路（測量線路或供電線路）中，叫不成對電極或單電極。根據(jù)電極間的相對位置的不同可以分為梯度電極系和電位電極系。

3、視電阻率曲線的特征

假定只有一個高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，并且沒有井的影響，采用理想電極系進行測量。

1) 梯度電極系視電阻率曲線特征

(1) 曲線與地層中點不對稱，對著高阻層，底部梯度電極系曲線在地層底界面出現(xiàn)極大值，頂界面出現(xiàn)極小值，頂部梯度電極曲線在高阻層頂界面出現(xiàn)極大值，底界面出現(xiàn)極小值，這是確定地層界面的重要特征，來確定高阻層的頂?shù)捉缑妗?/p>

(2) 地層厚度很大時，再地層中點附近，有一段視電阻率曲線和深度軸平行的直線，其值等于地層的真電阻率曲線(用來確定地層的真電阻率)。

(3) 對于h>L的中厚度巖層，其視電阻率曲線與厚度曲線形狀相似，單隨著厚度的減小，地層中部視電阻率曲線的平直段變小直到消失。

2) 電位電極系視電阻率曲線特征

(1) 當上下圍巖電阻率相等時，電位電極系的視電阻率曲線關(guān)于地層中心對稱。

(2) 當?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時，對應(yīng)高電阻率地層中心，視電阻率曲線顯示極大值地層厚度越大，極大值越接近于地層真電阻率。

(3) 當?shù)貙雍穸刃∮陔姌O距時，對應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值。

(4) 對厚層取曲線的極大值作為電位電極系的視電阻率數(shù)值，圍巖上下界面對應(yīng)界面處平直段的中點。

4、視電阻率曲線影響因素

1) 采用不同電阻率的泥漿鉆井時，會對滲透性地層產(chǎn)生泥漿高侵和泥漿低侵現(xiàn)象，視電阻率會受到影響。

2) 另外，井位、電極距、上下圍巖性質(zhì)都會對視電阻率產(chǎn)生影響。

因此，在用視電阻率曲線來確定地層真電阻率時，必須經(jīng)過多次校正。

5、微電極測井

微電極測井是在普通電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種測井方法，它采用特制的微電極測量井壁附近地層的電阻率,普通電阻率測井能從剖面上劃分出高阻層，但它不能區(qū)分這個高阻層是致密層還是滲透層，另外，含油氣地層經(jīng)常會遇到砂泥巖薄的交互層，由于普通電極系的的電極距較長，盡管能增加探測深度，但難以劃分薄層(這是一對矛盾)。因此，為解決上述實際問題，在普通電極系的基礎(chǔ)上，采用了電極距很小的微電極測井。

1) 微電極測井的原理

微電極電極距比普通電極系的電極距小的多，為了減小井的影響，電極系采用的特殊的結(jié)構(gòu)，測井時使電極緊貼在井壁上，這就大大減小了泥漿對結(jié)果的影響。

我國微電極測井普遍采用微梯度和微電位兩種電極系。在滲透性地層處，由于泥漿濾液侵入地層中，在井的周圍形成泥漿濾液侵入帶，井壁上形成了泥餅，侵入帶內(nèi)的泥漿濾液是不不均勻的。靠近井壁附近，孔隙內(nèi)幾乎都是泥漿濾液，這部分叫泥漿沖洗帶，它的電阻率大于5倍的泥餅電阻率，而泥餅電阻率約為泥漿電阻率的1—3倍，在非滲透的致密層和泥巖層段，沒有泥餅和侵入帶。滲透層和非滲透層的這種區(qū)別，是區(qū)分它們的重要依據(jù)。

由于微梯度和微電位電極系探測半徑不同則泥餅?zāi)酀{薄膜(極板與井壁之間夾的泥漿)和沖洗帶之間的電阻率不同，探測半徑較大的微電位電極系主要受沖洗帶電阻率的影響，顯示較高的數(shù)值。微梯度受泥漿影響較大，顯示較底的數(shù)值。因此在滲透性地層處，這個差異可以判斷滲透性地層，顯示出的幅度差稱為正幅度差，(反之，顯示出的幅度差稱為負幅度差),利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別研究地層，必須使微電極系和井壁的接觸條件保持不變，所以要求微梯度和微電位同時測量。

2) 微電極測井曲線的應(yīng)用

選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應(yīng)的電極距目的是要它們在滲透性地層上方出現(xiàn)明顯的幅度差，因此，不但要求兩者同時測量，而且要將兩條視電阻率曲線畫在一起，采用重疊法進行解釋，根據(jù)現(xiàn)場實踐微電極測井主要有以下兩種應(yīng)用:

(1) 確定巖層界面，劃分薄層和薄的交互層

通常依據(jù)微電極測井曲線的半幅點曲線分離點確定地層界面，一般可劃分20cm厚的薄層，薄的交互層也有較清楚的顯示。

(2) 判斷巖性和確定滲透性地層

在滲透性地層處，微電極測井曲線出現(xiàn)正幅度差，非分滲透性地層處沒有幅度差，或出現(xiàn)正負不定的幅度差，根據(jù)微電極測井視電阻率值的大小和幅度差的大小，可以判斷巖性和確定地層的滲透性。

(3) 確定沖洗帶電阻率Rxo和泥餅厚度hmc

微電極測井探測深度淺，因此可用來確定沖洗帶電阻率Rxo和hmc，但需要使用符合一定條件的圖版。

==聲波測井==

1、什么是聲波

發(fā)聲體的振動在空氣或其他物質(zhì)中的傳播叫做聲波。聲波借助各種介質(zhì)向四面八方傳播。聲波是一種縱波，是彈性介質(zhì)中傳播著的壓力振動。但在固體中傳播時，也可以同時有縱波及橫波。聲波是一種機械波，是機械振動在媒介中的傳播過程。

2、聲波測井

聲波井是研究地層聲學(xué)性質(zhì)的各種測井方法的總稱，主要用來測量地層各種波的傳播速度（縱波、橫波和斯通利波）和幅度。常用的聲波測井方法有補償聲波測井、長源距聲波、陣列聲波測井、偶極子陣列聲波測井、超聲波成像測井等。

聲波測井首先要在井內(nèi)建立一個人工聲場，這就需要一個聲波發(fā)射器，它向井內(nèi)發(fā)射有一定聲功率、有一定方向和頻率特性的聲脈沖。其次，聲波在井內(nèi)的傳播與井內(nèi)流體和井壁附近地層的性質(zhì)有關(guān)。最后，在離聲波發(fā)射器足夠遠的地方放置聲波接收器。

井內(nèi)泥漿是一種液體，由于它只能發(fā)生體積形變，不能發(fā)生剪切形變，所以它只能傳播縱波，不能傳播橫波。則置于井內(nèi)泥漿中的聲波測井換能器發(fā)射的或接收的都是縱波。當巖石受到聲源激發(fā)時，它不但能發(fā)生體積形變，而且能發(fā)生剪切形變，故可同時產(chǎn)生縱波和橫波。

(來源：oilcore 一點石油)