测井原理及各种曲线的应用.doc

一、 SP（自然电位）曲线和GR（自然伽马）曲线测井基本原理
用淡水泥浆钻井时，由于地层水矿化度小于泥浆滤液矿化度而在砂岩段形成扩散电位——在井眼内砂岩段靠近井壁的地方负电荷富集，地层内砂岩段靠近井壁的地方正电荷富集，导致砂层段井眼泥浆的电势低于砂层电势，正象一个平行于地层且正极指向地层的“电池”（第一个）。在泥岩段，因为泥浆滤液与地层水之间存在矿化度差及选择性吸附作用形成吸附电位——在井眼内泥岩段靠近井壁的地方正电荷富集，地层中泥岩段负电荷富集，导致泥岩段井眼泥浆的电势高于地层电势，正象一个平行于地层且正极指向井眼的“电池”（第二个）。又因为泥浆和地层各具导电性，正象两条导线把以上两个“电池”串联了起来而形成回路，这样在地层中电流从砂岩段（第一个电池正极）流向泥岩段（第二个电池负极）；在井眼中电流从泥岩段（第二个电池正极）流向砂岩段（第一个电池负极）。在此回路中，地层也充当电阻的作用，总电动势等于扩散电动势和吸附电动势之和。用M电极在井眼中测的自然电流在泥浆中产生的电位降即得自然电位曲线。其值在正常情况下与对应地层中泥质含量关系密切，砂岩中泥质含量增加，则电位降下降，异常幅度减小；砂岩中泥质含量下降，则电位降上升，异常幅度增大。另外，当泥浆柱与地层流体间存在压力差时发生过滤作用形成过滤电动势——动电学电位。沉积岩的放射形取决于岩石中放射性元素的含量，放射性元素的含量主要取决于粘土和泥质的含量，粘土和泥质含量越高放射性越强。GR曲线主要测量地层的放射性。
1、 曲线幅度反映沉积时水动力能量的强弱；
2、 曲线形态反映物源供给的变化和沉积时水动力条件的变化；
3、 顶、底部形态的变化反映沉积初、末期水动力能量和物源供给的变化速度；
4、 曲线的光滑程度水动力对沉积物改造所持续时间的长短；
5、 曲线的齿中线组合方式反映沉积物加积特点；
6、 曲线包络形态反映在大层段内垂向层序特征和多层砂在沉积过程中能量的变化。
影响自然电位曲线异常幅度的因素：
（1）岩性、地层水与泥浆含盐度比值的影响。
（2）地层厚度、井径的影响。
（3）止的层电阻率，泥浆电阻率的影响。
（4）泥浆侵入带的影响。
自然电位曲线的应用：
1、 自然电位曲线在砂泥岩剖面中的应用：
（1）划分岩层界面：从自然电位曲线特点可知，当地层厚度大于四倍井径时，自然电位曲线异常幅度的半幅点为渗透层的顶底界，岩层变薄，则划分不准。
（2）分析岩性、确定渗透层。当地层水含盐浓度大于泥浆含盐浓度时，测得自然电位曲线是以泥岩为斟线，对着渗透性砂岩则为负异常，渗透性越好则异常越大。
（3）判断油、水层。当地层水含盐浓度大于泥浆含盐浓度时，油、水层在自然电位曲线上均为负异常，在其它条件相同的情况下，含油气砂岩的幅度比含水砂岩要小些。
（4）判断水淹层：水淹层在自然电位曲线上的显示特点较多，如基线偏移等。
（5）求地层水电阻率和储层的泥质含量。
2、  自然电位曲线在碳酸盐岩地层中不能反映地层孔隙度和渗透率的好坏。
3、  不能反映膏盐岩剖面地层的岩性。
二  视电阻率测井原理
测井时将电极系放入井下，在上提过程中测量记录一条△Vmn(电位差)随井深变化的曲线，称为视电阻率曲线。
梯度电极系：成对电极间的距离小于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。
电位电极系：成对电极间的距离大于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。
底部梯度电极系在高阻层测井曲线的形状特点如下：
（1）        对着高阻层视电阻率升高，但曲线不对称于地层中点，高阻层顶界面、底界面分别在极小值、极大值的1/2mn处。
（2）        对于厚层、地层中部附近曲线出现平直或变化平缓，随地层减薄平直段缩短直至消失，该处视电阻率值接近地层真电阻率。
（3）        对于薄层，在高阻层底界面以下一个电极处，在视电阻率曲线上出现一个“假极大”，极小也比原层上移。
视电阻率曲线的应用：
1、划分岩层界面：
利用底部梯度电极系视电阻率曲线划分岩层界面的原理是高阻层顶界面(底界面)位于视电阻率曲线极小值(极大值以下1/2MN处。
2、判断岩性：
在砂泥岩剖面中，当地层水含盐浓度不是很大时，砂岩电阻率大于泥岩的电阻率，粉砂岩泥质砂岩、砂质泥岩介于它们之间。但视电阻率曲线无法区分灰岩和拉拉扯扯云岩，它们的电阻都非常大。
3、地层对比和定性判断油水层：
对于同一储层，如果0.45m底部梯度幅度高于4m底部梯度梯度测井曲线幅度该层可能为水层，反之则为水层。

三微电极测井原理
微电极电极距比普通电极系的电极距小的多，分两个电极系：微梯度：A0.025M10.025M2；微电位：A0.05M2。测量时弹簧把极板紧紧的贴在井壁上进行测量。1、微梯度探测范围小，半径为4cm，反映的是井壁上泥饼的电阻率，而泥饼只形成于渗透性岩层。泥饼的电阻率要远远小于冲洗带电阻率。2、微电位探测范围较大，半径为10cm，主要反映冲洗带的电阻率，泥浆滤液是淡水电阻率较高。
微梯度曲线和微电位曲线的坐标是重叠在一起的，微梯度电极系的视电阻率曲线用实线表示，微电位电极系视电阻率曲线用虚线表示。
1．在渗透性岩层，泥浆滤液浸入地层，井壁上形成泥饼，由于泥饼电阻率要远低于冲洗带电阻率，因此，曲线出现正差异。
2．在非渗透岩层，如泥岩段无泥饼形成曲线无差异（重迭）或出现负差异（盐水地层可出现负差异），出现锯齿状高峰。
3．含油砂岩与含水砂岩一般都出现正幅度差。相邻的同岩性含油砂岩的幅度与幅度差都高于含水砂岩。
微电极测井曲线的应用：
1、详细划分地层：地层界面一般在曲线的转折点或半幅点
2、划分渗透层，判断岩性：微电极曲线在渗层上显示正幅度差，数值中等，地层渗透率越好，二者的幅度差越大，因此可以根据微电极曲线的幅度差判断地层的渗透性好坏。各种岩性的微电极曲线特征如下：
(1)泥岩和粘土，为非渗生地层，没有幅度差，值很低。
(2)渗透性砂岩：渗透性砂岩在微电极曲线上显示中等幅度和较大正异常，对于含油砂岩，由于冲洗带孔隙中有残余油存在，在其它条件相同的条件下，含油砂岩比含水砂岩有较高的幅度和幅度差。
(3) 致密砂岩：渗透性很差，在微电砐曲线上读数很高，曲线呈剧齿状钙质砂岩薄层在曲线上呈“刺刀状”的突起。
(4) 渗透性灰岩：渗性灰岩与渗透性砂岩相近，但曲线幅度更高。
(5) 致密灰岩：与致密砂岩相近，曲线幅度高，呈锯齿状，并有正负不定的差异。
(6) 石膏或硬石膏：石膏或硬石膏地层电阻率高，井壁无泥饼，曲线与石灰岩相似。
(7) 盐岩：盐岩地层易溶于泥浆，使井径扩大，微电极曲线幅度低。
(8) 油面岩：油面岩处微电极曲线呈锯齿状，并且大多数为负差异，曲线幅度高于泥岩。
四 侧向测井测井原理
侧向测井也叫聚焦测井，它的电极系除主电极外，上下设置了两个屏蔽电极，降低井内泥浆及围岩和高阻邻层的影响。
侧向测井的应用：
1、        划分岩层界面：侧向测井受井眼、层厚、邻层等的影响较小，分层能力较强。
2、        判断油水层：当深浅侧向重叠显示为正差异（即深侧向曲线幅度高于浅侧向曲线幅度）为油层，反之遇为水层。
3、        配合其它曲线在碳酸盐岩地层剖面划分储集层。如电阻率曲线较低值时可能为储集层。
4、        求地层真电阻率。

五 微球型聚焦测井（普2型、CSU）测井原理
微球型聚焦测井的应用：划分渗透层，利用冲冼带电阻率曲线和泥饼电阻率曲线的幅度差可以划分渗透层，比微电极明显。
微球型聚焦测井曲线的应用：
1、详细划分地层：地层界面一般在曲线的转折点或半幅点
2、划分渗透层，判断岩性：微电极曲线在渗层上显示正幅度差，数值中等，地层渗透率越好，二者的幅度差越大，因此可以根据微电极曲线的幅度差判断地层的渗透性好坏。各种岩性的微电极曲线特征如下：
(1)泥岩和粘土，为非渗生地层，没有幅度差，值很低。
(2)渗透性砂岩：渗透性砂岩在微电极曲线上显示中等幅度和较大正异常，对于含油砂岩，由于冲洗带孔隙中有残余油存在，在其它条件相同的条件下，含油砂岩比含水砂岩有较高的幅度和幅度差。
(3) 致密砂岩：渗透性很差，在微电砐曲线上读数很高，曲线呈剧齿状钙质砂岩薄层在曲线上呈“刺刀状”的突起。
(4) 渗透性灰岩：渗性灰岩与渗透性砂岩相近，但曲线幅度更高。
(5) 致密灰岩：与致密砂岩相近，曲线幅度高，呈锯齿状，并有正负不定的差异。
(6) 石膏或硬石膏：石膏或硬石膏地层电阻率高，井壁无泥饼，曲线与石灰岩相似。
(7) 盐岩：盐岩地层易溶于泥浆，使井径扩大，微电极曲线幅度低。
(8) 油面岩：油面岩处微电极曲线呈锯齿状，并且大多数为负差异，曲线幅度高于泥岩。

六 感应测井测井原理
感应测井：应是利用电磁感应的原理测量地层电导率的一种测井方法。
感应测井曲线的应用：
1、        确定岩性，划分岩层界面：在砂泥岩地层剖面中，感应曲线反映井剖面地层电性的变化较为清楚，当地层厚度大于2米时，感应测井按半幅点确定地层界面，当地层厚度小于2米时，地层界面不在半幅点处，一般不用感应曲线单独分层。
2、        定性估计油、水层：在淡水钻井液，侵入较浅，地层较厚的条件下，利用感应曲线测得的视电阻率接近地层真电阻率，根据渗透性砂岩视电阻率数值的大小，配合其它曲线能够估计油层和水层。
3、        求地层真电阻率。
七 声波时差测井原理
声波在不同介质中传播时，速度、幅度及频率的变化等声学特性也不相同。声波测井就是利用岩石的这些声学性质来研究钻井的地质剖面，判断固井质量的一种测井方法。主要有以下几类：
【声速测井】测量声波在岩层中传播速度的测井方法. 可用于判断岩性、计算孔隙度、研究孔隙中流体等.
【声幅测井】是研究声波在地层或套管内传播过程中幅度的变化,用于识别地层及固井水泥胶结情况的一种声波测井. 主要利用水泥环与套管间的胶结好坏对声波反射和透射能量的影响,测量反射声波的幅度,用于检查水泥固井的质量.
发射器发出的声波最先到达接收器的是沿套管传播的滑行波产生的折射波.
声幅测井测量的是初至波第一个波峰的幅度因为套管中的声波速度是固定的,测量仪只要在发射声脉冲后一定时间开一个时窗,让第一个波峰进入,然后将断续测得的幅度值积分,得到连续的声幅曲线. 当套管外没有水泥环或水泥环与套管胶结不好,套管与水泥的声阻抗耦合差或没有, 声波基本不向水泥环和地层透射,基本沿套管传播,能量衰减很小.
当套管外水泥与套管胶结良好,套管与水泥的声阻抗耦合好,声波能量大部分向水泥环和地层透射,反射到接收器的能量减弱.
【声波全波测井】测量声波在地层中传播时波形变化,以研究波在地层中传播的运动学与东动力学特征的声波测井方法.
声波测井的解释
a. 时差提取方法
b. 能量计算
声波测井的应用
a. 孔隙度
b. 岩性
c. 预测压力异常地层
d. 机械力学参数
e. 地震解释的标定和速度参数

八 中子——热中子测井原理
利用中子源发射的快中子经与地层原子核发生弹性散射被减速为热中子，探测热中子密度的方法，其中补偿中子测井是一种较好的热中子测井。
一、补偿中子测井（CNL）补偿原理
热中子的分布不仅与氢含量有关，还与氯含量有关。
二、应用（如图）
1、确定地层孔隙度
2、 CNL与FDC测井交会求孔隙度、确定岩性
3、φD-- φN曲线重叠法直观确定岩性
4、 CNL与FDC石灰岩孔隙度曲线重叠定性判断气层