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1、第一章矿场地球物理测井基础知识一、概述地球物理测井也叫油矿地球物理或矿场地球物理测井，简称测井。 在石油天然气勘探开发的钻井中途所进行的测井作业依据所获取资料的目的不同而分为工程测井、中途对比测井和中途完井， 在钻至设计井深后都必须进行的测井作业，称为完井测井。 以此获取多种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的依据。在油气井未下套管之前所进行的裸眼测井作业，习惯上通常称为勘探测井或裸眼测井。而在油气井下完套管后所进行的一系列测井作业，习惯上称为生产测井或开发测井。在油气田的勘探与开发过程中，测井是确定和评价油气层的重要方法之一，同时也是解决一系列地质和工程问题的重要手段，被誉为油气勘探
2、与开发生产的“眼睛”。它在勘探与开发生产中的作用和地位正在日益提高，成为现代勘探与开发技术的一个重要组成部分。石油测井技术的发展起源于1921 年，当时巴黎矿业学院的康拉德斯仑贝谢在法国诺曼底半岛上的瓦尔里切庄园进行了首次人工电场测量，并且获得了实验的成功。直到1927年乔治 多尔等人在法国阿尔萨斯州成功地测出了第一条电阻率曲线，从而诞生了在井眼内进行“电测井”的地球物理测井技术。1939 年，著名地球物理学家翁文波先生和几位石油界前辈在四川石油沟一号井测出了中国第一条电阻率曲线，成为我国测井的开端。二、钻井基本知识石油及天然气， 一般都在地下几百米至几千米深处，石油工作者的任务就是将其开采出
3、地面。钻井是勘探开发油气田最基本的手段。它是利用钻机从地面向地下钻一个圆柱形孔眼，构成油气流向地面的通道。这个圆柱形孔眼，称为井眼。 井眼的最上部称为井口；井眼的最下部称为井底；井眼的圆筒形侧壁，称为井壁；井眼的直径，称为井径；从井口到井底的整个部分，称为井身；从井口到井底之间的距离，称为井深。一般的油井都是由石油地质部门确定好井位，由钻井队完成钻井任务。钻井时， 由柴油机或电动机带动钻具及下部的钻头旋转钻削岩层；与此同时， 泥浆泵将配好的钻井液从泥浆池以高压打进钻具内孔，以很大的喷射力从钻头水眼喷出，在冲刷钻头的同时，携带着钻削下的岩屑由钻具外部和井壁之间的环形空间返回地面，经地面泥浆专用设
4、备将泥浆和岩屑分离，分离出的泥浆再流回泥浆池。在钻井过程中，井身不断加深的过程，就是钻头不断钻削地层和泥浆不断循环带出岩屑的过程。在钻井的同时， 由地质人员对钻削出的岩屑进行分析和研究，这个过程就是钻井地质录井。三、测井基本原理1. 测井工作原理测井就是对井下地层及井的技术状况进行测量，其工作原理就是利用不同的下井仪器沿井身连续测量地质剖面上各种岩石的地球物理参数，如电阻率、 声波传播速度、 原子核特性等，以电信号的形式通过电缆传送到地面仪器并按照相应的深度进行记录。图 1-1-1 为简单的测井现场作业示意图。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
5、- -第 1 页，共 5 页1连接线； 2电缆； 3井口滑轮； 4下井仪器图 1-1-1 测井现场作业示意图2. 测井所用的设备井场测井作业需用如下设备：（1）地面仪器：以计算机为核心，凭借着所加载的各种程序的控制，完成各种不同的测井作业。 如对测量信号的处理、记录、显示、 质量控制以及对现场测井资料的井场快速处理和解释。（2）下井仪器：用来测量地层的各种物理参数。（3）电缆：测井过程中起传输及信道作用。（4）动力系统：为输送下井仪器提供动力, 目前测井动力系统通常为液压绞车。（5）深度系统：有深度传送和深度信号处理等部分组成，以提供井下测量信号的准确深度。（6）供电系统：为地面系统和井下仪器
6、提供电源，目前常用的测井供电系统有车载发电机及井场外引电源。（7）工程车：安放仪器、工具、备件等。（8）辅助设备：包括井口设备及仪器托盘、仪器架、源罐或源车、防爆箱、各种刻度器和专用工具等。3. 测井公司总部或基地设施作为测井公司总部或一个完善的测井作业基地，应具备以下设施：大型数字处理解释中心；机械维修车间；车库和各种仪器刻度场地；刻度井群和一级刻度器；仪器制造或维修车间；高温高压实验装置；新技术新方法研究；培训中心或培训学校；电缆维修车间及测井深度校准井；办公场所。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页四、测井方法分
7、类及测井的任务地下不同岩层的地质物理特性（如孔隙度、渗透率、含水饱和度等）各不相同，另外其还具有不同的电化学性质及导电性、导热性、 原子核物理特性、声学物理特性等，通过测量地层的这些物理特性，可间接地确定地层的地质特性。1. 测井方法的分类地层不同的物理特性需依据不同的方法和测量原理进行测量。按照测量原理的不同，石油测井常见的测井方法可分为以下几类：（1）电法测井：以岩石的导电性质为基础的测井方法。如：普通视电阻率测井、感应测井、侧向测井、微电阻率扫描测井等。（2）声波测井：以岩石的声学性质为基础的测井方法。如：声速测井、声幅测井、声成像测井等。（3）核测井：以岩石的原子物理及核物理性质为基础
8、的测井方法，如：自然伽马测井、中子测井、密度测井、核磁测井等。（4）电化学测井：以岩石的电化学性质为基础的测井方法。如：自然电位测井、激发极化电位测井等。（5）其他测井方法：如地层倾角测井、井温测井、井径测井、介电测井、气测井、井壁取心及检查井内技术状况的测井。2. 测井的基本任务地球物理测井的研究对象是井下的各种地质体及井内的技术状况，它贯穿于石油勘探和开发的全过程。 它不仅是现代石油地质和钻采工程中最常用的技术手段，而且已成为油气田勘探开发过程中必不可少的工作环节。目前石油测井所担负的任务可以概括为以下几个方面：（1）建立钻井剖面，详细划分岩性和各类储集层，准确地确定岩层的深度和厚度。（2
9、）评价油气层的生产能力，包括确定油气层的有效厚度、定量或半定量计算储层的性能：孔隙度、渗透率、含油气饱和度、可动油气饱和度、地层压力、地层流体密度及相对渗透率等。（3）进行地层对比，研究构造产状和地层沉积等问题。（4）在油田的开发过程中，提供地下各储层的动态资料，如残余油饱和度、出水层位等。（5）研究油气井的技术状况，如井斜、井径、固井质量、地层压裂效果、套管技术状况等。随着科学技术的进步和测井高新技术的发展，石油测井将为解决更加复杂的地质和工程难题，为我国石油与天然气产量的大幅增长做出重大贡献。五、影响测井质量的因素井下的地质条件决定了地层的物理参数，但钻井和测井的施工条件均会影响测井资料的
10、可靠性。 测井曲线不仅反映了地层的物理参数，而且还是各种因素综合影响的结果。测井质量的影响因素主要包括以下三个方面：1. 测井仪器方面的影响测井仪器具有计量器具的属性，最重要的测井质量应该是测井资料数据的质量。因此，要求测井仪器的测量误差一定要在允许的范围内，否则， 测量出来的测井资料就是废品。测井所使用的地面仪器和下井仪器都有具体的技术要求和技术指标，但都要做到 “三性一化” ，即稳定性、直线性、一致性和标准化。稳定性是指测井仪在其允许的技术指标范围及允许的连续工作期间，测量误差不超过规定范围。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3
11、页，共 5 页直线性是指在规定的条件范围内输入信号与输出信号成线性关系，误差不超过规定范围。一致性是指用不同的同类仪器进行测量时，只要测量条件相同，测量的结果应该一致，测量误差在规定范围内。标准化是指对测井仪器的标准刻度，测井仪器只有经标准量具进行标定后才能应用，不经标准刻度测出的数据是没有应用价值的。2. 钻井施工造成的影响在钻井过程中，钻井泥浆滤液侵入孔隙性和渗透性地层时，泥浆滤液对地层内可动流体进行驱替， 形成一个称为侵入带的环带，同时在井壁上形成一层泥浆过滤后的沉淀物即泥饼。 泥浆侵入地层后将使地层的物性参数发生变化，这对电阻率测井结果会产生很大的影响。另外， 钻井周期的长短、井眼直径
12、的扩大和不规则、钻井液中化学处理剂的成分及泥浆电阻率的高低均会对测量结果有所影响。3. 地层厚度的影响井下不同地层的厚度是各不相同的，有的地层厚度可达几十米甚至上百米，而有的地层则只有几十厘米甚至几厘米。有的地层岩性非常均匀，而有的地层则是非均质的。受测井仪器的纵向分辨率的限制，厚而均匀的地层容易求准地层的物理参数，而要求准非均质薄层的各种物理参数就非常困难了。虽然影响测井结果的因素很多，但这些影响应该是有规律可循的，通过分析和研究，采取相应的解决措施，即可减少或消除这些影响。六、测井系列及服务内容1. 勘探测井（完井测井）通常将在钻井过程中和钻至设计井深后所进行的一系列测井项目叫勘探测井，勘
13、探测井项目繁多， 目前各油田应用最普遍的测井项目有三孔隙度、三电阻率及部分辅助测井项目，限于缆芯数目及井下安全考虑通常组成几个测井仪器串系列分别进行测量。但在允许的条件下，利用 PCM 即脉冲编码调制器，可以将多个测井仪器串组合起来，形成“大满贯”或“小满贯”下井，从而减少下井次数，提高测井时效。下面介绍各油田常见的几个测井系列及测井内容：（1）电极与微电极井径测井系列：由电极系与微电极井径组合仪组合而成。提供地层长短电极视电阻率、自然电位、微电阻率及井眼井径测井资料。（2）声感测井系列：由自然伽马、补偿声波、双感应八侧向或双感应球形聚焦测井仪组合而成。提供地层自然伽马强度、声波纵波时差、深中
14、浅三电阻率、自然电位测井资料。（3）侧向测井系列：由自然伽马、脉冲编码调制器、双侧向、微球或微侧向组合而成。提供地层自然伽马强度、深中浅三电阻率及自然电位测井资料。（4）核测井系列：由自然伽马、补偿中子、补偿密度测井仪组合而成，提供地层自然伽马强度、补中孔隙度、地层密度测井资料。（5）连斜测井：由连续测斜仪测量井身倾角与方位。（6）地层倾角测井：由地层倾角测井仪测量井斜角度、井斜方位、地层倾角和地层倾角方向以及井径和井眼容积等资料。（7）地层测试测井：由自然伽马和地层测试器组成。由自然伽马提供准确的仪器定位深度，由地层测试器测量地层的实际压力，并可对地层中所含流体进行取样。（8）井壁取心：利用
15、井壁取心器按照测井结果准确地从确定层位取出岩心，用于分析地层岩性及含油性，验证解释结果，弥补钻井取心的不足。另外，还有岩性密度、自然伽马能谱、介电、微差井温测井等，都能向用户提供有用的井下或地层信息资料，为油气田勘探与开发服务。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页近年来， 随着成像和核磁测井技术的发展，其应用也越来越广泛，该部分内容将在后面相关单元中讲述。2. 生产测井生产测井是指油气井完井后及其整个生产过程中所进行的一系列测井工作。其主要目的是了解和分析油气藏的动态特性，提高油气产量和采收率以及了解井下的技术状况。它
16、主要是套管井的测井作业， 根据测井目的和测量对象的不同，生产测井可以划分为以下三大系列：（1）生产动态测井系列：为了评价生产效率，需要了解生产井的产出剖面以及注入井的注入剖面。测井方法主要包括流量测井、流体密度测井、持水率测井、温度测井、压力测井以及自然伽马、接箍磁定位、微井径等辅助测井项目。（2）产层剖面 （储能参数） 测井系列： 为了评价投产后的储集层，了解产层的含油性、渗透性以及油水界面的变化情况，需要测量残余油饱和度、渗透率等地层参数。主要测井方法包括：中子寿命、次生伽马能谱（或C/O 测井） 、井温、流体密度、持水率测井以及自然伽马、接箍磁定位等辅助测井方法。（3）工程测井系列：测量的主要对象是井身结构、套管的技术状况，固井水泥胶结质量等，以确定井下水动力的完整性，评价酸化、压裂、封堵等地层作业效果。主要测井仪器包括：管柱分析仪、井径仪、磁测井仪、井温仪、噪声仪、伽马仪、流量计、水泥胶结测井仪、超声成像测井仪以及自然伽马、中子伽马仪等辅助测井方法。另外，工程测井还包括：射孔、下桥塞、测卡点、爆炸松扣、切割、打捞等工程作业。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页