測井行業的個人總結

一、鑽井地球物理-地球物理測井

鑽井地球物理廣泛應用於石油、天然氣、煤、地下水和地熱、金屬與非金屬礦產等資源勘探中, 以及基礎地質研究和許多工程監測中, 凡涉及需要取得鑽井（孔）資料時, 都可以進行鑽井地球物理勘探。

鑽井地球物理是地球物理學的一個重要組成部分, 同時它也是工業中實用性很強的一門工程技術, 工業部門習慣上稱它爲地球物理測井或簡稱測井。在國外也存在着類似的兩種稱呼，在該課程中簡稱測井。

測井以地質學、物理學、數學爲理論基礎，應用計算機信息技術、電子技術及傳感器技術設計專門的測井儀器。將測井儀器置於井中沿井身進行測量，得出井壁地層的各種物理化學性質、地層結構及井身幾何特性等各種信息，爲石油、天然氣和煤等礦產的勘探和開發提供資料和服務。

二、測井的概念

測井（鑽井地球物理）是在勘探和開發石油、天然氣、煤、金屬礦等地下礦藏的過程中，利用各種儀器測量井孔地層的各種物理參數和井眼的技術狀況，解決地質和工程問題的一種手段。測井是地球物理學的一個分支。

測井是獲取地層信息的最直接的地球物理方法之一，通過在井下放置一定的測量儀器，同時在地面配置對井下儀器進行控制、操作、記錄和分析的設備。沿井孔測量井孔地層剖面上不同地層物理參數的變化，然後對參數進行綜合分析得到地層的各種地質特徵。

三、測井的發展簡史

世界上第一次測井是由法國人斯侖貝謝兄弟（C. Schlumberger & M. Schlumberger）與道爾（Doll）一起，在1927年9月5日實現的。 我國第一次測井是由著名地球物理學家翁文波，於1939年12月20日在四川巴縣石油溝油礦1號井實現的。

1、模擬記錄階段2、數字測井階段3、數控測井階段4、成像測井階段

四、測井工作的兩個階段

1、現場測取資料階段

即將儀器運往井場，組裝測井儀器，下到待測井段，上提儀器測量各種參數，得到滿足一定要求的測井曲線。

2、資料處理解釋階段

將測井數據帶回室內，在專用的測井解釋工作站上用專用測井解釋軟件進行處理、解釋，得到地層各種地質

參數。

五、測井在石油勘探開發中的應用

石油測井求取的主要儲集層參數

儲集層：具有孔隙、裂縫等儲集空間，並且儲集空間之間聯通的地層稱爲儲集層。根據儲集空間類型可分爲碎屑岩儲集層和碳酸鹽儲集層。

岩石孔隙度：岩石內孔隙總體積佔岩石總體積的百分比。一般用有效孔隙度評價儲集層儲集能力。

含油飽和度：含油體積佔孔隙體積的百分比，同樣可以定義含水飽和度和含氣飽和度。

石油測井求取的主要儲集層參數

滲透率：在壓力差作用下岩石允許流體通過的性質。用於描述岩石滲透性優劣的參數。單位爲μm2，1μm2表示長、寬、高爲1cm的巖樣兩端壓力差爲一個大氣壓（atm）允許黏度爲1×10-3Pa·S的1cm3液體在一秒內通過該巖樣的能力。

儲集層有效厚度：用測井曲線確定儲集層的頂、底界面深度後，兩個界面的深度差爲儲集層的厚度。扣除儲集層中的夾層厚度，得到儲集層的有效厚度。

六、測井在石油勘探開發中的應用

識別井孔剖面巖性，解釋地層岩石礦物成分並計算其含量。

劃分儲集層，解釋儲集層所含流體性質（含油性），定量計算儲集層參數。

結合其他物探方法計算油氣儲量。

進行地層層序分析、沉積學研究、地質構造研究、烴源巖與蓋層研究。

計算地層壓力、地層溫度，分析岩石機械特性。

在鑽井工程、採油工程及完井工程的應用等。

七、測井在煤田勘探開發中的應用

確定煤層的埋深、厚度及結構。

劃分鑽孔巖性剖面，提供煤、岩層的.物性數據。

確定含水層位置及含水層間的補給關係。

測量地層產狀，研究煤、岩層的變化規律、地質構造及沉積環境。

推斷解釋煤層的碳、灰、水含量，岩層的砂、泥、水含量。

提供地溫、岩石力學性質等資料。

對其它有益礦產（煤層氣）提供信息或做出初步評價。

八、測井在沉積學研究的應用

主要研究內容有：

相體幾何形態：沉積岩體的幾何形態是指總體形狀和大小,不涉及內部層理構造，是沉積前地形、沉積環境和沉積後地質史的總體表現。

巖性及巖相分析：巖性分析主要是成分和結構分析。巖相分析包括巖性和沉積相的劃分，盆地演化的動力學特徵分析，沉積相分析，測井相分析等。

沉積構造：沉積構造是測井沉積學研究的重要內容, 包括沉積構造所造成的層理、裂縫及其產狀、形狀，界面特性和界面內物質結構等內容。

古水流和搬運方向：根據水流層理的特徵(類型、角度、形式、分佈)和方向(定向程度、發散程度、與古斜坡和砂體幾何形狀的走向關係)與對應的測井信息來確定古水流的方向及發育情況。

地球化學分析：自然伽瑪能譜、巖性密度測井、激發伽馬能譜測井等測井技術可直接測量到岩石中的10餘種元素成分,使識別岩石成分和分析沉積環境的能力得到提高。

九、測井地質研究中正、反演問題

正演問題：把自然界各種需要研究的地質現象建立相應的地質模型、模式，研究各種測井方法在這種模型、模式中的響應。模型、模式可分爲兩大類，即數學模型和物理模型。

反演問題：用各種測井參數和曲線形態與各種不同的地質模型、模式建立關係，以便正確反映地下地質現象。反演問題包括兩個因素，一是客觀因素，即測井資料的準確性， 另爲主觀因素，即在推論和提出假設的過程中加進人的思想，這也是反演問題的關鍵。

第一章 自然電位測井

第一節自然電場的產生

一、擴散電動勢產生的條件

1. 兩種溶液的礦化度不同 2. 中間具有滲透性隔層 3.正負離子的遷移率不同

井中砂岩剖面的擴散電動勢:泥漿濾液和地層水的礦化度不同;附着在地層上的泥餅具有滲透性;泥漿濾液和地層水的正負離子遷移率不同。

二、擴散吸附電動勢

組成泥岩的粘土礦物，其結晶構造和化學性質只允許陽離子通過泥岩擴散，而吸附帶負電的陰離子的作用稱爲陽離子交換作用。擴散結果 在濃度小的一方富集正電荷帶正電，在濃度大的一方富集負電荷，形成擴散吸附電動勢Eda： 擴散吸附電動勢產生的條件：1.兩種溶液的礦化度不同；2.兩種溶液用滲透性隔層隔離；3.滲透性隔層對不同極性的離子具有不同的吸附性。

井中泥岩剖面的擴散吸附電動勢:1. 泥漿濾液礦化度低於地層水礦化度2. 泥岩具有滲透性3. 泥岩具有吸附陰離子的陽離子交換能力。

當井壁附近地層水和泥漿濾液礦化度都較低時，且Cw>Cmf時泥岩剖面上的擴散吸附電動勢爲：

在礦化度較低的情況下，溶液的電阻率與溶液的礦化度成反比關係，因此上式可寫爲：

三、氧化還原電位

地下煤層與其接觸的溶液（地層水或鑽井液）發生氧化還原反應，從而在其接觸面上形成氧化還原電位，最終形成沿井身的自然電位異常。當煤層處於氧化狀態時，可形成自然電位正異常；當煤層處於還原狀態時，可形成自然電位的負異常。

無煙煤和石墨的氧化反應最強烈，自然電位曲線表現爲正異常。

瘦煤、煉焦煤、肥煤氧化反應強度遞減，其自然電位正異常依次減小。

氣煤和褐煤處於還原狀態且強度不大自然電位表現爲不大的負異常。

由於煙煤中含有的金屬硫化物氧化作用很強，因此煙煤的自然電位正異常與其所含的金屬硫化物有關。

四、 過濾電動勢

在岩石中，岩石顆粒之間形成很細的毛細管孔道，當泥漿柱的壓力大於地層的壓力時，泥漿濾液通過井壁在岩石孔道中流過，形成過濾電動勢。

在砂泥岩剖面的井中的自然電場主要由砂岩井段的擴散電位和泥岩井段擴散吸附電位組成。在煤層中自然電位以氧化還原電位爲主。

第二節 自然電位測井及曲線特徵

一、自然電位測井（Spontaneous Potential Logging）

進行自然電位測井時將對比電極N放在地面測量電極M用電纜送至井下，提升M電極沿井軸測量自然電位隨井深的變化曲線該曲線稱爲自然電位曲線（SP曲線）。

二、自然電位測井曲線的特徵

靜自然電位：在相當厚的純砂岩和純泥岩交界面附近的自然電位變化最大其電動勢E總稱爲靜自然電位SSP：

泥岩基線：均質、巨厚的泥岩地層所對應的自然電位曲線，即Eda的幅度。而Ed的幅度稱爲砂岩線。所以靜自然電位SSP是均質、巨厚的砂岩地層的自然電位讀數與泥岩基線的幅

淡水泥漿上下圍巖爲泥岩有限厚度的砂岩的自然電位曲線特徵：

1. 曲線關於地層中點對稱，地層中點處異常值最大；

2. 地層越厚，ΔUSP越接近SSP，地層厚度變小，ΔUSP下降，且曲

ΔUSP≤SSP；

3. 當h>4d時，ΔUSP的半幅點對應地層的界面，較厚地層可用半幅點法確定地層界面，

地線頂部變尖，底部變寬度差。

層變薄時，不能用半幅點法分層。

4. 實測曲線與理論曲線特點基本相同，由於測井時受多方面因素的影響，實測曲線不如理論曲線規則。

使用自然電位曲線時應注意：

自然電位曲線沒有絕對零點，是以泥岩井段的自然電位曲線幅度作基線；

砂泥岩剖面中自然電位曲線幅度ΔUSP的讀數是基線到曲線極大值之間的寬度所代表的毫伏數。

在砂泥岩剖面中，以泥岩作爲基線，Cw>Cmf時，砂岩層段出現自然電位負異常；Cw<Cmf時，砂岩層段出現自然電位正異常；Cw=Cmf時，沒有造成自然電場的電動勢產生，則沒有自然電位異常出現，Cw與Cmf 差別愈大，造成自然電場的電動勢愈大。 這是自然電位曲線識別滲透性砂岩層的重要特徵。

第三節 自然電位測井的影響因素

一、地層水和泥漿濾液中含鹽濃度比值(Cw/Cmf)的影響二、巖性的影響

三、溫度的影響四、地層水和泥漿濾液中含鹽性質的影響

五、 地層電阻率的影響六、地層厚度的影響七、 井徑擴大和泥漿侵入的影響

第四節 自然電位曲線的應用

一、劃分滲透性岩層

在砂泥岩剖面中，當RwCmf)時，在自然電位曲線上，以泥岩爲基線，出現負異常的井段可認爲是滲透性岩層，其中純砂岩井段出現最大的負異常；含泥質的砂岩層，負異常幅度較低，而且隨泥質含量的增多，異常幅度下降。砂岩的ΔＵSP還決定於砂岩滲透層孔隙中所含流體的性質，一般含水砂岩的 ΔＵ水SP比含油砂岩的ΔＵ油SP要高。

二、 估計泥質含量

1. 圖版法 2. 利用經驗公式估算：

三、 確定地層水電阻率Rw

1. 確定含水層的靜自然電位SSP 2. 確定泥漿濾液等效電阻率Rmfe 3. 確定地層水電阻率Rw

四、判斷水淹層

水淹層：含有注入水的儲層。

SP曲線能夠反映水淹層的條件及現象：當注入水與原地層水的及鑽井液的礦化度不同時，與水淹層相鄰的泥岩層出現基線偏移。偏移量的大小與水淹的程度有關。

第二章 普通電阻率測井

電阻率測井：是一類通過測量地層電阻率來研究井剖面地層性質的測井方法。普通電阻率測井包括梯度電極系測井、電位電極系測井。

第一節岩石電阻率與巖性、孔隙度、含有飽和度的關係

一、岩石電阻率與巖性的關係

離子導電的岩石主要靠連通孔隙中所含溶液中溶解的正負離子導電。

電子導電的岩石靠組成岩石顆粒本身的自由電子導電。金屬礦物、無煙煤、石墨，以電子導電爲主，電阻率極低。

二、岩石電阻率與地層水性質的關係

岩石骨架：組成沉積岩石的造岩礦物的固體顆粒部分叫做岩石骨架。岩石骨架主要靠很少的自由電子導電，其導電能力很差，因此沉積岩石的導電能力主要取決於所含地層水的電阻率。

1.地層水電阻率與地層水所含鹽類化學成份的關係 2.地層水電阻率與礦化度和溫度的關係

三、岩石電阻率與孔隙度的關係

沉積岩的導電能力主要取決於孔隙度和地層水電阻率Rw。岩石孔隙度越大或地層水的電阻率越低，岩石導電能力越強，

電阻率就越低；反之，則岩石導電能力差，岩石電阻率高。

四、含油岩石電阻率與含油氣飽和度的關係

含油飽和度So ：含油孔隙體積佔孔隙體積的百分比。含水飽和度Sw ：含水孔隙體積佔孔隙體積的百分比。 阿爾奇（Archie）公式的應用:

1.確定地層孔隙度2.確定地層水電阻率和視地層水電阻率3.確定孔隙流體性質

第二節普通電阻率測井原理

普通電阻率測井研究的是穩定的電流場，電場強度E、電位U和電流密度J的關係：

一、均勻介質中的電阻率測量

U爲：二、普通電阻率測量原理(p27)

電極系：能夠在鑽孔中實施供電和測量的裝置。

電位電極系和梯度電極系電阻率公式的通式爲 公式中K值隨電極系不同而不同。電極系確定則K值爲常數。沿井筒提升電極系，測量ΔU隨井深的變化曲線，經橫向比例刻度後即爲岩層電阻率測井曲線，在均勻介質中所測得電阻率曲線應爲一條直線。

三、非均勻介質中的電阻率測井

視電阻率Ra ：在井剖面的情況下，測量的電位差除了受地層真電阻率Rt影響外，還要受Ri、Rmc、Rs、Rm，井徑d，侵入帶直徑D，以及地層厚度h和電極繫結構等因素的影響，因此不能用均勻介質中的電阻率計算公式簡單地求解地層的真電阻率。但是在井中實際測量的電位差，仍然可以代入公式計算電阻率，在這種複雜情況下求出的電阻率稱爲地層的視電阻率，用Ra表示。

四、電極系

1.電極系的分類

電極系：是由供電電極A、B和測量電極M、N按一定的相對位置、距離組成的測量系統。電極系一般三個電極在井下，一個電極在地面。

成對電極：下井的三個電極中兩個在同一線路(供電線路或測量線路)中，或叫同名電極，如A和B、M和N。 不成對電極：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。

據電極間的相對位置的不同，可以分爲梯度電極系和電位電極系。

2. 電位電極系

不成對電極到成對電極中靠近它的那個電極之間的距離小於成對電極間距離的電極係爲電位電極系。

3. 梯度電極系

單電極到成對電極中靠近它的那個電極之間的距離大於成對電極間距離的電極係爲梯度電極系。梯度電極系的深度記錄點O在成對電極的中點。單電極距到O點的距離是梯度電極系的電極距。