油气勘探常用的测井技术和方法简介

(二) 油气勘探常用的测井技术和方法简介1、电法测井－饱和度测井方法电阻率测井是最先发展起来的测井方法，从用途上分为两类：电阻率含油饱和度测井和用于地质学研究的电法测井；从测量方法上可分为三类，即普通电法（电极系）测井，电流聚焦测井和电磁聚焦测井。

在不含金属矿物的地层中，地层导电性表现在电阻率的高低主要受地层孔隙大小和所含流体性质的影响。

对于具有一定孔隙的地层，当其含水时，一般电阻率较低（与地层水矿化度有关），当其含油时电阻率较高。

因此，利用电阻率测井资料，按有关的理论和实验关系，可以确定地层含油饱和度的大小。

（1）普通电阻率测井普通电阻率测井是指早期的电极系横向测井，它采用供电电极A 、B 供给低频矩形交变电流I ，由测量电极M 、N （按不同排列方法及尺寸组成不同的电位电极和梯度电极系，我油田常用的电位电极系为0.5米，常用的梯度电极系为2.5米和4米），测量M 、N 之间的电位差为U MN ，电位差的大小反映了井内不同地层电阻率的变化，从IU K R MN a ∙=公式可以得到地层视电阻率a R （是地层真电阻率、泥浆冲洗带和侵入带的函数），地层电阻率和储层岩性、物性和含油性有密切关系，从而能确定岩性，划分油层、水层，确定地层界面和含油饱和度。

为求得地层真电阻率，通常采用浅、中、深三个径向探测深度的电阻率测量、测量三个环带的视电阻率，建立三个响应方程求之。

普通电阻率测井方法使用的电极系结构简单，不能聚焦，不能推靠到井壁上，又受井眼大小、泥浆、地层厚薄、非均质和围岩等客观条件的影响，难以求准地层真电阻率，所以趋于被淘汰，但因划分地层和岩性很直观、方便，因此保留了几种电阻率曲线。

（2）微电极测井它是将三个间距为0.025米的纽扣电极镶嵌在具有向井壁地层推靠能力的橡胶极板上，通过测量主要受泥饼影响的微梯度电阻率和主要受冲洗带影响的微电位电阻率，确定泥饼电阻率和冲洗带电阻率划分渗透性储层的测井方法。

它是基于泥饼电阻率小于冲洗带电阻率（通常为3－5倍），在渗透性储层位置，微梯度电阻率小，微电位电阻率大，两者具有明显幅度差；而在非渗透层，由于没有钻井液渗滤，微梯度电阻率和微电位电阻率基本相等，无明显幅度差存在。

微电极探测深度浅（2.5～5厘米）且不能聚焦。

当用盐水泥浆或井壁坍塌，极板推靠到井壁，泥饼过厚时，均得不到好的微电极测井资料。

2、电流聚焦测井方法为了弥补普通电阻率测井求不准地层真电阻率的不足，发展了电流聚焦测井，包括多种侧向测井和球型聚焦测井方法。

其基本原理是设置一组与主电极电位相等、极性相反的屏蔽电极，迫使主电极发出的主供电电流径向注入地层，以克服井内钻井液及邻层低阻围岩对供电电流的分流影响，提高电阻率测井的纵向分辩率和径向探测深度。

（1）侧向测井侧向测井有三电极和七电极侧向测井，测量原理均采用给主电极通以恒定电流，通过二个或者六个极性相反的屏蔽电极发出可调整的电流，保持测量电位平衡，使测量电流聚焦成为层状电流射入地层，测出该电位数值，根据I UK Ra ∙=公式，计算求得地层视电阻率。

（2）双侧向测井它可以同时记录深侧向和浅侧向视电阻率曲线，前者可求得近似地层真电阻率值，后者可以求出近似侵入带电阻率值。

它的测量原理是采用同时调节主电流和屏蔽电流，使监测电极M1和M2电位相等，同时记录深、浅侧向视电阻率曲线。

它可以与浅探侧的微球型聚焦或微测向测井组合，同时测得深、中、浅三条电阻率曲线。

使用时要进行环境影响校正，以消除围岩、钻井液侵入带及井眼的影响。

它更适用于钻井液矿化度大于地层水矿化度或者地层电阻率大于50Ω.m的情况，在这种条件下，其测量效果优于感应测井。

（3）微侧向测井它是由中心电极AO 和三个同心圆环状电极M1M2A1组成，这些电极都装在一个绝缘极板上，靠弹簧压靠到井壁上进行测量。

由主电极A O 发出电流强度一定的电流I 0，被A 1电极屏蔽成沿径向方向流出的电流束，极性与A O 相同，使M 1和M 2之间的电位差为0，测量M 1或M 2的电位，根据公式I UK R a ∙=求出地层视电阻率。

由于主电流的直径很小，微侧向测井的纵向分辩率特别高，可划分5厘米薄层。

缺点是在一定程度上受井眼和泥饼影响，径向探测深度只有7.6～10厘米。

（4） 邻近侧向测井它由三个电极组成，A 0为主电极，A 1为屏蔽电极，M 为参考电位电极，用推靠器压向井壁。

测量时，调节屏蔽电极A 1的电流I ，使M 电极的电位U M 与仪器内已知的参考信号Ur 相等，在测量过程中保持U M ＝Ur ＝常数，调节A O 电极的电流I 0，使A 0电位U A0＝U M ，这样在A 0电极和M 电极之间形成零电位梯度区，使测量电流I 0沿垂直于井的轴线方向流入地层，从而减小了泥饼的影响，通过公式I UK R a ∙=求得邻近侧向视电阻率a R ，近似于冲洗带电阻率xo R 。

它的探测范围大于微侧向，探测深度15～25厘米，其不足之处是当侵入带直径较小时，地层电阻率T R 对测量结果的影响增大。

（5） 八侧向测井它的原理和七侧向测井相似，通常与双感应测井仪组合使用。

双感应－八侧向组合测井效果与钻井液矿化度及侵入性质有关，八侧向测井在低矿化度钻井液，地层电阻率较高的情况下，它可以测得侵入带电阻率；在高矿化度钻井液，地层电阻率较低的情况下，它可以测量冲冼带电阻率。

双感应测井适合于低－中等电阻率地层，低矿化度钻井液条件下效果好，深感应反映地层真电阻率，中感应反映侵入带电阻率。

这种组合多用于低――中电阻率地层，测得浅、中、深三种径向探测深度的地层电阻率。

（6） 微球形聚集测井为了更好地反映冲冼带电阻率，减少泥饼和原状地层的影响，使用微球形聚集测井。

它的主极板呈矩形，其它电极为矩形环状，都装在极板上，用推靠器使电极与井壁接触，主电流流入到冲洗带，辅助电流沿泥饼流动，因此，它与微侧向测井相比，泥饼影响显著减小。

与邻近侧向相比，其探测深度相对变浅，约为15厘米，一般不受原状地层的影响，常与双侧向组合使用。

这种组合多用于高电阻率地层，测得浅中深三种径向探测深度的地层电阻率。

（7） 感应测井它是测量地层的电导率，是由一组同轴发射线圈和一组接收线圈组成的复合线圈系统，发射线圈发射出频率为20千周的交变电流，产生交变磁场。

在地层中感应出次生电流，次生电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，又形成次生磁场，并在接收线圈中感应出电动势（ε），它的大小与地层视电导率C a 成正比，即ε＝K .C a ，电导率C a 是电阻率R a 的倒数。

感应测井适用于地层电阻率小于50欧姆米和钻井液电阻率高于地层水电阻率的地层，否则其测井效果不如侧向测井好。

3、岩性孔隙度测井方法储层的岩性和孔隙度是判识油气层的重要参数，其测井方法有声波测井、密度测井、中子测井，一般称“三孔隙度测井”，三者互相交会求得孔隙度和岩石矿物含量，比仅用1～2种方法好。

（1） 声波测井。

声波测井包括单发双收声波测井、井眼补偿声波测井、长源距声波测井等。

它记录单位距离声波传播的时间，即纵波速度的导数，单位为µs /m 。

补偿声波测井仪的声系部分使用两个发射器交替发出声脉冲，而在相应的两对接收器中交替测量声波时差，由地面仪器加以平均，输出一条声波时差曲线。

在沉积岩中，声波时差主要与岩性、孔隙度及孔隙中的流体性质有关。

因此，根据恒利公式可求解被压实砂岩地层声波孔隙度。

maf ma S t t t t ∆-∆∆-∆=Φ 式中 ФS ＿＿地层孔隙度 ％Δt ＿＿地层声波时差值Δt ma ＿＿岩石骨架声波时差值Δt f ＿＿流体声波时差值当储层含气或有低角度裂缝时，声波时差会发生周波跳跃或数值突变，因此，还可利用声波时差曲线，划分气层、地层界面和裂缝带。

(2)井眼补偿声波测井：它是采用双发双收声波测井仪，在仪器上、下端各设置一个发射探头，中间设置四个与两个发射探头相对应的接收接头；上部两个接收探头接收下发射探头发出的沿井壁附近地层垂向传播的滑行纵波；下部的两个接收探头接收上发射探头发出的沿井壁附近地层垂向传播的滑行纵波；它能有效地补偿由于井眼不规则变化对声波测井精度的影响，是目前现场多采用的一种声波测井方法。

(3)长源距声波测井它的仪器下部设置两个间距为2英尺的发射接头，上部设置有两个间距2英尺的接收探头，因此仪器测量时可以记录8、10、10、12英尺间距的4道声波传播时间，并同时记录全波列和变密度显示。

长源距声波测井仪不仅具有井眼补偿功能，而且通过全波列分析，可以获得地层的纵波、横波和斯通利波信息。

它不仅用于确定岩性、孔隙度，还可以用于裂缝性储层评价、划分气层和岩石力学参数的计算。

(4)中子测井中子测井所使用的仪器有普通中子测井仪、井壁中子测井仪及补偿中子测井仪，是三种测量储层孔隙度的重要方法之一，还能判别含气层。

中子测井是用中子源（镅铍或者钋铍源）向地层连续发射快中子流（能量在0.025～100ev ），这些快中子流与氢核碰撞一次，平均损失能量为63％，中子探测器直接测量快中子变成的超热中子或热中子数。

当地层水矿化度很高时，油层的测井读数高于水层，中子测井读数和地层孔隙度相对应，即中子测井读数响应于地层孔隙度的大小。

根据这个原理，通过转换和标定，用中子测井可测量地层的孔隙度。

maf ma N H H H H --=Φ 式中 ФN ―――地层中子孔隙度；H ―――地层含氢指数；ma H ―――岩石骨架含氢指数；f H ―――流体含氢指数。

(5)井壁中子测井它是超热中子测井，使用一个中子探测器，中子源到探测器的距离为0.42m ，中子计数管外包镉和石腊层，使其只能记录超热中子，中子源和探测器装在同一块极板上用推靠器使极板紧贴井壁测量，井壁中子测井只探测超热中子，因此减少了井筒泥浆、岩石骨架和地层水中热中子强吸收剂（如氯和硼元素）的影响，但因探测深度浅，易受泥饼的影响。

(6)补偿中子测井它是数控测井常用三孔隙测井的主要方法之一，采用16C i 的（238P U －B e ）中子源，增强中子的产额，利用长短源距两个中子探测器。

长源距为0.53m ，短源距为0.32m ，由于两个探测器所受环境干扰基本相同，利用长短源距探测器计数率的比值可以减小井眼环境的影响。

它与声波测井交会可以求解岩性和孔隙度，它与补偿地层密度测井组合是划分含气储层的有效方法。

(7)密度测井：它是在贴井壁滑板上装有铯(C S 137)伽马源和两个不同间距的探测器，伽马源向地层发射中等能量的伽马射线（0.66Mev ），在与地层的电子碰撞时，发生康普顿散射，采用两个与源固定距离的探测器记录散射的伽马射线以补偿井眼和泥饼的影响。

其测量值主要取决于地层的电子密度(每立方厘米体积中的电子数），因电子密度与真实地层密度ρb 有线性关系，所以密度测井可以直接测量地层的体积密度。