《测井地质学》第三章 井壁成像12
测井地质学知识点
第二章测井层序地层分析第二节层序地层单元及其测井特征一、基本术语：体系域、低位域、海侵域、高位域、陆架边缘体系域等二、体系域1.类型：低位域、海侵域、高位域、陆架边缘体系域2.低位域：陆棚坡折和深水盆地沉积背景、斜坡构造背景、生长断层背景下的低位域组成3.海侵域：以沉积作用缓慢、低砂泥比值，一个或多个退积型准层序组为特征、主要沉积体系类型4.高位域：沉积物供给速率常＞可容空间增加的速率，形成了向盆内进积的一个或多个准层序组，底部以下超面为界，顶部以I型或n型层序界面为界特征；主要沉积体系类型5.陆架边缘体系域：以一个或多个微弱前积到加积准层序组为特征，准层序组朝陆地方向上超到n型层序边界之上，朝盆地方向下超到n层序边界之上。
三、湖平面变化与层序结构1.湖平面变化与体系域2.层序结构类型及特征：一分层序、二分层序、三分层序、四分层序第三节测井地层地层分析方法一、基本术语：基准面、基准面旋回、分形二、一般工作流程1.测井一地震一生物等时地层格架建立2.关键层序界面识别3.研究区测井一地质岩相知识库的建立4.关键井的岩相识别、重建岩相序列5.建立多井关键性剖面6.预测油气分布三、单井测井层序分析方法1.测井资料预处理2.沉积旋回分析：旋回性及旋回级次是沉积岩层重要的固有属性；旋回级次分析：常规测井旋回分析、小波分析和地层累积方法等3.沉积间断点识别：地层倾角测井--累计倾角交会图法、地层倾角测井-- 累积水平位移交汇图法、地层倾角测井--倾角矢量图法、自然电位和视电阻率组合法、声波时差响应法等四、米氏周期分析及分形研究五、沉积层序的分形特征研究1.分形的概念2.地质学运用分形理论需要考虑的问题3.分数维的计算4.分数维的应用第三章测井沉积学研究第一节测井沉积学概念一、基本概念：测井相、测井相标志二、测井相分析的基本原理三、测井相标志与地质相标志的关系：确定岩石组分的测井相标志、判断沉积结构的测井相标志、判断沉积构造的测井相标志四、由测井相到沉积相的逻辑模型第二节岩石组合及层序的测井解释模型一、测井曲线的一般特征1.常规组合测井曲线：测井曲线幅度特征、测井曲线形态特征、接触关系、曲线光滑程度、齿中线、多层的幅度组合--包络线形态、层序的形态组合特征2.地层倾角测井的微电导率曲线特征：从曲线形态和曲线的相似性判断岩性一颗粒粗细，进行微细旋回的划分；根据四条电导率曲线特征值的平行度，可以衡量平行及非平行层理；利用倾角矢量模式解释沉积构造，研究古水流方向；根据倾角矢量模式组合解释褶皱、断层、不整合；利用倾角测井曲线识别裂缝；利用双井径差值分析现代地应力二、层序特征测井解释模型1.粒序模型2.不同沉积相带的自然电位曲线特征：冲积扇、河流相、三角洲相、滩坝相、近岸水下扇、重力流沉积--对比不同环境下SP曲线的差异3.利用自然伽马曲线划分沉积相带三、岩石组合（成分、颗粒）测井解释模型1.测井响应特征值2.测井相图的编制3.岩石组合测井解释模型在实际处理中的选择第三节沉积构造、沉积体结构测井解释模型一、倾角模式及其地质含义：绿模式、红模式、蓝模式、杂乱模式二、微电导率插值环井眼成像三、沉积构造的地层倾角测井解释模型1.岩心刻度2.沉积构造的测井解释图版3.层理角度与沉积相四、沉积体内部充填结构测井解释模型1.平行结构、前积构造、发散结构、杂乱结构五、古水流研究2.古水流研究方法：全方位频率统计法、红蓝模式法3.用倾斜资料判断沉积环境（古水流）实例六、沉积构造的成像测井解释1.冲刷面、斜层理、槽状交错层理、板状交错层理、结核、透镜状层理、小型砂纹交错层理、生物钻孔构造、沉积构造垂向序列解释第四节碎屑岩测井沉积微相建模与划分一、关键井测井沉积亚相与微相模型的建立二、测井沉积相剖面对比三、平面展布及古水流系统分析第四章测井构造地质精细分析第一节测井构造研究的一般方法一、地层倾角测井构造解释原理二、井壁成像测井构造解释原理第二节褶皱构造倾角解释方法一、褶曲的形态分类二、地层倾角测井的褶皱解释方法1.对称背斜2.非对称背斜3.倒转背斜4.平卧褶曲5.对称向斜6.非对称向斜三、用单井倾斜测井资料研究地下构造和褶曲要素1.确定井孔剖面的地层产状2.判断地下构造的偏移方向3.构造的识别方法四、地层倾角确定盐丘、泥丘第三节断裂构造倾角测井解释方法一、断层要素及分类二、井下钻遇断层的主要地质标志★三、地层倾角测井的断层解释方法★★--不同类型断层的解释方法1.正断层2.逆断层3.逆掩断层4.地层倾角测井应用一-两口井之间确定断层四、利用井壁成像研究断层第四节不整合面的地层倾角测井解释一、.平行不整合（假整合）解释二、角度不整合解释第五节井旁复杂地质构造的精细解释一、井旁高陡构造的精细解释二、应用一一用测井资料在渤海湾下古生界首次发现逆掩断层-平卧褶曲构造三、应用二--塔里木盆地轮南地区第五章裂缝储层的测井评价第一节概述一、裂缝型储层二、裂缝-孔隙型储层三、裂缝-洞穴型储层第二节裂缝性储层的实验观察与研究一、储层裂缝系统的成因二、岩心裂缝观测与分析1.岩心裂缝几何参数的相关分析2.岩心裂缝密度和裂缝孔隙度的统计与分析三、裂缝的评价1.岩心裂缝的描述一单一裂缝参数和多裂缝参数2.裂缝分布密度的分形方法第三节裂缝的测井响应一、常规测井曲线对裂缝的响应1.微侧向测井（微球形聚焦测井）2.双侧向测井3.补偿密度测井4.长源距声波测井5.岩性密度测井6.自然伽马测井7.地层倾角测井二、成像测井对裂缝的响应1.裂缝的分类及其基本图像特征2.真、假裂缝的识别3.天然裂缝与人工诱导裂缝的鉴别第四节裂缝有效性的测井评价及参数计算一、裂缝有效性评价1.从裂缝的张开度来评价裂缝的有效性**⑴充填缝和张开缝的判别⑵有效张开缝的判别2.从裂缝的径向延伸特征判断裂缝的有效性3.从裂缝的连通性和渗滤性来判断裂缝的有效性⑴ 从裂缝的连通性判断裂缝的有效性⑵从裂缝的渗透性来判断裂缝的有效性二、裂缝参数计算1.全井眼地层微电阻率扫描测井计算裂缝参数2.双侧向测井信息估算裂缝参数第五节裂缝发育规律及现代地应力场研究一、现代构造应力方向分析二、构造应力方向分析在勘探与开发中的应用第六章烃源岩与盖层的测井研究第一节烃源岩的测井分析方法一、烃源岩的测井响应1.地层的组成2.导致测井异常的基本原理二、烃源岩的测井识别1.烃源岩的单一测井方法分析⑴自然伽马测井⑵自然伽马能谱测井⑶密度测井⑷电阻率测井⑸声波测井2.用交会图识别烃源岩⑴自然伽马一声波测井交会图⑵电阻率一自然伽马交会图⑶电阻率一声波时差交会图3.声波-电阻率曲线重叠法三、烃源岩的测井评价参数1.烃源岩含油气饱和度★2.烃源岩剩余烃含量VHC第二节盖层的测井分析与评价一、有效盖层的识别与评价1.有效盖层识别2.泥页岩盖层等级划分二、储盖组合测井分析。
成像测井简介
成像测井简介第一节、地层微电阻率扫描成像测井地层微电阻率扫描成像测井是一种重要的井壁成像方法，它利用多极板上的多排钮扣状的小电极向井壁地层发射电流，由于电极接触的岩石成分、结构及所含流体的不同，由此引起电流的变化，电流的变化反映井壁各处的岩石电阻率的变化，据此可显示电阻率的井壁成像。
自80年代斯伦贝谢公司的地层微电阻率扫描测井(FMS)投入工业应用以来，得到了迅速的发展，如今已是井壁成像的重要测井方法。
我们知道，微电阻率测井贴井壁测量，探测深度浅而垂向分辨率高，因而对井壁附近地层的电性不均匀极为敏感。
因此，人们利用微侧向测井研究冲洗带和裂缝，利用四条微电导率测井曲线确定地层倾角，识别裂缝，研究沉积相等。
但是，这些微电阻率测井无法确定裂缝的产状，无法区分裂缝、小溶洞和溶孔，这些问题都可由微电阻率扫描测井解决。
１、电极排列及测量原理地层微电阻率扫描成像测井采用了侧向测井的屏蔽原理，在原地层倾角测井仪的极板上装有钮扣状的小电极，测量每个钮扣电极发射的电流强度，从而反映井壁地层电阻率的变化。
通常把电流电平转换成灰度显示，不同级别的灰度表示不同的电流电平，这样就可用灰度图来显示井壁底电阻率的变化。
第一代FMS是在地层倾角测井仪两个相邻极板上装上钮扣状电极，每个极板上装有4排27各电极，共有54个电极，每排电极相互错开，以提高井壁覆盖率。
对8.5in的井眼，井壁覆盖率为20%。
为提高井壁覆盖率，第二代仪器在4个极板上都装有两排钮扣电极，每排8个共16个电极，4个极板共64电极，对8.5in井眼，井壁覆盖率达40%，这种仪器在电极上作了很大的改进，把原来的4排电极改为2排电极，能更准确地作深度偏移。
２、全井眼地层微电阻率扫描成像测井(FMI)斯伦贝谢公司在前述仪器基础上，又研制了FMI。
该仪器除４个极板外，在每个极板的左下侧又装有翼板，翼板可围绕极板轴转动，以便更好地与井壁接触。
每个极板和翼板上装有两排电极，每排１２个电极，８个极板上共有１９２个电极，对8.5in井眼，井壁覆盖率可达80%，能更全面精确地显示井壁地层的变化。
《测井地质学》第三章-井壁成像测井及解释
中国石油大学（北京） 王贵文
王贵文：WANGGW@
王贵文：WANGGW@
提纲
一、 井壁成像测井仪器、资料处理解释一般特点 二、 井壁成像测井资料分辨率下限实验考查 三、 井壁成像测井资料的基础地质解释 四、 井壁成像测井地质解释模型 五、 井壁成像测井地质应用
王贵文：WANGGW@
FMI的测量方式
FMI有三种不同的测量 方式：全井眼方式、四极板 方式及倾角方式。 全井眼方式：八个极板 同时工作，这种方式单次下 井所获得的井眼覆盖率最 高。在这种情况下，井眼覆 盖率与井眼直径关系详见图 2。 四极板方式：只使用主 极板，关闭四个辅助极板。 对于较熟悉的地层不需要更 详细的资料时，使用这种方 式可以提高测井速度，降低 采集成本。 倾角方式：与SHDT完全 相同，每个极板只打开两个 电极，四个极板共八个电 极，测量结果为8条视电阻 率曲线。
王贵文：WANGGW@CUP.EБайду номын сангаас
声波成像测井仪的技术指标
规格及技术指标 连接长度 重量 仪 器 参 数 最小井眼 最大井眼 最大压力 最大温度 井别 工 作 条 件 图 像 分 辨 率 扫描速度 1080 周/min 720 周/min 垂直 120 周/ft 60 周/ft 中心频率 测井速度 井眼覆盖率 水平 350kHz 320kHz 20ft/min 100% 500 点/周 / 10ft/min 100% 250 点/周 泥浆类型 4in(102mm) 17in(432mm) 20000psi(137.9Mpa) 400°F(204℃) 裸眼井或套管井 水基或油基 5.5in(139mm) 16in(406mm) 20000psi(137.9Mpa) 400°F(204℃) 裸眼井或套管井 水基或油基 关腿直径 CAST 156in(3.96m) 251b(113.8kg) 3.625in(92mm) STAR-Ⅱ(声波) 194.7in(4.71m) 270b(122.4kg) 3.625in(92mm)
成像测井方法
（一）微电阻率扫描成像测井
2、测量原理 采用侧向测井的屏蔽 原理。电极与极板绝缘。 由电源给极板和钮扣电极 供相同极性的电流，使极 板与钮扣电极的电位相 等，由电极流出的电流受 到极板的屏蔽作用，沿径 向流入地层。
（一）微电阻率扫描成像测井
2、测量原理 记录每一个钮口电极的电流强度和对应的测 量电位差。
8 192 0.2 0.1 0.3 80% 0.2 175 138 90° 5 6.25-21 <20000
EMI
6 150 0.2 0.1 0.3 59% 0.2 175 138 90° 5 6.7-21 <20000
STAR-Ⅱ
6 144 0.2 0.1 0.3 59% 0.2 175 138 90° 5.7 6.7-16 （5.875-16） <20000
一、成像测井概述
成像测井系统的主要特点：
车载高性能计算机系统，网络连接，人机 交互。能实时高速采集大量的测井信息， 能完成刻度、测井、数据处理、显示等多 任务并行处理。 具有高数据传输率的电缆遥测系统，数据 传输率达500kbps，实现井下仪器和地面 设备见得大数据量传输。
一、成像测井概述
成像测井系统的主要特点：
3、仪器结构
全井眼地层微电阻率扫描成像测井仪FMI
4个主极板 ， 4个辅极板 每个极板两排钮扣电极，每排 12个电极，8个极板共192个电极。 8.5 in的井眼，井壁覆盖率为 80%，6in井眼，井壁覆盖率为 100%。
3、仪器结构
全井眼地层微电阻率扫描成像测井仪FMI
0.2in 0.3in
外形尺寸 有效阵列尺寸
1、模拟记录阶段测井方法 普通电阻率（电极）测井 感应测井 声速测井 自然伽马测井 自然电位测井 井径测井 以JD581测井系列为代表
(精品)井壁成像测井资料处理解释交流
泥质团块、泥砾、溶孔、气孔、杏仁构造等 变形、搅动、滑塌构造等 正韵律层等密度递变层 井眼崩落等 钻具与井壁擦痕等
测井仪器异常、外界干扰等
井壁成像资 料地质应用
裂缝是岩石结构中应力释 放所产生的结果，它是岩石 发生破裂的直接产物，一般 发育于有利构造部位的脆性 地层中。
（一）成像资料裂缝评价
成像数据预处 理、图像生成
岩性识别
井壁成像资 料地质应用
孔洞参数 自动计算
LogView 模块
人机交互 拾取裂缝
裂缝参数计算
综合评价
Porodist 模块
声电成像 孔隙分析
电成像测井地质解释基础图像模式
成像解释图象模式
块状模式 条带状模式
线状模式
斑状模式 杂乱模式 递变模式 对称沟槽模式 规则条纹模式
DIP6、P1AZ、RB、AZIM、DEVI、C14、 DIP5、DIP6。
C25、C36、GRAZ、ETIMD、TENS、
GR
• 微电阻率成像测井资料的处理
• 深度及速度校正 • 数据规一化 • 发射电压校正 • 死电极校正 • 数据刻度 • 图像加强
• 声波成像资料的处理
• 深度与速度的校正 • 图像的增强和处理
电导率曲线：DB1、DB2、DB3、DB4、 DB1A、DB2A、DB3A、DB4A； 方位曲线：P1AZ、RB、AZIM、DEVI。
P1BTN、P2BTN、P3BTN、P4BTN、
电导率曲线：P1BTN、P2BTN、P3BTN、
P5BTN、P6BTN、GAZF、ETIMD、
P4BTN、P5BTN、P6BTN；
《地球物理测井》第三章
③使滑行波成为首波：到达接收探头的声波，不 仅有经过地层的滑行波，而且还有不经地层的反射波 以及经泥浆传到接收探头直达波等。由于泥浆的声速 比地层的声速小得多，所以选择适当的源距（发射探 头到第一接收探头之间的距离，我国源距1米），使 滑行波在地层中传播的距离相对较大，就可使滑行波 首先到达接收探头，成为初至波。而直达波、反射波 继滑行波之后到达接收探头，成为续至波。
1、地层厚度：不同厚度的地层在曲线上有区别。 1）厚层（h>l）：在曲线中部有一异常，异常峰值是时 差真值，半幅点对应地层界面，可用其划分地层界面。 2）薄层（h<l）：曲线受围岩影响大，测得的时差不等 于实际值，并且地层越薄，其与真值差别越大，曲线异常半 幅点分层大于岩层实际厚度。 3）薄交互层：间距大于交互层中地层厚度时，曲线不 能反映地层真实时差值，甚至还可能出现反向。 可见，声速测井对小于间距的薄层分辨能力较差，减小 间距可以提高薄层的分辨能力（即间距越小，纵向分辨率越 高），但时差测量精度降低了。我国采用0.5米间距。
第三章 声波测井
声波在不同介质中抟播时，其速度、幅度衰减、 频率变化等声学特性是不同的。声波测井就是以岩 石等介质的声学特性为基础研究钻井地质剖面，判 断固井质量等问题的一种测井方法。 主要分两大类：声速测井和声幅测井。声速测 井（声波时差测井）是测量地层声波速度的测井方 法。声波在岩石中的传播速度与岩石的性质、孔隙 度及孔隙中所含的流体性质等有关，因此，通过声 速可确定岩石孔隙度、判断岩性和孔隙流体性质。 声波幅度测井研究声波在地层或套管内传播过程中 幅度的变化，从而认识地层，检查水泥胶结质量。
如果两接收探头间对应井段井径无明显变 化，且仪器居中，则CE=DF 所以
t CD l v2 v2
成像测井技术
成像测井技术目录1电成像测井 (2)1.1 地层微电阻率扫描成像测井技术[1] (2)1.2 阵列感应成像测井技术 (3)1.3方位电阻率成像测井技术 (4)2声波成像测井 (4)2.1超声波成像测井 (5)2.2偶极横波成像测井 (6)3核磁共振成像测井 (6)4成像测井技术的应用 (7)4.1岩性识别 (7)4.2沉积构造识别[4] (10)4.3沉积微相研究[5] (12)4.4裂缝系统的分析 (14)4.5地应力分析[11] (29)5成像测井的发展趋势 (32)参考文献 (33)成像测井技术测井起源于1927年的法国，当时只有测量视电阻率、自然电位、井温等仪器，经过近80年的发展，如今发展成为以电法测井仪、声波测井仪与核磁共振测井仪等系列的测井仪器。
回顾测井技术的发展历程，测井技术经历了从模拟测井到数字测井、数控测井、成像测井的发展历程。
成像测井技术是美国率先推出的具有三维特征的测井技术，是当今世界最新的测井技术。
它是在井下采用阵列传感器扫描测量或旋转扫描测量，沿井眼纵向、径向大量采集地层信息，利用遥传将采集到的地层信息从井下传到地面，通过图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测范围内的三维图像。
因此，成像测井图像比以往的曲线表达方式更精确、更直观、更方便。
传统的测井只能获取井下地层井眼周向和径向上单一的信息，它适用于简单的均质地层。
而实际上地层是非均质的，尤其是裂缝性油气层的非均质性最为明显，在地层的周向和径向上的非均质性也非常突出。
这促使人们开始利用非均质和非线性理论来设计测井仪器。
成像测井技术就是在此理论基础上发展起来的，它能获取井下地层井眼周向方位上和径向上多种丰富的信息，能够在更复杂、更隐蔽的油气藏勘探和开发方面有效的解决一系列问题：薄层、薄互层、裂缝储层、低孔隙低渗透层、复杂岩性储层评价；高含水油田开发中剩余油饱和度及其分布的确定；固井质量、压裂效果、套管井损坏等工程测井问题以及地层压力、地应力等力学参数的求取等等。
测井地质解释
核磁共振实验室
核磁共振测井
横向弛豫时间T2 纵向弛豫时间T1 扩散系数D
核磁共振实验室
1、倾角矢量的模式
红色模式：倾向大 体一致，倾角随深 度的增加而逐渐增 大的一组矢量；
通常指示断层、沙 坝、河道、不整合 等。
核磁共振实验室
绿色模式：倾向大 体一致，倾角不随 深度变化的一组矢 量。
一般反应构造倾斜。
蓝色模式：倾向大 体一致，倾角随深 度增加逐渐减小的 一组矢量。
核磁共振实验室
极板与井壁之间的间隙 该间隙越大，仪器的垂向分辨率越小，对地层的
灵敏度越小。
侵入的影响 侵入的影响类似于对浅侧向电阻率测井的影响。
核磁共振实验室
3、电成像测井数据的处理与成像
1）数据处理
自动增益和电流校正； 失效电极的检测和补偿； 速度校正和电极方位定位
量(电阻率、声阻抗等)在柱状坐标系(r，θ，z)中的
分布，输出的是该物理量的沿井壁或井周的分布 图。 由于岩石的物理量与储层的物性密切相关，所以 这种数字图像可以间接反映岩层在井壁或井周分 布的非均匀性。
核磁共振实验室
现有的投入商业运行的成像系统：
Schlumberger公司MAXIS-500； Atlas公司的ECLIPS-5700； Halliburton公司的EXCELL-2000;
核磁共振实验室
2）旋转断层
旋转断层上下盘的倾角 是不同的，倾斜方位角 也是不同的，矢量图上 显示为绿—绿模式。
成像测井方法简介
电导率裂缝
电导率裂缝
电导率裂缝
电导率裂缝
高电阻率裂缝
高电阻率裂缝特点 亮色条带
高电阻率裂缝
高电阻率裂缝
电导率裂缝 地层层面 电阻率裂缝
裂缝方位
裂缝走向
（2）确定地层倾角及倾向 地层层面，地层倾角及倾向
地层层面，地层倾角及倾向
第二节 方位电阻率成像测井
一、测量原理 方位电阻率测井是在双侧向测井基础上发展起来
YM35 YM35-1
4585000
X
4586000
4587000
YM34
油层 5384－5395.5
含水油层 5395.5－5398
含油水层 5398－5399.5
YM35
油层 5579－5587
干层 5587－5602
差油层 5602－5610
YM35-1
油层 5565－5585
YM35-1
的一种测井方法。共有12个电极，装在双侧向测井 的屏蔽电极A2的中部，每个电极向外张开的角度 为30°。12个电极覆盖了井周360°方位范围内的地 层，电极为长方形，其电流分布如图所示。
方位电极排列及电流线分布示意图
方位电阻率：
RAZ
K UM I AZ
I AZ
方位电极的供电电流；
UM
环状监督电极相对于电缆外皮的电位；
差油层 5585－5616
YM35-1
油层 5616－5643
差油层 5643－5652
YM34-H1
油层 5376－5405
水层 5405－5420
YM34 5375-5405
地层对比
YM34-H1 5365-5410
YM35 5570-5620
成像测井的解释与应用
白云岩
白云岩易受溶蚀等作用 影响，裂缝及溶洞发育， 多以高角度缝和斜交缝 为主。白云岩比灰岩脆 硬，由于灰岩白云化后， 体积收缩，晶形变得规 则，从而形成大量晶间 缝，再由于地下水的溶 解作用使晶间缝扩大形 成晶间孔，进一步可形 成溶孔、裂缝，因而白 云岩比灰岩更能形成良 好的储层。
混合花岗岩
有效缝与充填缝区别
充填缝为无效缝，要与天然裂缝识别开。
裂缝可以是方解石充填，也可以是泥质 充填，当存在方解石充填时，STAR图像 显示为亮色；当存在泥质充填时，STAR 显示为暗色，易与有效缝相混淆。如有 全波列图可对源自，斯通利波没有衰减， 说明为无效缝。
图像的增强处理
为了突出成像图上地质特征的效果，可
成像测井的解释与应用
汇报人：王拓夫
立项目的及意义
井壁成像测井，它以其直观性、可视性，能直 接地反应井周地层的分布情况和地质特征，但 是目前的处理软件在裂缝密度、裂缝张开度、 裂缝条数、裂缝孔隙度及孔洞的面比率等参数 评价上仍达不到定量水平；不同地质特征在成 像图上的区别，有效裂缝和无效裂缝的识别等 还不能解释的非常清楚。
裂缝分类：低角度缝
低角度裂缝在成像图 上表现为低电阻的暗 色条弦，形成一个低 幅度的正弦或余弦波 形，切割层理或井眼；
裂缝分类：高角度缝
高角度缝在图像 表现为低电阻的 暗色条纹，形成 高幅度的正弦或 余弦波形，切割 整个井眼 。
裂缝分类：网状裂缝
网状缝由于裂缝相互 交织在一起，相互切 割，在成像图上表现 为暗色网状形态。
（1）、与常规深、浅侧向对比判别裂缝的径 向延伸程度
由于浅侧向测井的径向探测深度浅，而 深侧向的径向探测深度深，当裂缝径向延 伸大时，深、浅侧向电阻率均降低；当裂 缝径向延伸较小时，只有浅侧向电阻率降 低，而深侧向基本不变化。
第3章-成像测井技术
3.2 微电阻率扫描成像测井FMS
3.2 微电阻率扫描成像测井FMS
电极系统由四个液压推靠极板组成。1号与 2号极板和SHDT的极板一样，即每个极板上 都有两个测量电极和一个速度电极，3号和4号 极板除保留了SHDT的测量电极外，还增设了 一组微电阻率扫描电极。即在原地层倾角测井 仪的极板上安装了具有钮扣形的小电极，电极 的直径为0.2in(5mm)，FMS-A型的电极排列 如图b所示，共有4排电极，第一排有6个电极， 其他三排皆有7个电极，共27个电极。两排电 极中心间的距离为0.4in(10mm)，上、下两 排电极的横向距离为0.1in，即两个电极间相 当于有半个电极是重叠的，这样在测量时，在 电极阵列所控制的横向范围内，所有井壁表面 全部被电极扫过。
斯仑贝谢公司的阵列感应成象测井仪采用多种工作频率，一个发射 线圈，8组双线圈组成的接收线圈系阵列。同时测量8组接收线圈上3 种频率的实分量和虚分量，记录28条原始曲线。应用软聚焦和分段准 线性近似的处理方法，得到30cm、60cm、120cm三种垂向分辨率， 25cm、50cm、75cm、150cm、225cm五种径向探测深度，测量 范围为0.1-2000Ω.m的15条处理曲线，形成垂向分辨率匹配，沿深 度、径向二维电阻率剖面分布图象。
为此国内已经着手研制成像测井仪，其中井下声波电视己 达到国外同级水平，微电阻率扫描测井仪已做出下井试验的 样机。海洋测井公司做出了八臂倾角仪，正试验具有236个 电极的高分辨微电率扫描成像仪。
3.1 成象测井系统 当前成像测井技术中问题较突出的是资料处理和解释技术。
成像测井的资料处理有两个主要内容： 其一是将测量信息用数字图像处理的方法制作成地质家可视
在图像上，电阻率高的为“亮”色，电阻率低的为“暗”色。根据图像的颜 色和形状进行地质解释。
成像测井图像解释模式及典型解释图版研究
文献标识码 -< ,
文章编号 -0 , 1 1 1 = 2 3 4" 4 1 1 4 #1 0 1 1 4 7 1 ;
成 像测井是 4 主要以扫描或阵列的 1世纪 : 1年代中后期到 = 1年代初期陆续走向商业化的测井技术 ! 方式 ! 测量岩石的某个物理量 " 如电阻率 / 声阻抗等 # 沿井壁或井周的二维或三维分布 ! 形成井剖面的 数字图像 ! 间接显示出裂缝 / 层理 / 孔洞等地质现象 . 我国于 4 1世纪 = 1年代初系统引进了成像测井技 0 ?; 术 !并在裂缝识别 /岩相分析 /储层划分等诸方面见到了良好的地质效果 , .然而对于图像的地质解释 一直停留在 @ 相面 A" 定性 #的水平 !很大程度上取决于解释人员的经验 .因而 !通过岩心的对比刻度和 对图像本身的理论分析 ! 将典型的图像特征与特征地质现象建立相对应的解释模式 ! 就显得尤为必要 . 成像测井地质解释的一般思路是 B 遵循岩心为第一性参照标准 ! 针对岩心和测井图像兼有良好反映 的层段 ! 详细观察和描述其地质现象 ! 采用照片或岩心扫描等方式记录岩心信息 ! 将测井图像和岩心信 息同时输入成像测井交互处理系统进行对比解释 ! 经过同种地质现象的多次成像匹配处理 ! 建立该种地 质现象的图像解释图版 ! 为后续解释提供指导性模型 .
第+ -卷第 (期
耿会聚等 1 成像测井图像解释模式及典型解释图版研究
[+ 5 [
亮斑为高阻砾石的响应 !
" 结
语
典型图像模式的提出 # 由图像特征出发 # 阐明了不同模式所代表的地质意义 # 为成像测井解释提供 了面向地质目标的图像分类 ! 特征地质现象的解释图版更是直接建立了联系成像测井图像与不同地质现 象之间的桥梁 # 将为同类地质现象的解释起到参照标准的作用 # 对于今后的成像测井解释具有重要的指 导意义和实用价值 ! 但是 # 应当强调 # 所有的成像测井解释都是在地层时代 $ 岩性序列 $ 基本储层特征 确定的前提下进行的 # 脱离了特定的地质背景 # 单纯地套用图版势必会遇到其局限的一面 ! 在本研究过程中得到了郭荣坤 $ 管守锐等教授的指导 # 塔里木油田测井站 $ 新疆油田公司研究院等 有关单位给予了大力帮助 # 在此一并致谢 % 参考文献 ’ &
成像测井——精选推荐
成像测井地质学家和测井分析家早期就梦想能“看见”井筒中的地层结构、流体分布。
上世纪90年代以来，随着电子技术和计算处理技术的飞跃发展，成像测井技术不断涌现，成像测井信息实现了全井眼覆盖、高纵向分辨率的特点，能清晰地反映井壁上细微的地质特征，是目前进行断层、裂缝、层理等研究的的有效手段。
这与岩心描述有很多相似之处，如对沉积构造、沉岩作用现象、岩相、构造以及裂缝等的识别，同时成像测井还带有方位信息，能更加详细的放映地下的各种地质结构的空间特征。
目前普遍使用的成像测井系列有电阻率成像测井（FMI）和声波成像测井（UBI）两种，FMI，英文全称FullboreFormationMocroimager，中文为全井眼地层电阻率成像仪。
FMI是斯伦贝谢公司九十年代的产品，它是在地层倾角仪的基础上发展起来的。
在井壁微电阻率成像测井仪的8个极板上装有共有192个微电极，每个电极直径为0.2英寸，电极间距0.1英寸。
测量时极板被推靠在井壁岩石上，由地面仪器车控制向地层中发射电流，每个电极发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石以及井壁条件的不同而变化。
因此记录到的每个电极电流强度以及所施加电压便反映了井壁四周的微电阻率变化。
沿井壁每0.1英寸采一次样获得了全井段细微的电阻率变化。
这些密集的采样数据经过一系列校正处理，如深度校正、速度校正、平衡等处理后就可以容易的变成电阻率图象，即用一种渐变的色板和灰度代表电阻率的数值刻度，将每个电极的每个采样点变成一个色元，常用的色板为黑一棕一黄一白，代表着电阻率由低变高，因此色彩的细微变化代表着岩性和物性的变化。
FMI图像的纵向和横向（绕井壁方向）分辨率为0.2in（5mm），这足以辨别细砾岩的粒度和形状。
它可以反映井壁上细微的岩性，物性（如孔隙度以及井壁结构如裂缝，井壁破损，井壁取心孔等），但它的颜色与实际岩石的颜色不相干。
另外每口井的微电阻率值变化范围由于井之间的差异而有所不同，因此一口井的某一个颜色可能对应着不同的电阻率值，尤其是在进行多井对比时，尤其要注意这一点。
井壁电成像测井
FMI仪器
FMI测井方式
井眼覆盖率与井径有关
FMI指标
微电阻率扫描测井(STARⅡ)
测量方式
Pad Geometry Parameters
PAD 1
PADFLIP = 0 PADZ = 0
1
24
2
PADZ for PAD 2 (negative)
Coordinate axes for BUTX (horizontal) BUTZ (vertical)
• 由此看出，钮扣电极的K值随距离回路电极的距离增大而增大，且中间小，两边大。
三、分辩能力（1）
• 单一水平裂缝的仿真结果。 左边是极板附近沿周向展开 的二维电阻率模型，裂缝张 开度1mm，电阻率10•m，径 向延伸到无穷远。背景电阻 率100•m。右边的是仿真测 井图。
四、分辩能力（2）
• 三条水平裂缝的仿真结果。 三条裂缝的张开度分别为1、2、 4mm，电阻率均为10•m， 径向延伸到无穷远。背景电 阻率100•m。
UNIX
UNIX
X-
X-windows+Motif
windows+Moti
f
2台19in监视器、图 2台19in监视器、 2台19in监视器、图
形协处理器
图形协处理器
形协处理器
一台彩色绘图仪 一台彩色绘图仪 一台黑白绘图仪或
一台热敏黑白绘图仪 一台热敏黑白绘 一台热敏灰度绘图仪 图仪
760MB硬盘 两个磁带机
BUTDIA (button diameter)
2
1
PAD 2
PADFLIP = 1 PADZ < 0
24
Reference level for PADZ
声、电井壁成像测井技术介绍
二、声电成像测井原理
国内外微电阻率扫描仪器技术指标对比
技术指标
重量(kg) 关腿直径(mm) 最小井眼(cm) 最大井眼(cm) 最大压力(MPa) 最大温度(度) 井别 泥浆类型 测井速度(m/h) 传感器类型 钮式电扣数 垂直分辨率(cm) 覆盖率
EMI仪器 哈里伯顿
225 127 160 533 138 175 裸眼井 水基 550 微电扣 150(6×25) 0.5 60%
MCI_B 国产
223 127 160 500 100 155 裸眼井 水基 225 微电扣 144(6×24) 0.5 60%
二、声电成像测井原理
2.2 超声成像测井原理及仪器简介
旋转式聚焦换能器按 顺时针以脉冲回波的方式 对井壁扫描测量，仪器记 录到的地层回波幅度及时 间经处理后得到井周声波 幅度和传播时间图像，用 以识别、描述地层特征。 仪器包括：USI、CBIL、 CAST、BHTV、MUST等。
仪器工作时，当记录电流过大时，将调低发射电压；当 仪器电流过小时，将调高发射电压。必须进行发射电压校 正，以确保测量值正确反映地层电阻率信息。
四、电声成像数据预处理技术
坏电扣校正
测井中可能出现个别电扣短路或短路，使测量值不 正常，必须进行失效电扣校正。最简单的解决方法是直接
采用周围电扣数据来平均。
TD=Leabharlann tg −1A D式中：
A：正弦曲线的振幅
D：井眼直径
五、电声成像地质应用评价
5.3 应力分析 成像测井图像上，钻井液引起的水动力缝
(诱导缝)较易识别，统计其走向即可获得最大 水平主应力的方向。
井眼崩塌散点图
五、电声成像地质应用评价
5.4 裂缝孔洞参数定量评价
成像测井
STAR-II 测井仪器示意图 STAR电成像 5.50 in. OD 139.7 mm 强力 扶正器 方位短节 万向节 声成像
电阻率 电子线路
6-极板 极板 电阻率 探头部分
声波 电子线路 扶正器
声波探头 部分
STAR II 数据采集
声成像 电成像
N W
图象扫 描点呈 螺旋状 每圈有 250 个 扫描点 (垂向比 垂向比 例尺夸 大)
STAR II
声 电
成像
测井原理
与 地质
应用
中国海洋石油测井公司
主 要 内 容
1、成像测井的必要性 、 2、STAR II 仪器结构 、 3、电成像与声成像的互补关系 、 4、STAR II 数据处理所需测井信息与质量控制 、 数据处理所需测井信息与质量控制 5、测井解释方法原理 、 6、STAR II 测井资料的计算机处理 、 7、 测井资料的地质应用 、
STAR-II成像仪的技术特性
• • • • • • • • 直径 (极板处) 5.50 英寸 139.7 毫米 (小直径STAR 5.00 英寸) 耐温 350°F 177°C 耐压 20,000 psi 137.9 Mpa 最小井眼 6.70 英寸 170 毫米 最大井眼 21.0 英寸 533 毫米 井斜角 0° - 90°以上 地层电阻率 1Ω·m - 3,000 Ω·m
成像测井的必要性
1。油气勘探开发的难度加大； 2。地球物理测井信息具有多解性； 3。成像测井技术反映井壁附近地质信息精确、 直观和方便，实现地质家“钻”到井里“审 视”地层的梦想，很多情况下避免了多解性； 4。油气勘探开发难度加大，地质家需要更加 细致地了解地层特征； 5。要解决过去测井方法无法解决的地质勘探 开发和钻井工程难题。
基于井壁成像的地质导向技术
基于井壁成像的地质导向技术
井壁成像技术是一种地质动态导向技术，可以应用于油气勘探中的地质评价和钻井方向的调整。
它的原理是将信号通过激光或声学加速器发射到井壁上，当声波从（碳钢直接连接）井壁反射传播时，采用普通振子来接收信号，并通过计算机进行处理，把全部信息显示出来形成地质影像。
井壁成像技术可以有效地控制点击方向，触发区和井壁强度，并将信息传输给井下控制系统，使井壁碰撞被控制在允许范围内。
通过实时信息反馈，可以改变钻孔方向，以保证在大范围钻井时井身的牢度。
此外，通过地质影像的支持，煤层井的穿梭工作也得到改善，从而加快了定位点的进展速度，提高了最终的钻机效率。
井壁成像技术具有准确性高、控制力强、效率高等优点，可以应用于油气勘探工程的地质导向，可以减少井深的不确定性，节省时间和费用；它也可以提高油田开发工程的精准性，降低经济损失。
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情况下，切忌匆忙未进行充分研究过早下结论。利用岩芯资料进行标定是
直接的手段，但岩芯资料毕竟是有限的。
•
目前，能有效解决这一难题的只有综合利用声、电成像测井资料。因
为声成像对诱导缝及导性充填的裂缝反应不敏感，所以根据电成像图上显
示的裂缝形态及特征，结合声成像图上相应的响应特征就能快速、直观地
判断出诱导缝及导性矿物充填的裂缝。将电成像与声成像有机地结合在一
0.2 60%
316 465
5 6.25 21.0 20000 350 裸眼井 水基 1800 居中 微电阻率电极 192(24/极 板 ) 0.2 80%
STAR-Ⅱ (电 阻 率 )
368.4 600 5.5 6.5 16.0
20000 350
裸眼井 水基 1200 居中
微电阻率电极 144(24/极 板 )
单一的裂缝在成像图 上通常以正弦曲线的方式 展布的，它与层面或层理 面的主要区别：是正弦曲 线两侧的岩性连续，而层 面则表现为正弦曲线两侧 的岩性突变。裂缝面通常 与层面，层理面相交成一 定的角度。
裂缝的分类
• 目前，裂缝的分类方法很多，各种分类方法都有其针对 性。
• 根据裂缝倾角的大小，可将裂缝分为：直劈缝、高角度 缝、低角度缝、网状缝（不规则缝）。
高角度裂缝岩心标定
沙75井高角度裂缝与岩心照片对比图。在图像上有不规则高角度裂缝，与 岩心裂缝有很好的对应关系。
高角度缝
在图像上显示为幅度较高的黑色正弦曲线
CAST识别高角度裂缝
低角度缝
倾向 倾 角
低角度斜交缝在图像上的显示形态与高角度斜交缝同样为正弦曲线，只 是正弦曲线的幅度相对较低。在图像上显示为幅度较低的黑色正弦曲线
构造研究 沉积学研究 储层研究
4、井壁成像测井资料的地质应用研究
• 利用成像资料进行地层倾角计算 • 成像测井资料在裂缝评价中应用 • 裂缝类型；裂缝评价方法；裂缝评价的实例 • 利用井壁成像测井识别溶洞 • 成像测井资料在现地应力方向研究中的应用 • 地应力的判别方法；应力与裂缝的关系 • 成像测井资料在构造解释中的应用 • 层理识别；断层识别 • 成像测井资料在岩相分析中的应用 • 火山岩岩相；沉积岩岩相分析
4.1 利用成像资料进行倾角计算
成像测井资料可进行构造倾 角和沉积倾角计算。
振幅为A，井眼直径为D， 倾角=tg-1A/D = 53°
各种地质现象(地层、断层面、 裂缝面)与井眼相交的轨迹都是以 正弦曲线的方式展现在图像上， FMI图像是从井眼内部沿正北方向 展开的。只要准确地拟合出这些 正弦曲线，就可以确定各种地质 现象的倾角及方位。
CAST具有可变的 转速和可选的环形采 样率，同时，垂直采 样率也是可选的。图3 为仪器的结构示意图。
声波成像测井仪的技术指标
规格及技术指标
连接长度
重量
仪 关腿直径
器 最小井眼
参 最大井眼
数
最大压力
最大温度
井别
工 泥浆类型
作 中心频率
条 测井速度
件
井眼覆盖率
图
水平
像
分
垂直
辨
率
扫描速度
CAST 156in(3.96m) 251b(113.8kg) 3.625in(92mm)
充填缝
充填缝在图像上完全具有开口缝的形态，只是裂缝空隙被固体介质充填，一 般多为方解石等高阻介质，图像上裂缝面显示为白色正弦曲线。
诱导缝
•
在微电阻率图像上：对于天然缝和诱导缝的识别以及导性矿物(如泥
质和黄铁矿)充填的裂缝与天然缝判别，通常都是极困难或无法直接识
别；其识别的准确与否又严重影响着评价储层的准确性，所以在不确定的
0.2 60%
1.2 声波成像测井原理及性能指标
目前，我们接触到的声波成像测井系列有 两种：分别是哈里伯顿的CAST、阿特拉斯的 STAR-Ⅱ。其测量原理相同，对井眼覆盖率一 样，现仅以CAST为例进行说明。
CAST工作原理
CAST由固定在仪 器上的一个旋转换能 器发射超声脉冲，脉 冲在井筒液体中传播 到达井壁，其中一部 分能量被反射回原来 的换能器，记录接收 到脉冲的幅度和双程 旅行时间。
4.2 成像测井在裂缝评价中应用
•
裂缝评价是裂缝性油气藏、裂缝一孔隙性油气藏储层描
述重要的基础工作之一。
• 裂缝评价的主要内容为：
• 裂缝的识别；
• 裂缝的发育规律研究；
• 裂缝的定量描述；
• 裂缝与油气分布规律的关系研究。
成像资料解释裂缝原理
裂缝是岩石结构中应 力释放所产生的，一般发 育于有利构造部位的脆性 地层中。
5.5in(139mm) 16in(406mm) 20000psi(137.9Mpa) 400°F(204℃ ) 裸眼井或套管井 水基或油基
/ 10ft/min
100%
250 点 /周
60 周 /ft
720 周 /min
2、成像测井资料处理技术
电成 像 FMI、EMI、STAR—II数据加载
深度及速度校正 数据规一化 发射电压校出各种裂缝及其发育层段，识别各 种类型的裂缝，进而确定出物性较好的储层段，结合其它测井 资料、地质录井资料，综合判断油气水层。
•在绝大多数情况下，对有经验的解释人员而言，裂缝的识别是 容易的，但在某些情况下，裂缝识别需要岩芯资料的标定，切 不可麻痹大意。
•各种裂缝在岩心扫描图像上和成像图像上的形态如下：
• 有效裂缝与地层界面及低阻岩性条带有明显的区别： • 地层界面在FMI图像的标志为：多组彼此平行的极薄的低阻，异常窄
而均匀； • 凝灰岩、泥质条带：也是较规律的低阻异常，但是都具有一定厚度，
又都平行于层界面； • 低角度的有效裂缝：同样是低阻异常，可是宽度变化大，相邻两个异
常，互不平行，多数随机变化，有时呈串珠状排列，它们多数与断层 活动和地下水溶蚀相伴生，与凝灰岩、泥质条带截然不同。
• 根据裂缝的充填情况可分为：开口缝和充填缝。
• 按照裂缝的形成机制，可以分为：天然缝和诱导缝。
• 实际上，对储层产液有直接贡献的是直劈缝、高角度缝、 低角度缝和网状缝（不规则缝）。
成像测井裂缝评价方法
• 井下真假裂缝彼此混杂，天然和机械缝相互掺合，张开的有效缝与其 它多种无效缝同时出现。经岩心裂缝刻度标定后，高分辨率微电阻率 扫描成像测井，识别岩层张开有效裂缝的符合率很高。
图1为FMI仪 器及极板部分的示 意图，FMI有八个 极板，每个极板有 两排24 个电极， 八个极板共计192 个电极，测量过程 中八个极板推靠至 井壁，192个电极 同时测量，每个电 极可测得所在处井 壁视电阻率值。随 着仪器上提可测得 全井段的数据，经 过一系列处理，即 可获得测量井段纵 向上的微电阻率扫 描图像。
4in(102mm) 17in(432mm) 20000psi(137.9Mpa) 400°F(204℃ ) 裸眼井或套管井 水基或油基 350kHz 320kHz
20ft/min 100%
500 点 /周
120 周 /ft
1080 周 /min
STAR-Ⅱ (声 波 ) 194.7in(4.71m) 270b(122.4kg) 3.625in(92mm)
井 (FMI)
(START IMAGER)
声波扫描成像
下 阵列感应成像仪(AIT)
多极阵列声波(MAC) (CACI)
仪 方位电阻率成像仪(ARI) 数字井周成像(CBIL)
器 超声成像仪(USI)
核磁共振成像(MRFL.C)
偶极子横波成像仪(DSI)
阵列地震成像仪(ASI)
组合地震成像仪(CSI)
FMI的测量原理
FMI有三种不同的测量 方式：全井眼方式、四极板 方式及倾角方式。
全井眼方式：八个极板 同时工作，这种方式单次下 井所获得的井眼覆盖率最高。 在这种情况下，井眼覆盖率 与井眼直径关系详见图2。
四极板方式：只使用主 极板，关闭四个辅助极板。 对于较熟悉的地层不需要更 详细的资料时，使用这种方 式可以提高测井速度，降低 采集成本。
水平缝
在图像上显示为近似水平的黑色线条。水平缝一般指倾角小于10°的低角度 缝，仅从图像上识别比较困难，易与层理面相混淆。判别水平缝首先要了解 地层岩性及沉积环境，排除层理的可能性才能确定。
不规则缝
在图像上显示为多组组合难以用正弦曲线描述的黑色线条。裂缝在形成 时或形成后，受不同方向应力及构造运动影响，裂缝面发生变形或破 坏，形成不定形态的裂缝面
1、井壁成像测井的测量原理
• 微电阻率成像测井的测量原理及性能 Ù FMI的测量原理 Ù FMI的测量方式 Ù 电阻率成像测井的技术指标
• 声波成像测井原理及性能指标 Ù CAST工作原理 Ù 声波成像测井仪的技术指标
1.1 微电阻率成像测井的测量原理及性能
目前，电阻率成像共有三种测井系列，它们分 别是斯仑贝谢的FMI、哈里伯顿的EMI、阿特拉斯的 STAR-Ⅱ。其测量原理相同，只是电极个数有差 异，对井眼的覆盖率有所不同，现仅以FMI为例介 绍电阻率成像的测量原理。
和
最 大 井 眼 (in)
性
最 大 压 力 (psi)
能
最 大 温 度 (°F)
6.25 21.0 20000 350
井
井别
眼
泥浆类型
裸眼井 水基
状 测 井 速 度 (ft/h)
况
仪器是否居中
1800 居中
硬
传感器类型
微电阻率电极
件
钮式电极数
150(25/极 板 )
特 垂 直 分 辨 率 (in) 征 井 眼 覆 盖 率 (8.5in)
诱导缝
八字形诱导缝
起，综合分析，互补单一成像解释的不足，才能使解释结果更大程度的准