地球科学物理(测井工程)知识点整理

1 地球物理测井概论 1.1 测井学科特点

⏹ 观测学科: 应用物理学方法原理，采用电子仪器， 测

量钻井内信息的技术学科。

⏹ 交叉学科： 物理学\电子学\信息学\石油地质\石油工程 1.2 测井技术特点

⏹ 信息技术：Logging 的由来 信息采集、处理、解释 ⏹ 高新技术：知识含量高 技术运用新 测井技术的更新换代

第一代：半自动测井（20～40年代） 第二代：全自动测井（40～60年代） 第三代：数字测井 （60～70年代） 第四代：数控测井 （70～80年代） 第五代：成像测井 （90年代以来） 1.3 测井应用特点： 石油勘探开发的“眼睛”

⏹ 裸眼测井： 发现和评价 油气层的储集性质及生产能力

⏹ 生产测井： 监视和分析 油气层的开发动态及生产状况 1.4 测井研究特点

测井基础：了解探测对象的物理性质及变化规律 测量方法：探索探测空间物理场特征及测量方法 测井仪器：开发适用于井下条件的电子测量仪器 测量工艺：提高测井仪器设备的应用技巧及效果 资料处理：求取被测量媒质的物理性质参数 测井解释：提取勘探开发直接有用的参数和信息 1.5 测井数据采集 2 电测井方法 第一章 自然电位测井

物理基础：钻井过程电化学作用产生自然电场 数据采集：测量钻井剖面地层层面的自然电位

资料应用：划分渗透层、估计泥质含量、确定地层水电阻率、判断水淹层 一、自然电场的产生

自然电动势：扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势 （1）扩散电动势

产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 产生电化学过程 产生电动势 自然电场

产生过程：溶液浓度不同 带电离子扩散 带电离子的迁移率不同

两边富集正、负带电离子 （延缓离子迁移速度） 产生电动势（直到正负离子达到动态平衡为止） 对Nacl 溶液（适用于矿化度中等以下的溶液中）：

溶液矿化度转化为溶液电阻率后(井中)：

Rw

R v u v

u F T R E mf d

lg

3.2+-⋅⋅=

扩散电动势系数

Rw

R K E mf d d lg

⋅=

（2）扩散吸附电动势

产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 产生阳离子交换 产生电动势 自然电场

产生过程：溶液浓度不同→带电离子扩散→（泥岩）阳离子交换→孔隙内溶液阳离子增多→浓度小方富集正电荷，浓度大方富集负电荷→产生电动势（扩散吸附） 扩散吸附电动势：

Cm

Cw

K E da da lg

⋅=

溶液矿化度转化为溶液电阻率后：

Rw

Rmf K E da da lg

⋅=

扩散吸附电动势系数：Kda ——与阳离子交换能力有关 若储层中泥值的阳离子交换量较高，则会导致低电阻率油层。 （3）过滤电动势

产生原因：泥浆柱与地层之间的压差不能忽略时才考虑，一般在近平衡钻井情况下不考虑。 二、自然电位测井及曲线特征 井中总电动势：

SSp

Rw Rmf

K E E E da

d =⋅=-=lg 总

Ed:砂岩线 Eda:泥岩线（基线）K:自然电位系数

井中自然电场分布示意图

Ed

Eda

Eda

砂岩

自然电位幅度 总电动势：

sh

sd m r I r I r I SSp ⋅+⋅+⋅=

总电流：

sh sd m

r r r SSp

I ++=

砂岩层自然电位幅度：

sh

sd m m

m SP r r r r SSp r I U ++⋅=

⋅=∆

砂岩层与泥岩层自然电位幅度关系：

m

sh

sd SP

r r r SSp

U ++

=

∆11

自然电位测井曲线特征

•

曲线特点(本身)

A 、曲线以地层中点对称

B 、h>4d 时：

SP=SSP,半幅点对应地层界面， C 、随h 地层界面界线向峰值移动， 中点SP 取得最大值 D 、随h SP 幅度减小

•

测量环境

A 、当Cw>Cmf ：负异常（淡水泥浆）

B 、当Cw

C 、当Cw=Cmf ：无异常 基线及刻度 A 、砂泥岩剖面： 泥岩为基线，

基线幅度与泥岩纯度、地层水矿化度等有关 B 、自然电位刻度是相对刻度，没有绝对零点 半幅点及确定地层界面方法 (1)半幅点: 自然电位曲线基线 与最大值的0.5倍处。 (2) 确定地层界面方法： 1、2、3、4步 三、自然电位测井影响因素 （1） Cw/Cm 影响

表现： A 、当Cw>Cmf ：负异常 B 、当Cw

砂泥岩剖面 泥岩（纯泥岩）——基线 纯砂岩——SSP(h>4d)

当储层Vsh 自然电位幅度降低

（4） 地层水、泥浆中含盐性质影响

溶液中盐类型不同，离子类型不同，离子迁移速率不同， 直接影响Kd 、Kda （5） 地层电阻率影响

当地层电阻率较大时，其影响不容忽视。 （6） 厚度影响

当 h>4d 时，SP=SSP 当 h<4d 时，SP

（1）划分渗透层（幅度、半幅点）

（2）估算泥质含量。泥质含量的三种分布形式：分散、结构、层状。

（3）地层对比1）相同沉积环境下沉积的地层岩性特征相似

2）同一段地层有相同或相似的沉积韵律组合由此，同层、同沉积（相）的SP 曲线特征一致

（4）确定、划分沉积相：辫状河道箱形、曲流河河道钟形、河口坝漏斗形

（5）确定地层水电阻率

（6）确定油水层及油水界面 ：△USP 油＜△USP 水 （7）确定水淹层：上偏移上水淹，下偏移下水淹 第二章 普通电阻率测井

物理基础：岩石电阻率与岩性、物性、含油性的关系 数据采集：采用稳定电流场测量井下介质的电阻率 资料应用：区分岩性、地层对比、划分油气水层 一、岩石电阻率与岩性：R 沉积岩< R 火成岩 < R 变质岩

岩石电阻率与流体：R 石油>> R 地层水（矿化度Cw↑Rw↓，T ↑Rw↓）

岩石电阻率与孔隙度：地层因素：( ) 岩石电阻率与的含油饱和度：

电阻增大系数：含油岩石电阻率与该岩石完全含水时的电阻率之比（ ）

Archie 公式（ ） 二、普通电阻率测井原理

地层电阻率测量方法：根据地层特点和测量环境，设计探测电磁场→向井内供给电流，激发人工电磁场→测量井下电磁场的分布，求出地层电阻率。

普通电阻率测量方法：采用稳定电流。

地层电阻率测量的影响因素：井眼流体、泥饼、冲洗带、侵入带、围岩。

测量得到的电阻率为视电阻率：（ ） 电极系：由供电电极A 、B 和测量电极M 、N 按一定相对位置、距离固定在一个绝缘体上组成的测量探头。一般电极系有三个电极。

成对电极：接在井下仪器同一电路中的供电电极A 、B 或测量电极M 、N 分别为两对成对电极。

单电极：井下仪器电极与地面仪器电极相连接的电极。

电极系分为电位电极系和梯度电极系。

电位电极系：单电极到相邻成对电极的距离小于成对电极的间距。

梯度电极系：单电极到相邻成对电极的距离大于成对电极的间距。

随着电极距L 的加大，电极系的横向探测深度加深。 电极距相同的两种不同类型电极系探测深度不同：电位电极系探测半径为2AM,梯度电极系探测半径为1.4AO 。

选择电极系要求：（1）一般电极距小于目的层最小厚度；（2）充分考虑井眼对仪器的测量影响。 三、视电阻率曲线特点

特点：底部梯度电极系视电阻率曲线上的特征极大值、极小值分别对应高阻层的底界面和顶界面；顶部梯度与底部梯度相反；地层厚度 H=顶界深度—底界深度。

高阻厚层视电阻率曲线。

电位电极系理论曲线特点：曲线以地层中点对称，曲线极值在地层中点，地层界面出现一小平台，其中点对应地层界面。