常规测井方法及其地质响应

第二章常规测井方法及其地质响应

所谓常规测井方法主要是指目前在油气勘探开发中，探井测井，评价并测井、开发并测井工程中都要测量的测井方法，即所谓“九条”曲线系列——自然伽马、自然电位、井径三

岩性曲线，浅、中、深三电阻率曲线，声波、中子、密度三孔隙度曲线。在地层复杂的情况下再加上地层倾角、自然伽马能谱二项构成所谓的“十一条曲线”，这也是测井地质学研究所依靠的基本测井信息。这些测井方法从70年代的数字测井系列。到80年代的数控测井系列，直到90年代的成像测井系统（如5700和MAXIS—500）都保留着，也都是常测的项目。本章将简述它们的基本原理，测量信息，影响因素，所能解释的地质现象，重点不在于方法原理的数学推导，而在于其地质响应。

第一节岩性、孔隙度测井系列

一、自然电位测井

在电阻率测井的初期，人们在钻井中就观测到了一种非人工产生的直流电位差，且可以毫伏级的精度记录下来，人们称之为自然电位。自然电位的测量很简单，即把一个测量电极放在井下，另一个放在地面，可以连续地测量出一条自然电位曲线，如果把曲线正极电位作为基准，则曲线的负峰处一般都是具有渗透性的砂岩。因此自然电位曲线可以作为划分岩性，判断储层性质的基本测井方法。

1．自然电位产生的原因

1）扩散电动势

在纯水砂岩的井壁上产生的扩散电动势，是井壁的钻井液滤液与砂岩中地层水接触的结果。这些钻井液滤液是井内钻井液慢慢脱水产生的。钻井液滤液和地层水都主要含NaCI，假设钻井液滤液的浓度是Cwt，地层的水浓度是Cw，电阻率是Rw，一般是Cw＞Crnf，Rw

＜Rnif，也就是说地层中的Nif“，CI离子都要由地层向钻井液滤液方向扩散，由于＊的迁移速度比Na”快，于是在地层水内就富集正电荷，钻井液滤液中富集负电荷，形成了一个由于离子扩散而产生的电动势——扩散电动势，实验证明，纯水砂岩的扩散电动势等于：

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式中凡——扩散电位系数，与溶液的成分和温度有关；

aw和a加——分别表示地层水和钻井液滤液的电化学活度，与含盐量和化学成分有

关。

与纯水砂岩相邻的泥岩井壁上产生的扩散电动势，是泥岩所含的地层水与井壁钻井液滤液相接触的产物。泥岩所含的地层水其成分和浓度一般与相邻砂岩石中的水是一样的。由于泥岩的孔隙喉道极小，地层水都被束缚在泥岩的泥质颗粒表面。而泥质颗粒对C厂离于有选

择性吸附的作用，CI离子都被束缚在泥质颗粒表面，不能自由移动，只有Na”可在地层水中移动。因此，在泥岩井壁上只发生Na”离子的扩散。这时形成的电动势，称为扩散吸附2．电位曲线形状的分析

井内自然电流的分布如图2—2所示，它说明并内的电流强度不是均匀分布的。因为井内的自然电动势和自然电流的分布都对并轴有对称性，图上只绘了井和地层的一半。

．I。＿自然电位测井在井内测量的电位是自然

。2－l；。l）a 电流的电位降产生的。在离砂岩较远的泥岩

”MHIa／上（如a点以上），自然电流甚小，几乎没

＼一上二甘【／有什么变化，所以大段泥岩上的自然电流曲

砂岩／一一一大【M 线基本是一条直线。过了a点，电流强度逐

一一下7一二三w“「—一不一渐增加，使井内电位逐渐降低（Rw＜R。

帐。二D工＿D＼时），自然电位曲线缓慢偏向负的方向。在

二0工】’泥岩与砂岩的接触面附近，井内电流强度最

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图2－2 自然电位曲线的形状和井内自然电”“’－－’＿’二二”－’7丁二厂：广二二厂厂．’－”

、＿，，、＿。＿－＿、角。付了地层界面．电流强度又逐步减小，

流的分布（Rw＜Rmf）”““““”’“”’一’一““———”———一

由休眠统险极白长由计热线继续偏角．们

速度减慢。若砂岩厚度较大，则在地层中部，自然电流很小，变化也很小，自然电位曲线几乎

是与井轴平行的直线。在砂岩下部，自然电流又逐渐增加，但因其方向与砂岩上部相反，自然

电流的电位降是使井内电位逐步增加，自然电位曲线向电位正的方向移动，其变化情况与砂岩

上部类似，因此，若砂岩岩性均匀，自然电位曲线在砂岩上的异常对地层中点有对称性，异常

幅度的半幅度应是地层的界面，异常幅度的大小应当等于自然电流在井内的电位降。4．自然电位曲线的应用

1）划分渗透性地层，并确定其界面

明显的自然电位异常是渗透层的显著特征，自然电位曲线是划分渗透层的有效工具。一般可按半幅点确定渗透层的界面，但由于影响因素较多，用半幅点确定界面不是很难。实际工作中，常是以自然电位和微电极曲线的显示划分出渗透层，而以微电极和短电极的视电阻率曲线确定其界面，参考自然电位半幅点。

2）分析岩性

因为自然电位是离子在岩石中的扩散吸附作用产生的，而岩石的扩散吸附作用与岩石的性质（岩石成分、组织结构、胶结物的成分及含量等），有很密切的关系，故可根据自然电位曲线的变化分析岩性，特别是分析岩性变化。如地层的岩性变细，泥质含量增加，常常表现为自然电位幅度降低。自然电位曲线可明显地划分出泥岩类（泥岩、页岩等）、砂岩、泥质砂岩，并可结合电阻曲线划分出有渗透性的生物灰岩等。因为自然电位曲线与岩性有密切关系，曲线变化又比较简单，比较形象，自然电位曲线也是地层对比的一项重要资料，标准测井都少不了自然电位曲线。

3）估算地层水电阻率

在许多情况下，可以容易地由自然电位曲线求得准确的地层水电阻率。但在有些情况下（例如有非NaCI盐类存在，自然电位基线偏移或Rw变化不定）应当特别小心。

有时有大的过滤电位存在（例如渗透率很低的地层，压力枯竭的地层及很重的钻井液）。在这种情况下，最好不要使用自然电位求Rw值，但是，经验指出，当地层有一定的渗透率，地层水是盐水，并且钻井液电阻率不是很高时，自然电位中的过滤电位成分可以忽略不计。在这些情况下认为静自然电位等于电化学电位。