测井基本知识简介

作者:数字石油
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发布时间:2014-07-22 18:47:27
来源:数字石油

 

石油勘探和开发过程中工程技术环节:
    物探----钻井(录井)----测井---井下(试油)---采油(油建)
测井资料解释:利用测井资料分析地层的岩性,判断油、气、水层,计算孔隙度、饱和度、渗透率等地质参数
1测井发展
 模拟测井->数字测井->数控测井->成像测井->信息测井
采集的测井数据用模拟记录方式,测井系列以电法测井为主,用自然伽马和声速测井作岩性指示,测井资料靠人工定性解释,以储层的含油气评价和地层对比为主要目的。典型的测井系统为西安石油仪器厂的JD581。
 
数字测井:测井数据采用数字记录方式,相应出现测井数据的计算机处理技术。具有配套完善的裸眼井和套管井测井系列,阿尔奇理论成熟,为成功开发储层含油气的定量解释技术奠定了基础。这阶段,发明了地层倾角测井、地层电缆测试和碳氧比测井等新方法。典型的测井系统为阿特拉斯的3600测井系统、西安石油仪器厂的83系列等测井系统。
 
 数控测井:计算机技术全面融入测井数据采集和处理技术。质量控制、组合测井和综合评价技术日趋成熟,两种主要地质剖面的含油气评价精度更高。大量测井新方法已经成熟,测井技术已成为石油地质学和油藏工程学研究的关键学科。这一阶段测井系统的主要代表为斯伦贝谢的CSU测井系统、阿特拉斯的CLS3700测井系统、西安石油仪器厂SKC3700和胜利测井公司的SL3000型数控测井系统。
 
这阶段测井技术的发展表现为四个特征,即井下传感器阵列化、数据电缆传输高速遥测化、地面采集和处理工作站化、记录和显示成像化。测井数据处理成果以图像形式为主,成像测井不仅兼容传统的常规测井系列,还配备了新型的成像和特殊测井仪器如声电成像测井仪器、核磁共振测井仪器、阵列感应测井仪器、多极子阵列声波声波测井仪等。这一阶段的测井系统的代表为阿特拉斯的ECLIPS5700、哈里伯顿的EXCELL2000、斯伦贝谢的MAXIS500,胜利测井公司的SL6000型高分辨率多任务测井系统和西安石油仪器厂的ERA2000成像测井系统标志着我国测井行业已进入了成像测井阶段。
 


2测井方法分类
测井方法分类
按物理方法:电(磁)测井方法
            声学测井方法
            放射性(核)测井方法
            核磁共振测井
            其他测井方法(光学、力学等)
 
按工程应用:裸眼井测井(探井、开发井)
            生产井测井(工程测井、饱和度测井、
                        生产井动态监测)
自然电位测井(SP)就是测量自然电位随井深的变化,是划分岩性和研究储集层性质的基本方法之一。
1、大段泥岩或页岩,显示为电位不变的直线,即所谓的泥岩基线。岩性均匀的砂岩地层,曲线对称于地层中部并显示极值   
2、地层顶底界面处,自然电位变化最大,当地层较厚时(大于四倍井径) ,可用曲线半幅点确定地层界面
3、当Cw>Cmf时,ΔUsp<0,渗透层处的自然电位曲线偏向基线左边,显示为负异常;反之,为正异常。


 
自然电位曲线的影响因素
1Cw/Cmf比值的影响
2.岩性的影响
3.地层厚度的影响
4Rt、 rsh rm的影响
5.井径及泥浆侵入的影响
自然电位测井曲线的应用
1.判断岩性,确定渗透层
在淡水泥浆中,纯砂岩井段出现最大的负异常,含泥质的砂岩负异常幅度较低,且随着泥质含量的增多异常幅度减小;此外,一般含水砂岩的自然电位幅度比含油砂岩的自然电位幅度要高。
判断水淹层位
SP曲线上出现基线偏移,偏移量ΔEsp〉8 mV为高含水层;5 mV~8 mV为中含水层;当ΔEsp〈5 mV时,则可能是低含水层或由于岩性变化引起。
 
 
2 普通电阻率测井
普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。
    测量时先给介质通入电流造成人工电场,测量两测量电极间的电位差,进而将电位差转换为电阻率。所以只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。
 
影响岩石电阻率的因素
1岩石电阻率与岩性的关系
2与地层水的关系
  电阻率大小主要取决于孔隙中地层水的电阻率。随地层水矿化度的增大而减小,随温度的升高而降低。
3与孔隙度和孔隙形状的关系
      岩石的孔隙度越大,岩石的电阻率就越小;
      孔隙形状越复杂,孔隙连通性越差,孔隙弯曲程度越大,岩石的电阻率就越高;
      胶结砂岩的导电能力比未胶结砂岩差,电阻率升高。
4与含油气饱和度的关系
       岩性相同的含油气岩石电阻率比含水岩石大,岩石含油气越多,岩石的电阻率就越高。
视电阻率——泥浆侵入剖面
冲洗带:靠近井壁的部分,岩石孔隙受到泥浆滤液的强烈冲洗,地层中原有的流体几乎全部被泥浆滤液所替换。
过渡带:距井壁有一定的距离,泥浆滤液减少,原始流体增加,地层孔隙内含有原地层流体与泥浆滤液的混合物。
未侵入带:未受泥浆侵入的原状地层。
 
 
1.梯度电极系
    成对电极之间的距离(MN或AB)最小,即AM>MN或MA>AB。
    顶部梯度电极系(倒装)
   成对电极在不成对电极之上,所测量的视电阻率曲线在高阻层的顶部界面出现极大值;
    底部梯度电极系(正装)
   成对电极在不成对电极之下,在高阻层的底界面出现极大值;
    理想梯度电极系
   成对电极间的距离无限小。
2.电位电极系
   成对电极之间的距离(MN或AB)较大。
   理想电位电极系
   当成对电极中的一个电极放到无限远处时,即MN→∞或AB→∞。
3.记录点“O”
表示电极系在井内的深度位置。梯度电极系,选择在成对电极的中点;电位电极系,选择在两个相近电极的中点。
4.电极距L
梯度电极系,为不成对电极到记录点O的距离;电位电极系,为单电极到最近一个成对电极之间的距离
视电阻率曲线的特点
1.理想底部梯度电极系
   高阻厚层
  曲线与地层中点不对称,正对高阻层处视电阻率值增大。
  曲线在地层顶界面出现极小值,在底界面出现极大值。
  在地层中部有一平行于井轴的直线段,其长度随地层厚度的减小而变短,该直线段对应的视电阻率值等于地层电阻率。
 
2.理想电位电极系
    高阻厚层
    当上下围岩的电阻率相等时,曲线对地层中点对称。
    对应高阻层中点处,曲线显示极大值,地层越厚,极大值越接近地层真电阻率。
    取极大值或取地层中部曲线的平均值(当曲线有起伏时)作为地层视电阻率值。
    取界面附近曲线上开始急剧上升点之外L/2作为界面位置。
 
横向测井是利用电阻率测井资料求地层真电阻率的一种组合测井方法。这种测井使用一套不同电极距的电极系,在同一口井的某一井段进行视电阻率测量。
 
0.25m底部梯度电极系  A0.2M0.1N
0.45m底部梯度电极系  A0.4M0.1N
 1m  底部梯度电极系  A0.95M0.1N
2.5m 底部梯度电极系  A2.25M0.5N
 4m  底部梯度电极系  A3.75M0.5N
 6m  底部梯度电极系  A5.75M0.5N
 8m  底部梯度电极系  A7.75M0.5N
 1m  顶部梯度电极系  N0.1M0.95A
还包括0.5m电位电极系、自然电位、微电极和井径。
 
 
 
横向测井(底部梯度)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
横向测井(电位)
 
由于横向测井所测视电阻率曲线较多,野外测井工作量大,室内解释工作繁琐,特别是薄层有屏蔽影响时误差较大,很难求准地层真电阻率,除在个别地区新探井中作对比研究外,一般不采用横向测井。
3微电极测井
1.电极系结构
    为了减少井眼的影响,电极系采用了特殊结构,测井时借助弹簧片的力量使电极系紧贴井壁,这样电流不经泥浆而直接进入井壁附近介质,一般不受泥浆的影响。
电极距
    为提高纵向分辨能力,电极距比普通的电极距小很多。这样微电极测井的探测范围也较小,一般不受围岩和邻层屏蔽的影响,提高了分层能力。

 
微梯度
微电位
电极系
A0.025M10.025M2
A0.05M2
电极距
0.0375m
0.05m
探测深度
4~5cm
主要反映泥饼电阻率
8~10cm
主要反映冲洗带电阻率
电阻率
是泥浆的1~3倍
显示较低数值
高出泥饼5倍以上
显示较高数值

 
1.确定岩层界面、划分薄层和薄的交互层
    微电极测井具有较强的纵向分辨能力,依据半幅点或转折点确定岩层界面。在深度比例为1:200的曲线上可以划分出20cm厚的薄层
2.确定岩性、划分渗透性地层
    在渗透层井段,微电位和微梯度曲线出现了幅度差,一般微电位的数值大于微梯度,显示正幅度差;反之,当微梯度的数值大于微电位时的幅度差叫负幅度差。
    在非渗透性地层处曲线无幅度差或有较小的幅度差。

岩性
幅度和幅度差
泥岩
曲线读数低,致密泥岩,微电极幅度升高。
没有或有较小的正负不定的幅度差
含油砂岩
有明显的正幅度差,砂岩含泥质越多,
幅度和幅度差均降低
含水砂岩
有明显的正幅度差,略低于相邻的含油砂岩
粉砂岩
有较小的正幅度差
灰质砂岩
幅度高于普通砂岩,幅度差小于普通砂岩
孔隙性、裂缝性石灰岩
幅度比致密石灰岩低得多,有明显的正幅度差
致密石灰岩、砂岩
幅度很高,成锯齿状,
无幅度差或正负不定的小幅度差
含高矿化度地层水的高渗透、大孔隙岩层,
可能出现负幅度差

 
 
 
聚焦型的侧向和感应测井方法
 
  普通电极系所测得的视电阻率受很多因素影响,很难求准地层电阻率和冲洗带电阻率。这是由于当油井剖面为高阻薄层或井内充满高矿化度盐水泥浆时,由于井内泥浆的电阻率很低,使供电电极流出的电流大部分都由井内和围岩中流过,流入地层的电流很少,因此测量的视电阻率曲线变化平缓。
    另外,在砂泥岩交互地区,高阻邻层对普通电极系的屏蔽影响很大,在求电阻率时产生误差。
侧向测井
电流聚焦测井是在普通视电阻率测井电极系的基础上发展起来的。它迫使电流不沿低阻井筒流动而把电流挤入地层,测井的结果受泥浆电阻率、井径及地层厚度影响小,使得测量结果更好地在测井定量解释中使用。
三电极侧向测井简称三侧向
    深三侧向测井的探测深度较深,主要反映原状地层电阻率的变化。
    浅三侧向测井探测深度较浅,主要反映侵入带电阻率的变化。
深三侧向视电阻率曲线的特点
1在上下围岩电阻率相同时,单一高阻层视电阻率曲线对地层中心对称;
       2当上下围岩电阻率不相同时,视电阻率曲线与地层不对称,极大值向高阻围岩一方偏移。
       3对应高阻层位置视电阻率升高,层越厚电阻率数值越高;当地层厚度大于4倍井径时,极值不再升高。随地层变薄,视电阻率降低,但仍在地层中点显示出明显的峰值。
        4在取电阻率读数时,一般取地层中点的视电阻率值或取地层中部的几何平均值。
七侧向测井
实践发现,当地层侵入较深时,深三侧向测井受侵入带影响,浅三侧向测井受原状地层影响。
    为确定理想的探测深度,深七侧向测井加大了探测深度,浅七侧向测井减小了探测深度。
双侧向测井
七侧向探测深度比三侧向有所改进。但由于深、浅七侧向电极系电极距不同,两条视电阻率曲线受围岩影响不同,纵向分辨能力不同,给测井解释带来一定困难。
    双侧向测井是在三侧向和七侧向基础上发展起来的。
主电极A0;屏蔽电极A1 、A2和A1’ 、A2’
两对监督电极M1、 M2和 M1’、M2’
记录点:A0的中点;测量任意监督电极与N的电位差
电极系长度L0=A2A2’=9.36m
电极距L=O1O2=0.6m
L0=A1A1’=1.76m
L=O1O2=0.6m
 
双侧向测井是采用电流屏蔽方法,迫使主电极的电流经聚焦后成水平状电流束垂直于井轴侧向流入地层,使井的分流作用和低阻层对电流的影响减至最小程度,因而减少了井眼和围岩的影响,较真实地反映地层电阻率的变化,并能解决普通电极系测井所不能解决的问题。
1.确定地层的真电阻率
    双侧向视电阻率在经过井眼、围岩、侵入等三种影响因素的校正后,可以确定地层的真电阻率。
2.划分岩性剖面
由于井眼的分流小,能分辨厚度在0.6m以上的地层。如果与邻层差别较大,厚度在0.4m时也有显示。
3.直观判断油、水层—深、浅侧向曲线重叠法
    在油层处深侧向测井曲线幅度大于浅双侧向曲线幅度,呈现正幅度差;在水层呈现负幅度差。
深浅电阻率的组合测量旨在探测地层横向受钻井液侵入后的地层电阻率变化,了解地层的流体性质的变化。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
井径测井
渗透层井径数值略小于钻头直径值。致密层一般应接近钻头直径值。泥岩段,一般大于钻头直径值。
左箭头标注: 深测向40Ω¡¤m左右
            浅侧向30Ω¡¤m左右
            邻近侧向约16Ω¡¤m左右
            表现出明显的低侵特征
            为良好的油气显示

钻头8.5英寸

 
 
 

 


 
自然伽马测井
曲线的应用:划分岩性
泥岩层或含有放射性物质的地层呈高自然伽马特征
砂岩层、致密地层及纯灰岩地层呈低自然伽马特征;
 
 
 
 

 
油气水层的一般特点
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

油层:良好渗透层,微电极数值中等、自然电位负异常、实际井径小于钻头直径,录井中为疏松砂岩。深深测电阻率高,浅探测电阻率低,自然电位略小于邻近水层。
气层:有三高特点,即电阻率高,气测读数高、声波时差高。自然电位和微电极曲线显示为渗透层。非压实地层声波时差明显增大,并出现“周波跳跃”。中子伽玛读数明显增高,体密度明显减小。在声波---中子伽玛重迭曲线上有明显差异,而油层和水层基本重合。
水层:水层深探测电阻率呈低值,低于浅探测电阻率值。自然电位异常略大于油气层。
油水同层:其特征介于油层和水层之间。当地层岩性变化较小而厚度较大时,由顶部到底部,深探测电阻率曲线出现明显降低现象,而自然电位异常增大现象。
定性解释—识别岩性
岩性
声波时差(us/m)
密 度(g/cm3)
自然伽马(API)
自然电位( mv)
微电极
(Ω.m)
电阻率
(Ω.m)
  
(cm)
泥岩
大于300
2.2~2.65
高值
基值
低且平直
低值
大于钻头直径
砂岩
230~400
2.1~2.5
低值
明显异常
中等,明显正差异
低到中等
略小于钻头值
生物灰岩
200~300
比砂岩
略高
比砂岩低
明显异常
较高,明显正差异
较高
略小于钻头值
石灰岩
165~250
2.4~2.7
比砂岩低
大段异常
高值、锯齿状
高值
小于或等于钻头值
白 云岩
155~250
2.5~2.85
比砂岩低
大段异常
高值、锯齿状
高值
小于或等于钻头值
350~450
1.3~1.5
低值
异常不明
显或很大正异常
高值或低值
高值,无烟煤低
接近钻头值
 
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