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1、地球物理仪器概论 (测井仪器部分),资源与环境学院 孙嘉戌,矿场地球物理(测井) 勘查地球物理(物探),应用地球物理,勘查技术与工程,现场专业公司的名称:? 地球物理勘探的基本原理:,主 要 内 容,绪论 电法测井仪器 声波测井仪器 核测井仪器 测井地面仪器 测井新技术,绪 论,测井的概念 测井的研究对象、理论基础及研究方法 测井资料的用途 测井方法分类 测井工艺过程 测井技术发展概况 业内分工与就业,测井的概念,测井是地球物测井的简称,是在井中进行的各种地球物勘探方法的统称。它是以构成地质剖面的地层或井中介质为研究对象,用物理的方法进行测量,从而解决有关地质、勘探、开发及工程等方面的问题，是
2、一门涉及到物理、地质及数学等学科的交叉学科。,绪论,测井的理论基础、研究对象及方法,理论基础：物理学 研究对象：岩层、井中介质等 研究方法：反演法 举例,绪论,测井资料的用途,地层评价; 油藏静态描述与综合地质研究; 油井检测与油藏动态描述; 钻井采油工程,绪论,主要包括单井油气解释与储层精细描述两部分： 前者的目的是对本井作初步解释与油气分析，即划分岩性与储集层，确定油、气、水层及油水分界面，初步估算油气层的产能，尽快为随后的完井与射孔提供依据。 后者的目的在于对储集层的精细描述，主要内容有岩性分析，计算地层泥质含量和主要矿物成份，计算储集层参数：孔隙度、渗透率、含油油气饱和度和含水饱和度、
3、已开发油层(水淹层)的剩余饱和度和残余油饱和度，油气层有效厚度等等，综合评价油气层及其产能，为油气储量计算提供可靠的基础数据。,绪论,以多井测井评价形式完成的,将多井测井资料同地质、地震、开发等资料结合，做综合分析评价，目的是以油气藏评价为目标，提高 对油气藏的三维描述能力，重现储集体的时空分布原貌与模拟。主要内容有：测井、地质（岩心、录井）、地震等资料的横向变化规律；研究地区地质构造、断层和沉积相以及生、储、盖层；研究地下储集体几何形态与储集参数的空间分布；研究油气藏和油气水分布规律；计算油气储量，为制定油田开发方案提供大量可靠的基础地质数据。,绪论,在油气田开发过程中，研究产层的动态参数(
4、包括、k、S0、T、P、Q等)的变化规律，确定油气层的水淹级别及剩余油气分布,确定生产井的产液剖面和液入井的吸收剖面以及它们随时间的变化情况,监测产层的油水运动状态、水淹状态、水淹状况及其采出程度，确定挖潜部位，对油气藏进行动态描述，为单井动态模拟和全油田的油藏模拟提供基础数据，以制定最优的开发调整方案、达到最大限度地提高最终采收率的目的。,绪论,在钻井工程中,测量井眼的井斜、方位和井径等几何形态的变化，估算地层孔隙流体压力和岩石破裂压力、压力梯度，确定下套管的深度和水泥上返高度，检查固井质量、确定井下落物位置、钻具切割等； 在采油工程中，进行油气井射孔，检查射孔质量、酸化和压裂效果，确定出水
5、、出砂和串槽层以及压力枯竭层位等等。,绪论,测井方法分类,按研究的物理性质分类: 1、电法测井 2、声波测井 3、放射性测井 4、其它测井 按技术服务项目分类 1、裸眼井地层评价测井系列 2、套管井地层评价测井系列 3、生产动态测井系列 4、工程测井系列,绪论,测井工艺过程,绪论,测井工艺过程,绪论,测井工艺过程,绪论,测井技术发展概况,第一代：手动或半自动测井仪 第二代：全自动测井仪 第三代：数字测井仪 第四代：数控测井仪 第五代：数控成象测井仪,绪论,第一代：翁文波 1939 ，12，5， 四川巴县 石油沟 第二代： JD-581多线电测仪 仿苏联匈牙利 SJD-83系列 85年生产，是J
6、D-581D的配套下井仪器， SJD-801D井下仪器相同 第三代：我国70年代中后期引进并开始研制和仿造 3600系列 SJD801系列 二、三代的区别：除了井下仪器系列的完整外，在记录方式上 后者增加了数字记录 第四代： 数控测井仪 70年代末投入商业性使用 常见的有： 司仑贝谢 德莱赛 （阿特拉斯） 吉尔哈特（哈里伯顿） CSU 3700系列 DDL 第五代：数控成象测井仪 MAXIS-500 ECLIPS-5700 EXCELL-2000,第二章 普通电阻率测井,绪 岩石电阻率与岩性、孔隙度及含油饱和度的关系影响岩石电阻率的主要因素 普通电阻率测井原理 视电阻率曲线特征及影响因素 视电
7、阻率曲线的应用 标准测井,影响岩石电阻率的主要因素,岩性 地层水电阻率水性 孔隙度物性 含油饱和度含油性,影响岩石电阻率的主要因素岩性,常见岩石及矿物的电阻率 岩石的导电机理 电子导电类岩石火成岩 离子导电类岩石沉积岩 电子离子导电类岩石 泥质、骨架的概念 泥质对岩石导电性的影响,影响岩石电阻率的主要因素岩性,影响岩石电阻率的主要因素岩性,泥质：由粘土矿物、细粉沙和水组成的混 合物。 骨架：除泥质以外的所有固体部分，包括 岩石颗粒、充填物和胶结物等。,影响岩石电阻率的主要因素岩性,泥质的附加导电性：粘土为片状颗粒，与它们的体积相比，表面很大，这些粘土颗粒由2到3层铝氧八面体或硅氧四面体堆砌而成
8、。由于一些Mg+代换了铝氧八面体晶格中的Al+，在片状粘土的表面出现了过剩的负电荷。这些负电荷具有不能移动的束缚电荷性质。为了保持粘土颗粒的电中性，就要补偿这种局部的电荷不平衡，其补偿剂就是附着在干粘土表面的阳离子，也就是平衡离子或补偿阳离子，结果在粘土颗粒表面形成偶电层。,影响岩石电阻率的主要因素岩性,影响岩石电阻率的主要因素岩性,岩石电阻率与地层水性质的关系,影响地层水电阻率RW的主要因素 RW=f(化学成分、浓度、温度）,影响岩石电阻率的主要因素水性,影响岩石电阻率的主要因素水性,影响岩石电阻率的主要因素物性,1） F=R0 / RW（ 定义式） F=a / m F:地层因素。F只与孔隙
9、度和孔隙结构有关 R0100%含水岩石的电阻率 RW地层水电阻率 a岩性指数 m胶结指数 孔隙度 近似计算时,可取 a=1 m=2,影响岩石电阻率的主要因素物性,岩石储油物性的好坏取决于岩石的有效孔隙度, 但它不能通过测量得到。经研究表明R0与 R W、 孔隙度和岩性有关，通过实验得知，无论如何改变 R W，但R0与 R W的比值是个常数： 我们定义这个比值为岩石的地层因素F，它只与岩石 的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关，而与R W无关。,适用条件：纯地层（骨架不含导电矿物或泥质含量5%）,影响岩石电阻率的主要因素含油性,2） 电阻的增大倍数（同样是通过实验得到的） 定义： I=Rt / R0
10、 I=b / Swn = b /（1- S0）n I只与岩石的含油饱和度有关，而与RW 、孔隙度、 及隙度的形状无关。 Rt岩石的电阻率 R0 100%含水岩石的电阻率 n饱和度指数（只于与岩性有关，表示油水 在孔隙中分布状况对 Rt的影响） b系数 近似计算时，可取b=1 n=2,由 和 可得到:,普通电阻率测井原理,电阻率测井的理论问题 正演问题 反演问题 介质分布 电场分布,普通电阻率测井原理,均匀介质中的电阻率测井 描述电场的物理量：电场强度 E 电流密度 j 电位 U 三者之间的关系：E = R j E= -grad U,普通电阻率测井原理,在均匀介质条件下 因此 则,普通电阻率测井
11、原理,积分得,C = ？ 最后得： 实际测量UMN,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,均匀介质条件下的电阻率公式:,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,Rm-泥浆电阻率 (mud) Rmf-泥浆滤液电阻率(mud fluid) Rmc-泥饼电阻率 (mud cakes) Rw-地层水电阻率 (water) Rxo-冲洗带电阻率 Ri-侵入带电阻率 (invasion) Rt-原状地层电阻率 (true) hmc-泥饼厚度 d-井的直径 di-侵入带直径,普通电阻率测井原理,2）井周围R的径向变化（地层水矿化度远大于泥浆滤液矿化度） A： Rmf Rw ， 即 Rm
12、f 2.5 Rw 为淡水泥浆 冲洗带：岩层中有绝大部分的流体被泥浆滤液所代替的环带， 该环带称为冲洗带。,普通电阻率测井原理,过度带：岩层中有少部分流体被泥浆滤液所代替，该环带 称为过度带。 侵入带：过度带+冲洗带。 在假定R是均匀的情况下，通常有： Ri Rt 被认为是增阻侵入 在该条件下流体 为水即水层. Ri 10000PPm) 盐水泥浆， 此时不能用高、低侵来判断岩层的 流体性质。?,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,3） 非均匀情况下R的测量 在综合条件的影响下测得的岩层的电阻率称为 视电阻率 Ra 目前在非均匀介质中，仍采用均匀介质中的测量装置和电阻率计算公式将测得的 I 、
13、电位差和 电极系系数K带入公式进行计算，得出的数值即为视电阻率,Ra =（K VMN ） Ra = f（ Rm d Ri di Rt h Rs ） 由此可知：Ra 是以上因素的综合反映，但受被测 Rt 的影响最大， Ra对 Rt的变化是敏感的。,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井由：,电位电极系测井 梯度电极系测井 微电极测井,组成,普通电阻率测井原理,Normal device,lateral device,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,视电阻率曲线的应用 1、划分岩性剖面 2、求地层电阻率Rt 3、在工程中的应用 4、标准测井,普通电阻率测
14、井原理,确定“套管鞋”深度 用顶部梯度电极系曲线 摸“鱼顶” 用底部梯度电极系曲线,普通电阻率测井原理,标准测井 目的 特点 所用曲线,标准测井是一种简单的综合测井，是各油田或油区是为了粗略划分岩性和油气、水层，并进行井间地层对比。 地层对比的目的： 地层对比是绘制各种地质图的基础，其目的是将各井的地层进行准确的纵向划分，并建立准确的横向联系，以研究地层的空间展布。,普通电阻率测井原理,普通电阻率测井原理,所用曲线： 视电阻率曲线Ra 自然电位曲线SP（或自然伽马GR） 井径曲线CAL 时差曲线t,井径曲线的用途： CALBITS 泥岩层 CALBITS 溶蚀洞 CAL BITS 致密层,普通电阻率测井原理,深侧向屏流源,浅侧向屏流源,电压检测,监控回路,电流检测,直流稳压电源,控制信号发生器,A2,A1,A0,M2,M1,B,N,PCM 发送器,ID,IS,VD,VD,V2D,PCM 接收器,电缆,
