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测井概念

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测井 概念
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测井概念高兴军 张志松2007年 3月 9日自然电位和视电阻率同时测量原理图一、测井概述运用物理学的原理与方法,使用专门的仪器设备,沿钻井(钻孔)剖面测量岩石的物性参数,了解井下地质情况,从而发现油(气)层、煤层、金属、非金属、放射性等矿藏,和地热、地下水等资源。这是油(气)田勘探与开发中一种极为重要的方法,也是煤田、水文勘测以及勘探其他矿藏不可缺少的手段。@岩石和矿物有不同的物理特性,如导电特性、声波特性、放射性等。这些特性统称为岩石和矿物的物理性质。在地球物理测井中相应地建立了许多种测井方法,如电法测井、声波测井、放射性测井和气测井等。@地球物理测井的应用范围如下:确定井剖面的岩石性质,评价油(气)、水层,发现煤、金属、放射性等矿藏,并确定其埋藏深度及有效厚度;测量计算储量所需要的各种地质参数,如岩性成分、孔隙度、饱和度、渗透率、煤田储量计算参数等;确定地层倾角、岩层走向和方位,以及钻孔倾角和方位角,研究沉积环境等;检查井下技术情况,如检查固井质量和套管破裂情况等;发现和研究地下水源。在石油勘探开发部门,测井的中心任务是找油找气。基本原理是阿尔奇 (式 含水饱和度 地层水电阻率—— 岩石电阻率— 饱和度指数—— 岩性系数m —— 胶结指数地区性常数 1SS — 孔隙度岩石骨架不导电油、气不导电岩石导电取决于水中的离子 (水的含量及其矿化度 )(金属矿物除外 )两大测井系列:电阻率测井系列:普通电阻率测井侧向测井感应测井孔隙度测井系列声波时差测井密度测井中子测井简史:@地球物理测井方法于 1927年由法国人斯仑贝谢兄弟创始。 1939年翁文波在中国开始地球物理测井工作,测井仪器由刘永年设计制造,使用的测井方法有自然电位测井法和视电阻率测井法。这些测井方法主要用来鉴别岩性、划分油(气)、水层、煤层,寻找金属矿藏以及地层对比等。(半自动测井仪)@ 50年代,出现了声波测井、感应测井、侧向测井、自然伽马测井(放射性测井)等,并开始采用单一岩性的测井解释模型和简单的数理统计方法,对岩层做物理参数计算以进行半定量或定量解释。但这些测井和解释方法对于碳酸盐岩、泥质砂岩以及其他复杂岩性的油(气)层评价仍然十分困难。( 史:@ 70年代后期,数字测井阶段。相继出现了岩性 —孔隙度测井系列(中子测井、密度测井、声波测井等)、电测井系列(深、浅测向测井,深、中感应测井,微测向测井),及地层倾角测井,对单一岩性与复杂岩性地层进行岩性、物性、含油(气)性等做定量解释,同时开展了以地层倾角测井为核心的地质分析。( 3600, 80年代末期,出现了数控测井仪器,应用电子计算机处理和解释测井信息,实现了测井系列化、数字化。( 3700, 90年代,出现了成象测井仪器,使测井技术发展到一个高科技阶段。( 类:一般按所探测的岩石物理性质或探测目的可分为电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井、气测井、地层测试测井、钻气测井等。@电法测井根据油(气)层、煤层或其他探测目标与周围介质在电性上的差异,采用下井装置沿钻孔剖面记录岩层的电阻率、电导率、介电常数及自然电位的变化。电法测井包括以下几种:( 1) 普通电阻率测井 使用简单的下井装置(电极系)探测岩层电阻率,以研究岩层的电性特征。由于影响因素较多,其测量结果称为视电阻率。电阻率测井按其电极系的组合及排列方式不同,又分为梯度电极系测井及电位电极系测井。( 2)微电极测井 在电阻率测井的基础上发展了微电极测井。它用于测量靠近井壁附近很小一部分泥饼和冲洗带地层的电阻率,能较准确地指示泥饼的存在及划分渗透性地层,能区分储集层中的薄夹层(非渗透层)以及准确地确定地层厚度。( 3) 侧向测井 是一种聚焦电阻率测井方法,主要用于高电阻、薄地层及盐水泥浆测井。根据同性相斥的原理,在供电电极的上方和下方装有聚焦电极,用聚焦电流控制主电流路径,使它只沿侧向流入地层。由于侧向测井电极系结构不同,聚焦电流对主电流的屏蔽作用大小不同,因而它们具有不同的径向探测深度。( 4) 感应测井 是一种探测地层电导率的测井方法。该方法根据电磁感应原理,测量地层中涡流的次生电磁场在接收线圈中产生的感应电动势,以确定地层的电导率。它是淡水泥浆和油基泥浆井有效的一种测井方法。同时它特别适用于低电阻率岩层的探测,包括离子导电的含高矿化度地层水的油 (气 )、水层和电子导电的金属矿层。( 5)介电测井 是探测岩石介电常数的一种测井方法。由于水的介电常数远远大于油 (气 )和造岩矿物的介电常数,所以它可用于判断油日开发中出现的水淹层,并提供估计油层残余油饱和度及含水量多少的可能性。( 6)自然电位测井 沿钻孔剖面测量移动电极与地面地极之间的自然电场。自然电位通常是由于地层水和泥浆滤液之间的离子扩散作用及岩层对离子的吸附作用 此,自然电位曲线可用来指示渗透层,确定地层界面、地层水矿化度以及泥质含量。在油 (气 )井中,它与电阻率测井组合,可以划分油 (气 )、水层并进行地层对比等。@声波测井利用岩石的声波传播特性研究钻孔剖面岩层地质特征和井下工程隋况。声波测井拉其探测目的不同,可分为声速测井和声幅测井两类。常用的声波测井方法有:声速测井(纵波速度和横波速违度 )、声幅测井、声波变密度测井 (或称微地震测井 )、声波电视测井等。( 1) 声速测井 记录声波沿井壁各地层滑行时经过某一长度所需要的时间,主要用于确定岩性、孔隙度和指示气层。它与密度测井进行综合解释,可以确定地层声阻抗和灰层的灰分,同时还可以合成垂直地震剖面。( 2) 声幅测井 测量声波初至波前半周幅度的衰减。分为裸眼井声幅测井和固井声幅测井。裸眼声幅测井主要用来寻找钻孔剖面上的裂缝带;固井声幅测井主要用于检查固井质量及确定水泥返回高度。( 3)声波变密度测井 是一种全波波形测井。在套管井中,能检查套管与水泥环和水泥环与地层胶结程度的好坏,也是检查固井质量的有效方法之一。在裸眼,它用于确定岩石的横波速度,计算岩石弹性参数(柏松比,杨氏模量、切变模量等),对于评价煤层的强度特别有用。( 4) 声波电视测井 利用超声波的传播与反射,来反映井壁物体形象的测井方法。主要用途是:拍摄井下套管的照片,以检查套管射孔后的质量及套管的工程问题;在裸眼井内拍摄井下碳酸盐岩层和煤层的井壁照片,以确定岩层裂缝及溶洞的形状。@核测井测量井剖面岩石的天然放射性射线的强度,或测量经过放射性源照射后,岩石所产生的次生放射性射线强度,用以发现放射性矿藏,确定岩石成分,计算岩石物性参数,判断气层。( 1)一般的 中子测井 ,当中子源释放出的快中子同介质原子核发生碰撞时,就会失掉自己的部分能量,减低速度并最后变成热中子。由于氢原子核与中子的质量基本相等,中子在含有大量氢的含水层和含油层里最容易被减速。因此,通过测量中子的计数率可以反映孔隙度的大小。根据测量的中子能量的大小可以分为热中子和超热中子测井。目前的三孔隙度测井中的补偿中子测井就属于该类。@核测井( 2)中子寿命测井,测量热中子被地层俘获所需要的时间。可以利用它来区分油水层、划分油、气、水的界面。( 3)中子伽马能谱测井:快中子非弹性散射伽马能谱测井、中子俘获伽马能谱测井、中子活化伽马能谱测井。主要用于判别地层中碳氧原子含量的差异,进而判断含油、水量的大小。( 4)中子活化测井,是中子活化分析技术在测井中的应用。主要用于寻找铜、镍矿体并确定其含量。在石油领域主要用于识别岩性、确定泥质含量。( 5)伽马 度测井 ,即常说的密度测井,测量岩层密度。@核测井( 6)自然伽马测井,测量沿井孔的天然放射性。划分岩性。( 7)核磁测井,利用原子核的核磁共振效应,氢核的核磁共振效应最明显,也是核磁测井的研究对象。核磁测井能够直接划分储集层,并确定它们的自由流体指数,进而确定地下可采的石油储量。核磁测井还能确定地层的有效孔隙度、地层流体类型和含量、地层水电祖率和岩性等多种参数。核磁测井是迄今为止唯一能够直接获取地层渗透率的测井方法。@地层倾角测井测量地层的倾角与方位角,能够确定真实的地层倾角和方位的变化。可用于研究构造变化,确定断层、不整合、交错层、砂坝、岩礁,以及研究地质沉积环境等。此外,地层倾角测井还可以探测井壁附近的地层裂缝带,确定裂缝走向和方位,通常又称为裂缝识别测井。@地层测试测井使用电缆式地层测试器,在裸眼井进行地层流体取样,测定地层流体恢复压力。通过计算获得原始地层压力及有效渗透率。它可以用于探井中途测试,是一种直接找油、找气的探测方法。@气测井测定钻开岩层后进入泥浆中的烃类气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷)和非烃类气体的含量及其化学成分,用以发现探井中的油层,提供测试层位。是石油勘探中直接找油的、找气的测井方法。@地层测试测井使用电缆式地层测试器,在裸眼井进行地层流体取样,测定地层流体恢复压力。通过计算获得原始地层压力及有效渗透率。它可以用于探井中途测试,是一种直接找油、找气的探测方法。@随钻测井将电阻率、自然伽马、井斜等传感器装载钻挺内,边钻进边测量,脉冲信号通过泥浆传输到地面纪录系统,可以消除泥浆对油气层侵入的影响,能反映油气层的电阻率,提高地层的评价精度。井斜信息能及时确定井眼斜角和方位角,控制钻井质量。这种方法目前已在世界海洋钻井工作中使用。@生产测井测量套管内流体的流量、含水率、压力、温度等参数。它是在射孔作业以后进行的油井生产动态测井。此外,在水文地质勘探中也有广泛用途。生产测井可以分为流量、含水、压力、温度等测井。数据处理和解释各种测井仪所记录的测井信息,分为数字磁带记录和连续的模拟曲线照相记录两类。后者属于老的记录方式,当需要使用计算机处理时,必须通过数字化仪对连续的模拟曲线进行采样,并将数据记录在数字磁带上。数字处理:测井数据处理的对象是记录在磁带上的由测井仪器所获得的经过采样的各种物理信息。在磁带上记录的有地层电阻率、电导率、岩石体积密度、声波时差、自然电位以及人工放射性和自然放射性强度等。测井数据的处理是通过由不同的功能的环节组成的流程来实现。通常包括以下几个主要环节:( 1)野外磁带的检查与预处理包括:用程序将磁带上的记录的数据打印出来,以检查各种数据文件的鉴别号、深度、采样间距、采样数据是否合理、准确。预处理的目的是,将野外磁带处理成便于计算机使用的室内磁带或磁盘文件。其内容是改变记录格式,对野外磁带数据进行转换、刻度、校正及归类排列,从而得到采样间距一致、深度对齐、数据正确的是室内磁带。( 2)处理应用各种测井分析程序对室内磁带上的测井数据进行自动处理解释,获得钻孔中目的层的有效孔隙度、含水饱和度、原始含油体积、可动油体积、渗透率、次生孔隙度指数、岩石矿物成分等 10几个地质参数,并以数据或连续曲线图的方式显示出来。处理中,还可以采用交会图技术,检查原始测井数据质量,选择解释模型及解释参数等。( 3)解释根据处理后所得到的数据或地质参数曲线,对钻孔的目的层做出定性、定量的评价。对石油勘探与开发则包括判断岩性、判断油、气、水层、计算油气储量等;对煤田勘探则主要是划分煤层、并对煤层的品位做出评价。软件:国内的: 伦贝谢 可以根据宏语言,编写多井处理程序二、开发测井基本概念开发测井是油田在开发阶段进行的测井技术,包括开发区裸眼井测井和生产测井两个主要部分。■开发区裸眼井测井 主要指水淹层测井,即针对水淹层的特点进行的测井,主要用于测量水淹层剩余油饱和度、判断水淹级别。■生产测井 是指开发井在生产过程中,用各种测试仪器进行井下测试,录取资料的方法。包括生产剖面测井、注入剖面测井、工程测井、地层参数测井。生产剖面测井: 在油井生产过程中,为了了解每个小层的出油状况、见水状况及压力变化所进行的各种测井统称为生产剖面测井。如测井油井的温度变化、体积流量、含水比、流体密度等参数来定量或定性解释采油井每个油层的产液量和含水率,从而得出每个油层的产油量和产水量。注入剖面测井: 为了了解注水井每个层段或单层的吸水状况而进行的测井,统称为注入剖面测井。主要测量在一定的注水压力条件下每个层段或单层的吸水量。工程测井: 为了了解井下管柱深度、检查井下技术状况和套管状况而进行的测井称为工程测井。其主要包括管柱深度、套管损坏(变形、破裂、错断和漏失)及损坏方位,井径变化、套管腐蚀及补贴效果、射孔质量、固井质量、管外串槽位置、压裂酸化及封堵效果、出砂层位等检测。地层参数测井: 主要指开发井中过套管监测剩余油饱和度。三、中国油田开发的特点和开发现状中国油田开发的历史 门油田 20世纪 30年代)到 2002年底,陆上投入开发的油田 460个,动用地质储量 采储量 积产油 我国大多数的油田为陆相沉积,非均质性严重,天然能量不足,主要采用注水开发。中国是注水开发的比例最高的国家之一,注水开发油田的储量占总储量的 85%以上。按注水开发油田的产量占总产量的比例看,俄罗斯约为 92%,美国约 54%,我国约 89%。由于近 10年来,没有大的新的油田的发现,原油的稳产基本依靠已开发油田的控水稳油、综合治理等挖潜措施。以中石油为例,到 2002年底,已采出地质储量的 可采储量的 平均综合含水达 综合含水采油井占总采油井数年产油量占全年产油量开发阶段 特点80% 开发中后期 规模较大我国碎屑岩的沉积环境可以划分为 6大类:1、河流相2、湖(海)底扇(浊积)相3、三角洲相4、滩坝相5、冲积扇相6、扇三角洲相按上述 6种沉积类型及非碎屑岩共 7种沉积类型,根据我国 15个油区 71个油田(地质储量占 统计不同沉积类型油藏储量及采收率。储层类型全部河流相湖底扇相三角洲相滩坝相冲积扇相扇三角洲非碎屑岩地质储量 100 1 是从原油产量构成角度来看,绝大多数油田已进入高含水阶段。这一时期地下油水分布特点是剩余油高度分散,高含水区域和低含水区域分布无序,经典意义上的油水界面或油水驱替前缘已不存在。导致该时期的开发特点为:1、调整挖潜难度增大,措施效果变差;2、调整井位难定。开发的主要对策:1、搞好稳油控水、综合治理、增加波及体积、提高采收率;2、打好高效调整井,增加单井的产油量;3、改变注入剂如聚合物、表面活性剂等。在开发阶段有两件事情很重要:1、搞清地下的油水分布,确定剩余油的富集区域。 测油藏的动态。 课程主要讲授的内容1、油藏在水驱开发的过程中的变化主要包括砂岩油藏在水驱过程中的物性变化、水淹过程中储层的电学性质的变化、水淹后声学性质的变化、水淹后核磁特性的变化。2、水淹测井方面 ,主要包括裸眼井水淹层解释和套管井水淹层测井两个方面。测井方法包括自然电位、激发激化电位、电阻率、介电测井、碳氧比能谱测井、氯能谱测井、中子寿命测井、核磁共振测井、复电阻率测井。及不同岩性储层的水淹测井处理和解释方法。3、生产测井方面 ,主要包括油层物理及渗流规律、管流力学基础、流量测井、温度测井、压力测井、流体识别测井、电缆地层测试技术、生产测井解释与应用。4、开发测井在油田开发中的应用 ,包括在单井射孔方案、增产措施中的应用、在区块调整方案中的应用、在动态监测中的应用。
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