大學地球物理測井課程設計

1、一、課程設計的目的與任務1 加深對課本知識的理解。2 通過這次課程設計來鞏固我們所學的測井理論知識。3 本課程設計的主要目的是提高我們分析、解決問題的能力。4 學會用C語言完成設計題目的程序編寫。5 利用所學過的地質軟件完成數(shù)據(jù)處理。6 對得出的結果分析研究。二、課程設計的內容本次課程設計處理的單井資料來自于鄂爾多斯盆地某油田的實際資料，地質環(huán)境屬于侏羅系延安組地層。此井在這里命名為榆林某井，這次的任務是1630m到1690m層段的分析。運用所學的測井知識識別實際裸眼井測井曲線，能讀出對應深度的測井曲線值。巖性識別，應用測井解釋原理，使用井徑、自然伽馬和自然電位曲線劃分砂泥巖井段劃分滲透層和非

2、滲透層。物性評價根據(jù)密度、聲波和中子孔隙度測井的特點，在滲透層應用三孔隙度測井曲線求出儲層的平均孔隙度。根據(jù)阿爾奇公式計算出裸眼井原始含油飽和度和剩余油飽和度變化。根據(jù)開發(fā)過程中含油飽和度的變化，確定儲層含油性的變化，并判斷該儲層是含油層還是含水層。通過地球物理測井課程的學習，使我們了解了如何利用測井技術來服務于我們的石油工業(yè)作業(yè)。特別對于我們地質專業(yè)的學生來說，熟練的應用測井技術，更能夠大大提高我們的作業(yè)效率，指導我們工作的方向，而為后續(xù)作業(yè)打好堅實基礎。下面，我就如何簡單利用測井曲線進行巖性劃分、物性評價和含油氣性評價相關工作的基本原理進行介紹。1地質概況 鄂爾多斯盆地是典型的克拉通盆地，

3、基底由太古界，中下元古界變質巖、結晶巖組成，盆地經歷了中晚元古代拗拉谷、早古生代淺海臺地、晚古生代近海平面、中生代內陸湖盆和新生代周邊斷陷五個主要發(fā)展演化階段。經過這五個發(fā)展階段，盆地形成一個多結構體系、多旋回演化、多沉積類型的大型沉積盆地，并形成多套含油氣組合，目前發(fā)現(xiàn)奧陶系、石炭-二疊系、三疊系和侏羅系四套含油氣層。 延安組屬侏羅系地層以砂泥巖互層為主，煤層較為發(fā)育。延安組自上而下可劃分為延1延10等10個層組。延安世(含富縣期)經常處于侵蝕基準面以上，其上之沉積物受古水系控制，分布局限。 延10沉積時常形成巖性粗、厚度大的砂垅，而且頻繁出現(xiàn)砂巖橫向相變，而且常形成寬厚的砂泥頁巖沉積。 延

4、9期為最大湖侵期，砂體變薄，含煤系地層成為盆地重要區(qū)域對比標志層。 延8期沉積物粒度細，以泥巖及粉砂巖為主。 延7、延6時期，是盆地發(fā)育的穩(wěn)定充填時期，是主要的成煤時期。 延4+5期是盆地發(fā)育的萎縮階段，直至延1，主要為砂泥巖互層。 延安組的巖性描述，延10：雜色泥巖加灰白色中粗粒至含礫粗砂巖。延9-延5：灰黑色泥巖與灰白色砂巖夾煤層，砂巖多為厚層塊狀，中-細粒；底部往往發(fā)育巨厚含粒粗砂巖。延4-延1：灰黑色泥巖與灰白色中細砂巖夾煤層，下部砂巖多為厚層塊狀三、課程設計的基本原理 1巖性評價 對地層進行巖性評價即劃分儲集層（砂泥巖剖面中，孔滲性較好的砂巖層可能為儲集層），通常要通過對自然電位、自

5、然伽馬、井徑以及微電阻率等測井曲線進行分析而得到（如下表） 各種巖石的測井特征聲波時差s/m體積密度g/cm3中子孔隙度(%)自然伽馬自然電位微電極電阻率井徑泥巖>3002.22.65高值高值基值低，平直低，平直大于鉆頭直徑煤3504501.32.65SNP>40CNL>70低值異常不明顯或很大正異常（無煙煤）高值，無煙煤最低接近鉆頭直徑砂巖2503802.12.5中等低值明顯異常中等，明顯正差異低到中等略小于鉆頭直徑生物灰?guī)r200300比砂巖略高較低比砂巖還低明顯異常較高，明顯正差異較高略小于鉆頭直徑石灰?guī)r1652502.42.7低值比砂巖還低無異常高值，鋸齒狀正、負差異高

6、值小于或等于鉆頭直徑白云巖1552502.52.85低值比砂巖還低大片異常高值，鋸齒狀正、負差異高值小于或等于鉆頭直徑硬石膏約164約3.0約為0最低基值高值接近鉆頭直徑石膏約171約2.3約為50最低基值高值接近鉆頭直徑巖鹽約220約2.1約為0最低（鉀巖很高）基值極低高值大于鉆頭直徑1.1定性評價（孔隙度與滲透率）1）自然電位法：在砂泥巖剖面上，自然電位測井曲線（Cw>Cmf）砂巖滲透層井段自然電位曲線出現(xiàn)明顯的負異常，利用這一特性可以將砂巖層和泥巖層劃分出來。 2）井徑：在砂泥巖剖面上，滲透性的砂巖井段通常有泥餅存在，因此常常出現(xiàn)縮徑（即：井段直徑小于鉆頭直徑）現(xiàn)象，而泥巖出現(xiàn)擴徑

7、（即：井段直徑大于鉆頭直徑），該特征可用以劃分砂泥巖層。 3）微電阻率測井：當用微電位和微梯度電極系測量同一井段時，微電位和微梯度的探測深度不同，受泥餅的影響程度不同，使它們測得的視電阻率也不同。在有的井段微電機和微梯度測井曲線重合，在有的井段分離，曲線分離叫做幅度差。 當巖層為非滲透層時，曲線無幅度差；當為滲透性地層時有幅度差。據(jù)此特征，可將滲透性與非滲透性巖層劃分出來，如：砂泥巖剖面中，砂巖通常為滲透性巖層而泥巖通常表現(xiàn)為非滲透性。 4）自然伽馬測井法：自然伽馬測井原理是利用在井內測量巖層中自然存在的放射性衰過程中放射出來的射線的強度來研究地質問題，沉積巖的自然放射性強度隨泥質含量增加而增

8、加。 在碎屑巖剖面上的砂巖層（通常為儲集層）中泥質含量都較低，在自然伽馬曲線上顯示為明顯的低值 。以此可劃分儲集層。1.2定量評價 自然伽馬測井法：在不含放射性礦物的情況下，泥質含量的多少就決定了沉積巖石的放射性的強弱。所以通?？梢杂米匀毁ゑR測井資料來估算泥質含量，具體方法有兩種相對值法斯倫貝謝公司采用的方法，一般情況常用方法，所以下面主要具體介紹方法 相對值法： 地層中的泥質含量與自然伽馬讀數(shù)GR的關系往往通過實驗來確定的。德萊賽測井公司在墨西哥灣采用下式求泥質的體積含量Vsh 式中GCUR為希爾奇（Hilchie）指數(shù)，它與地層地質時代有關，可根據(jù)取芯分析資料與自然伽馬測井值進行統(tǒng)計確定，

9、對北美第三系地層取3.7，老地層求取2。IGR為自然伽馬相對值，也稱泥質含量指數(shù)。 式中GR、GRmin、GRmax分別表示目的層的、純砂巖層和純泥巖層的自然伽馬讀數(shù)值。2物性評價在前面所論述的巖性評價基礎上對儲集層進行進一步的物性評價通常運用聲波速度測井、密度測井、和中子測井資料進行解釋 能作為儲集層的巖石必須有一定的孔隙度和滲透率，由于滲透率比較難以直接測量，通常情況下我們通過對孔隙度的測量與分析間接地了解地層滲透率，因此下面所介紹的各個理論方法主要以孔隙度為主要研究對象。2.1定性評價1聲波速度測井：由于聲波在不同介質中傳播速度不同（如下表），又巖層孔隙中常被油、氣、水等流體介質所充填，

10、聲波在油、氣、水中傳播速度較巖石中小很多，從而造成聲波時差測井中時差不同，一般情況下，聲波時差越大，反映巖石孔隙度越大，即物性越好。其中氣層聲波時差明顯增大，還會出現(xiàn)周波跳躍現(xiàn)象。2密度測井：密度測井屬于放射性測井，利用人工伽馬源照射地層，產生康普頓散射和光電效應等作用，由于地層密度不同，對伽馬射線的散射和吸收也不同，從而探測器接受到的散射伽馬射線的計數(shù)率也不同。 通常介質的體積密度越大，散射伽馬射線強度越低，反之就越高，而巖石孔隙度與體積密度成反比。所以據(jù)此可利用該測井曲線定性分析巖石孔隙度好壞。 3中子測井：該測井方法是利用巖石中含氫量來研究巖石性質和孔隙度。中子源發(fā)出中子進入地層，同物質

11、的原子核發(fā)生碰撞產生減速、擴散和被捕獲幾個過程，打到探測器。探測器周圍的中子分布情況，以及中子被捕獲后所放出的伽馬射線強度，與儀器周圍的巖石性質，特別是與巖石含氫量有關。而儲集層的含氫量又取決于它的孔隙度，因此其是目前廣泛使用的一種孔隙度測井方法。 實際測井中采用長源距，孔隙度越大，通常含氫量越高，測井計數(shù)率越小，反之，計數(shù)率越大。據(jù)此，可定性分析對比巖層孔隙度大小。2.1定量評價定量評價即根據(jù)實際測井資料運用孔隙度計算公式計算不同井段巖層孔隙度，并進行對比分析，從而評價物性好壞。常用方法為聲波時差測井、密度測井和中子測井。 1聲波時差測井： 研究表明，在固結、壓實的純地層中，若有小的均勻分布

12、的粒間孔隙，則孔隙和聲波時差之間存在線性關系，其關系式稱為平均時間公式或威利公式， 式中t為由聲波時差曲線讀出的地層聲波時差，s/m；tf為孔隙中流體的聲波時差，s/m；tma為巖石骨架的聲波時差，s/m。 對于含泥砂巖，需要進行泥質校正 式中Vsh為泥質含量的體積 2密度測井： 若巖石孔隙度為，骨架密度、孔隙流體密度和巖層體積密度分別為ma、f、b的純巖石，則其體積密度和孔隙度關系是 對于含泥砂巖，需要進行泥質校正 3中子測井： 常用的中子測井有井壁中子測井（SNP）和補償中子測井(CNL)兩大類。它們測量的是快中子經減速后在地層中形成的熱中子和超熱中子密度，而地層中的熱中子和超熱中子密度分

13、布主要決定于巖石對快中子的減速能力即含氫量。因此，中子測井值主要反映地層的含氫量。一般巖石骨架本身基本上是不含氫的，故含淡水純巖石的含氫指數(shù)決定于純巖石中充滿淡水的孔隙度。根據(jù)純巖石的體積模型，體積為V的巖石的含氫量H等于其骨架的含氫量Hma與孔隙流體的含氫量Hf之和，令、和分別為巖石、骨架和流體的含氫指數(shù)，則孔隙度 3含油氣性評價 3.1定性分析 石油是一種電阻率R極高的物質,而天然狀態(tài)下水卻是一種電阻率較低的物質，所以一般含油巖層電阻率R較高，若儲集層的電阻率R高，則可推斷其可能含油氣。 通常根據(jù)電阻率測井系列：普通式電阻率測井、側向測井、感應測井和微電機系測井，判斷油水層，電阻率顯高值的

14、可初步認為是油層，此外根據(jù)自然電位測井和深淺三側向測井 2.3、含油氣性評價儲層含油氣性評價，就是利用測井資料對油（氣）、水層做出綜合解釋。23.1、定性判斷油、氣、水層 油氣水層的定性解釋主要是采用比較的方法來區(qū)別它們。在定性解釋過程中，主要采用以下幾種比較方法： (1)縱向電阻比較法：在水性相同的井段內，把各滲透層的電阻率與純水層比較，在巖性、物性相近的條件下，油氣層的電阻率較高。一般油氣層的電阻率是水層的3倍以上。純水層一般應典型可靠，一般典型水層應該厚度較大，物性好，巖性純，具有明顯的水層特征，而且在錄井中無油氣顯示。 (2)徑向電阻率比較法：若地層水礦化度比泥漿礦化度高，泥漿濾液侵入

15、地層時，油層形成減阻侵入剖面，水層形成增阻侵入剖面。在這種條件下比較探測不同的電阻率曲線，分析電阻率徑向變化特征，可判斷油、氣、水層。一般深探測電阻率大于淺探測電阻率的巖層為油層，反之則為水層，有時油層也會出現(xiàn)深探測電阻率小于淺探測電阻率的現(xiàn)象，但沒有水層差別那樣大。 (3)鄰井曲線對比法：將目的層段的測井曲線作小層對比，從中分析含油性的變化。這種對比要注意儲集層的巖性、物性和地層水礦化度等在橫向上的變化。 (4)最小出油電阻率法：對某一構造或斷塊的某一層組來說，地層礦化度一般比較穩(wěn)定，純水層的電阻率高低主要與巖性、物性有關，所以若地層的巖性物性相近，則水層的電阻率相同，當?shù)貙雍惋柡投仍黾樱?/p>

16、地層電阻率也隨之升高。比較測井解釋的真電阻率與試油結果，就要以確定一個電性標準(最小出油電阻率)，高于電性標準是油層,低于電性標準的是水層。從而利用地層真電阻率(感應曲線所求的電阻率)和其它資料，可劃分出油(氣)、水層。但是應用這種方法時，必須考慮到不同斷塊、不同層系的電性標準不同，當巖性、物性、水性變化，則最小出油電阻也隨之變化。 (5)判斷氣層的方法：氣層與油層在許多方面相似，利用一般的測井方法劃分不開，只能利用氣層的“三高”特點進行區(qū)分。所謂“三高”即高時差值（或出現(xiàn)周波跳躍）；高中子伽馬值；高氣測值(甲烷高，重烴低)。 根據(jù)油、氣、水層的這些曲線特征和劃分油、氣、水層的方法，就可以把一

17、般巖性、簡單明顯的油、氣、水層劃分出來。23.2、含油氣性評價的定量分析含油飽和度是儲集層含油氣性的主要指標。純地層含水飽和度，可用阿爾奇公式法（32）進行計算： Sw=abRwmRt1/nn （32）式中Sw為地層含水飽和度,a、b為巖電參數(shù)，m為膠結指數(shù)，n為飽和指數(shù)，Rt為地層真電阻率，Rw為地層水電阻率，為孔隙度，一般情況下，取a=b=1，m=1，n=2，Rw=0.15。三 、實際資料處理本次課程設計是利用陜北鄂爾多斯盆地某油田的測井資料，利用C語言和處理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)軟件進行數(shù)據(jù)處理，繪制測井曲線圖件，對該油田的儲層進行相應的巖性、物性和含油氣性評價，本課程設計中采取資料1630m到169

18、0m段進行分析。巖性劃分利用第二部分的原理，根據(jù)所給測井資料做出測井曲線圖，在圖件上劃分巖性剖面，并利用公式計算出泥質含量。（1）定性劃分根據(jù)自然伽馬GR、自然電位SP、井徑CAL曲線的特征可以劃分砂泥巖段，研究層段可劃分為七段，劃分情況如下:1630m-1634.5m為泥巖段，1634.5m-1642m為砂巖段，1642m-1646m為泥巖段，1646m-1660m為砂巖段，1660m-1664.5m為泥巖段，1664.5m-1676.5m為砂巖段，1676.5m-1690m為泥巖段。其中，砂巖段自然電位為負異常、自然伽馬曲線值較小、井徑曲線顯示為縮徑；泥巖段相反。據(jù)此可將砂巖層段劃分出來。

19、（2）定量評價定量評價主要是對所給的數(shù)據(jù)進行泥質含量的計算。本次課程設計采用自然伽馬確定泥質含量，公式如下：Vsh = GR = 其中，其中GCUR取2。1、巖性評價 測井綜合解釋成果圖 （圖1） 在所給的測井資料上，運用相應的原理，在所繪的圖件上做出相應的巖性剖面劃分，并計算泥質含量。 1.1、定性評價 如上圖，圖1所示，在圖上劃分出B、D、F、H、J五段為砂巖層。判斷過程為：首先用自然電位曲線，這五段在自然電位上均表現(xiàn)為明顯的負異常，井徑明顯出現(xiàn)了縮徑，并且自然伽馬值較其它段低。綜上可判斷這五段為砂巖層段。1.2、定量評價 主要是用所給數(shù)據(jù)進行泥質含量的計算。采用自然伽馬曲線進行泥質含量的

20、計算。計算得到GRmax=205.422，GRmin=11.921。運用前面所給的公式計算得到泥質含量如下表（表1）：DEPTHVACVACLVGRVRILDVRILMVRTVSP泥質含量1630245.67822.741115.10615.51115.27515.51188.0160.578421631630.125248.04522.8118.88715.11715.06815.11788.1760.626019951630.25250.47122.824120.97614.6714.614.6788.3340.653375661630.375253.87822.804122.14314.

21、17413.98214.17488.4870.66899571630.5258.61422.759124.87213.68713.40613.68788.6320.705865461630.625264.39822.706129.10613.2713.02913.2788.7690.767470521630.75270.42222.657133.58512.97412.92712.97488.8970.83587062 1630.875275.79822.636138.14512.78313.01112.78389.0160.90987544然后依據(jù)表1中的VSP、VGR、VACL、VAC、V

22、RT測井曲線作出泥質含量曲線。2、物性評價 2.1、空隙的評價：孔隙度是判定儲集層好壞的主要參數(shù)，孔隙度的好壞直接指示一系列的石油地質工作。2.1.1、孔隙度定性評價 主要用到的曲線有密度、中子、聲測三條曲線。從圖1可以看出：A聲波時差最大，且由上圖知其為泥巖，則可知其孔隙度一般較差。而G、I段的聲波時差最大，且比B、C、D2、D3、J、K段大，則空隙度較好，而B、C、D2、D3J、K段聲波時差上表現(xiàn)為相近，則可推斷出其空隙相差不大。對于滲透率而言，一般認為孔隙度大的砂巖段起滲透率在一般情況下也相對較好，則可知GID段的滲透性較好。2.1.2、孔隙度定量評價對于儲集層的孔隙度計算運用威利公式求

23、得相應層位的孔隙度記泥巖段的孔隙度為0.001，截取部分孔隙度計算結果如下表：DEPTHVACVACLVGRVRILDVRILMVRTVSP孔隙度1634218.19322.589126.12722.05724.1522.05785.59981634.125220.60522.618130.14423.38825.123.38885.0681634.25221.60522.671122.72624.46526.4224.46584.4981634.375220.08622.718107.1325.127.22925.183.89481634.5216.43322.73789.86525.207

24、27.07825.20783.2785.58411634.625211.86822.70777.26424.85826.10624.85882.6537.35211634.75207.90422.65572.09424.29125.0324.29182.0256.84311634.875205.24622.61870.79523.85424.62823.85481.4015.8684以此數(shù)據(jù)做出孔隙度的曲線。3.含油氣評價3.1定性評價 石油是一種電阻率R極高的物質，而天然狀態(tài)下水卻是一種電阻率基地的物質，所以一般含油巖層電阻率R較高，若儲集層的電阻率R高，則可推斷其可能含油氣。根據(jù)電阻率測井

25、可以算出含油氣性。含油氣性評價主要是根據(jù)已匯圖件電阻率曲線形態(tài)結合相關數(shù)據(jù)分析其含油氣性好壞，計算含油氣飽和度。3.2.、儲層含油氣行定性分析主要觀察電阻率曲線形態(tài)，比較圖1分段層可得A、B、C段電阻率明顯增大，且B、C段大于A電阻率，同時比其他段顯著，由上知BC段為砂巖層段，則可知其含油氣性比其它段都好。 3.3、儲集含油氣行定量解釋計算含油飽和度主要用阿爾奇公式。具體公式在前邊有，將計算的孔隙度和電阻率值代入公式得到含油飽和度。下表為某段的數(shù)據(jù)：（表3）DEPTHVACVACLVGRVRILDVRILMVRTVSP含油飽和度1634.875295.24622.61870.79423.85424.62823.85481.40167.2661635204.01522.