地球物理勘探概論 第七章地球物理測井

第七章地球物理測井

地球物理測井是井中地球物理學(xué)的俗稱，它以不同巖礦石的物性差異為基礎(chǔ)，如電性差異、電化學(xué)差異、核物理性質(zhì)差異、聲波差異等等，通過相應(yīng)的地球物理方法沿著井連續(xù)的測量反映巖石、礦石某種物理性質(zhì)的物理參數(shù)，并利用這些物理參數(shù)來研究油氣田、煤田、水文工程等方面的地下地質(zhì)問題和鉆井技術(shù)問題。測井作為勘探與開發(fā)的重要手段已經(jīng)有70年的歷史，現(xiàn)今的測井具有方法系列化、儀器綜合化、記錄數(shù)字化、操作程控化、解釋自動化等特點。1測井的直觀印象中石油測井公司2測井的直觀印象測井車車載計算機3

在油氣田勘探過程中用測井資料可以確定巖性（礦物組成、孔隙度、滲透率、飽和度）沉積環(huán)境(巖相)分析（深水、淺水、急流河相）確定生油巖（有機碳含量，生油條件）確定蓋層（封閉性、厚度等）儲層評價（確定目的層，油氣水分布、富集程度）

在油氣田開發(fā)過程中，用測井可以監(jiān)測生產(chǎn)動態(tài)(產(chǎn)出流體性質(zhì)-油/水，出水量，油水比例)解決工程問題(套管是否變形，有沒有損壞、脫落或變位，管外有無竄槽，射孔有沒有射開)注水開發(fā)過程中(分層注入量，有無竄流)開發(fā)方案設(shè)計中(計算油層有效厚度，尋找剩余油富集區(qū))測井能做什么？——在石油、天然氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用測井服務(wù)于石油天然氣勘探開發(fā)的全過程4據(jù)侯俊勝《國外地質(zhì)勘探技術(shù)》，1998裸眼井煤層氣儲層測井——勘探階段煤層識別和確定煤層厚度煤質(zhì)分析、孔隙度、含氣量、滲透率和巖石力學(xué)參數(shù)計算等套管井煤層氣儲層測井——開發(fā)階段儲層識別、厚度確定及檢查水泥膠結(jié)情況等生產(chǎn)測井——開發(fā)階段了解井筒流體的動態(tài)參數(shù)和井內(nèi)環(huán)境故障情況等——測井技術(shù)在煤層氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用——測井技術(shù)可解決的主要水工環(huán)問題地下水資源勘查(含水層性質(zhì)、深度和厚度、范圍等)工程地質(zhì)勘察與評價(識別裂隙帶、溶洞和斷層分布,風(fēng)化程度)巖土材料工程質(zhì)量的無損檢測(巖土層的工程力學(xué)參數(shù))地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和環(huán)境地質(zhì)評價與監(jiān)測等5地面地球物理勘探航空地球物理勘探海洋地球物理勘探井中地球物理勘探按實施測量的空間位置和區(qū)域不同劃分地球物理勘探(勘探地球物理學(xué)）（地球物理測井）廣義地震測井VSP測井微地震監(jiān)測隨鉆地震井間地震井中地震狹義測井聲波測井電阻率測井放射性測井重力測井其它6測井分類

I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、

電極電位等電磁性：視電阻率、感應(yīng)、微電極、側(cè)向、微側(cè)向、微球聚焦、電流、接地電阻，磁化率、電磁波測井等彈性：聲速、聲幅、聲波電視、聲波全波列、地震測井等核性(放射性)：自然伽馬、伽馬—伽馬、密度、

中子—伽馬、中子—中子、中子—活化、

碳氧比測井等其他：井徑、井溫、井斜、地層傾角、氣測、重力測井等按物性基礎(chǔ)不同劃分目前國內(nèi)外先進(jìn)的測井方法有：

超聲成像、多極子陣列聲波成像、微電阻率掃描成像、

核磁共振成像、地球化學(xué)測井等方法。7測井分類

I電化學(xué)性：自然電位、人工電位(激發(fā)極化)、

電極電位等電磁性：視電阻率、感應(yīng)、微電極、側(cè)向、微側(cè)向、微球聚焦、電流、接地電阻，磁化率、電磁波測井等彈性：聲速、聲幅、聲波電視、聲波全波列、地震測井等核性(放射性)：自然伽馬、伽馬—伽馬、密度、

中子—伽馬、中子—中子、中子—活化、

碳氧比測井等其他：井徑、井溫、井斜、地層傾角、氣測、重力測井等按物性基礎(chǔ)不同劃分目前國內(nèi)外先進(jìn)的測井方法有：

超聲成像、多極子陣列聲波成像、微電阻率掃描成像、

核磁共振成像、地球化學(xué)測井等方法。統(tǒng)稱為電測井統(tǒng)稱，聲波測井統(tǒng)稱放射性測井三大基本測井方法8測井分類II按應(yīng)用領(lǐng)域不同劃分石油天然氣測井技術(shù)煤田測井技術(shù)金屬與非金屬測井技術(shù)水文、工程與環(huán)境測井技術(shù)

(簡稱水工環(huán)測井技術(shù)或水工環(huán)測井)煤層氣測井技術(shù)環(huán)境與煤層氣為后發(fā)展起來的形成相對獨立的幾門測井技術(shù)9地球物理測井的發(fā)展歷史和趨勢1927年，Schlumberger兄弟在法國進(jìn)行的第一次測井作業(yè)，標(biāo)志著測井的開始。101929年，電阻率測井作為商業(yè)性服務(wù)在美國、前蘇聯(lián)、印度等國進(jìn)行了大量應(yīng)用。1931年，自然電位測井(SP)得到應(yīng)用，Schlumberger的兩兄弟Marcel&Conrad首先研制出第一臺筆式測井記錄儀，成立了世界著名的Schlumberger公司。30年代初開始、聲波測井、地層傾角測井研制，1943年投入應(yīng)用。1941年測量井中自然伽瑪測井（GR)。111、斯侖貝謝公司（美國）SchlumbergerLimited/

全球最大的油田技術(shù)服務(wù)公司，成立于1927年，總部位于紐約、巴黎和海牙，在全球140多個國家設(shè)有分支機構(gòu)?，F(xiàn)有員工80,000多名，2007年公司收入為232.8億美元，是世界500強企業(yè)。世界三大測井公司

——斯倫貝謝、阿特拉斯、哈里伯頓

三大測井公司的測井技術(shù)和設(shè)備代表著當(dāng)今測井技術(shù)的發(fā)展方向和水平122、阿特拉斯公司W(wǎng)esternAtlasInternational

旗下有：西方地球物理公司(WesternGeophysical)

西方阿特拉斯測井服務(wù)公司(WesternAltasLoggingServices)

勘探與開發(fā)服務(wù)公司(E&Services)

西方阿特拉斯軟件公司(WesternAltas,Software)

成立于1932年，為世界第二大測井服務(wù)公司?，F(xiàn)為全球三大油田技術(shù)服務(wù)公司之一貝克休斯公司旗下的子公司?？偛课挥诿绹每怂_斯州休斯敦市。

主要業(yè)務(wù)：為鉆井到采油各階段提供裸眼測井、井周成象、地層壓力測試和取樣、套管井和生產(chǎn)井測井、射孔和取芯、井中地震、套管回收等服務(wù)。

最新技術(shù)：針對復(fù)雜地層開發(fā)的STAR成象測井；識別地層液體性質(zhì)的核磁共振測井；通過井底取樣識別油層產(chǎn)能RCI測井；應(yīng)用井間地震成象技術(shù)分析油藏連通性能RCM技術(shù)。

貝克休斯公司(BakerHughesIn-corporated)是世界三大綜合石油技術(shù)服務(wù)公司之一,為石油公司提供發(fā)現(xiàn)、開發(fā)、生產(chǎn)和管理石油儲量所需的技術(shù)。公司年收入超過70億美元，躋身財富500強133、哈里伯頓公司（HalliburtonCompany）

http://www.

成立于1919年，總部位于美國德克薩斯州休斯敦

世界上最大的石油及天然氣服務(wù)商之一，，在全球120多個國家有超5萬多名員工。

哈里伯頓能源服務(wù)集團(tuán)（HalliburtonEnergyServicesGroup）為哈里伯頓公司的重要組成部分，是一家從事油田服務(wù)和油田設(shè)備銷售的大型跨國公司，

主要提供鉆井、完井設(shè)備，井下和地面各種生產(chǎn)設(shè)備，油田建設(shè)、地層評價和增產(chǎn)服務(wù)。

在中國設(shè)有北京辦事處和蛇口作業(yè)基地2002年在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)注冊成立了“哈里伯頓（天津）能源服務(wù)有限公司”。14(1)第一階段

模擬階段(2)第二階段

數(shù)字測井(3)第三階段

數(shù)控測井(4)第四階段

成像測井50年代我國自行研制的采用照相記錄的JD581測井系統(tǒng)，沿用到80年代初；95年引進(jìn)成像測井系統(tǒng)ECLIPS5700和哈里伯頓EXCELL2000。目前以數(shù)控測井技術(shù)為主導(dǎo)，少量成像測井系統(tǒng)保持技術(shù)先進(jìn)。我國測井技術(shù)發(fā)展水平（縱向上）84年至89年間引進(jìn)了CLS3700、CSU、DDL-V等數(shù)控測井系統(tǒng)及系列下井儀器；80年代中期國產(chǎn)數(shù)字設(shè)備SL911、SL2000、替代了大部分JD581，成為一代過渡產(chǎn)品；以石油工程為例15國外中石油中石化全部為成像設(shè)備成像61套成像14套（井下5套）測井技術(shù)發(fā)展水平（橫向上）成像測井設(shè)備較少，占設(shè)備總數(shù)的5.5%；

數(shù)控數(shù)字測井設(shè)備占設(shè)備總數(shù)的71.3%;CSU、3700等數(shù)控測井設(shè)備，面臨淘汰國產(chǎn)測井技術(shù)水平落后國外10年左右16地球物理測井的基本流程①測井施工設(shè)計：測量井段、測井系列（擬增加的測井方法）②測井施工：③資料記錄和傳輸④資料處理和解釋測井資料具有深度準(zhǔn)確、剖面連續(xù)等特點；測井時，巖石的埋藏條件基本沒有改變；測井費用低廉、施工方便等。地球物理資料的多解性也同樣存在于測井資料中，改善測井信號分析技術(shù)，盡量多的提取有用信息，提高解釋精度與符合率是測井工作始終要努力的方向。1718巖層地表套管蓋層井軸井液或泥漿井壁鉆井概念模型

井徑H

d

19§7.1普通電阻率測井在地球物理測井中占有重要地位，是一種較為成熟，應(yīng)用廣泛，效果較理想的方法之一。在油氣田、煤田和金屬、非金屬等各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)不同的電學(xué)原理，電測井可分為多種類別：基于電阻率特性的視電阻率測井；基于電化學(xué)活動特性的激發(fā)極化測井、電極電位測井；基于電感應(yīng)特征的感應(yīng)測井等。還有自然電位測井、側(cè)向測井、電流測井等。20電阻率測井原理圖A、B為供電電極；M、N為測量電極；b、t分別為圍巖和巖層的電阻率。

211、供電部分其中B極為無窮遠(yuǎn)極，供電電流從A極流出，經(jīng)過泥漿、地層，反回地面流向B極，構(gòu)成電流回路，供電后保持電流強度不變。2、測量部分電流在巖石中產(chǎn)生的電場，隨巖石或地層電阻率的不同而不同，測量巖石或地層中電場的分布就能了解巖石或地層電阻率的情況。通過測得M、N之間的電位差（Vmn），該電位差通過電纜送到地面，經(jīng)換向器恢復(fù)成電壓，最后記錄的是隨深度變化的視電阻率曲線。

22電阻率計算公式為：

AMONL23倒裝倒裝正裝正裝24常用系列：2.5米和4米底部梯度電極0.5米電位電極。NMABAM2.5米梯度0.5米電位2.252.5電極距25假定只有一個高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，且沒有井的影響，采用理想電極系進(jìn)行測量。1、電位電極系視電阻率曲線特征

理想電位電極系的視電阻率理論曲線

（1）當(dāng)上下圍巖電阻率相等時，電位電極系的視電阻率曲線關(guān)于地層中心對稱（2）當(dāng)?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時，對應(yīng)高阻層中心視電阻率曲線顯示極大值；厚度越大，極大值越接近于地層真電阻率；當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮陔姌O距時，對應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值。

（3）在地層界面處，曲線上出現(xiàn)“小平臺”，其中點正對著地層的界面。層厚降低，“小平臺”發(fā)生傾斜。二、視電阻率曲線的特征及影響因素26高阻層2728圖a圖b假極大值29（1）曲線與地層中點

底部梯度電極曲線在高阻層底界面出現(xiàn)極大值，頂界面出現(xiàn)極小值；

頂部梯度電極曲線在高阻層頂界面出現(xiàn)極大值，底界面出現(xiàn)極小值；底部與頂部梯度電極曲線形狀正好倒轉(zhuǎn)。這是確定地層界面的重要特征，顯然，用梯度電極系視電阻率曲線可確定高阻層的頂?shù)捉缑妫?）地層厚度很大時，在地層中點附近，有一段視電阻率曲線和深度軸平行的直線，其值等于地層的真電阻率曲線（可用來確定地層的真電阻率）2.梯度電極系視電阻率曲線特征

厚高阻層理想梯度電極系測量得到的視電阻率曲線30平直段平直段極大值極小值極大值極小值厚層31（1）電極距或電極系的影響（見下頁圖）電極距不同，探測半徑就不同，與層厚的比例不同，分層界線和曲線形狀就不問。

電極距小，井的影響將較大，視電阻率幅度不高。

電極距增大，探測深度加大，地層的貢獻(xiàn)占主導(dǎo)地位，相對而言井的影響減小，視電阻率增高。

電極距加大到一定程度后，再增加電極距，圍巖影響增大，電阻率反而減小。解釋時應(yīng)注意目的層厚度和電極距之間的相對關(guān)系實測視電阻率曲線及影響因素

為正確使用視電阻率曲線，必須掌握和研究各種條件對視電阻率曲線的影響。32AO=2dAO=8dAO=16d不同電極距的視電阻率曲線33（2）井的影響

井的影響主要表現(xiàn)為井徑的影響。而井徑的變化通常主要是由井壁坍塌造成的（不經(jīng)常發(fā)生）。

井徑影響的本質(zhì)：井內(nèi)泥漿的影響。（因通常泥漿電阻率遠(yuǎn)低于地層電阻率，井徑擴(kuò)大，井內(nèi)鉆井液分流作用增大，視電阻率值降低，界面附近變化平緩。一般，井徑越大，鉆井液電阻率越低，對測量結(jié)果影響越大（見下頁圖）實用中，為了解決視電阻率曲線能真實反映地層電阻率，要求泥漿電阻率(Rm)應(yīng)大于地層水電阻率(Rw)3倍以上。

在鹽水鉆井液(低阻)井中，需借助其他測井曲線確定電阻率和劃分剖面。34不同鉆井液電阻率對Ra曲線的影響高阻Rm=0.1Rt低阻Rm=0.01Rt35（3）圍巖和層厚的影響

前提：地層電阻率、電極距、泥漿電阻率等一定

變化特點：在鉆井剖面上電阻率相同的滲透層，厚度不同，視電阻率曲線上的幅度值就不同。一般，高阻層（圍巖電阻率低）厚度變薄視電阻率幅值變小，視電阻率曲線變得平滑（見下頁圖）

36h/d=1h/d=2h/d=4h/d=8h/d=∞隨著h/d降低（井徑加大或地層厚度減?。?，視電阻率曲線變得平滑，幅值變小37（4）侵入影響

滲透性地層，鉆井液侵入后，其徑向電阻率分布變化。

采用不同電阻率的泥漿鉆井時，會對滲透性地層產(chǎn)生泥漿高侵和泥漿低侵現(xiàn)象，視電阻率會受到影響。

泥漿高侵（增阻泥漿侵入）：地層孔隙中原來含有的流體的電阻率較低，電阻率較高的泥漿濾液侵入后，使侵入帶巖石電阻率升高。這種情況多出現(xiàn)在水層。

泥漿低侵（減阻泥漿侵入）：地層孔隙中原來含有的流體的電阻率比滲入地層中的泥漿濾液的電阻率高時，泥漿濾液侵入后，使侵入帶巖石電阻率降低。這種情況一般出現(xiàn)在地層水礦化度不很高的油層。泥漿侵入對于測量和確定巖層的真電阻率Rt是一種因素，但也可根據(jù)侵入類型粗略地估計滲透層含油、水情況。38侵入帶徑向電阻率分布示意圖高侵剖面低侵剖面垂直井徑的徑向距離39（5）地層傾斜的影響40普通電阻率測井優(yōu)點與不足優(yōu)點能從剖面上劃分出高阻層電極系的電極距較長，探測深度大不足不能區(qū)分高阻層是致密層還是滲透層薄層劃分能力弱鹽水鉆井液或高阻薄層，

(泥漿和圍巖的分流作用)怎么辦？如何提高分層能力？——微電極測井如何適應(yīng)低阻泥漿和高阻薄層測量的要求？

——側(cè)向測井高阻薄層低阻圍巖41§7.2微電極測井

定義：一種以普通電阻率測井為基礎(chǔ)的小極距特殊測井方法，因其探測范圍?。ㄒ话銥?~10cm），不受圍巖和鄰層的影響，也稱為微電阻率測井，因其測量結(jié)果主要反映泥餅和沖洗帶電阻率，故也被稱為沖洗帶電阻率測井目的與作用：克服普通電阻率測井縱向分辨率不足的缺點提高縱向分層能力

主要測量井壁附近地層的電阻率。測量時電極緊貼井壁以減少鉆井液的影響可同時測量微梯度和微電位兩條曲線（井徑10~40cm范圍）42微電極系測井曲線重合重合分離分離放大A0.05M2A0.025M10.025M243曲線分離原因剖析：

在滲透性地層處，有泥漿濾液侵入發(fā)生，形成泥餅、侵入帶（沖洗帶、過渡帶）

泥餅電阻率≈

1～3倍的泥漿電阻率

沖洗帶電阻率>5倍的泥餅電阻率

在非滲透的致密層和泥巖層段——無侵入

沒有泥餅和侵入帶。無電阻率變化

上述區(qū)別是劃分滲透層和非滲透層的重要依據(jù)。微電位測量，探測半徑較大，主要受沖洗帶電阻率的影響，顯示較高的數(shù)值——主要反映沖洗帶電阻率。

微梯度測量，探測半徑較小，受泥餅、泥漿薄膜（極板與井壁之間夾的泥漿）影響較大，顯示較低的數(shù)值——主要反映泥餅附近的電阻率。

滲透性地層處（淡水鉆井液）表現(xiàn)為正幅度差且幅度差的大小與泥餅和沖洗帶電阻率比值Rmc/Rxo以

及泥餅的厚度有關(guān)，曲線幅度高低與巖性有關(guān)

非滲透層無幅度差，或為正負(fù)不變的小幅度差，砂泥巖剖面中泥巖數(shù)值低，或幅度低，且無幅度差44§7.3側(cè)向測井

采用側(cè)向測井的辦法可以使電流聚焦，壓迫流向巖層，故又叫聚焦法。與普通視電阻率測井方法相比，它們同屬于穩(wěn)定電流場問題（傳導(dǎo)類），所不同的是電極系及電極系結(jié)構(gòu)有差別。⑴A0、A1、A2為三個直徑相同的金屬圓柱體組成，其中：A0為主電極；A1、A2為屏蔽電極，它們用導(dǎo)線連接在一起，形成短路；A0與A1、A2之間用絕緣層隔開⑵記錄點在A0的表面中心。

三側(cè)向測井45①測量時給A0、A1、A2供極性相同的電流，流經(jīng)A0、A1、A2的電流I0、I1、I2；②通過自控裝置，使其保持在A0、A1、A2上的電位相等；③I0、I1、I2相互排斥，致使I0幾乎不能沿井身流動，被擠壓成扁盤狀垂直井軸方向流入巖層；④大大減小井液及圍巖的影響，克服了井液電阻率過低或巖層電阻率過高的影響；⑤記錄儀記錄A0表面的電位，即相對無窮遠(yuǎn)極B0的電位差。當(dāng)電極上下移動時，A0表面中心電位由于巖層電阻率的變化，可根據(jù)公式計算視電阻：46特點：主電極電流幾乎垂直井軸進(jìn)入地層

①大大減小了井液及上下圍巖的影響；

②具有很大的分層能力，因主電極長度L0=0.15m??；③探測深度大47按照電極系結(jié)構(gòu)的不同，三側(cè)向測井分為深三側(cè)向淺三側(cè)向屏蔽電極長，回路電極B遠(yuǎn)主電流束流入地層很遠(yuǎn)才能回到回路極B聚焦能力好，徑向探測范圍大（深）主要反映原狀地層Rt的變化屏蔽電極短，回路電極對稱放置在屏蔽電極外側(cè)，且距離較近主電流在較近處發(fā)散，回到回路電極B聚焦能力差，徑向探測范圍較?。\）主要反映井壁附近巖層電阻率的變化，在滲透層反映侵入帶Ri的變化深三側(cè)向電極系淺三側(cè)向電極系3.6m3.6m回路電極回路電極48深淺三側(cè)向電流分布發(fā)散流入很遠(yuǎn)4950Ra/RmH>LL為電極系長度三側(cè)向視電阻率曲線特點及影響因素RmRwRtRw高阻層圍巖圍巖1、曲線特點：上下圍巖電阻率相等時，曲線關(guān)于地層中心對稱，

高阻地層中部，Ra出現(xiàn)極大值；

高阻厚層(H>電極系長度)，中部Ra值有所減小，靠近頂?shù)捉缑嫣幊霈F(xiàn)兩個極大值;

上下圍巖電阻率不等時，曲線不對稱，極大值移向高阻圍巖一方。512、影響因素：電極系參數(shù)，主要影響電極系K

包括：電極系長度、主電極長度、電極系直徑地層參數(shù)。影響電極系的電位包括：層厚和圍巖、侵入帶

52三側(cè)向測井曲線的應(yīng)用三側(cè)向測井本質(zhì)上是視電阻率測井的一種，故普通電阻率測井能解決的問題它也能解決。而且因其受井眼、層厚、圍巖的影響較小，分層能力較強，特別是劃分高阻薄層比普通電極系更有效。(一)劃分高阻地層界面

根據(jù)Ra曲線急劇上升點來劃分高阻層頂?shù)捉缑?mH>LL為電極系長度53(二)深淺三側(cè)向測井曲線判斷油水層深三側(cè)向探測深度大，

視電阻率反映原狀地層的電阻率

淺三側(cè)向測井的探測深度小，視電阻率值反映侵入帶的電阻率油氣地層：出現(xiàn)正幅度差，Ra深>Ra淺

泥漿低侵導(dǎo)致侵入帶電阻率減小含水地層：出現(xiàn)負(fù)幅度差，Ra深<Ra淺

泥漿高侵導(dǎo)致侵入帶電阻率增大(三)確定巖層的電阻率54s深s淺s深Rs淺正幅度差負(fù)幅度差泥漿低侵泥漿高侵55§7.4自然電位測井以不同狀態(tài)下巖（礦）石電化學(xué)活動性為物理基礎(chǔ)的一種，是一種古老、簡單而十分有效的方法，目前在各領(lǐng)域仍為經(jīng)常性的方法之一，無論在石油、煤田、金屬礦、地下水勘查等或其他工程上都可取得好的效果。自然狀態(tài)下移動井中的電極M，記錄M點相對N點的電位差-自然電位沿井深的變化；用曲線表示電位的變化情況該曲線就是自然電位測井曲線自然電位測井原理圖

56聲波速度測井原理通過測量聲波傳播旅行所需要的時間（t）來反映地層的傳播速度（v），根據(jù)速度的快慢達(dá)到判斷巖層性質(zhì)（如密度、孔隙度、彈性、成分等結(jié)構(gòu)特征）,進(jìn)行地層劃分、對比，劃分地層的類別，計算巖石的力學(xué)參數(shù)等。T——聲源R——接收器地震儀§7.4聲波測井57入射波折射波不發(fā)生透射介質(zhì)2介質(zhì)10V2>V1滑行波臨界角直達(dá)波反射波入射線反射線折射線主要測量滑行波在地層中傳播單位長度所需時間，即時差（速度倒數(shù)），用us/m表示58單發(fā)雙收聲速測井原理在充滿鉆井液的井中，假設(shè)鉆井液縱波速度為v1，地層的縱波速度為v2，且v2>v1聲波發(fā)射探頭發(fā)出聲波，在井內(nèi)沿各個方向傳播,其中必然有以臨界角方向入射到井壁進(jìn)入地層的波，并井壁附近形成滑行波?；胁▊鞑サ目炻Q于地層速度，滑行波傳播又會產(chǎn)生介質(zhì)擾動形成新的子波源，向四周傳播，進(jìn)而被接收探頭R1最先接收到（稱為初至波），第二個探頭也被同一首波觸發(fā)，記錄下兩個探頭的時間差T。接收探頭在初至波觸發(fā)下工作，把聲波變?yōu)殡娦盘?，進(jìn)行記錄。單發(fā)雙收聲系aL井壁鉆井液v1v2井壁間距源距59

如果兩個接收探頭之間對應(yīng)井段的井徑?jīng)]有變化，且儀器居中，則可以認(rèn)為CR2=BR1，有L為兩個接收探頭間的距離，稱為間距；T為實際記錄的遠(yuǎn)近接收探頭接收到的滑行波的到達(dá)時間差

地層中單位長度縱波的時差t為單發(fā)雙收聲系aLv2井壁記錄點60聲波測井曲線是聲速測井儀測量到的聲波時差隨深度變化的關(guān)系曲線，對于比較理想的地層，如厚的泥巖夾有砂巖薄層的情況，聲波曲線的特點：①當(dāng)目的層上下圍巖聲波時差一致時，曲線對稱于目的層中點。②巖層界面位于時差曲線半幅點③在界面上下一段距離上，測量時差是圍巖和目的層時差的加權(quán)平均效應(yīng)，既不能反映目的層時差，也不能反映圍巖時差。④當(dāng)目的層足夠厚且大于間距時，測量時差的曲線對應(yīng)地層中心處一小段的平均讀值是目的層時差。聲波測井曲線特點61實測聲波時差曲線62實測聲波時差曲線63影響聲速測井的因素<1>井徑影響

規(guī)則井徑，測量結(jié)果不受井內(nèi)泥漿的影響

井眼不規(guī)則，如井徑擴(kuò)大時，在擴(kuò)徑井段上下界面處，時差曲線會出現(xiàn)與地層無關(guān)的異常變化，井徑越大，誤差較大

設(shè)發(fā)射探頭在上，儀器由下向上移動

下界面處，T減小，聲波時差出現(xiàn)低于真時差的異常

上界面處，T增大，聲波時差出現(xiàn)高于真時差的異常上界面下界面64下界面上界面DD增加路徑增加路徑T增大T減小低速鉆井液高速地層低速鉆井液高速地層65<2>層厚的影響

巖層厚度的大小是相對聲波儀器的間距而言的。

厚層:巖層厚度H>間距L

薄層:巖層厚度H<間距L

厚層與薄層的曲線特點不同聲速測井本質(zhì)上是測量兩個接收探頭R1和R2之間地層的平均時差。

對于厚層，可以用半幅點分層，曲線峰值即為地層時差

對于薄層，不能用半幅點分層（偏大），峰值數(shù)值不能準(zhǔn)確反映真實地層時差，層越薄，誤差越大

薄的交互層，曲線無法反映真實的聲波速度，甚至反向不能用t曲線分層，峰值數(shù)值也不代表真實地層時差可見，聲速測井儀對小于間距的薄地層分辨能力較差。

減小間距可提高對于薄層的分辨能力，但是記錄精度會降低，特別是探測深度也會隨之變淺。66厚層薄層半幅點半幅點m/sm/sm/s時差比厚層高時差極小層厚影響實例167<3>周波跳躍的影響聲速測井儀正常記錄時，兩個接收探頭被同一首波所觸發(fā)。

在未膠結(jié)的純砂巖氣層（含氣的疏松砂巖地層）、高壓氣層、裂縫或?qū)永戆l(fā)育的地層以及泥漿氣侵（泥漿中含有天然氣）的井段時，因聲波能量嚴(yán)重衰減，首波只能觸發(fā)第一個接收探頭而沒有能力觸發(fā)第二個接收探頭，第二個接收探頭只能被后續(xù)波觸發(fā)，從而使得聲波時差曲線表現(xiàn)為極不穩(wěn)定的特別大的時差，這種現(xiàn)象稱為周波跳躍。這時的曲線和數(shù)值均不能反映地層的性質(zhì)。 周波跳躍是疏松砂巖氣層和裂縫發(fā)育地層的一個特征，可被利用來尋找氣層或裂縫帶。68周波跳躍實例6970利用巖石或礦物的核反應(yīng)特性或天然放射性現(xiàn)象，研究地質(zhì)問題的方法。金屬礦：對礦區(qū)確定礦物質(zhì)成分、品位；油氣田：劃分油水層沉積區(qū)：確定滲透性地層的孔隙度，巖石密度等。核測井分為：（1）人工核測井。測量地層物質(zhì)與某些射線的核反應(yīng)；（2）天然核測井。測量地層中天然放射性現(xiàn)象?！?.5核測井71定義：通過在井筒內(nèi)測量巖層中自然存在的放射性元素核衰變過程中放射出來的伽馬射線的強度來認(rèn)識巖層的一種放射性測井方法?！泻荛L歷史一、自然伽馬測井(GR)裝置：井下儀器+地面儀器下井儀器：探測器（閃爍計數(shù)管）、放大器、高壓電源等幾部分巖層自然伽馬射線由巖層穿過泥漿、儀器外殼進(jìn)入探測器，探測器將射線強度轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后由電纜送到地面儀器，地面儀器把每分鐘點脈沖數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其成正比的電位差進(jìn)行記錄下井儀沿井身移動，連續(xù)測量地層放射性強度隨深度變化的曲線，稱為自然伽馬曲線(GR)。單位，脈沖/分儀器標(biāo)準(zhǔn)化后，單位R/h7273自然伽馬測井曲線特點經(jīng)過理論計算的自然伽馬測井的理論曲線特點：<>上下圍巖放射性相同時，曲線對稱于地層中點，且在地層中點處有極大值或極小值，反映該層放射性大??；<>當(dāng)?shù)貙雍穸萮小于三倍的鉆頭直徑d0(h<3d0)時，極大值隨h↗而↗（極小值隨h↗而↘）。當(dāng)h≥3d0時，極大值（或極小值）為一常數(shù)，與地層厚度無關(guān)，與巖石的自然放射性強度成正比。<>h≥3d0時，地層頂?shù)捉缑媾c曲線半幅點對應(yīng)，由半幅點可確定地層的真實厚度，<>當(dāng)h<3d0時，由半幅點不能確定地層界面，確定的地層厚度>真厚度，且地層越薄，大得越多74因理論曲線是在測速為零、點狀計數(shù)管的條件下計算得到的，實際測井中，計數(shù)管不是點狀的，測速也不為零，實測曲線和理論曲線是有些差異的，但基本形狀相似7576自然伽馬測井曲線的影響因素1、層厚的影響

地層足夠厚時，GR曲線幅度的平均值代表地層真實值

地層變薄，泥巖層GR曲線值下降，砂巖層GR曲線值上升，且層越薄，下降和上升越多。曲線幅值不反應(yīng)地層真實反射性強度值。

故對h<3d0的地層，應(yīng)用曲線時，應(yīng)考慮層厚的影響2、井參數(shù)的影響

井內(nèi)鉆井液（具有一些放射性）放射性強弱對測量有影響，井徑擴(kuò)大，鉆井液可降低巖層放射性讀數(shù)值。

套管（鋼鐵）和管外水泥環(huán)一般不具放射性，但對放射性的吸收能力很強，會使自然伽馬測井讀數(shù)降低3、放射性漲落的影響

放射性漲落：在放射性源強度和測量條件不變的條件下，在相等的時間間隔內(nèi)，對放射性的強度進(jìn)行重復(fù)多次測量，盡管每次記錄的數(shù)值是不相同的，但總是在某一數(shù)值附近上下變化的現(xiàn)象。77漲落誤差范圍784、測速的影響

進(jìn)行放射性測井時，當(dāng)儀器在井中的測速很小時，在均勻放射性地層中測得的GR曲線形狀與理論曲線形狀相似，當(dāng)測井速度增大時，實際GR曲線將沿儀器移動方向偏移，呈現(xiàn)不對稱形態(tài)。且測度和積分電路時間常數(shù)的乘積越大，影響越顯著。（見下頁圖）（成因：儀器中的積分電路有惰性，這種惰性在下井儀器以一定速度連續(xù)移動時就會表現(xiàn)出來具體表現(xiàn)：<>不同測得的GR曲線不重合，但起點一致<>越大，GR曲線幅度下降越大<>在儀器移動方向上，越大，拖尾越長，曲線越不對稱<>地層厚度h減小，

的影響增大在作定量解釋時，通常需要應(yīng)用關(guān)系曲線

的影響分別進(jìn)行地層厚度、地層界面位移和曲線幅度值的校正。79用點狀計數(shù)管測得的自然伽馬測井理論曲線移動方向80GR測井主要用于劃分巖性、地層對比、估算泥質(zhì)含量1、劃分巖性

依據(jù)：不同巖性GR射線強度不同，隨地層中泥質(zhì)含量的變化引起曲線幅度變化

優(yōu)點：在SP測井曲線變化緩慢、平直，或因井眼條件（非導(dǎo)電泥漿、空井、套管井）而不能測量SP時，GR測井對劃分泥巖層特別有用。

在GR曲線上，一般泥巖和頁巖顯示明顯的高放射性，且可以連成一條相當(dāng)穩(wěn)定的泥巖線，超過泥巖線的是巖漿巖、富含放射性礦物的砂巖或石灰?guī)r及海相泥巖等。石膏、硬石膏、鹽巖和純的石灰?guī)r、白云巖的放射性很低，形成GR井剖面上的基值線，白云巖往往比石灰?guī)r的放射性高，這是由于含放射性物質(zhì)的地層水在碳酸鹽白云巖化的過程中將放射性物質(zhì)帶入了巖石。自然伽馬測井曲線的應(yīng)用81Ｉ、砂、泥巖剖面

（見下頁圖）

純砂巖（GR值低）粘土、泥巖（GR值高）

泥質(zhì)砂巖較低、泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖較高II、碳酸鹽剖面（見下