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簡介

地球物理測井是一門仍在迅速發(fā)展的技術(shù)學(xué)科，伴隨著油氣等礦產(chǎn)資源開發(fā)的難度加大和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測井新理論、新方法、新技術(shù)也在不斷出現(xiàn)和發(fā)展。地球物理測井簡稱測井，是在勘探和開采石油、煤及金屬礦體的過程中，利用各種儀器測量井下巖層的物理參數(shù)及井的技術(shù)狀況，分析所記錄的資料，進(jìn)行地質(zhì)和工程方面的研究。按測井方法的物理基礎(chǔ)主要有電法測井、放射xing測井、聲波測井以及地層傾角測井等。在油、氣田測井中，測井資料主要用于地層對比，劃分油、氣、水層； 確定儲集層的孔隙度、含油飽和度、滲透率等重要參數(shù)；在油、氣田開發(fā)過程中，研究油、氣、水的動態(tài)及井的狀況，為制訂開發(fā)方案提供依據(jù)；使用測井和地質(zhì)、物探、開發(fā)資料，進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)的綜合研究及油藏描述。

詳解

測井又稱“井中地球物理勘探”，是物理探礦的一種方法，是鉆孔中使用的地球物理勘探方法的通稱。測井是將地質(zhì)信息轉(zhuǎn)換成物理信號，然后再把物理信號反演回地質(zhì)信息的一種技術(shù)。根據(jù)所利用的巖石物理xing質(zhì)不同，可分為電測井、放射xing測井、磁測井、聲波測井、熱測井和重力測井等。根據(jù)地質(zhì)和地球物理條件，合理地選用綜合測井方法?？梢栽敿?xì)研究鉆孔地質(zhì)剖面、探測有用礦產(chǎn)、詳細(xì)提供計算儲量所必需的數(shù)據(jù)，如油層的有效厚度、孔隙度、含油氣飽和度和滲透率等，以及研究鉆孔技術(shù)情況等任務(wù)。此外，井中磁測、井中激發(fā)激化、井中無線電波和重力測井等方法還可以發(fā)現(xiàn)和研究鉆孔附近的盲礦體。測井方法在石油、煤、金屬與非金屬礦產(chǎn)及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)的鉆孔中，都得到廣泛的應(yīng)用。特別在油氣田、煤田及水文地質(zhì)勘探工作中，已成為*的勘探方法之一。

應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用測井方法可以減少鉆井取心工作量，提高勘探速度，降低勘探成本。在油田有時把測井稱為礦場地球物理勘探、油礦地球物理或地球物理測井。

地球物理測井(簡稱測井)是地球物理學(xué)的重要分支，它以物理學(xué)、數(shù)學(xué)、地質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用*的電子及傳感器、計算機(jī)信息論、層析成像和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，借助專門的探測儀器設(shè)備，沿鉆井剖面觀測巖層的物理xing質(zhì)(巖石物理xing質(zhì))，以研究和解決地質(zhì)問題，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)油氣、煤、金屬與非金屬、放射xing、地?zé)?、地下水等礦產(chǎn)資源。近年來已擴(kuò)展到工程地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、考古研究等應(yīng)用領(lǐng)域。

測井作為勘探與開發(fā)油氣田的重要方法技術(shù)，至今已近80年的歷史。隨著科技進(jìn)步和測井技術(shù)本身的發(fā)展，它在油氣勘探、開發(fā)和生產(chǎn)的全過程中發(fā)揮著更大的作用，為油氣工業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

前沿問題

近十幾年來的測井技術(shù)，特別是20世紀(jì)90年代后，取得了重大進(jìn)展。按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，測井技術(shù)在油氣勘探與開發(fā)中，僅僅對油氣層做些儲層儲集xing能和含油氣xing能(孔隙度、滲透率、含油氣飽和度和油水的可動xing)定量或半定量的評價工作，這已遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上油氣工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。而當(dāng)今測井工作中評價油氣藏的理論、方法技術(shù)有了長足的發(fā)展，解決地質(zhì)問題的領(lǐng)域也在逐步擴(kuò)大。目前，地球物理測井研究和解決油氣勘探與開發(fā)問題，有以下幾方面。

油氣藏的基礎(chǔ)地質(zhì)問題研究

1)利用地球物理測井信息進(jìn)行地層層序劃分和標(biāo)定。

2)利用測井資料進(jìn)行油氣藏精細(xì)地質(zhì)構(gòu)造以及斷層研究。

3)以構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基本理論為指導(dǎo)，通過構(gòu)造應(yīng)力分析，充分利用測井信息進(jìn)行裂縫型儲集帶定量研究，認(rèn)識裂縫發(fā)育分布規(guī)律。

4)地球物理測井沉積學(xué)的研究，綜合其他地質(zhì)資料，進(jìn)行沉積微相的分析，確立沉積環(huán)境和古水流方向。

地球物理測井是解決有關(guān)礦產(chǎn)資源地質(zhì)、工程地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等問題的手段和依據(jù)，是對鉆井內(nèi)實際地質(zhì)情況有條件地間接反映，必須將測井信息進(jìn)行深加工，轉(zhuǎn)換成地質(zhì)信息、工程信息以及災(zāi)害地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等信息，才能達(dá)到認(rèn)識問題和解決問題的目的。

1)利用地球物理測井信息解釋評價油、氣、水層，計算含油氣巖系的孔隙度、滲透率和含油(氣)飽和度。

2)利用測井信息研究生油層、蓋層及油氣的生、儲、蓋組合。

3)利用測井信息研究油儲儲量參數(shù)、地下流體xing質(zhì)、分布狀況。

此外，測井工作還可用于現(xiàn)代地應(yīng)力場定量分析，預(yù)測和監(jiān)測地層壓力、破裂壓力，為合理開發(fā)油氣和科學(xué)鉆探提供依據(jù)。

地球物理測井是一門仍在迅速發(fā)展的技術(shù)學(xué)科，伴隨著油氣等礦產(chǎn)資源開發(fā)的難度加大和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測井新理論、新方法、新技術(shù)也在不斷出現(xiàn)和發(fā)展。

測井運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法，使用專門的儀器設(shè)備，沿鉆井（鉆孔）剖面測量巖石的物xing參數(shù)，包括電阻率，聲波速度，巖石密度，射線俘獲及發(fā)射能力等參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)，了解井下地質(zhì)學(xué)信息及資源賦存狀態(tài)。工程人員根據(jù)對這些信息的研究，發(fā)現(xiàn)并評價資源（包括石油、天然氣、煤、金屬、非金屬、地?zé)?、地下水等資源）的儲量和賦存狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，制定各種資源的合理有效的開發(fā)方案。也就是說，地球物理測井是包括油氣藏、煤、水資源、金屬及非金屬等各種資源勘探開發(fā)極其重要的技術(shù)手段。甚至在城市的市政規(guī)劃中地基勘測、高速鐵路建設(shè)及地鐵建設(shè)中也發(fā)揮著重要的作用。

巖石和礦物有不同的物理特xing，如導(dǎo)電特xing、聲波特xing、放射xing等。這些特xing統(tǒng)稱為巖石和礦物的物理xing質(zhì)。在地球物理勘探中相應(yīng)地建立了許多種測井方法，如電法測井、聲波測井、放射xing測井和氣測井

地球物理測井的應(yīng)用范圍如下：確定井剖面的巖石xing質(zhì),評價油（氣）、水層,發(fā)現(xiàn)煤、金屬、放射xing等礦藏，并確定其埋藏深度及有效厚度；測量計算儲量所需要的各種地質(zhì)參數(shù)，如巖xing成分、孔隙度、飽和度、滲透率煤田儲量計算參數(shù)等；確定地層傾角、巖層走向和方位，以及鉆孔傾角和方位角，研究沉積環(huán)境等；檢查井下技術(shù)情況，如檢查固井質(zhì)量和套管破裂情況等；發(fā)現(xiàn)和研究地下水源（淡地層水）。

發(fā)展歷史

地球物理測井方法于1927年由法國人斯倫貝謝兄弟（現(xiàn)在zui大的油田技術(shù)服務(wù)公司斯倫貝謝創(chuàng)始人）（C.Schlumberger & M.Schlumberger）創(chuàng)始。1939年翁文波在中國開始地球物理測井工作，測井儀器由劉永年設(shè)計制造，使用的測井方法有自然電位測井法和視電阻率測井法。這些測井方法主要用來鑒別巖xing、劃分油（氣）、水層、煤層，尋找金屬礦藏以及地層對比等。

50年代初期，出現(xiàn)了聲波測井、感應(yīng)測井、側(cè)向測井、自然伽馬測井（放射xing測井）等，并開始采用單一巖xing的測井解釋模型和簡單的數(shù)理統(tǒng)計方法，對巖層作物理參數(shù)計算以進(jìn)行半定量或定量解釋。但這些測井和解釋方法對于碳酸鹽巖、泥質(zhì)砂巖以及其他復(fù)雜巖xing的油（氣）層評價仍然十分困難。60年代后期，相繼出現(xiàn)了巖xing──孔隙度測井系列（中子測井、密度測井、聲波測井等）、電測井系列（深、淺側(cè)向測井，深、中感應(yīng)測井，微側(cè)向測井），及地層傾角測井，對單一巖xing與復(fù)雜巖xing地層進(jìn)行巖xing、物xing、含油（氣）xing等作定量解釋，同時開展了以地層傾角測井為核心的地質(zhì)分析。70年代末期出現(xiàn)了數(shù)控測井儀，應(yīng)用電子計算機(jī)處理和解釋測井信息，實現(xiàn)了測井系列化、數(shù)字化。

分類 　一般按所探測的巖石物理xing質(zhì)或探測目的可分為電法測井、聲波測井、放射xing測井、地層傾角測井、氣測井、地層測試測井、鉆氣測井等。

電法測井

根據(jù)油（氣）層、煤層或其他探測目標(biāo)與周圍介質(zhì)在電xing上的差異，采用下井裝置沿鉆孔剖面記錄巖層的電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)及自然電位的變化。

電法測井包括以下幾種：

電阻率測井

使用簡單的下井裝置(電極系)探測巖層電阻率，以研究巖層的電xing特征。由于影響因素較多，其測量結(jié)果稱為視電阻率。電阻率測井按其電極系的組合及排列方式不同，又分為梯度電極系測井及電位電極系測井。

微電極測井

在電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展了微電極測井。它用于測量靠近井壁附近很小一部分泥餅和沖洗帶地層的電阻率，能較準(zhǔn)確地指示泥餅的存在及劃分滲透xing地層，能區(qū)分儲集層中的薄夾層(非滲透層)以及準(zhǔn)確地確定地層厚度。

側(cè)向測井

是一種聚焦電阻率測井方法，主要用于高電阻、薄地層及鹽水泥漿測井。根據(jù)同xing電相斥的原理，在供電電極（又稱主電極）的上方和下方裝有聚焦電極，用聚焦電流控制主電流路徑，使它只沿側(cè)向（垂直井軸方向）流入地層。由于側(cè)向測井電極系結(jié)構(gòu)不同(如雙側(cè)向電極系的淺側(cè)向電極系和深側(cè)向電極系)，聚焦電流對主電流的屏蔽作用大小不同，因而它們具有不同的徑向探測深度。

感應(yīng)測井

是一種探測地層電導(dǎo)率的測井方法。該方法根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量地層中渦流的次生電磁場在接收線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，以確定地層的電導(dǎo)率。它是淡水泥漿井和油基泥漿井有效的一種測井方法。同時它特別適用于低電阻率巖層的探測，包括離子導(dǎo)電的含高礦化度地層水的油（氣）、水層和電子導(dǎo)電的金屬礦層。

介電測井

是探測巖石介電常數(shù)的一種測井方法。由于水的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油（氣）和造巖礦物的介電常數(shù)，所以它可用于判斷油田開發(fā)中出現(xiàn)的水淹層，并提供估計油層殘余油飽和度及含水量多少的可能xing。

自然電位測井

沿鉆孔剖面測量移動電極與地面地極之間的自然電場。自然電位通常是由于地層水和泥漿濾液之間的離子擴(kuò)散作用及巖層對離子的吸附作用而產(chǎn)生的。因此，自然電位曲線可用來指示滲透層，確定地層界面、地層水礦化度以及泥質(zhì)含量。在油(氣)井中，它與電阻率測井組合，可以劃分油（氣）、水層并進(jìn)行地層對比等。聲波測井編輯

利用巖石的聲波傳播特xing研究鉆孔剖面巖層地質(zhì)特征和井下工程情況。聲波測井按其探測目的不同，可分為聲速測井和聲幅測井兩類。常用的聲波測井方法有：聲速測井（縱波速度和橫波速度）、聲幅測井、聲波變密度測井（或稱微地震測井）、聲波電視測井等。

聲速測井

記錄聲波沿井壁各地層滑行時經(jīng)過某一長度所需要的時間，主要用于確定巖xing、孔隙度和指示氣層。它與密度測井進(jìn)行綜合解釋，可以確定地層聲阻抗和灰層的灰分，同時還可以合成垂直地震剖面。

聲幅測井

測量聲波初至波前半周幅度的衰減。分為裸眼聲幅測井及固井聲幅測井。裸眼聲幅測井主要用來尋找鉆孔剖面上的裂縫帶；固井聲幅測井主要用于檢查固井質(zhì)量及確定水泥返回高度。

聲波變密度測井

是一種全波波形測井。在套管井中，它能檢查套管與水泥環(huán)和水泥環(huán)與地層膠結(jié)程度的好壞，也是檢查固井質(zhì)量的有效方法之一。在裸眼中,它用于確定巖石的橫波速度,計算巖石彈xing參數(shù)（泊松比、楊氏模量、切變模量等），對于評價煤層的巖石強(qiáng)度特別有用。

聲波電視測井

利用超聲波的傳播與反射，來反映井壁物體形象的測井方法。主要用途是：拍攝井下套管的照片，以檢查套管射孔后的質(zhì)量及套管的工程問題；在裸眼井內(nèi)拍攝井下碳酸鹽巖層和煤層的井壁照片，以確定巖層裂縫及溶洞的形狀。

放射xing測井

測量井剖面巖石的天然放射xing射線強(qiáng)度，或測量經(jīng)過放射xing源照射后，巖石所產(chǎn)生的次生放射xing射線強(qiáng)度,用以發(fā)現(xiàn)放射xing礦藏，確定巖石成分,計算巖石物xing參數(shù)，判斷氣層等（見核子地球物理勘探）。

地層傾角測井

測量地層的傾角與方位角，能夠確定真實的地層傾角和方位的變化?？捎糜谘芯繕?gòu)造變化，確定斷層、不整合、交錯層、砂壩、巖礁，以及研究地質(zhì)沉積環(huán)境等。此外，地層傾角測井還可以探測井壁附近地層裂縫帶，確定裂縫走向和方位，通常又稱為裂縫識別測井。

地層測試測井

使用電纜式地層測試器，在裸眼井進(jìn)行地層流體取樣（油、氣、水），測定地層流體恢復(fù)壓力。通過計算獲得原始地層壓力及有效滲透率。它可用于探井中途測試，是一種直接找油、找氣的探測方法。

氣測井

測定鉆開巖層后進(jìn)入泥漿中的烴類氣體(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等)和非烴類氣體的含量及其化學(xué)組分，用以發(fā)現(xiàn)探井中油（氣）層，提供測試層位。它是石油勘探中一種直接找油、找氣的測井方法。

隨鉆測井

編將電阻率、自然伽馬、井斜等傳感器裝在鉆挺內(nèi)，邊鉆進(jìn)邊測量，脈沖信號通過泥漿傳輸?shù)降孛嬗涗浵到y(tǒng),可以消除泥漿對油（氣）層侵入的影響,能反映油（氣）層的負(fù)電阻率，提高地層評價精度。井斜信息能及時確定井眼斜角和方位角，控制鉆井質(zhì)量。這種方法已在世界海洋鉆井工作中使用。

生產(chǎn)測井

測量套管井內(nèi)流體的流量、含水率、壓力、溫度等參數(shù)。它是在射孔作業(yè)以后進(jìn)行的油井生產(chǎn)動態(tài)測井。此外，在水文地質(zhì)勘探中也有廣泛用途。生產(chǎn)測井可以分為流量測井、含水率測井、壓力測井及溫度測井等。

數(shù)據(jù)處理和解釋 　

各種測井儀所記錄的測井信息，分為數(shù)字磁帶記錄和連續(xù)的模擬曲線照相記錄兩類。后者屬于老的記錄方式，當(dāng)需要使用計算機(jī)處理時，必須通過數(shù)字化儀對連續(xù)的模擬曲線進(jìn)行采樣，并將數(shù)據(jù)記錄在數(shù)字磁帶上。

數(shù)據(jù)處理

測井?dāng)?shù)據(jù)處理的對象是記錄在磁帶上的由測井儀器所獲得經(jīng)過采樣的各種物理信息。在磁帶上記錄的有地層電阻率、電導(dǎo)率、巖石體積密度、聲波時差、自然電位以及人工放射xing和自然放射xing射線強(qiáng)度等。

測井?dāng)?shù)據(jù)的處理是通過由不同功能的環(huán)節(jié)組成的流程來實現(xiàn)。通常包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：

①　野外磁帶的檢查與預(yù)處理　野外磁帶的檢查，是用程序?qū)⒋艓嫌涗浀臄?shù)據(jù)打印出來，以檢查各種數(shù)據(jù)文件的鑒別號、深度值、采樣間距、采樣數(shù)據(jù)是否合理、準(zhǔn)確。

預(yù)處理的目的是，將野外磁帶處理成便于計算機(jī)使用的室內(nèi)磁帶。其內(nèi)容是改變記錄格式，對野外磁帶數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、刻度、校正及歸類排列，從而得到采樣間距一致、深度對齊、數(shù)據(jù)正確的室內(nèi)磁帶。

②　處理　應(yīng)用各種測井分析程序?qū)κ覂?nèi)磁帶上的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行自動處理解釋，獲得鉆孔中目的層的有效孔隙度、含水飽和度、原始油氣體積、可動油氣體積、滲透率、次生孔隙度指數(shù)、巖石礦物成分等十幾個地質(zhì)參數(shù)，并以數(shù)據(jù)或連續(xù)曲線圖的方式顯示出來。處理中，還可以采用交會圖技術(shù)，檢查原始測井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量，選擇解釋模型及解釋參數(shù)等。

解釋

根據(jù)處理后所得到的數(shù)據(jù)或地質(zhì)參數(shù)曲線，對鉆孔的目的層作出定xing、定量評價。對石油勘探與開發(fā)則包括判斷巖xing、判斷油、氣、水層、計算油氣儲量等；對煤田勘探則主要是劃分煤層、并對煤層的品位作出評價。圖1和圖2是油田中碳酸鹽巖剖面和砂－泥巖剖面計算機(jī)處理解釋成果圖的實例。圖中:巖石體積成分為顯示地層有效孔隙度(Фe)、粘土含量(Vc)和巖石骨架礦物含量(Vm)測井解釋曲線;流體體積成分為顯示地層有效孔隙體積()、沖洗帶地層含水孔隙體積 ()和原狀地層含水孔隙體積(V·ФW =ФSW)測井解釋曲線；油氣分析為顯示原狀地層含水飽和度(SW)、沖洗帶地層殘余油氣體積(Vhr=Ф ·Shr)和沖洗帶地層殘余油氣質(zhì)量(mhr=Ф·Shr·ρh)測井解釋曲線；地層特征就是顯示地層次生孔隙度指數(shù)(SPI)、平均巖石骨架顆粒密度()和滲透率指數(shù)(KI)測井解釋曲線。在地層體積成分與流體成分之間顯示一條井徑差值曲線?