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地球物理测井（32学时）云美厚河南理工大学资源与环境学院《地球物理测井》多媒体教学课件适用对象：地质、煤成气等专业本科生参考书目1、尉中良等编《地球物理测井》地质出版社2、楚泽涵等编著《地球物理测井方法与原理（上册）》，石油工业出版社，2007，校图书馆-超星数字图书有3、王群等编，《矿场地球物理测井》，石油工业出版社，2002。4、网上查阅其他相关图书—超星数字图书馆；期刊《测井技术》绪论什么是地球物理测井？测井技术的分类与特点测井技术能作什么？——应用为什么学习地球物理测井？如何学习本课程？测井技术发展简史什么是测井？什么是地球物理测井？测什么？什么是地球物理测井？为什么能够测？是一门边缘学科,是应用地球物理学的分支一，井中地球物理学的俗称，简称测井或测井技术。是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，采用相应仪器沿着井筒连续地测量反映岩石、矿石某种物理性质的地球物理参数，达到解决地质问题的一种地球物理方法(按键播放)。岩石物理基础：导电性、电化学性，声学特性(弹性)、核物理性质（放射性）等测量参数：地球物理参数(反映地球物理场特性)目的和应用：研究油气田、煤田、煤层气、水文、工程、环境等方面的地下地质问题（如岩性、孔隙性、渗透性、流体特子那个）和钻井技术问题（井径、井斜、套管固结程度、裂缝等）。什么是地球物理测井？236023702380235024002450通常每隔50m标注一个深度标记，如实际测井曲线无此深度标注图头：曲线名称曲线类型颜色单位数值范围又称：地体学或大地物理学又称：物理探矿学应用地球物理学研究大尺度和一般原理勘察石油、煤、金属、非金属矿或其他地质体地球物理学学科组成狭义，通常，一般广义地球物理学计算地球物理学深部探测地球动力学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实施测量的空间位置和区域不同划分地球物理勘探(勘探地球物理学）（地球物理测井）广义地震测井VSP测井微地震监测随钻地震井间地震井中地震狭义测井声波测井电阻率测井放射性测井重力测井其它测井分类I电化学性：自然电位、人工电位(激发极化)、电极电位等电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、电磁波测井等弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、地震测井等核性(放射性)：自然伽马、伽马—伽马、密度、中子—伽马、中子—中子、中子—活化、碳氧比测井等其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、重力测井等按物性基础不同划分目前国内外先进的测井方法有：超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、核磁共振成像、地球化学测井等方法。测井分类I电化学性：自然电位、人工电位(激发极化)、电极电位等电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、电磁波测井等弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、地震测井等核性(放射性)：自然伽马、伽马—伽马、密度、中子—伽马、中子—中子、中子—活化、碳氧比测井等其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、重力测井等按物性基础不同划分目前国内外先进的测井方法有：超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、核磁共振成像、地球化学测井等方法。统称为电测井统称，声波测井统称放射性测井三大基本测井方法测井分类II按应用领域不同划分石油天然气测井技术煤田测井技术金属与非金属测井技术水文、工程与环境测井技术(简称水工环测井技术或水工环测井)煤层气测井技术环境与煤层气为后发展起来的形成相对独立的几门测井技术间接地、有条件的测量方法。方法种类多(系列化)基本方法有电、声、放射性测井三种特殊方法(电缆地层测试、地层倾角、成像、核磁共振测井)其他形式(如随钻测井)分辨率高（相对地面地震而言）仪器综合化、记录数字化、操作程控化、解释自动化多解性。每种方法都只能反映岩层地质特性的某一侧面。综合应用多种测井方法，并重视与钻井、录井资料结合，才能全面认识地下地质面貌，发现和评价油气层测井特点在油气田勘探过程中用测井资料可以确定岩性（矿物组成、孔隙度、渗透率、饱和度）沉积环境(岩相)分析（深水、浅水、急流河相）确定生油岩（有机碳含量，生油条件）确定盖层（封闭性、厚度等）储层评价（确定目的层，油气水分布、富集程度）在油气田开发过程中，用测井可以监测生产动态(产出流体性质-油/水，出水量，油水比例)解决工程问题(套管是否变形，有没有损坏、脱落或变位，管外有无窜槽，射孔有没有射开)注水开发过程中(分层注入量，有无窜流)开发方案设计中(计算油层有效厚度，寻找剩余油富集区)测井能做什么？——在石油、天然气勘探开发中的应用测井服务于石油天然气勘探开发的全过程据侯俊胜《国外地质勘探技术》，1998裸眼井煤层气储层测井——勘探阶段煤层识别和确定煤层厚度煤质分析、孔隙度、含气量、渗透率和岩石力学参数计算等套管井煤层气储层测井——开发阶段储层识别、厚度确定及检查水泥胶结情况等生产测井——开发阶段了解井筒流体的动态参数和井内环境故障情况等——测井技术在煤层气勘探开发中的应用——测井技术可解决的主要水工环问题地下水资源勘查(含水层性质、深度和厚度、范围等)工程地质勘察与评价(识别裂隙带、溶洞和断层分布,风化程度)岩土材料工程质量的无损检测(岩土层的工程力学参数)地质灾害预测和环境地质评价与监测等地球物理学与地质学的异同共性：同属地球科学，研究对象相同个性：研究方法不同，结果显示方式不同为什么学习本课程？——地质专业开设本科程的必要性及意义测井为应用地球物理学的一个重要分支，是透过地表观测地下地质特性的最有利的手段之一，地质家只有了解测井方法、技术才能用好测井资料地球物理学与地质学的异同共性：同属地球科学，研究对象相同个性：研究方法不同，结果显示方式不同为什么学习本课程？——地质专业开设本科程的必要性及意义对地球有完整认识——时、空的完美结合地质学可通过地表地质构造看过去——时间回溯地表观察构造形迹大量感性材料定性半定量研究上层局部结果形式文字图示仪器观测地球物理场大量场特性数据定量研究深部整体结果形式公式数字地球物理学可透过地球物理场看深部——空间上延展测井为应用地球物理学的一个重要分支，是透过地表观测地下地质特性的最有利的手段之一，地质家只有了解测井方法、技术才能用好测井资料如何学习本课程？学习要点1、重点掌握基本概念、基本方法步骤、及基本原理;2、掌握测井基本图件格式、物理量单位、含义等；4、初步掌握利用测井资料进行地质解释的基本方法;5、了解不同测井方法之间的异同学习方法1、重视基本概念、方法原理的理解，不死记硬背；2、注意整体内容的把握——然后是细节3、正确理解教与学的关系；测井技术发展简史电法测井是发展最早的地球物理测井方法，1927年9月5日，在法国东部阿尔萨斯(A1sace)地区的佩彻布朗(Pechelbronn)，Schlumberger兄弟与H.G.Doll利用梯度电极系完成了实际电法测井，得到世界上第一条测井曲线，曲线清楚地指示了井下含油砂岩，标志着现代地球物理测井的诞生。—80年发展史1929年，Schlumberger兄弟获得了用自然电位确定渗透性地层的专利；1931年，实现了自然电位与电位电极系和梯度电极系一起测量，可以提供连续测井曲线。1942年，G.E.Archie提出Archie(阿尔奇)公式，奠定了利用测井资料定量评价岩石流体饱和度的基础。楚泽涵等编著，《地球物理测井方法与原理（上册）》，石油工业出版社，20071949年，考虑到油基钻井液的井眼条件，H．G．Doll提出了感应测井，奠定了常规双感应测井研究和应用的基础——目前仍然是常用的重要电法测井方法。1951年，出现聚焦侧向测井20年后，发展了双侧向电阻率测井仪，一直用到现在20世纪80年代初，介电测井仪器开始应用20世纪90年代开始，发展了阵列侧向测井、方位侧向测井和阵列感应测井等在地层倾角测井基础上发展了井壁电成像测井在随钻测井中2MHz的电磁波测井得到普通应用20世纪末期，过金属套管电阻率测井技术出现并应用楚泽涵等编著，《地球物理测井方法与原理（上册）》，石油工业出版社，2007仪器：模拟记录测井仪原理：用高灵敏度检流计测量回路电流得到探测系统测量端间的电位差变化，反映地层物理参数（电阻率、声波速度等）随深度的变化记录方式：记录在照相纸或胶片上（静态的）记录特点：采集数据量小，传输速率低。主要方法：声速（纵波）测井、感应测井和普通电阻率测井，配之以井径测井、自然电位测井和自然伽马测井等。按照测井仪器、记录特点，测井技术发展大致分为四个阶段第一阶段：模拟（记录）阶段（1927-60年代末）测井技术发展的总的趋势是装备由简到繁，再由繁到简，以软件代替硬件，简化装备，降低造价。仪器：数字测井仪第一代记录系统：模拟测井+数字磁带记录特点：基本保持了模拟记录的特征现场进行模数转换，按一定的格式记磁带现场只能采集数据，无法处理，应用不便可在计算中心进行数据处理第二代记录系统：模拟测井+计算机及外设特点：模拟测井和数字测井并存功能重复，设备繁杂，操作麻烦、造价高昂，计算机仅用来采集数据，未能在井场发挥作用数据处理在室内进行第三代记录系统：数字探管+计算机+软件特点：采用数字化探管直接采集数字信息计算机现场完成数据采集、记录、处理、显示和打印定时测井曲线，方便了现场解释和使用取消功能面板，硬件最少发展新方法无需更换系统第二阶段数字测井（1962--）数字化第一代数字测井仪（据董守华《地学仪器》，1992）代表性产品：英国BPB公司的TuI数字测井仪国产的Y4—1数字测井仪等第二代数字测井仪（据董守华《地学仪器》，1992）代表性产品：美国MOUNTSPORIS公司的系列IIGEOSOURCE公司在澳大利亚制造的T500澳大利亚GEOEX系统、匈牙利的KD80、国产TYsc—2型数字测井仪等第三代数字测井仪（据董守华《地学仪器》，1992）代表性产品：美国CGC公司的COMPU-LOG、COMPU-LOGI英国罗伯逊公司的G-100美国MOUNTSPORIS公司的系列II改进型-1987年上海地质仪器厂JXW-1型微机测井系统-1987年渭南煤矿专用设备厂TYsc-3Q型数字测井仪-1990年目前常用数字测井仪特点：用数字磁带机记录，提高了测量精度，可靠性便于计算机处理相应测井方法:具有浅、中、深探测的电阻率测井（一般是双感应—球形聚焦测井或双侧向—微球聚焦测井)三孔隙度测井（声速、中子孔隙度、补偿密度测井）井径测井自然伽马测井自然电位测井称为常规的“九条曲线”测井。作用：可较好地分层，识别岩性，求准孔隙度，计算地层真电阻率和含油(气)饱和度，合理评价油(气)储层不足：仪器复杂、开关旋钮很多，操作繁琐第三阶段数控测井（1976年--）遥控遥测仪器：数控测井仪（以计算机为中心的遥控遥测系统）特点：下井仪器作为计算机外设，通过电缆通讯系统与计算机实现数据交换和井下仪器控制仪器检测、测量数据处理、显示、曲线回放等通过软件实现测量时，井下仪器信号直接变换为数字信号，用不同的编码—解码技术将信号沿电缆送至地面计算机这样，有利下井仪的设计和更新，有利系统扩展常用测井技术：常规测井自然伽马能谱测井、岩性密度测井、碳氧比能谱测井、长源距声波测井、电磁波测井以及地层学地层倾角（SHDT）测井等新方法的应用：提供了更多的有用信息（信息更丰富）应用领域更宽广解决地质问题（如，评价油、气层）的能力更强。第四阶段成像测井（1990年--）集成化成像测井发展背景：油气勘探面临新问题，要求测井从方法理论到测量技术有更新的的发展，新问题包括复杂岩性和隐蔽油气藏勘探开发薄层、薄互层、裂缝储层、低孔低渗透层的评价高含水油田开发中剩余油饱和度及分布的确定固井质量、套管损坏等工程测井问题地层压力、非均质和各向异性问题成像测井功能提供大量的物理信息，给出高分辨率、可靠的2D或3D目的层物理参数图像研究各种非均质非线形问题，评价油、气产层