测井原理与技术

第一部分油层物理基础第一章储层岩石的物理性质一、储层骨架性质1、岩石粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量。即测定不同粒级颗粒占全岩颗粒的百分数。（表示岩石骨架分散性的一种指标）2、岩石比面：指单位体积岩石内，岩石骨架的总表面积或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。（颗粒越细，比面越大）（同样是表示岩石骨架分散性的一种指标）对油藏中流体流动影响很大，它可以决定岩石的许多性质，如：表面现象、流动阻力、渗透率、吸附量等。二、岩石孔隙结构1、孔隙类型：结构模型（单一、双重、多重）2、孔隙大小及分选（同粒度度量）3、孔隙度：岩石的孔隙体积占岩石外表体积之比。（分为总、有效、流动）测井基础知识培训三、岩石的饱和度：指岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。岩石中由几相流体充满其孔隙，则这几相流体饱和度之和为1。原始含油饱和度、原始含水饱和度、目前油、气、水饱和度、残余油饱和度四、岩石的渗透率：代表岩石让流体通过能力的大小，常用来对比不同岩石的渗透性。达西定律（线性渗流定律）：单位时间内通过岩心的液体流量与岩心两端的压差及岩心的横截面积成正比，而与岩心长度及流体粘度成反比。四、岩石的其它性质热学性质、导电性、放射性、敏感性第二章储层流体的物理性质一、天然气的物理性质组成：碳1到碳5的烷烃、非烃气体地层天然气的高压物性体积系数：地下体积比地面体积（一般小于1）压缩系数：在等温条件下，单位体积天然气随压力变化的体积变化率粘度：流体中任一点单位面积的剪应力与速度梯度的比值。是流体内摩擦力引起的阻力。表征流体流动的难易程度。压缩因子（偏差压缩系数）：实际气体与理想气体之间的一切偏差。二、地层油的物理性质溶解油气比：将某一压力、温度下的地层含气原油，在地面进行脱气后，得1立方米原油所分离出的气量，就是该压力、温度下的地层原油溶解油气比。体积系数（一般大于1）地层油气两相体积系数：地层压力小于饱和压力时，地层原油和析出气体的总体积与它在地面脱气后原油体积之比。压缩系数、粘度原油凝固点：指原油由能流动到不能流动的转折点。三、地层水的物理性质矿化度：代表水中矿物盐的浓度。溶解度：指地面1立方米水，在地层压力、温度下所溶解的天然气的体积。粘度、体积系数、压缩系数第三章多相流体渗流机理一、岩石的界面现象体积性质：由相内分子所引起的性质。界面性质：由于两相界面层分子所引起的性质。如：水驱洗油、互溶混相驱油时界面消失等。表面张力：作用于单位长度上的力。（热力学第二定律：任何自由能都趋于最小的趋势。）吸附现象：溶解在具有两相界面系统中的物质，自发地聚集到两相界面层上，降低该界面层的界面张力的现象。润湿现象和毛管力：是当不相混的两相流体与岩石固相接触时，其中一相流体沿着岩石表面铺开，其结果使体系的表面自由能降低的自发现象。这种现象发生在岩石的细小毛管中，在其中出现弯液面和由于弯液面而产生毛管力。界面粘度，比体相粘度大得多，为异常高粘度。二、岩石的润湿性：当存在两种非混相流体时，其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。驱替过程：非润湿相驱替润湿相的过程。（亲油岩石水驱油）吸吮过程：润湿相驱替非润湿相的过程。（亲水岩石水驱油）三、毛管压力曲线：毛管压力和饱和度的关系曲线对于研究岩石孔隙结构、分析产油能力、确定岩石润湿性、油水饱和度分布、采收率、多相流体渗流均有意义。亲水岩石，毛管压力为正，将其浸泡在油中，水在压力作用下自动进入岩心，吸吮。亲油岩石，毛管压力为负，为阻力，水不能自动进入岩心，必须施加外力克服毛管力，才能水驱油，驱替。四、驱油过程中的阻力效应贾敏效应：气泡通过窄口时产生附加阻力的现象。五、相对渗透率曲线：Sw、So～Kro、Krw的关系曲线A区：单相油流区SwSwi＝20%，Krw＝0，Kro很大，此时水不能流动，油相K稍有下降B区：油水同流区随Sw上升，Krw上升，Kro下降明显，油水同流C区：纯水流动区SoSor，Kro＝0，Krw急剧上升(So从15%下降到0，Krw则从60%上升100%)该曲线是在油田开发、动态分析、确定Sw、So、Sg、水驱油等有关计算的重要资料。第四章提高原油采收率机理一、提高原油采收率（EnhancedOilRecovery，简称EOR）采收率、一次采油、二次采油、三次采油、四次采油EOR：除一次、二次采油以外的任何方法。如：热力驱法、混相驱法、化学驱法注入工作剂时的采收率（ER）＝波及系数（程度）（EV）×洗油效率（ED）波及系数:工作剂驱扫国的油层体积所占的百分数。EV＝AShS/Ah洗油效率：注入工作剂在孔隙中清洗原油的程度。ED＝1-Sor/Soi二、提高原油采收率的方法1、热力采油法：蒸汽吞吐法、蒸汽驱油法、火烧油层2、混相采油法：互溶混相驱、注液化石油气段塞法、富气混相驱、高压干气混相驱、CO2驱油法3、化学法：聚合物溶液驱油法、活性剂溶液非混相驱油法、泡沫驱油法、胶束－微乳液驱油法第二部分矿场地球物理（测井）一、概念地球物理测井是用各种专门的仪器放入井中，沿井身测量井孔剖面上地层的各种物理参数随井深的变化曲线，并根据测量结果进行综合解释（或数字处理）来判断岩性、确定油气层及其它矿藏的一种间接手段。二、工作完成的顺序1、将装在汽车中的仪器设备运到井场安装好。用铰车提升井下仪器并同时进行参数测量，得到各种测井资料。经验收合格后，将资料带回室内；2、经过资料的综合解释（或数字处理）得到岩层的各种地质参数，进而判断出油气层。四、发展史1、测井技术开始于法国，1927年佩斯布龙（法）测得第一条电测曲线；2、我国，测井技术有六十多年历史A、1941年10月，老君庙油田4号井钻开L油层时发生强烈井喷起火，为提供L油层资料，1942年用自制的半自动电测仪测得第一条电测曲线；B、1956年四川为研究自流井气田早期开发历史，对已有几百—几十年历史的盐水井和气井，进行干井电测，与古代的“岩口簿”对比，比较精确地解决了地层、构造、储层性质等方面的问题；C、50年代，引进前苏联测井仪器；D、1958年自制国产多线电测仪及放射性测井仪投入生产，为60年代初期的大庆油田勘探开发设计，提供了油层评价的重要资料；E、60年代中后期，又试制成功了声波测井仪，为胜利、大港、江汉油田提供了资料；F、70年代初，又试制成功了切割式取芯仪，电缆式地层测试仪，双发双收声速测井仪、补偿密度和声波电视，地层倾角测井仪和数字测井仪，测井系列越来越完善；G、70年代后期，引进10套特莱赛（美）公司测井仪，该仪器最大耐温177—204°C，耐压141MPa。第一篇测井方法原理第一章普通电阻率测井以研究岩石电阻率差异来区分岩性的测井方法，是最早的测井方法之一，也是应用最为广泛的一种。§1岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油饱和度的关系一、岩石电阻率数值上等于S=1米2，L=1米的单位体积岩石的电阻率值，它仅与导体的材料有关，而与其形状无关。二、R与岩性的关系1、不同岩石、矿物的R不同；2、火成岩R高，沉积岩R低；3、沉积岩R决定于岩石颗粒大小、组织结构及所含流体性质LSrRSLr三、R与地层水性质的关系骨架：自由电子导电；孔隙内地层水：离子导电，取决于RW；四、R与孔隙度的关系对给定的含水砂岩样测试，无论改变Rw，含水岩石电阻率R0与Rw的比值总是一个常数，即：F称为：岩石的地层因素或相对电阻率，只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关，而与Rw无关。根据数理统计分析得：五、R与含油饱和度的关系FRRRRRRwnnww0202101反之亦然差对砂岩胶结指数与岩性有关的比例系数,,::;5.16.0,:,tmRmmaaF的影响布状况对表示油水在孔隙中的分与岩性有关数理统计法孔隙形状无关与有关只与引入电阻增大系数tRbnSbSbIRSIRRIwnnWt,:,1:,,,:000§2普通电阻率测井原理在井孔中测定周围岩石的电阻率，必须给介质通入电流造成一个人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，确定各种介质中的电场分布特点则该介质的电阻率即可确定，所以电阻率测井实质上是研究各种介质中的电场分布。在井孔剖面上经常出露的是有限厚的各种电阻率不同的岩石，当渗透层被钻开后其各带的电阻率也要发生变化。非均匀特性，各带的电阻率不同，是由于“泥浆侵入”造成的。“泥浆侵入”现象：在钻井过程中通常保持泥浆柱压力稍大于地层压力，在这个压差作用下，泥浆滤液向渗透层中渗入，置换了渗透层孔隙中原来的流体而形成侵入带，同时泥浆中的泥质颗粒附着在井壁上形成泥饼的现象。一般分为高侵和低侵，在这种综合条件影响下测量的电阻率称为视电阻率，故称视电阻率测井。视电阻率经井眼、围岩、侵入影响校正求出真电阻率IUKRa三、电极系（一）定义：由供电电极和测量电极按一定的位置、距离固定在一个绝缘体上组成的下井仪器。（包括三个电极）成对电极：接在同一回路中的两个电极；不成对电极：接在不同回路中的电极。（二）分类：A、按电极之间的相对距离可把电极系分为两类：1、电位电极系：不成对电极到靠近它的成对电极的距离远远小于成对电极之间的距离。理想电位电极系：成对电极之间的距离为无穷远，此时只有A、M两个电极视电阻率值与M点的电位成正比，故称为电位电极系电极距的中点AMLAMOABAM::MOABL2、梯度电极系：不成对电极到靠近它的成对电极的距离远远大于成对电极之间的距离。理想梯度电极系：成对电极之间的距离趋于零，此时M、N、O三点为一点，视电阻率值与O点处沿井轴方向的电位梯度成正比，故称为梯度电极系B、按成对电极与不成对电极的相对位置可分为：1、正装电极系：成对电极位于不成对电极下方（对于梯度电极系又称为底部梯度电极系，其测井曲线以明显的极大值显示于高阻层的底界面）电极距的中点AOLMNOMNAM::AMONLIEAOIUAORAOANAMMNMNa22442、倒装电极系：成对电极位于不成对电极上方（对于梯度电极系又称为顶部梯度电极系，其测井曲线以明显的极大值显示于高阻层的顶界面）另外，还分为单极供电、双极供电等（三）电极系书写方式：在井内由上而下顺序写出电极名称及距离。见表（四）电极系互换原理：在一个电极系中，保持电极之间的相对位置不变，只把电极的功能改变（互换供电和测量电极），测量条件不变时，用变化前后的两个电极系对同一剖面进行视电阻率测井，所得曲线完全相同。据该原理，四种梯度电极系实为两种，而电位电极系所测曲线对称，故其细致分类无实用意义。（五）电极系探测深度：以供电电极为中心，以某一半径作球面，如果球面内包括的介质对测量结果的贡献为50%时，则此半径定义为电极系探测深度或探测半径。一般电极距为L，电位电极系探测深度是2L，梯度电极系的是1.4L§3视电阻率测井曲线特征及影响因素一、梯度电极系视电阻率测井曲线（理论）特征：1、曲线不对称于地层中点；2、底（顶）曲线分别在地层底（顶）界面处出现极大值；3、曲线中部较直的段的读数接近视电阻率值。二、电位电极系视电阻率测井曲线（理论）特征：1、曲线对称于地层中点；2、对应地层中点处出现极大、小值；3、地层界面处出现平台，当厚度小于L时（薄层），出现“假极大”。故厚度小于0.5米的地层不能用电位电极系视电阻率测井曲线去分辨三、视电阻率实测曲线认识：较平滑，不象理论曲线那么规则和深刻，厚层多用“半幅点”划界面。四、影响因素1、电极系主要是电极距（L）的影响：L大，受围岩影响；L小，受井的影响2、井主要是泥浆的电阻率的影响：RM5RW(要求)例如：A0.5M4NM0.5A3.75BN0.5M3.75AB0.5A2.25M3、围岩—层厚4、泥浆侵入高侵：（增阻侵入）低侵：（减阻侵入）5、高阻邻层的屏蔽减阻屏蔽：增阻屏蔽：6、地层倾斜（井轴不垂直于岩层界面）对于梯度电极系：aRhL随一定,titiRRRRAOhAOhee度偏高的误差在解释中会引起地层厚时读数下降使曲线趋于对称曲线极大值向中点移动,60,,§4普通电阻率测井应用一、岩层的视电阻率读数