常規(guī)測井培訓(xùn)孔隙度曲線

常規(guī)測井培訓(xùn)孔隙度曲線第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4、聲波速度測井聲波測井是以巖石等介質(zhì)的聲學(xué)特性為基礎(chǔ)而提出的一種研究鉆井地質(zhì)剖面、評價(jià)固井質(zhì)量等問題的測井方法。包括聲波速度測井、聲波幅度測井、全波列測井等。聲速測井（也稱聲波時(shí)差測井）測量地層聲波速度。地層聲波速度與地層的巖性、孔隙度及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。因此，根據(jù)聲波在地層中的傳播速度，就可以確定地層孔隙度、巖性及孔隙流體性質(zhì)。聲速測井是三種主要的巖性-孔隙度測井方法之一。第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4.1地層聲速的影響因素（1）彈性波的傳播：縱波：橫波：其中的ρ、E、σ分別為地層密度、楊氏模量和泊松比。（2）巖性的影響：由于不同礦物的彈性模量、密度及泊松比不同，所以由不同礦物組成的巖石，其聲速也不同。常見巖石中最高速的是白云巖7900m/s，最低速為泥巖，約1800m/s，一般在3000～6000m/s。這是用聲速測井區(qū)分巖性的依據(jù)。（3）孔隙度的影響：地層孔隙通常充滿流體，相對于巖石骨架，孔隙流體是低速介質(zhì)，所以相同巖性、相同孔隙流體的地層，孔隙度越大，地層聲速越小。（4）巖層地質(zhì)時(shí)代和埋深的影響：深度相同成分相似的巖石，地質(zhì)時(shí)代不同，聲速也不同，老地層比新地層具有較高的聲速；巖性和地質(zhì)時(shí)代相同的條件下，聲速隨巖層埋藏深度加深而增大。第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4.2聲速測井原理（1）聲波的發(fā)射與接收發(fā)射和接收聲波的裝置習(xí)慣稱為“探頭”，是一種換能器，具有一定的方向性、頻率特性和聲功率。發(fā)射的聲波頻率一般為20～25kHz，介于聲波與超聲波之間。發(fā)射的聲波在井壁地層與井內(nèi)泥漿的分界面發(fā)生反、折射。折射角為90o時(shí)沿界面?zhèn)鞑サ牟ǚQ為滑行波。此時(shí)的入射角稱為臨界角。部分滑行波傳播時(shí)會以臨界角折射回井內(nèi)，由接收探頭探測到。聲速測井測量的即是這樣的滑行縱波。滑行波成為首波：在所有能接收到的波中最先到達(dá)，便于區(qū)分。采取措施：大于臨界源距；“隔聲體”設(shè)計(jì)等。滑行波產(chǎn)生條件：

v2>v1

臨界角入射第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（2）單發(fā)雙收聲速測井通過測量到達(dá)接收探頭的時(shí)間差反映地層速度；聲系：一個(gè)發(fā)射探頭，兩個(gè)接收探頭；聲波時(shí)差：聲波傳播單位距離所用的時(shí)間，單位s/m，常用μs/m或μs/ft

。通過測量滑行波到達(dá)兩個(gè)接收探頭的時(shí)間差，換算為聲波時(shí)差，沿井剖面連續(xù)測量，記錄聲波時(shí)差曲線，常用AC或Δt表示。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（3）補(bǔ)償聲速測井單發(fā)雙收主要缺點(diǎn)：井徑變化（擴(kuò)大）界面處，聲波時(shí)差出現(xiàn)“假異?！?；雙發(fā)雙收補(bǔ)償聲速：相當(dāng)于兩個(gè)單發(fā)雙收聲系，井徑變化對它們的影響相反，取二者平均值，消除假異常。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4.3影響因素地層厚度的影響厚度大于間距的地層稱為厚層，小于間距的稱為薄層。由于聲速測井的輸出（時(shí)差）代表R1R2間地層的平均時(shí)差，因此它們的聲速測井時(shí)差曲線存在一定差異。“周波跳躍”現(xiàn)象的影響疏松砂巖氣層或裂縫發(fā)育地層，聲衰減嚴(yán)重，聲波時(shí)差增大，曲線上顯示忽大忽小幅度急劇變化的現(xiàn)象。常用于判斷裂縫發(fā)育地層和尋找氣層。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四余波干擾某些高速地層與井內(nèi)泥漿聲阻抗差別較大，聲波在井內(nèi)泥漿和井壁上反射較強(qiáng)，在井筒內(nèi)的多次反射形成混響聲場，使首波辨認(rèn)極為困難，甚至不可能。測量盲區(qū)雙發(fā)雙收聲系記錄的是兩個(gè)時(shí)差的平均值。在低速地層，上發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離與下發(fā)射時(shí)聲波實(shí)際傳播距離可能完全不重合。此時(shí)，在儀器記錄點(diǎn)附近一定厚度的地層對測量結(jié)果沒有任何貢獻(xiàn)，稱為“盲區(qū)”。此時(shí)所測時(shí)差與記錄點(diǎn)所在深度處地層速度無關(guān)。第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4.4刻度與測井質(zhì)量控制刻度主要包括地面設(shè)備的校準(zhǔn)和井下儀器的檢查。井下儀器的檢查通常是在充滿水的鋁管或在井中的鋼套管內(nèi)進(jìn)行（鋁管和鋼套管的時(shí)差約為57μs/ft）；上井前應(yīng)在車間進(jìn)行鋁筒刻度，所測值與標(biāo)稱值絕對誤差應(yīng)在5μs/m（1.5μs/ft）以內(nèi)；套管聲波時(shí)差數(shù)值應(yīng)在187±5μs/m（57±2μs/ft）；滲透層不得出現(xiàn)與地層無關(guān)的跳動，遇周波跳躍時(shí)，應(yīng)減速后重復(fù)測量；測井曲線值不得低于巖石骨架值；滲透層時(shí)差值應(yīng)符合地區(qū)規(guī)律。利用它計(jì)算的孔隙度值應(yīng)與其它孔隙度測井得到的數(shù)值基本一致。第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四4.5主要應(yīng)用確定地層巖性和孔隙度地層聲速和地層孔隙度有關(guān)，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室測量可以確定聲速或時(shí)差與孔隙度的關(guān)系，所以由聲速測井的時(shí)差值可以估算地層孔隙度。常用威利時(shí)間平均公式：得到公式適用于：均勻粒間孔隙、固結(jié)壓實(shí)純地層。其它情況需要校正，常見的壓實(shí)校正公式：不同巖性地層聲速（時(shí)差）不同，可以識別地層巖性。識別氣層和裂縫主要依據(jù)時(shí)差明顯變大或“周波跳躍”現(xiàn)象。檢測地層壓力異常（超壓地層）(鉆井上很有用)

主要骨架及流體參數(shù)（單位：μs/m）砂巖：168或182石灰?guī)r：156白云巖：143淡水泥漿：620鹽水泥漿：608第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5、密度測井巖石體積密度是表征巖石性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，它不但與巖石礦物成分和含量有關(guān)，還與孔隙度和孔隙流體類型及含量有關(guān)。用伽馬源發(fā)射的射線照射地層，根據(jù)康普頓效應(yīng)測量地層密度稱為地層密度測井；根據(jù)康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)，用能譜分析法測量巖石光電吸收截面和體積密度的方法稱為巖性-密度測井；密度測井是三種主要的巖性-孔隙度測井方法之一。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.1測井基礎(chǔ)伽馬射線與物質(zhì)相互作用主要有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)引起伽馬射線減弱，用康普頓減弱系數(shù)σ表示：，一定條件下，σ與介質(zhì)密度ρ成正比，由此發(fā)展了密度測井。光電效應(yīng)導(dǎo)致伽馬光子被完全吸收，用宏觀光電吸收截面Σ表示：，測井中K為常數(shù)，故Σ可反映巖性。另外常用光電吸收截面指數(shù)Pe＝Σ/Z=KZ3.6和體積光電吸收截面指數(shù)反映巖性。密度測井利用了康普頓效應(yīng)，測量地層體積密度；第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.2測井原理（1）伽馬源：

密度測井選用Cs137（2）密度測井：計(jì)數(shù)率：伽馬射線計(jì)數(shù)率與密度的關(guān)系為。當(dāng)伽馬源強(qiáng)度和源距選定后，探測器接收到的散射伽馬強(qiáng)度決定于兩個(gè)過程：發(fā)射的伽馬經(jīng)一次或多次散射后能到達(dá)探測器的光子數(shù)；射向探測器的光子被再散射而改變方向或被吸收的光子數(shù)。測井選用的正源距情況下，后者超過前者，即：地層密度越大，計(jì)數(shù)率越低。測量方式：采用貼井壁測量方式。為了克服泥餅（厚度hmc和密度mc）影響，常采用雙源距補(bǔ)償密度測井：，其中L由長源距計(jì)數(shù)率得到，由長、短源距計(jì)數(shù)率共同得到（對長源距測量結(jié)果影響較?。?。記錄曲線：補(bǔ)償密度（FDC）記錄

b和

兩條曲線。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.3影響因素及校正（1）泥餅影響：密度測井主要受泥餅厚度和密度的影響，采用補(bǔ)償密度測井可以較好地補(bǔ)償這種影響；（2）井眼影響：普通泥漿、井徑較小時(shí)可以忽略井影響，否則需要圖版校正；當(dāng)井內(nèi)重晶石(密度大)泥漿時(shí)，若重晶石含量高，需要校正。（3）自然放射性：FDC的ρb受自然放射性影響要大于LDT，而LDT的ρb幾乎不受影響?？蓪Ω叻诺貙拥摩裝進(jìn)行校正。（4）儀器刻度條件：FDC的ρb是在飽和淡水的純石灰?guī)r刻度井中刻度的，只有石灰?guī)r地層測量的ρb與實(shí)際值一致，其它巖性測得視密度，與真密度有差別，但誤差很小，通?？梢圆豢紤]。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.4儀器刻度密度測井儀器刻度：

密度測井儀器是在幾個(gè)已經(jīng)精確知道了其體積密度的純實(shí)驗(yàn)地層中刻度的。這些地層包括石灰?guī)r、砂巖和白云巖的廣闊范圍，目前主要使用石灰?guī)r。用主刻度標(biāo)準(zhǔn)器將密度測井的儀器讀數(shù)與地層體積密度聯(lián)系起來。井場刻度方法是用兩個(gè)現(xiàn)場刻度器得到低、中、高體積密度值。在測井前和測井后都要用每個(gè)刻度器測定儀器響應(yīng)的變化，以便確證數(shù)據(jù)是否可靠。刻度必須遠(yuǎn)離密度較大的物質(zhì)，可以使儀器離地面5英尺高，離墻體、管道等至少6英尺遠(yuǎn)。由于低溫下探測器會發(fā)生漂移，所以刻度時(shí)溫度至少應(yīng)為10C。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.5測井質(zhì)量控制按刻度規(guī)范對儀器進(jìn)行刻度和校驗(yàn)；補(bǔ)償密度測井應(yīng)記錄補(bǔ)償密度、泥餅校正和井徑曲線。除鉆井液中加重晶石或地層為煤層、黃鐵礦層外，泥餅校正值（）應(yīng)為零或小的正值。FDC測井曲線與CNL、BHC、GR曲線有相關(guān)性，所計(jì)算的地層孔隙度與CNL、BHC計(jì)算的地層孔隙度應(yīng)基本相同。在致密地層，測井值應(yīng)與巖石骨架值相吻合。重復(fù)曲線、重復(fù)測井接圖與主曲線對比形狀基本相同。在井壁規(guī)則處，F(xiàn)DC誤差絕對值小于0.03g/cm3，光電吸收截面指數(shù)誤差絕對值小于0.46b/電子。密度和Pe值的精度和重復(fù)性在以下情況中都下降：不規(guī)則井眼、有裂縫和空洞地層、厚泥餅或間隙。最高的測井速度一般為30ft/min（9m/min）。在已知標(biāo)志層中檢查測井值的一致性。第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.6資料應(yīng)用確定巖性和孔隙度

這是其主要用途，并常與中子孔隙度測井等結(jié)合使用。確定泥質(zhì)含量

可以利用密度-聲波時(shí)差交會圖；也可利用Pe或U計(jì)算泥質(zhì)含量。劃分裂縫帶和氣層

裂縫發(fā)育時(shí)，泥漿進(jìn)入裂縫，使b、和Pe值都會有顯示。氣層的判斷要與其它資料結(jié)合，地層含天然氣可使b值降低，而密度孔隙度φD增大。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四6、補(bǔ)償中子測井

在地下儲集層中，孔隙空間一般都充滿了流體。無論水、油和氣都含有氫，而巖石的骨架部分基本不含氫，因而通過測量巖石的含氫量，可以確定巖石孔隙度。補(bǔ)償中子測井就是通過測量下井儀周圍地層含氫量的一種孔隙度測井方法。是重要的巖性-孔隙度測井方法之一（常說的中子孔隙度測井包括井壁種子SNP和補(bǔ)償中子CNL）。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四6.1測井基礎(chǔ)（1）中子與地層的相互作用：脈沖中子源發(fā)射的14Mev快中子首先與地層發(fā)生非彈性散射，快中子能量降低；經(jīng)過一、二次非彈性散射后，不可能繼續(xù)發(fā)生非彈性散射，而只能發(fā)生彈性散射而繼續(xù)減速作用；同位素中子源發(fā)射的5Mev的快中子幾乎都是從彈性散射開始減速過程；由于氫原子量近似等于中子質(zhì)量，在中子和氫原子發(fā)生彈性碰撞時(shí)損失能量最大，即氫對快中子的減速能力最強(qiáng)?？熘凶颖粶p速就會變成超熱中子或熱中子；熱中子與地層原子處于熱平衡狀態(tài)，不再減速，而由密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域擴(kuò)散，直至被地層原子核俘獲為止；地層常見元素中，對熱中子俘獲能力最強(qiáng)的是氯，因此巖石對熱中子的俘獲能力主要取決于含氯量。氯主要存在于地層水中。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（2）影響熱中子計(jì)數(shù)率的因素?zé)嶂凶拥目臻g分布既與巖層的含氫量有關(guān)，又與含氯量有關(guān)；離源距離越遠(yuǎn)，計(jì)數(shù)率越低；指數(shù)規(guī)律降低；測井采用正源距時(shí)，孔隙度越大，含氫越多，計(jì)數(shù)率越低；通過熱中子計(jì)數(shù)反映巖層含氫量，進(jìn)而反映孔隙度時(shí)，氯含量就是干擾因素。補(bǔ)償中子測井的“補(bǔ)償”就是補(bǔ)償?shù)袈鹊挠绊?。?2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四6.2測井原理

補(bǔ)償中子測井采用雙源距比值法測量：用長、短源距兩個(gè)探測器接收熱中子，得到兩個(gè)計(jì)數(shù)率Nt(r1)，Nt(r2)，根據(jù)用石灰?guī)r刻度的儀器得到的計(jì)數(shù)率比值Nt(r1)/Nt(r2)與石灰?guī)r孔隙度φN的關(guān)系，補(bǔ)償中子測井直接給出石灰?guī)r孔隙度值曲線。當(dāng)源距r足夠大時(shí)，計(jì)數(shù)率比值Nt(r1)/Nt(r2)只與減速性質(zhì)有關(guān)，基本不受俘獲性質(zhì)影響。第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四6.3測井刻度中子測井儀一級裸眼井刻度是在淡水飽和的純的實(shí)驗(yàn)室地層中進(jìn)行的?？潭染娜斯さ貙佣际怯商烊坏氖?guī)r加工制成。進(jìn)行刻度的裝置有三種（三級）：國家級環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)井：即一級標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置（稱API實(shí)驗(yàn)井），提供放射性類型測井測量值和地層參數(shù)進(jìn)行比較的一級標(biāo)準(zhǔn)。公司級環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)井：即二級標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置。其數(shù)據(jù)通過一級刻度標(biāo)定，以保證刻度標(biāo)準(zhǔn)的精確。現(xiàn)場用輕便環(huán)境模擬刻度器：即三級標(biāo)準(zhǔn)刻度裝置。井下儀器對該刻度器的基本響應(yīng)，通過與一、二級刻度的響應(yīng)相