測(cè)井概述

1、測(cè)井的概念：

測(cè)井，也叫地球物理測(cè)井或礦場(chǎng)地球物理，簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)井，是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性，測(cè)量地球物理參數(shù)的方法，屬于應(yīng)用地球物理方法（包括重、磁、電、震、核）之一。簡(jiǎn)而言之，測(cè)井就是測(cè)量地層巖石的物理參數(shù)，就如同用溫度計(jì)測(cè)量溫度是同樣的道理；

石油鉆井時(shí)，在鉆到設(shè)計(jì)井深深度后都必須進(jìn)行測(cè)井，以獲得各種石油地質(zhì)及工程技術(shù)資料，作為完井和開(kāi)發(fā)油田的原始資料。這種測(cè)井習(xí)慣上稱(chēng)為裸眼測(cè)井。而在油井下完套管后所進(jìn)行的二系列測(cè)井，習(xí)慣上稱(chēng)為生產(chǎn)測(cè)井或開(kāi)發(fā)測(cè)井。其發(fā)展大體經(jīng)歷了模擬測(cè)井、數(shù)字測(cè)井、數(shù)控測(cè)井、成像測(cè)井四個(gè)階段。

2、測(cè)井的原理

任何物質(zhì)組成的基本單位是分子或原子，原子又包括原子核和電子。巖石可以導(dǎo)電的。我們可以通過(guò)向地層發(fā)射電流來(lái)測(cè)量電阻率，通過(guò)向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來(lái)測(cè)量中子孔隙度和密度。地層含有放射性物質(zhì)，具有放射性（伽馬）；地層作為一種介質(zhì)，聲波可以在其中傳播，測(cè)量聲波在地層里傳播速度的快慢（聲波時(shí)差）。地層里的地層水里面含有離子，它們會(huì)和井眼中泥漿中的離子發(fā)生移動(dòng)，形成電流，我們可以測(cè)量到電位的高低（自然電位）。

3、測(cè)井的方法

1）電纜測(cè)井是用電纜將測(cè)井儀器下放至井底，再上提，上提的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量記錄。常規(guī)的測(cè)井曲線有9條；

2）隨鉆測(cè)井（LWD-log while drilling）是將測(cè)井儀器連接在鉆具上，在鉆井的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)井的方式。邊鉆邊測(cè)，為實(shí)時(shí)測(cè)井（realtime),井眼打好之后起鉆進(jìn)行測(cè)井為(tipe log)；

4、測(cè)井的參數(shù)

1) GR-自然伽馬

GR是測(cè)量地層里面的放射性含量，巖石里粘土含放射性物質(zhì)最多。通常，泥巖GR高，砂巖GR低。

2) SP-自然電位

地層流體中除油氣的地層水中的離子和井眼中泥漿的離子的濃度是不一樣的，由于濃度差，高濃度的離子會(huì)向低濃度的離子發(fā)生轉(zhuǎn)移，于是就形成電流。自然電位就是測(cè)量電位的高低，以分辨砂巖還是泥巖。

3) CAL-井徑

井徑就是測(cè)量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的鉆頭鉆的井眼，測(cè)量的井徑或?yàn)榘舜绨耄虼笥诎舜绨耄ǚQ(chēng)擴(kuò)徑），或小于八寸半（稱(chēng)縮徑）。測(cè)量的井徑是對(duì)所鉆井眼尺寸大小的直觀認(rèn)識(shí)。

4) AC-聲波

常說(shuō)人所說(shuō)的聲波即是聲波時(shí)差，單位為毫秒每英尺，聲波時(shí)差小，也就是聲波在地層傳播的時(shí)間少，說(shuō)明地層比較致密和堅(jiān)硬。反之地層比較疏松。

5) ZDL-密度

用放射源向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來(lái)測(cè)量密度，密度值是巖石單位體積的密度，包括固體和流體。

6) CN-中子

用放射源向地層發(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來(lái)測(cè)量中子，我們也叫中子孔隙度，也叫總孔隙度，測(cè)量的是流體體積占整個(gè)巖石的百分比。

7) 電阻率  resistivity

電阻率分為微側(cè)向和雙側(cè)向（包括淺側(cè)向和深側(cè)向），它們的區(qū)別就在于探測(cè)深度不一樣，深側(cè)向探測(cè)深度最大，淺側(cè)向次之，微側(cè)向最小。由于泥漿對(duì)地層的侵入不同，井眼為圓心在不同的半徑范圍內(nèi)，地層有完全被泥漿侵入、部分被泥漿侵入、未被泥漿侵入，這分別對(duì)應(yīng)微側(cè)向、淺側(cè)向、深側(cè)向探測(cè)的地層。

8) 其它

• 核磁測(cè)井;

• 測(cè)壓取樣(測(cè)壓是測(cè)量地層壓力，以計(jì)算地層流體的密度，進(jìn)而確定流體性質(zhì)；取樣是將地層里的流體抽出來(lái)取到地面);

• 井壁取心;

• 垂直地震（VSP）(Vertical seismic profile);

5、測(cè)井解釋

測(cè)井解釋的一般過(guò)程：先找儲(chǔ)層，再找油氣，一般來(lái)說(shuō)油氣水只存在于砂巖中，GR值低的為砂巖。GR高的為泥巖，找到砂巖之后，再在砂巖中找電阻率較高的層位，基本上就是油氣層。

一般地，油氣層的曲線響應(yīng)是：伽馬（GR）較低，電阻率較高，中子較小，密度較小。 對(duì)應(yīng)的，水層的電阻率相對(duì)油氣層電阻率偏低。

==自然伽瑪測(cè)井==

自然伽馬測(cè)井是沿井身測(cè)量巖層的天然伽馬射線強(qiáng)度的方法。通過(guò)測(cè)井結(jié)果就有可能劃分出所鉆地層的地質(zhì)剖面、確定砂泥巖剖面中砂巖泥質(zhì)含量和定性地判斷巖層的滲透性。

1、自然伽瑪測(cè)井原理

巖石中的自然放射性元素主要是鈾(238U)、釷(232Th)及其衰變產(chǎn)物和鉀的同位素(40K)。巖石中的自然放射性取決于U 、Th、K的含量。不同巖石放射元素的種類(lèi)和含量是不同的。火成巖的放射性較強(qiáng)，變質(zhì)巖次之，沉積巖最弱。鉀、釷這兩種物質(zhì)的沉積主要跟巖石的吸附作用(顆粒越細(xì)，吸附的放射性物質(zhì)越多)有關(guān)，而鈾的沉積與氧化環(huán)境、還原環(huán)境及有機(jī)質(zhì)的富集與否密切相關(guān)。沉積巖中又以泥巖(粘上)的放射性較強(qiáng)，砂巖、石灰?guī)r、白云巖的放射性較弱，且隨泥質(zhì)含量的增加，而放射性增強(qiáng)。因此，利用自然伽馬測(cè)井有可能區(qū)分巖性。特別是從剖面中識(shí)別非泥質(zhì)地層，并估計(jì)儲(chǔ)集層的泥質(zhì)含量。

當(dāng)自然伽馬射線穿過(guò)鉆井液和儀器外殼進(jìn)入探測(cè)器。經(jīng)過(guò)閃爍計(jì)數(shù)器，將伽馬射線轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器把電脈沖放大后由電纜送到地面儀器。地面儀器把每分鐘電脈沖數(shù)轉(zhuǎn)變成與其成正比例的電位差進(jìn)行記錄，并下儀器沿井身移動(dòng)，就連續(xù)記錄出井剖面上自然伽馬強(qiáng)度曲線，稱(chēng)為GR。

2、影響因素

1) 測(cè)井速度：測(cè)速大，測(cè)井曲線形狀發(fā)生畸變；

2) 統(tǒng)計(jì)起伏：衰變和射線探測(cè)的隨機(jī)性；

3) 井眼條件的影響：井徑、泥漿密度、套管、水泥環(huán)等。

3、自然伽瑪測(cè)井的作用

1) 劃分巖性

根據(jù)不同的巖性然伽射線強(qiáng)度不同可以劃分巖性。在砂泥巖剖面，純砂巖GR最低，粘土最高，泥質(zhì)砂巖較低，泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖較高。即自然伽馬隨泥質(zhì)含量的增加而升高。在碳酸鹽巖地層中，純石灰?guī)r和純白云巖最低，泥巖和頁(yè)巖最高，泥灰?guī)r較高，泥質(zhì)石灰?guī)r，泥質(zhì)白云巖界于它們之間，也是隨泥質(zhì)增加曲線數(shù)值增高。膏鹽剖面中，石膏層的數(shù)值最低，泥巖最高，砂巖在二者之間。

2) 進(jìn)行地層對(duì)比

(1) 一般與孔隙流體無(wú)關(guān)。儲(chǔ)層含油、含水或含氣對(duì)曲線影響不大，或根本沒(méi)什么影響，用自然電位和電阻率進(jìn)行對(duì)比，同一儲(chǔ)層由于含流體性質(zhì)不同差別很大。含水時(shí)自然電位異常幅度大，電阻率低。含油氣時(shí)異常幅度小，電阻率高。在套管井也可以進(jìn)行地層比。
    (2) 很容易識(shí)別風(fēng)化殼、薄的頁(yè)巖等，曲線特征明顯。
    (3) 在膏鹽剖面及鹽水鉆井液條件下，自然電位和電阻率曲線變化較小，就顯示出了自然伽馬曲線進(jìn)行對(duì)比的優(yōu)越性。
    (4) 砂泥巖剖面：低GR的為砂巖儲(chǔ)集層，在厚層狀態(tài)下可以用半幅點(diǎn)分層；碳酸鹽巖剖面:低GR說(shuō)明含泥質(zhì)少的純巖石，結(jié)合高孔隙度、低電阻率可劃分出儲(chǔ)集層。

3) 確定泥質(zhì)含量

在地層巖石中，火山巖和變質(zhì)巖本身含有放射性礦物，可以發(fā)射伽馬射線；沉積巖則不含有放射性礦物，其放射性主要由泥質(zhì)吸附放射性物質(zhì)引起的。因此可以通過(guò)放射性的大小來(lái)判斷泥質(zhì)含量的高低。

==自然電位測(cè)井==

1、自然電位形成原因

由于泥漿與地層水的礦化度不同，在鉆開(kāi)巖層后，在井壁附近兩種不同礦化度的溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，形成自然電場(chǎng)，主要有擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)和擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)。

一般地層水為NaCl溶液，當(dāng)不同濃度的溶液在一起時(shí)存在使?jié)舛冗_(dá)到平衡的自然趨勢(shì)，即高深度溶液中的離子要向低濃度溶液一方遷移，這種過(guò)程叫離子擴(kuò)散。在擴(kuò)散過(guò)程中，各種離子的遷移速度不同，如氯離子遷移速度大于鈉離子(后者多帶水分子)，這樣在低濃度溶液一方富集氯離子(負(fù)電荷)，形成一個(gè)靜電場(chǎng)，電場(chǎng)的形成反過(guò)來(lái)影響離子的遷移速度，最后達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，如此在接觸面附近的電動(dòng)勢(shì)保持一定值，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)記為Ed。

若把滲透性薄膜變成泥巖薄膜，同樣離子將要擴(kuò)散，但泥巖對(duì)負(fù)離子有吸附作用，可以吸附一部分氯離子，擴(kuò)散的結(jié)果使?jié)舛刃〉囊环礁患罅康拟c孩子而帶正電，濃度大的一方富集大量的氯離子而帶負(fù)電，這樣在泥巖薄膜形成擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)記為Eda.

此外還有過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)是在壓力差作用下泥漿濾液向地層滲入時(shí)產(chǎn)生的，只有在壓力差較大時(shí)才考慮過(guò)慮電動(dòng)勢(shì)的影響。

2、自然電位曲線

在自然電位測(cè)井時(shí)一般把測(cè)量電極N放在地面上，電極M用電纜放在井下，提升N電極，沿井軸測(cè)量自然電位(M電位)隨深度變化的曲線叫自然電位曲線(SP)。

由自然電場(chǎng)分布特征可以看到，在砂巖和泥巖交界處，自然電位曲線有明顯變化。在相當(dāng)厚的純屬砂巖和純屬泥巖交界面附近的自然電位變化最大，它是產(chǎn)生自然電場(chǎng)的總電動(dòng)勢(shì)記為E。

通常把E稱(chēng)為靜自然電位，記為SSP，Ed的幅度為砂巖線，Eda的幅度為泥巖線。實(shí)際測(cè)井中以泥巖線作為自然電位測(cè)井曲線的基線(零線)—泥巖基線。偏離泥巖基線為異常幅度。

等效電路：一般自然電流要經(jīng)過(guò)泥漿、砂巖、泥巖，當(dāng)砂巖層為有限厚時(shí)它的自然電位為自然電流，在泫經(jīng)泥漿等效電阻上的電位降，即自然電位曲線SP。

3、SP曲線特點(diǎn)

1) 曲線對(duì)稱(chēng)地層中點(diǎn)；

2) 厚地層SP=SSP曲線半幅度點(diǎn)正對(duì)地層界面；

3) 厚度減小SP減小，地層中間取得幅度最大值。

4) 實(shí)際曲線與理論曲線類(lèi)似，但沒(méi)有理論曲線規(guī)則且沒(méi)有"絕對(duì)零點(diǎn)"，在砂泥巖剖面井中一般地層水濃度較高，因此在砂巖層段出現(xiàn)"負(fù)異常'。

4、SP曲線影響因素

1) 溶液成分的影響；

2) 巖性的影響，比如泥巖和砂巖是不一樣的；

3) 溫度的影響；

4) 地層電阻率的影響；

5) 地層厚度的影響，厚度增加SP增加；

6) 井眼的影響，井徑擴(kuò)大截面積增加，泥漿電阻變小，SP變小。

5、自然電位曲線應(yīng)用

1) 劃分滲透層：砂泥巖剖面井段的特點(diǎn)，泥巖基線，砂巖異常幅度；

2) 估算泥值含量；

3) 確定地層水電阻率。

4) 判斷水淹層位。

==電阻率測(cè)井==

1、普通電阻率測(cè)井

普通電阻率測(cè)井是地球物理測(cè)井中最基本最常用的測(cè)井方法，它根據(jù)巖石導(dǎo)電性的差別，測(cè)量地層的電阻率，在井內(nèi)研究鉆井地質(zhì)剖面。巖石電阻率與巖性、儲(chǔ)油物性、和含油性有著密切的關(guān)系。普通電阻率測(cè)井主要任務(wù)是根據(jù)測(cè)量的巖層電阻率，來(lái)判斷巖性，劃分油氣水曾研究?jī)?chǔ)集層的含油性滲透性和孔隙度。 普通電阻率測(cè)井包括梯度電極系、電位電極系微電極測(cè)井。

2、電極系

在電極系的三個(gè)電極中，有兩個(gè)在同一線路供電線路或測(cè)量線路中，叫成對(duì)電極或同名電極，另外一個(gè)和地面電極在同一線路（測(cè)量線路或供電線路）中，叫不成對(duì)電極或單電極。根據(jù)電極間的相對(duì)位置的不同可以分為梯度電極系和電位電極系。

3、視電阻率曲線的特征

假定只有一個(gè)高電阻率地層，上下圍巖的電阻率相等，并且沒(méi)有井的影響，采用理想電極系進(jìn)行測(cè)量。

1) 梯度電極系視電阻率曲線特征

(1) 曲線與地層中點(diǎn)不對(duì)稱(chēng)，對(duì)著高阻層，底部梯度電極系曲線在地層底界面出現(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，這是確定地層界面的重要特征，來(lái)確定高阻層的頂?shù)捉缑妗?/p>

(2) 地層厚度很大時(shí)，再地層中點(diǎn)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(用來(lái)確定地層的真電阻率)。

(3) 對(duì)于h>L的中厚度巖層，其視電阻率曲線與厚度曲線形狀相似，單隨著厚度的減小，地層中部視電阻率曲線的平直段變小直到消失。

2) 電位電極系視電阻率曲線特征

(1) 當(dāng)上下圍巖電阻率相等時(shí)，電位電極系的視電阻率曲線關(guān)于地層中心對(duì)稱(chēng)。

(2) 當(dāng)?shù)貙雍穸却笥陔姌O距時(shí)，對(duì)應(yīng)高電阻率地層中心，視電阻率曲線顯示極大值地層厚度越大，極大值越接近于地層真電阻率。

(3) 當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮陔姌O距時(shí)，對(duì)應(yīng)高阻層中心，曲線出現(xiàn)極小值。

(4) 對(duì)厚層取曲線的極大值作為電位電極系的視電阻率數(shù)值，圍巖上下界面對(duì)應(yīng)界面處平直段的中點(diǎn)。

4、視電阻率曲線影響因素

1) 采用不同電阻率的泥漿鉆井時(shí)，會(huì)對(duì)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(huì)受到影響。

2) 另外，井位、電極距、上下圍巖性質(zhì)都會(huì)對(duì)視電阻率產(chǎn)生影響。

因此，在用視電阻率曲線來(lái)確定地層真電阻率時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多次校正。

5、微電極測(cè)井

微電極測(cè)井是在普通電阻率測(cè)井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)井方法，它采用特制的微電極測(cè)量井壁附近地層的電阻率,普通電阻率測(cè)井能從剖面上劃分出高阻層，但它不能區(qū)分這個(gè)高阻層是致密層還是滲透層，另外，含油氣地層經(jīng)常會(huì)遇到砂泥巖薄的交互層，由于普通電極系的的電極距較長(zhǎng)，盡管能增加探測(cè)深度，但難以劃分薄層(這是一對(duì)矛盾)。因此，為解決上述實(shí)際問(wèn)題，在普通電極系的基礎(chǔ)上，采用了電極距很小的微電極測(cè)井。

1) 微電極測(cè)井的原理

微電極電極距比普通電極系的電極距小的多，為了減小井的影響，電極系采用的特殊的結(jié)構(gòu)，測(cè)井時(shí)使電極緊貼在井壁上，這就大大減小了泥漿對(duì)結(jié)果的影響。

我國(guó)微電極測(cè)井普遍采用微梯度和微電位兩種電極系。在滲透性地層處，由于泥漿濾液侵入地層中，在井的周?chē)纬赡酀{濾液侵入帶，井壁上形成了泥餅，侵入帶內(nèi)的泥漿濾液是不不均勻的。靠近井壁附近，孔隙內(nèi)幾乎都是泥漿濾液，這部分叫泥漿沖洗帶，它的電阻率大于5倍的泥餅電阻率，而泥餅電阻率約為泥漿電阻率的1—3倍，在非滲透的致密層和泥巖層段，沒(méi)有泥餅和侵入帶。滲透層和非滲透層的這種區(qū)別，是區(qū)分它們的重要依據(jù)。

由于微梯度和微電位電極系探測(cè)半徑不同則泥餅?zāi)酀{薄膜(極板與井壁之間夾的泥漿)和沖洗帶之間的電阻率不同，探測(cè)半徑較大的微電位電極系主要受沖洗帶電阻率的影響，顯示較高的數(shù)值。微梯度受泥漿影響較大，顯示較底的數(shù)值。因此在滲透性地層處，這個(gè)差異可以判斷滲透性地層，顯示出的幅度差稱(chēng)為正幅度差，(反之，顯示出的幅度差稱(chēng)為負(fù)幅度差),利用微梯度和微電位的視電阻率曲線的差別研究地層，必須使微電極系和井壁的接觸條件保持不變，所以要求微梯度和微電位同時(shí)測(cè)量。

2) 微電極測(cè)井曲線的應(yīng)用

選用微梯度和微電位兩種電極系以及相應(yīng)的電極距目的是要它們?cè)跐B透性地層上方出現(xiàn)明顯的幅度差，因此，不但要求兩者同時(shí)測(cè)量，而且要將兩條視電阻率曲線畫(huà)在一起，采用重疊法進(jìn)行解釋?zhuān)鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐微電極測(cè)井主要有以下兩種應(yīng)用:

(1) 確定巖層界面，劃分薄層和薄的交互層

通常依據(jù)微電極測(cè)井曲線的半幅點(diǎn)曲線分離點(diǎn)確定地層界面，一般可劃分20cm厚的薄層，薄的交互層也有較清楚的顯示。

(2) 判斷巖性和確定滲透性地層

在滲透性地層處，微電極測(cè)井曲線出現(xiàn)正幅度差，非分滲透性地層處沒(méi)有幅度差，或出現(xiàn)正負(fù)不定的幅度差，根據(jù)微電極測(cè)井視電阻率值的大小和幅度差的大小，可以判斷巖性和確定地層的滲透性。

(3) 確定沖洗帶電阻率Rxo和泥餅厚度hmc

微電極測(cè)井探測(cè)深度淺，因此可用來(lái)確定沖洗帶電阻率Rxo和hmc，但需要使用符合一定條件的圖版。

==聲波測(cè)井==

1、什么是聲波

發(fā)聲體的振動(dòng)在空氣或其他物質(zhì)中的傳播叫做聲波。聲波借助各種介質(zhì)向四面八方傳播。聲波是一種縱波，是彈性介質(zhì)中傳播著的壓力振動(dòng)。但在固體中傳播時(shí)，也可以同時(shí)有縱波及橫波。聲波是一種機(jī)械波，是機(jī)械振動(dòng)在媒介中的傳播過(guò)程。

2、聲波測(cè)井

聲波井是研究地層聲學(xué)性質(zhì)的各種測(cè)井方法的總稱(chēng)，主要用來(lái)測(cè)量地層各種波的傳播速度（縱波、橫波和斯通利波）和幅度。常用的聲波測(cè)井方法有補(bǔ)償聲波測(cè)井、長(zhǎng)源距聲波、陣列聲波測(cè)井、偶極子陣列聲波測(cè)井、超聲波成像測(cè)井等。

聲波測(cè)井首先要在井內(nèi)建立一個(gè)人工聲場(chǎng)，這就需要一個(gè)聲波發(fā)射器，它向井內(nèi)發(fā)射有一定聲功率、有一定方向和頻率特性的聲脈沖。其次，聲波在井內(nèi)的傳播與井內(nèi)流體和井壁附近地層的性質(zhì)有關(guān)。最后，在離聲波發(fā)射器足夠遠(yuǎn)的地方放置聲波接收器。

井內(nèi)泥漿是一種液體，由于它只能發(fā)生體積形變，不能發(fā)生剪切形變，所以它只能傳播縱波，不能傳播橫波。則置于井內(nèi)泥漿中的聲波測(cè)井換能器發(fā)射的或接收的都是縱波。當(dāng)巖石受到聲源激發(fā)時(shí)，它不但能發(fā)生體積形變，而且能發(fā)生剪切形變，故可同時(shí)產(chǎn)生縱波和橫波。

(來(lái)源：oilcore 一點(diǎn)石油)