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簡介

地球物理測井是一門仍在迅速發展的技術學科，伴隨著油氣等礦產資源開發的難度加大和科學技術的快速發展，測井新理論、新方法、新技術也在不斷出現和發展。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及井的技術狀況，分析所記錄的資料，進行地質和工程方面的研究。按測井方法的物理基礎主要有電法測井、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；在油、氣田開發過程中，研究油、氣、水的動態及井的狀況，為制訂開發方案提供依據；使用測井和地質、物探、開發資料，進行區域地質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。測井是將地質信息轉換成物理信號，然后再把物理信號反演回地質信息的一種技術。根據所利用的巖石物理xing質不同，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。根據地質和地球物理條件，合理地選用綜合測井方法。可以詳細研究鉆孔地質剖面、探測有用礦產、詳細提供計算儲量所必需的數據，如油層的有效厚度、孔隙度、含油氣飽和度和滲透率等，以及研究鉆孔技術情況等任務。此外，井中磁測、井中激發激化、井中無線電波和重力測井等方法還可以發現和研究鉆孔附近的盲礦體。測井方法在石油、煤、金屬與非金屬礦產及水文地質、工程地質的鉆孔中，都得到廣泛的應用。特別在油氣田、煤田及水文地質勘探工作中，已成為*的勘探方法之一。

應用領域

應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)是地球物理學的重要分支，它以物理學、數學、地質學為理論基礎，采用*的電子及傳感器、計算機信息論、層析成像和數據處理等技術，借助專門的探測儀器設備，沿鉆井剖面觀測巖層的物理xing質(巖石物理xing質)，以研究和解決地質問題，進而發現油氣、煤、金屬與非金屬、放射xing、地熱、地下水等礦產資源。近年來已擴展到工程地質、災害地質、生態環境、考古研究等應用領域。

測井作為勘探與開發油氣田的重要方法技術，至今已近80年的歷史。隨著科技進步和測井技術本身的發展，它在油氣勘探、開發和生產的全過程中發揮著更大的作用，為油氣工業帶來更高的經濟效益。

前沿問題

近十幾年來的測井技術，特別是20世紀90年代后，取得了重大進展。按照傳統的觀點，測井技術在油氣勘探與開發中，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，這已遠遠跟不上油氣工業迅猛發展的需要。而當今測井工作中評價油氣藏的理論、方法技術有了長足的發展，解決地質問題的領域也在逐步擴大。目前，地球物理測井研究和解決油氣勘探與開發問題，有以下幾方面。

油氣藏的基礎地質問題研究

1)利用地球物理測井信息進行地層層序劃分和標定。

2)利用測井資料進行油氣藏精細地質構造以及斷層研究。

3)以構造地質學基本理論為指導，通過構造應力分析，充分利用測井信息進行裂縫型儲集帶定量研究，認識裂縫發育分布規律。

4)地球物理測井沉積學的研究，綜合其他地質資料，進行沉積微相的分析，確立沉積環境和古水流方向。

地球物理測井是解決有關礦產資源地質、工程地質、災害地質、生態環境等問題的手段和依據，是對鉆井內實際地質情況有條件地間接反映，必須將測井信息進行深加工，轉換成地質信息、工程信息以及災害地質、生態環境等信息，才能達到認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、地下流體xing質、分布狀況。

此外，測井工作還可用于現代地應力場定量分析，預測和監測地層壓力、破裂壓力，為合理開發油氣和科學鉆探提供依據。

地球物理測井是一門仍在迅速發展的技術學科，伴隨著油氣等礦產資源開發的難度加大和科學技術的快速發展，測井新理論、新方法、新技術也在不斷出現和發展。

測井運用物理學的原理和方法，使用專門的儀器設備，沿鉆井（鉆孔）剖面測量巖石的物xing參數，包括電阻率，聲波速度，巖石密度，射線俘獲及發射能力等參數。根據這些參數，了解井下地質學信息及資源賦存狀態。工程人員根據對這些信息的研究，發現并評價資源（包括石油、天然氣、煤、金屬、非金屬、地熱、地下水等資源）的儲量和賦存狀態。在此基礎上，制定各種資源的合理有效的開發方案。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極其重要的技術手段。甚至在城市的市政規劃中地基勘測、高速鐵路建設及地鐵建設中也發揮著重要的作用。

巖石和礦物有不同的物理特xing，如導電特xing、聲波特xing、放射xing等。這些特xing統稱為巖石和礦物的物理xing質。在地球物理勘探中相應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

地球物理測井的應用范圍如下：確定井剖面的巖石xing質,評價油（氣）、水層,發現煤、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參數，如巖xing成分、孔隙度、飽和度、滲透率煤田儲量計算參數等；確定地層傾角、巖層走向和方位，以及鉆孔傾角和方位角，研究沉積環境等；檢查井下技術情況，如檢查固井質量和套管破裂情況等；發現和研究地下水源（淡地層水）。

發展歷史

地球物理測井方法于1927年由法國人斯倫貝謝兄弟（現在zui大的油田技術服務公司斯倫貝謝創始人）（C.Schlumberger & M.Schlumberger）創始。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，出現了聲波測井、感應測井、側向測井、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理統計方法，對巖層作物理參數計算以進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、泥質砂巖以及其他復雜巖xing的油（氣）層評價仍然十分困難。60年代后期，相繼出現了巖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、淺側向測井，深、中感應測井，微側向測井），及地層傾角測井，對單一巖xing與復雜巖xing地層進行巖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分析。70年代末期出現了數控測井儀，應用電子計算機處理和解釋測井信息，實現了測井系列化、數字化。

分類 　一般按所探測的巖石物理xing質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

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

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上發展了微電極測井。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，能較準確地指示泥餅的存在及劃分滲透xing地層，能區分儲集層中的薄夾層(非滲透層)以及準確地確定地層厚度。

側向測井

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，使它只沿側向（垂直井軸方向）流入地層。由于側向測井電極系結構不同(如雙側向電極系的淺側向電極系和深側向電極系)，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。

感應測井

是一種探測地層電導率的測井方法。該方法根據電磁感應原理，測量地層中渦流的次生電磁場在接收線圈中產生的感應電動勢，以確定地層的電導率。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，包括離子導電的含高礦化度地層水的油（氣）、水層和電子導電的金屬礦層。

介電測井

是探測巖石介電常數的一種測井方法。由于水的介電常數遠遠大于油（氣）和造巖礦物的介電常數，所以它可用于判斷油田開發中出現的水淹層，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散作用及巖層對離子的吸附作用而產生的。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和水泥環與地層膠結程度的好壞，也是檢查固井質量的有效方法之一。在裸眼中,它用于確定巖石的橫波速度,計算巖石彈xing參數（泊松比、楊氏模量、切變模量等），對于評價煤層的巖石強度特別有用。

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量及套管的工程問題；在裸眼井內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射線強度，或測量經過放射xing源照射后，巖石所產生的次生放射xing射線強度,用以發現放射xing礦藏，確定巖石成分,計算巖石物xing參數，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。可用于研究構造變化，確定斷層、不整合、交錯層、砂壩、巖礁，以及研究地質沉積環境等。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，在裸眼井進行地層流體取樣（油、氣、水），測定地層流體恢復壓力。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組分，用以發現探井中油（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，邊鉆進邊測量，脈沖信號通過泥漿傳輸到地面記錄系統,可以消除泥漿對油（氣）層侵入的影響,能反映油（氣）層的負電阻率，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，控制鉆井質量。這種方法已在世界海洋鉆井工作中使用。

生產測井

測量套管井內流體的流量、含水率、壓力、溫度等參數。它是在射孔作業以后進行的油井生產動態測井。此外，在水文地質勘探中也有廣泛用途。生產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。

數據處理和解釋 　

各種測井儀所記錄的測井信息，分為數字磁帶記錄和連續的模擬曲線照相記錄兩類。后者屬于老的記錄方式，當需要使用計算機處理時，必須通過數字化儀對連續的模擬曲線進行采樣，并將數據記錄在數字磁帶上。

數據處理

測井數據處理的對象是記錄在磁帶上的由測井儀器所獲得經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射線強度等。

測井數據的處理是通過由不同功能的環節組成的流程來實現。通常包括以下幾個主要環節：

①　野外磁帶的檢查與預處理　野外磁帶的檢查，是用程序將磁帶上記錄的數據打印出來，以檢查各種數據文件的鑒別號、深度值、采樣間距、采樣數據是否合理、準確。

預處理的目的是，將野外磁帶處理成便于計算機使用的室內磁帶。其內容是改變記錄格式，對野外磁帶數據進行轉換、刻度、校正及歸類排列，從而得到采樣間距一致、深度對齊、數據正確的室內磁帶。

②　處理　應用各種測井分析程序對室內磁帶上的測井數據進行自動處理解釋，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、巖石礦物成分等十幾個地質參數，并以數據或連續曲線圖的方式顯示出來。處理中，還可以采用交會圖技術，檢查原始測井數據質量，選擇解釋模型及解釋參數等。

解釋

根據處理后所得到的數據或地質參數曲線，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(SPI)、平均巖石骨架顆粒密度()和滲透率指數(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?