重力测井技术若干进展
重 力 测 井 技 术 若 干 进 展
付建伟
（ ． 国 石油 大 学 地 球 探 测 与 信息 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 ， 京 １ ２ ４ １中 北 ０２９ ２ 中 国石 油 大 学 油 气 资 源 与探 测 国家 重 点 实 验 室 ， ． 北京 １ ２ ４ ） ０ ２ ９
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关 键 词 重 力测 井 ， 下 重 力测 量 ， 力 响 应 ， 展 井 重 进
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中 图分 类 号
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文 献 标 识 码 Ａ
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第 ２ 卷 第 ２期 ５
２１ ０ ０年 ４月 （ 码 ： ９ ～ ６ １ 页 ５６ ０）
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付建 伟 ． 力 测 井 技术 若 干 进展 ． 球 物 理 学 进 展 ，００ ２ （） ５ ６ ０ ， Ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０—９ ３ ２ １ ． ２０ ２ 重 地 ２ １ ，５ ２ ：９ ～６ １ Ｄ Ｉ１ ． ９ ９ｊｉ ． ０４２ ０ ．０ ０ ０ ． ３ ． ｓ
摘
要
重 力测 井是 一 种 常 规 的 地 球 物 理 方 法 ， 有 较 大探 测 深 度 ， 以 生 物礁 及 溶 孔 溶 洞 为储 层 的 密度 异 常 体 的 具 对
探 测具 有 重 要 的 意 义 。本 文 论 述 了重 力 测 井 的研 究进 展 ， 析 了重 力 测 井 的 基 本 原 理 以 及 面 临 的 问题 和 急 需解 决 的 分 科 学 问题 ， 论 了今 后 需要 研 究 的方 向及 基 本 课 题 ． 为 重 力 测 井在 解 决 复 杂储 层 勘 探 难 题 和 油 气 藏 动 态 监 测 方 面 讨 认 具 有 其 它常 规 测 井所 不 具 有 的 优 势 ， 力测 井技 术 在 理 论 和 实践 两 方 面 都是 可行 的 ， 有 广 阔 的 发展 前景 ． 重 具
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地球物理勘探技术的现状与未来
地球物理勘探技术的现状与未来地球物理勘探技术是指用物理学原理研究地球内部结构和性质，从而揭示地下矿产资源、水资源、地热能等自然资源的储量、分布和性质的一种勘探方法。
随着社会经济发展进入新时代，人类对于地球物质资源的需求越发迫切，尤其是在环保、节能、新能源等领域的应用需求中，地球物理勘探技术的作用愈发凸显。
本文将对地球物理勘探技术的现状与未来进行探讨。
地球物理勘探技术底层原理及技术现状地球物理勘探技术有许多不同的方法，包括重力测量、磁力测量、地震勘探、电磁法勘探、辐射探测和测井等。
这些方法各有优缺点，也各有适用范围。
在应用时需要综合运用，以达到最佳勘探效果。
一、重力测量重力测量是指通过测量地球不同位置的差异重力场变化来研究地球内部结构、性质和介质变化等信息。
由于地球不同地方的重力场受到的物理因素影响不同，这就使得地球上不同区域的重力场强度存在差异。
在重力场强度异常区域进行测量，可以发掘地球内部盆地、岩石构造变化等信息。
重力测量主要应用于大型地球物质构造的研究，如大型火山构造、或者超大型盆地等。
同时也在建筑、工程测量等领域得到广泛应用。
二、磁力测量磁力测量是指通过对磁场的测量，研究地球内部透磁性变化的一种物理勘探方法。
磁场是由地球内部铁、镍等有磁性物质的组合所形成，通过对地球磁性场的研究，可以揭示地球内部的物理结构、性质以及区域性的地质构造特征。
磁力测量技术在地质勘探中已经得到了很好的应用。
例如在预测矿体和油藏位置时，通过测量目标区域内的磁性异常区域，对于寻找和确定矿体和油藏的位置提供了重要的信息。
三、地震勘探地震勘探是利用地震波在介质中传播的特性，从而研究地下地质构造以及地质界面的一种方法。
地震波的传播路径和速度受到地下地质构造和介质及物理参数等的影响，因此，通过采集地震波并解译地震波传播路径和速度的变化，可以研究地下地质构造和存在的物质。
地震勘探是应用最广泛、效果最好的勘探方法之一。
地震勘探可以区分岩性、描述地层、关联结构、揭示构造以及详细描述矿体、油藏等地下介质的变化。
测井技术的发展和现状
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§1.1 自然电位测井
•自然电位成因 一般由地层和泥浆之间电化学作用和动电学作用产生的。
1、扩散—吸附电位：
纯砂岩 -11.6 mV/18 C 纯泥岩 59.1 mV /18 C
2、过滤电位（一般可忽略）：
泥浆柱与地层之间存在压差时，液体发 生过滤作用产生的。
•双侧向应用 1、适合于高阻剖面、盐水泥浆条件。 2、划分剖面，判断油（气）、水层； 3、求取地层真电阻率； 4、用于高阻地层裂缝识别，储层评价。
裂缝储层评价
lld =140 m lls =52 lld/lls=2.8 =7.5%
§1.4 感应测井
•基本原理 利用电磁感应原理测量地层电导率的方法。
•应用
1、提取纵、横波信息（时差和幅度） 2、利用纵、横波时差确定岩性 3、确定地层孔隙度 4、利用时差和幅度信息识别裂缝 5、计算弹性模量和力学参数，分析岩层机械特性。
•微电极测井应用
1、详细划分地层剖面； 2、判断岩性，划分渗透层； 3、精确划分储层有效厚度； 4、确定冲洗带电阻率。 5、分析储层非均质性
§1.3 侧向（聚焦）测井
•基本原理
盐水泥浆、高阻薄层条件下， 普通电阻率测井失真，········ 增加屏蔽电极， 使主电流被聚焦， 侧向流入地层的电极系测量方法。
与压差、滤液电阻率成正比 。 渗透层 平均值约为 0.77 mV
吸附电位
泥岩 - +
砂岩
+-
扩散电位
泥岩
+
+ Na+
+
— +——
— + Cl -
—+ —+
重力勘探在地球内部结构研究中的应用
重力勘探在地球内部结构研究中的应用地球内部结构的研究对于地质学和地球科学的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步，越来越多的方法和技术被应用于地球内部的探索。
其中，重力勘探作为一种非常有用的地球物理方法，在地球内部结构研究中具备独特的优势。
本文将介绍重力勘探在地球内部结构研究中的应用，并探讨其在这一领域的意义和进展。
一、重力勘探简介重力勘探是一种通过测量重力场变化来研究地球内部结构和地质构造的方法。
它基于牛顿万有引力定律，通过测量地球上不同位置的重力加速度差异，得到地下不同密度体的分布情况。
重力勘探在地质勘探、地球科学研究和资源勘探等领域有广泛应用，其中在地球内部结构研究中具有独特优势。
二、地球内部结构研究中的应用1. 密度分布测定重力勘探可以通过测量地球上不同位置的重力加速度差异，推断地下岩石的密度分布情况。
岩石的密度与其成分和物性有关，通过重力勘探可以初步确定地球内部的密度分布情况，为揭示地球内部结构提供重要线索。
2. 地壳厚度测量地球的地壳是地球内部结构的重要组成部分，重力勘探可通过测量地球上不同位置的重力加速度变化来确定地壳的厚度分布。
地下地壳的密度变化会引起地表重力场的变化，通过重力勘探可以推断地壳的厚度，从而加深对地球内部结构的认识。
3. 地幔和核的研究通过重力勘探可以探测到地球内部不同密度层之间的界面，从而揭示地球内部的结构特征。
在地幔和核的研究中，重力勘探可以提供关于地下界面和物质分界面的信息，帮助科学家了解地球深部的构造和成分。
4. 地质构造分析重力勘探在地球内部结构研究中还可以用于地质构造的分析。
不同地质构造单元的密度差异会导致地表重力场的变化，通过重力勘探可以研究和解释不同地质构造单元的空间分布和相互关系，进一步揭示地球内部结构的演化历史。
三、重力勘探在地球内部结构研究中的意义和进展重力勘探在地球内部结构研究中具备独特的优势和意义。
首先，重力勘探不依赖于地下介质的电性和磁性，因此能够研究不同介质的密度分布和结构特征。
现代地质学研究中的重力勘探方法
现代地质学研究中的重力勘探方法地质学作为一门研究地球构造和内部现象的学科，采用了多种研究方法来揭示地球的奥秘。
其中，重力勘探方法在现代地质学研究中发挥着重要的作用。
本文将从理论基础、应用领域和技术发展等方面进行探讨。
重力勘探方法基于“重力场”的理论基础。
地球上的重力场是指地表或地壳内物体由于引力作用所产生的一种物理现象。
根据牛顿的万有引力定律，地球上任何两个物体之间都存在引力。
而物质的分布情况会影响重力场的强弱和方向。
重力勘探方法就是通过测量和分析重力场的变化，来推断地下的物质分布情况和地形特征。
重力勘探方法的应用领域十分广泛。
它不仅可用于地质勘查、矿产资源开发等领域，还可以应用于环境地质调查、地下水资源勘探等实际问题中。
例如，在矿产资源开发中，重力勘探方法可以帮助矿产勘探人员确定矿体的形态和分布，有助于合理规划矿产开发工作。
在环境地质调查中，重力勘探方法可以用来探测地层的厚度和构造特征，有助于评估地下水资源的储量和分布情况。
重力勘探方法在技术发展方面也取得了显著的进展。
过去，人们主要依靠精密重力仪进行测量，但这种仪器较为笨重且操作复杂。
近年来，随着技术的不断进步，采用无人机搭载重力传感器进行测量成为了一种新的方法。
这种方法具有灵活性强、测量效率高的特点，使得重力勘探更加便捷和高效。
然而，重力勘探方法仍然存在一些局限性。
首先，由于地壳中的岩石密度和物质分布的复杂性，解释重力场数据需要考虑多种因素的综合作用，如地壳的厚度、岩石的密度等。
因此，需要建立精确可靠的地质模型来进一步分析和解释测量数据。
此外，运用重力勘探方法需要专业的设备和人员，成本较高。
因此，在实际应用中需要权衡成本与效益。
总的来说，重力勘探方法在现代地质学研究中具有重要地位和作用。
它通过测量和分析重力场的变化，为地质学研究提供了一种有效的手段。
基于重力勘探方法的研究成果，可以为人们提供有关地球内部结构和地质现象的重要信息，有助于提升地质资源开发的效率和质量。
重磁力测量在石油勘探的应用及进展 ppt课件
重磁任务 磁法反演，磁性基底 的深度，垂直断层识 别，梯度分析，区域 沉积中心及沉积路径 的突出 沉积中心及沉积路径 的突出，综合盆地模 拟，密度反演，磁性 源确定，沉积磁性分 析 ，古磁分析，综合 速度分析（二维和三 维）
ppt课件
综合资料 综合钻探及露头资料， 地形资料，遥感资料， 地震资料，层序地层 分析，地震地层学分 析 综合地震资料，岩性 资料（露头及钻探）， 层序地层分析，生物 地层资料
ppt课件
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在墨西哥湾，为了描述圈闭的翼部，在一个盐丘上方采 集了三维地震资料。处理地震资料之前首先处理和解释 了与三维地震测量同时采集的高精度重力数据。重力资 料解释预测在盐丘一侧有一个大的突出部位 （overhang），而盐丘另一侧面接近垂直。由重力资 料解释得到的这个盐丘模型，指导了地震处理人员选择 适当的叠前深度偏移速度模型，指导三维地震解释者尽 可能靠近盐丘面进行勘探。 在墨西哥湾，根据在海面上方250ft处的高分辨率航磁 测量，发现了由盐丘构造引起的少有的磁异常极小值。 同时磁法模拟确定了抗磁性盐丘的棱边及总体厚度。
ppt课件 4
一、重磁力测量所解决的油气地质问题
近年来，随着重磁力原始数据的采集速度 和精度（含各项外部改正的精度）的成倍 提高，处理解释技术的飞快进步，大比例 （1/1万～ 1/5万），高密度点的重磁力勘 探日趋广泛，过去被忽视的微弱异常研究 愈越来越受到重视，并在沉积体系划分、 油气的重力资料检测方面获得突破，正得 到广泛地运用，取得了很好的经济效益， 在油气田的开发过程中，也有人运用微重 力勘探对区块评价并配合测井等资料进行 储量计算等。
ppt课件
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在墨西哥湾的深海区，根据卫星重力资料对局 部大地水准面所约束的海洋环流模型作出预测， 钻探者作好了充分准备，当涡流（Eddy）通过 后马上恢复钻探操作，节省了时间。
重力与磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用
重力与磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用近年来，随着科学技术的快速发展，勘探技术在矿产资源评估中扮演着越来越重要的角色。
在这些勘探技术中，重力和磁力勘探技术因其在矿产资源评估中的广泛应用而备受关注。
本文将详细介绍重力与磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用。
一、重力勘探技术在矿产资源评估中的应用重力勘探技术是利用地球重力场探测地下物质分布的一种方法。
其原理是根据物体的质量差异对重力场产生微弱影响的特性。
在矿产资源评估中，重力勘探技术常用于矿床的测量和勘探。
通过测量地表和地下不同位置的重力值，可以获得地下物体的质量分布情况，从而推断出矿床的位置和规模。
重力勘探技术在矿产资源评估中的应用主要有以下几个方面：1. 矿床探测：重力勘探技术可以帮助确定矿床的位置和规模。
通过测量不同位置的重力值，可以获取地下物质的质量分布情况，从而判断矿床的存在与否以及其规模大小。
2. 寻找矿体边界：矿体的边界是勘探工作中的重要信息。
重力勘探技术可以提供关于不同地下物质界面之间的重力异常数据，通过分析这些数据可以确定矿体的边界位置。
这对于矿产资源的评估和开采具有重要意义。
3. 研究地质结构：矿产资源的形成与地质结构息息相关。
重力勘探技术可以探测地下岩层的密度变化，从而了解地质结构的分布情况，为矿产资源评估提供有力的依据。
二、磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用磁力勘探技术是利用地球磁场探测地下物质分布的一种方法。
地球磁场在地球表面产生微弱的磁场变化，通过测量这些变化可以获得地下物质的分布情况。
在矿产资源评估中，磁力勘探技术常用于寻找磁性物质和矿床的勘探。
磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用主要有以下几个方面：1. 磁性物质寻找：磁力勘探技术可以探测地下磁性物质的分布情况。
通过测量地表和地下不同位置的磁场强度，可以获取磁性物质的分布特征，从而寻找磁性矿床或矿体。
2. 矿床勘探：磁性矿床是矿产资源中的重要类型之一。
磁力勘探技术可以帮助确定磁性矿床的位置和规模。
重力勘探在地质构造研究中的应用
重力勘探在地质构造研究中的应用地质构造研究是地球科学领域的重要研究方向之一，而重力勘探作为一种非常有效的地球物理勘探手段，被广泛运用于地质构造研究中。
本文将介绍重力勘探在地质构造研究中的应用，并重点讨论其原理和方法。
一、重力勘探原理重力勘探是利用地球引力场的变化来推断地下构造和密度分布的一种方法。
根据牛顿引力定律，两个物体间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
地球的密度是不均匀分布的，不同密度的岩石和矿石会对重力场产生微小的扰动。
通过测量地球引力场的变化，可以推断地下构造和岩石密度的分布情况。
二、重力勘探方法重力勘探主要通过测量地表上某一固定点的重力值来研究地下结构。
常见的重力测量仪器是重力仪，它可以测量地表上某一点的重力值，并将其转化为数字信号进行记录。
重力异常是指真实重力场与基准重力场之间的差异，通过分析重力异常的空间分布特征，可以推断地下构造的变化。
三、1. 地壳运动研究地壳运动是指地壳的变形与演化过程，在地质构造研究中具有重要意义。
重力测量可以提供地壳变形的定量信息，通过长期连续的重力观测，可以监测地壳垂直变形的趋势。
通过分析重力场的变化，可以揭示地震活动、火山活动等地质构造运动的特征和规律。
2. 岩石构造研究不同岩石的密度各异，而重力测量可以提供岩石密度的信息。
通过测量岩石的重力异常，可以推断不同岩石体之间的界面位置和形态，进而揭示出地下岩石的空间分布和变形。
这对地质学家探索岩石成因、岩浆作用等问题具有重要帮助。
3. 地质构造探测地质构造是地球上各类地质现象的总称，包括褶皱、断层、断裂等。
重力勘探可以通过测量重力场的异常变化，探测地下的褶皱、断层等构造的存在和分布。
通过与其他地球物理测量数据相结合，可以更全面地研究地质构造现象及其对应的地质事件。
四、重力勘探的局限性和挑战虽然重力勘探在地质构造研究中具有广泛的应用前景，但也存在一些局限性和挑战。
首先，重力测量所得的数据具有一定的噪声和误差，需要进行数据处理和校正，以提高数据的准确性。
重力与磁法在有色金属矿产勘探中的研究进展
重力与磁法在有色金属矿产勘探中的研究进展摘要：随着时代的快速发展，在有色金属矿产资源的储蓄方面通过跟随时代发展的步伐去对应用的技术做出改进，这样才可以更好的提高所需求量。
在具体的谈判过程当中，仍然会存在着很多不同的问题，而很多树的矿山之中，有色金属矿产资源也正面临着枯竭的危险。
这对地质勘探工作的顺利发展造成了很大影响。
对于各种问题的存在，需要从各个方面分析出地质勘探工作的主要特点。
同时需要对于勘探工作当中所存在的一些问题进行针对性的解决。
通过利用科学合理的方式进行勘探工作，整个有色金属矿产资源才能够在应用方面更加合理。
基于此，本篇文章对重力与磁法在有色金属矿产勘探中的研究进展进行研究，以供参考。
关键词：重力与磁法；有色金属；矿产勘探；研究进展引言对于有色金属矿产资源方面的地质勘探工作，我们国家从来没有停止。
由于改革开放持续进行，并且我们国家在科技发展方面得到了迅速进步。
对于有色金属方面的需求变得越来越多，因此在地质勘探工作量方面得到了持续的增加。
1相关概述1.1重力勘探原理有在使用重力勘探技术的过程当中，他完全依赖于围岩和有色金属矿之间的密度差异。
而整体所测量的信号包括了矿产的对应信息。
而重力勘探技术所用的原理是对于岩层在地表加速度方面所产生的影响，同时对于地下盐层在矿层方面的分布信息进行分析。
在数据分析方面，这项技术需要有非常高的精确度，不仅需要应用一些设备，而且需要结合对用的地物探资料来全面进行分析。
在具体进行测量过程当中准确度相对比较低，而且操作起来非常的复杂。
1.2综合物探技术在有色金属矿勘查中应用（1）对于磁法的应用。
整个综合物探技术之中发展的相对比较良好，并且应用相对比较广泛的就是此法勘探技术。
在整个勘探过程之中，矿区地质结构都可以全面进行覆盖，不仅如此，地质岩石具备的性质都可以进行全面划分。
不仅有非常快的速度，而且有非常高的经济性。
对于金属矿产，具体勘察的时候应用这项技术可以分为不同的磁测方法。
我国重力勘探发展现状
我国重力勘探发展现状
我国重力勘探发展现状在过去几十年里取得了显著的进展。
重力勘探是一种利用地球重力场来探测地下地质构造和油气等资源的方法。
它基于重力场的变化，通过测量地层之间的密度差异来划分地下结构。
重力勘探技术主要包括重力测量、数据处理和解释。
在我国，最早的重力测量工作可以追溯到上世纪50年代。
那时，重力
测量主要依靠重力仪器手动测量，并通过传统的测绘技术进行数据处理和解释。
随着科技的不断进步，我国在重力勘探领域取得了巨大的发展。
现在，我们已经能够使用先进的重力仪器进行快速、高精度的重力测量。
同时，计算机技术的应用使得重力数据的处理和解释更加方便和准确。
目前，我国的重力勘探主要应用于石油、天然气和地质勘探等领域。
在石油勘探中，重力测量可以提供油气藏储量、油气运移路径和油气地质条件等重要信息。
此外，重力勘探还可以用于地震活动监测、地下水资源评价和地质灾害监测等方面。
值得注意的是，我国的重力勘探发展仍面临一些挑战和问题。
首先，地球重力场的测量精度和分辨率有待提高，以便更好地检测地下构造及油气等资源。
其次，重力数据处理和解释方法需要进一步改进和创新，以提高数据分析的效果和准确度。
综上所述，我国的重力勘探发展现状取得了重要成就，但仍需
要进一步努力和研究。
随着技术的进步和应用的拓展，相信我国在重力勘探领域将继续取得更多的突破和发展。
测井技术新进展综述
第20卷 第3期地 球 物 理 学 进 展V ol.20 N o.3 2005年9月(页码:786～795)P ROG RESS IN G EOP H YSICS Se p. 2005测井技术新进展综述原宏壮1,2, 陆大卫3, 张辛耘4, 孙建孟1(1.石油大学地球资源与信息学院,东营257061; 2.胜利油田测井公司,东营257096; 3.中国石油天然气股份公司勘探与生产分公司,北京100011; 4.中国石油测井有限公司技术中心,潜江433123)摘 要 在过去几年里,测井技术受石油勘探开发需要所推动,并借助现代电子和信息技术的新成就,发展十分迅速.三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪器的出现,使地层各向异性研究成了热点.网络测井作为新一代测井系统,处于研制和完善阶段.新的裸眼井测井仪器,如新型的满贯组合测井系统、三分量阵列感应测井仪、油基泥浆电阻率成像测井仪等得到进一步改进.新的套管井测井仪器,如过套管电阻率测井仪、新型脉冲中子类测井仪等不断出现并得到改进.随钻测井系列不断增加,如随钻核磁共振测井、随钻地层测试,等等.新的测量工艺技术,如过套管地层测试、井下永久传感器工艺技术等正日趋成熟.新的测井概念,如测井-取心联作、套管外取心、动电测井、套管钻井测井等,给人耳目一新的感觉.对国外测井技术现状和水平进行全面而深入的研究,对于我们当前的科研和生产具有指导和借鉴作用.本文综合评述了近几年测井技术六个方面的重大进展:(1)岩石物理性质;(2)测井地面系统;(3)裸眼井测井;(4)套管井测井;(5)随钻测井;(6)射孔、取心和测试.在深入研究的基础上探讨了测井技术的发展方向,主要结论是岩石各向异性仍将是岩石物理研究的一个重点,测井传感器的物理模拟和数值模拟在测井仪器的设计中将扮演越来越重要角色,测井地面系统的发展主要集中在网络化、综合化的方向上,井下仪器的发展主要体现在集成化和阵列化的发展方向上.从长远看,随着井下永久传感器和施工工艺技术不断发展和完善,套管井测井中的许多项目最终会被取而代之.随钻测井技术仍将迅猛发展,随钻测井必将逐步取代电缆式裸眼测井.关键词 进展,岩石物理性质,测井地面系统,裸眼井测井,套管井测井,随钻测井中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 1004-2903(2005)03-0786-10An overview of recent advances in well logging technologyYUAN H o ng-zhuang1,2, LU Da-wei3, ZH ANG Xin-y un4, SUN Jian-meng1(1.S chool o f Geo-res our ces an d In formation,University o f Petroleum,Dong yin g257061,China;2.S hen gli Oilf ield Well Log ging Co.,Don gy ing257096,China;3.E&P Compan y,Petr o Ch inaCompan y Lim ited,Beij ing100011,China;4.Technolo gy Cen tre o f CP L,Qian jian g433123,C h ina)A bstract Driv en by the need o f petro leum ex plo ratio n and pr oductio n,today's w ell log ging techno lo gy has been dev el-o ping rapidly in the past fiv e yea rs with the aid of modern electronics and info rmatio n techno log y.T he re search on pet rophy sical pr operty is focusing on fo rmatio n hetero geneity and aniso tro py with the advent of three dimensional in-troduction lo gg ing to ol and cro ss dipole aco ustic log ging too l.N etwo rk log ging,a s a new g ene ratio n o f log ging sys-tem,is in fast dev elopment and impro vement.N o vel open-hole too ls such as new ly develo ped slam combination to ol stack,three dimensio nal intro duction to ol,oil base mud mic ror esistivity imaging log ging to ol,a re coming fo rth and improv ing.T he survey o f recent and near-te rm advances in new lo gg ing techno log y is very helpful for current re-search and pro ductio n.T his paper pr ovides an ove rview o f recent advances in pet rophy sics,log ging surface sy stem, open-hole lo gg ing,cased hole log ging,log ging while drilling,a nd per for ating,co ring and testing.T he trends in w ell lo gging techno lo gy is ex plored based on tho roug hly re sear ch,the po ints o f w hich a re1)fo rmatio n hetero geneity is an key aspect of petro phy sics resea rch,2)phy sical and numerical simulatio ns o f log ging senso rs are play ing a mo re and收稿日期 2004-11-10; 修回日期 2005-02-10.作者简介 原宏壮,男,高级工程师,1990年毕业于西南石油学院测井专业,2000年毕业于青岛海洋大学海洋地质专业,获硕士学位,自1996年开始从事国内外测井技术信息研究工作,并担任《测井与射孔》常务副主编,曾获得山东省和胜利石油管理局科技进步成果奖(科技情报)11项,现就读于石油大学(华东),攻读博士学位,主要方向为测井资料解释与方法研究.(E-mail:yh z@)3期原宏壮,等:测井技术新进展综述mo re im po rtant role in too l desig n and develo pment,3)logging surface sy stem is evolving to net-w o rking and com prehensio n,w hile do w nhole too ls is developing fo rw ard to integratio n and ar-ray.In the lo ng term,with the continued development and deployment of permanent dow nhole sensors,m ost of current o pen ho le logg ing ope ra tions m ay be replaced.The members of LWD family are ge tting m atured and rich,and w ireline lo gging is eventually supe rseded by LWD.Keywords advance,pe trophysical property,log ging surface sy stem,open hole log ging,cased hole log ging,log ging while dr illing0 引 言过去几年里,测井技术受油公司勘探与开发的需求所推动,立足于岩石物理研究,并借助现代电子和信息技术新成就,发展十分迅速.由于薄互层、低孔低渗低阻储层测井评价和大位移井/水平井测井地层评价的需要,同时也由于新的测量手段(如高分辨率感应、三分量感应、正交偶极子声波等成像测井仪器)的出现,近年来,测井应用基础的研究突出表现在对储层岩石各向异性的理论和实验研究上.相对于20世纪90年代中期以前,近几年在国际会议和期刊上发表的这方面的文章明显增多,对地层各向异性的深入研究成了“热点”.电子技术和遥测技术的新发展使测井仪器精度和可靠性得到改进,使仪器的应用扩展到高温高压等恶劣井眼环境.测井传感器技术的发展、机械设计和制造工艺水平的提高,促进了高可靠满贯组合测井系统的研制取得成功.钻井行业油基泥浆(OBM)和人工合成泥浆(SBM)的开发和推广使用,迫使服务公司研制出了油基泥浆电阻率成像测井仪器.储层监测是当今测井技术中发展最快、最活跃的一个领域,主要进展包括:过套管地层电阻率测井仪研制成功并推广使用;脉冲中子类电缆测井仪器有大的突破;永久放置在井下的各种传感器的研制获得重大进展,已研制成功温度、压力、流量等永久光纤传感器,用于探测流体流动、监测流体界面和饱和度的变化.随钻测井方面,研发的重点仍然是提高测量数据和井眼图像的实时传输能力,使钻井更安全、井眼轨迹(地质导向)更准确、完井后储层的排驱效果更佳,主要进展包括声波横波时差测量、随钻地震、随钻核磁共振测井.随钻脉冲中子测量、随钻地层测试等也已进行了现场测试.射孔、取心和地层测试方面,针对多油层射孔和压裂的套管外射孔新技术,使油井产量有较大提高.新的套管井地层测试仪器可以将钻穿钢套管、水泥和岩石,测量储层压力,采集地层流体样品,封堵射孔孔眼等一系列操作一气呵成.裸眼井电缆地层测试器具备了生产测试的许多功能.1 测井应用基础研究[1—6]近年来,对地层非均质性和各向异性的理论和实验的深入研究已经成为“热点”,原因有二:其一,薄互层、低孔低渗低阻储层测井评价和大位移井/水平井测井地层评价的需要;其二,新的测量手段(如高分辨率感应、三分量感应、正交偶极声波等成像测井仪器)的出现,使得对各向异性的精细描述成为可能.地层各向异性是指岩石物理性质和储层参数(如电阻率、声波速度和渗透率)随方向而发生变化.这些变化源自内在的(沉积的)和外在的(应力诱导的构造)因素.地层各向异性是普遍规律,各向同性是各向异性的一个特例.在垂直井内,可以用阵列电阻率测井和阵列声波测井资料来对各向异性地层进行分析评价.随着大斜度井和水平井的大量出现,地层各向异性对测井测量的影响及其测量精度和可解释性成为测井分析家们主要关心的一个问题.在这些井中,井眼与地层界面以低角度相交或平行,在测井仪器周围不同角度上探测到的地层特性是不相同的.用电缆测井或是随钻测井中的多分量感应测井和正交偶极声波测井资料进行反演,可以较好地进行地层评价,将这些测井资料与其它成像测井资料相结合进行综合解释,可以取得更好的评价效果.地层各向异性可以由区域应力的差异引起.区域地应力的差异可能导致井眼附近地层先行破裂(自然的或诱导的裂缝,井眼不稳定性和产砂).裸眼井和套管井中应力诱导的各向异性主要用多极子阵列(斯通利波和偶极子横波)声波仪器进行评价.裂缝会使横波分裂成快、慢分量.四分量(正交偶极)仪能测量快、慢地层中的横波分裂,能以此测量信息来分析裸眼井中的裂缝,设计和评价套管井完井(水力压裂)方案.787地 球 物 理 学 进 展20卷薄层或岩性变化(主要为砂泥岩层序地层的沉积、颗粒大小或分选的变化)导致了地层的固有各向异性.低阻产层常常会导致错误的测井解释和油气层的不经意漏掉,因为常规测井仪器分辨率不够,不能对这些差异进行分析和评价.采用成像测井中的阵列感应测井,可以大大提高垂向分辨能力.用相应的反演算法,可以在薄互层研究中取得较好的效果.新发明的三分量感应测井,能测得垂向电阻率和水平电阻率,可用于研究地层电阻率各向异性,在薄互层的研究中取得了较好效果.2 测井地面系统测井地面采集系统在不断更新换代,从数字时代(1962年开始)到数控时代(1976年开始)经历了14年,从数控时代到成像时代(1990年开始)又经历了14年[7].如果这是测井地面系统发展的规律的话,那么第五代测井———网络测井时代即将到来.事实上,三大测井公司已经开始研制和试验网络化测井地面系统.2.1 INSITE和INSITE Anywhere系统[8]这两种系统是哈里伯顿公司最近两、三年内开发的网络化测井地面采集系统,处于试验和改进阶段.INSI TE是该公司新近推出的一种实时数据管理和分配系统,依靠一种公用数据库结构,公司的所有服务线都能管理和共享井场作业期间采集的数据,帮助进行远距离决策和合作.INSIT E Any w here 是新一代基于因特网的数据传输系统,提供灵活的INSI TE技术,不用安装专门的软件,只要输入用户名和密码,就可以在世界任何地方、任何时候登陆互联网,享用油井数据.2.2 F OX系统[9]这是贝克-阿特拉斯公司正在开发的网络化测井地面系统,目前只在其网站上见过宣传材料,未见过该系统投产应用方面的报道.3 裸眼井测井裸眼井测井是勘探阶段寻找油气和划分油气水层,并定量评价油气层的一系列经济而有效的方法.在国际测井市场中,裸眼井测井占总测井工作量的53%[10].3.1 满贯组合测井[11,12]斯仑贝谢公司1995年推出快测平台(Express Platfo rm),此后,研制高可靠、高效率的集成化的满贯组合测井仪器已成为测井仪器发展的一个重要方向.斯仑贝谢公司2001年推出的新一代快测平台系统提高了耐温性能,哈里伯顿公司于2002年推出了称之为IQ的四组合测井仪,贝克-阿特拉斯公司于2003年7月份隆重推出了该公司的“快测平台”———FOC US组合测井系统.这样的组合测井仪(技术指标见表1)通过集成新的传感器,使用新的机械设计,缩短了仪器长度,增强了测量的稳定性,一次下井可提供常规地层评价所需的所有测井资料.通常,满贯组合测井仪主要有两类:三组合仪(电阻率、密度和中子、辅助测量)和四组合仪(电阻率、声波、密度和中子、辅助测量).目前这两类仪器主要有:(1)斯仑贝谢公司的快测平台(Ex press Plat-fo rm,三组合):集成了高分辨率阵列感应(H AIT)或者高分辨率方位测向(HA LS),三探测器岩性密度(TLD),补偿中子,辅助测量(井径、泥浆电阻率、井温、加速度、伽马)等仪器.(2)哈里伯顿公司的IQ四组合仪:集成了高分辨率感应(H RAI),能谱密度(SDLT),双源距中子(DSNA),井眼补偿阵列声波(BCAS),辅助测量等仪器.(3)贝克-阿特拉斯公司的FOC US测井系统(三组合或四组合):集成了高清晰度感应(H DI L),补偿Z密度,补偿中子,正交多极子阵列声波(XM AC),辅助测量等仪器.表1 三大测井公司满贯组合系统技术指标对比Ta ble1 Specification comparison of slam combination logging system of Schlumberger,Halliburton and Baker Atlas仪器指标IQ四组合仪Ex pres sPlatformFOCUS四组合耐温℉(℃)350(177)250(120)260(127)耐压psi(M Pa)20,000(138)10,000(69)10,000(69)最大直径(cm)9.211.79.5仪器长度(m)20.711.615.24仪器重量(kg)623311281.2适应井眼(in.)414至24434至1214最大测速(m/min)18.318.318.33.2 成像测井20世纪80年代后期成像测井开始进入商业应用.经过十多年发展,成像测井在地面系统、井下仪器、数据传输和资料处理解释等方面都得到较大发7883期原宏壮,等:测井技术新进展综述展,解决了常规三组合测井(密度、中子、电阻率)难以解决的许多地质问题.成像测井主要用于确定倾角、探测裂缝、断层定位、孔洞定位、岩心归位验证、描述薄层或薄互层及地层各向异性等,还有其他地质或工程应用.过去几年里成像测井技术的发展主要表现在如下几方面.3.2.1 普通泥浆(水基泥浆)电阻率成像精确钻井-康普乐(Com putaLog)公司2001年研制成功的微电阻率成像测井仪(Earth Imager)以该公司的6电极地层倾角测量技术为基础,6电极技术使用6个铰链的极板,每个极板安装在一个独立的臂上[13].按标准模式使用时,有6个极板可用,每个极板含25个经过刻度的微电阻率传感器,共150个.仪器还可按双模式工作,使用12个极板,每个极板含25个电扣.仪器在直径为200m m的井眼中的井周覆盖率为63%.仪器额定温度和压力分别为350℉和20000psi.哈里伯顿公司2003年推出扩展型微成像仪(XRM I)[14],这是该公司微电阻率成像测井仪(EMI)的一种改进型.该型仪器主要是为Rt/Rm比值大的环境应用而开发的,这样的环境在碳酸盐岩地层很普遍.XRM I使用32位现代数字信号采集技术,同时增大电流激发需要的功率,同EM I相比,信噪比提高了5倍,动态范围扩大了3倍.即使在很高阻地层(R t≥2000Ψm)或井眼流体矿化度相对大(R m≥0.1Ψm)的环境,仪器产生的成像图也是非常可靠的.XRMI是一种极板型仪器,数据采样率高达120样点/英尺,在8.5英寸井眼,图像覆盖率为67%,可获得高分辨率的井壁图像.3.2.2 油基泥浆电阻率成像在用油基泥浆和人工合成泥浆钻的井中,非导电的井眼环境致使常规微电阻率成像测井仪的应用受到限制,电缆式高分辨率测量只能使用超声测井仪和倾角测量仪.2000年斯仑贝谢公司开发了一种基于成熟的电阻率成像测井原理的新技术,研制成功了油基泥浆微电阻率成像测井仪(OBIM)[15,16].该仪器使用一种设计独特的成像极板和相关电极,测量每对电扣的微小电压差δV,从而在已知电流I和几何系数k的情况下,可由R xo=k(δV/I)描述冲洗带电阻率.OBMI仪器使用4个极板,每个极板上有5对电扣.仪器的垂直分辨率为3.0cm.OBM I对于小于3.0cm的薄层和特征有响应,但不能准确确定其厚度.在10in(25cm)厚的地层中,仪器给出的R xo,最大误差为20%.贝克-阿特拉斯公司2001年推出用于油基泥浆环境的电成像测井仪———EARTH成像仪[17].仪器有6个极板,每个极板上有8个传感器.在8in井中单程测井时井周覆盖率为64.9%.在1～2000Ψm 地层内,还产生高分辨率R xo曲线,精度为1.5%.仪器额定温度和压力分别为350°F和20000psi,可在6～21in井眼内使用,最大测速为600ft/h.3.2.3 核磁共振成像测井斯仑贝谢、贝克-阿特拉斯、康普乐(Co mputa-log)和哈里伯顿-纽马(NUM A R)等公司已经分别开发出新的核磁共振测量仪器.斯仑贝谢公司对其新一代NM R电缆测井仪的试验样机[18]进行了测试.该仪器是一只多频的、偏心的、梯度场测井仪.多采集模式可使仪器在单程测井中获得近井眼地层的径向剖面.仪器的探测深度增大,可以更好地探测原生流体,并降低了对井眼不规则的灵敏度.目前仪器的最大探测深度为6in.仪器使用一个预极化磁体,能在长等待时间的环境进行快速测井.M R Ex plo rer(M REX)是贝克-阿特拉斯公司新近开发的多频、多磁场梯度、侧向测量式的NM R 电缆测井仪器[19].多频特征可以保证仪器在单趟测井中按照不同的采集参数采集到多个回波串.多梯度特征用于根据扩散系数来对油气划分类型或量化.侧向测量设计减少了盐饱和泥浆等环境影响,能在大直径井眼使用,在大斜度井和水平井中可降低对仪器居中的要求.该仪器的探测深度从离井壁2.5in至4.5in不等,取决于工作频率.康普乐(Com putalog)公司已试验了一种由NPR“Karatozh”公司设计,并在实验室研究过其性能的新型NM R测井仪[20].该核磁共振仪(NM RT)是一种多频率的仪器,能以三种频率工作,中心频率约在730kH z,频率范围在700～760kH z之间.该仪器探测一个直径为13.8in、厚度约为0.28in的环状地层.NM RT能在多个频率下测量多种储层参数.几种样机业已安装完毕,并进行了测试.3.2.4 三分量感应测井一般来说,地层电阻率是各向异性的,即垂直方向和水平方向测量结果不同.常规感应测井包括阵列感应测井的测量只是水平分量,很容易低估和漏掉低阻泥质砂岩产层.据估计,世界上大约30%的油气存在于砂泥岩薄互层.如何正确评价这类储层促进了三分量感应测井仪器的研制.789地 球 物 理 学 进 展20卷贝克-阿特拉斯公司2000年推出了新的多分量感应测井仪———三维探路者(3DEX)[21—23].该仪器使用三对相互正交的发射-接收线圈对,采集5个磁场分量H xx、H yy、H zz、H xy、H xz.这些信息可导出地层的水平电阻率(R h)和垂直电阻率(R v),从而可描述地层电阻率各向异性.根据阿尔奇公式和柯茨公式提供的电阻率各向异性与渗透率各向异性之间的岩石物理关系,还可使用3DEX的电阻率测量数据来评价渗透率各向异性.仪器在薄互层、低阻层的测井地层评价中有重要作用.在2003年SPWLA年会上,斯仑贝谢公司介绍了该公司的多分量感应测井仪器样机[24].这只仪器尽可能多的采用了该公司H型阵列感应仪的电子线路和线圈系机械结构.仪器有一个三轴发射器和两个三轴接收器,每个线圈系都含有一个常规的z 轴线圈和两个横向线圈,形成正交线圈系.长三轴线圈系的补偿线圈和短三轴线圈系的主线圈都离发射器72in.这种组合结构和各传感器的排列与相互补偿是本样机的主要特点.仪器还有一个常规的短线圈系阵列.3.2.5 正交偶极声波测井在2001年SPWLA年会上,哈里伯顿公司的科学家发布了其全新的正交偶极子测井仪———Wave-So nic测井系统[25].该系统在机械设计上重点考虑仪器的物理强度,使其可置于组合仪器串中较重仪器(如NM R和地层测试器)的上部.相对于以前仪器的一个重大改进是,该系统的偶极声源在频率、幅度、激发波信号及波形等方面是完全可调的.仪器由发射器/接收器控制电路、隔声体、接收器阵列和主电子线路等几部分组成.仪器长33.5ft,最高耐温和耐压分别为300(150℃)和20000psi.4 套管井测井套管井测井能减少仪器故障和井眼不稳定所伴随的裸眼井测井风险,另外,通过较少的测井次数和使用不太贵的修井或完井钻机,套管井测井能显著地降低作业成本.套管井测井在某些环境,如地质和构造已完全清楚的油田,能完全取代裸眼井电缆测井.国际测井市场上,套管井测井占总测井工作量的47%[10].以下介绍过去五年里套管井测井方面的主要进展.4.1 套管井电阻率测井电阻率是评价地层含油性的关键参数之一.如果能在套管井中测量地层电阻率,就能够将已建立的含水饱和度评价方法应用于正在开采的储层.过套管电阻率测井一直是国外大测井公司孜孜以求、竞相发展的测井高新技术.斯仑贝谢公司通过对其过套管电阻率测井仪器CHFR进行改进,于2001年推出了一种测速较快的仪器———CHFR—Plus[26],其测速为200～240ft/h,在直径为412in至958in的套管内测井,额定温度和压力分别为300和15000psi.相对于CH FR仪, CHFR—Plus立足于误差抵消而不是误差补偿,不必单独测量套管电阻率补偿量,测量时间减半,测量精度或准确度相同或更好.斯伦贝谢公司的CH FR 已在印尼等国家和地区测井上千口,2003～2004年在中石油的多个油田测井60余口.贝克-阿特拉斯公司的套管井电阻率测井仪TCR仍在试验和完善中[27].TC R仪器工作时被压向套管壁,仪器的7个电极经过精心排列,能与金属套管壁保持良好接触.仪器的垂直分辨率由19in (短间距)和38in(长间距)两个电极距确定.虽然目前的测试结果令人满意,但由于不同的井下条件限制了该样机的推广使用,进一步的现场测试是必要的.4.2 脉冲中子测井新的脉冲中子类测井仪综合了过去的中子寿命测井仪、碳氧比测井仪的功能和元素测井仪的一部分功能,可以通过油管将仪器下入井内,在套管井内测定剩余油饱和度、评价油层水淹情况,还可以测得地层孔隙度等地层参数.哈里伯顿公司2001年推出了其原先的储层监测仪(RM T)的改进型,称为RM T Elite[28]系统.仪器直径218in,能穿过238in的所有普通油管.该系统使用一对直径为1.4in的锗铋酸(GBO)晶体,置于保温瓶中.光电倍增管与较近的晶体相距1in,与较远的晶体相隔6in.仪器有两个工作模式:(1)非弹性或C/O模式,能同时测量碳、氧、钙和硅的非弹性中子产额,还测量地层俘获截面、用于水流探测的氧活化、用于孔隙度计算的计数率比值,以及元素俘获产额.(2)重复多道热衰减岩性测量模式,可产生脉冲中子俘获(PNC)测井能提供的所有测量值,从而能很好地进行岩性分析.4.3 井下永久传感器[29,30]近年来,井下永久传感器技术发展很快,传感器的种类也增多,有从动型声波流量传感器、主动型和7903期原宏壮,等:测井技术新进展综述从动型声波及地震传感器阵列、实时的多点压力传感器、分布温度传感器、电磁类传感器、流体成份分析传感器等,有人还在研究超声和核磁共振传感器.在井下永久传感器中,光纤传感器具有一些突出的优点:它可以在高温下工作,可以不用井下电子线路,不受干扰,其信息可以通过光纤快速传送到地面等.井下永久传感器还可用于井间成像,有井间电阻率成像及井间地震成像两类.将井下永久传感器测得的资料与其他资料相结合,可以监测地下流体(油气、蒸汽、水)的分布.也有人试图达到智能完井,利用井下永久传感器测得的资料,控制井下的一些阀,以封闭出水层位,调整各层的产出量或是注水量.已研制成功的井下光纤永久传感器包括温度、压力、流量和持率传感器.4.4 电动测井[31]在2002年SPWLA年会上,日本科学家提出了一种新的测井系统,称之为电动测井(EK L).这种方法源于如下现象:毕奥特快纵波在穿过渗透率、孔隙度等参数变化的界面时会产生毕奥特慢纵波,后者很快衰减并产生电信号.在两口井中的测试表明,该系统对于估算土壤和岩石的渗透率具有应用前景. EKL声系发射声能,测量声波衰减过程中产生的电势,其响应大多与井壁处水/地层界面有关.渗透性地层中有水流时,电荷发生分离,反映了外加的声压场.通过观察两个频率时的电势,可以获得渗透率和其它流体性质.这种电势非常弱,为几个毫伏.EKL 声系使用了一种专利技术来提取固有噪声环境中的有用信号.在EKL处理中还要做进一步的工作以提取和刻度弹性参数,确保EK L系统的实用性.4.5 套管钻井测井[32]套管钻井测井是在套管钻井技术诞生后出现的新的测井模式.套管钻井是一种新兴技术,是一口井的钻井和下套管同时完成的过程.这种技术就是用套管作为钻杆,井眼钻成功时,套管也下到了井下.套管钻井技术正在发展之中,尚未成熟,因此,套管钻井测井可能还处于概念阶段.套管钻井测井有两种模式:(1)钻后测井模式.这种模式也称为电缆测井模式,就是在完成套管钻井作业后,用电缆将测井仪器在套管内下到要测量的目的层段,进行测井.测量的目的是完成常规裸眼井测井的任务,但所用的测井仪器受到很大限制,除了过套管电阻率测井仪器(正在完善之中)外,其他所有电法测井仪器都不能使用.(2)随钻测井模式.测井仪器安装在与最下面一根套管连接的底部钻具组合内,在套管钻井进行的过程中,在需要测井的层段一边钻井,一边测井.这种测井模式具有常规随钻测井的所有优点,同时免除了专门下套管需要的钻机在用时间,节省了大量的钻机租赁费用.4.6 ABC软件系统[33]斯仑贝谢公司的套管后分析(ABC)软件系统用于套管井地层评价,可用于评价孔隙度、体积密度、岩性、含水饱和度、声波性质和渗透率,还可用于地层压力和地层流体样品的分析.可使用的仪器包括: (1)C HFR-Plus———套管井地层电阻率测量仪;(2) CHDT———套管井地层动态测试器,取压力和流体样品;(3)CH FP———套管井地层孔隙度仪,测量中子孔隙度和俘获;(4)CH FD———套管井地层密度仪,使用了专门为套管井设计的密度仪器的一个新特征;(5)DSI———偶极横波声波成像仪,用于测量地层声波速度信息.5 随钻测井技术随钻测井(LWD)能实时地提供地层评价和钻井数据,能作为电缆测井的一种替代方法,能减少测井所需要的钻机在用时间,还可以在高风险井中保证数据的采集.目前,随钻测井仪器能用于常规井和小井眼井,提供一系列地质导向和地层评价测量.除了阵列电阻率、中子孔隙度、密度和声波纵波时差以外,现在的LWD测量还包括脉冲中子、声波横波时差、随钻地震、随钻核磁、环空压力、地层测试.方位测量(包括电阻率、密度、声波)能用于实时确定倾角,提供二维和三维井眼图象,用于地质导向和确定井位.随钻测井技术在过去几年里发展迅猛.新的和改进的随钻测井仪器系列能比以前的仪器提供更多、更准确的地层评价测量,应用范围也更广;数据传输系统有了更多的选择.5.1 数据传输技术[34—36]多年来数据传输是制约随钻测井技术发展的“瓶颈”.泥浆脉冲传输是普遍使用的一种数据传输方式,大多数随钻测量都采用泥浆脉冲方式传输数据.泥浆脉冲传输的数据传输速率较低,为4～10bit/s,而电缆的传输速率为550～660bit/s.电磁传输和声波传输技术还处于研究和试验之中.(1)电磁(EM)传输.电磁传输作为把MWD/LWD 数据从井下传送到地面的一种替代方法,正处于发展之中.EM传输速率与泥浆脉冲传输速率相当.但EM传输能用于使用空气、泡沫泥浆的欠平衡钻井791。