物探地球物理测井
地球物理测井方法与原理
地球物理测井方法与原理地球物理测井是通过对地下层次中的各种物理参数进行检测和分析，从而获取有关地下地质构造、岩性、水文地质等信息的一种方法。
它是石油勘探和开发中的重要手段之一，也是了解地下环境和地质资源的重要手段之一、地球物理测井包括测井原理、测井技术和数据解释三个部分，下面将对地球物理测井的常用方法和原理进行详细介绍。
1.地震测井地震测井是通过发送音波信号到地层中，根据声波在地层中的传播速度和反射特性，来得到地下层次的信息。
它可以判断地层的厚度、速度以及各种地质构造的存在，如断层、岩性变化等。
地震测井一般有声波传播速度测井、声波吸收系数测井和地震反射波形测井等。
2.电测井电测井是利用地下岩石的电性差异，通过测量电阻率、自然电位、电导率等参数，来判断地层的岩性、含水性质等。
电测井主要有浅层电阻率测井和深层电阻率测井两种方法。
浅层电阻率测井是通过测量地层对交流电的阻抗，来反映地层的含水性质和岩性变化。
深层电阻率测井主要用于判断含油气层的位置和含油气饱和度等信息。
3.放射性测井放射性测井是利用地下岩石的放射性元素含量差异，通过测量地层的放射性强度，来推断地层的厚度、含油气性质以及地下水流动等。
放射性测井常用的方法有伽马射线测井、中子测井和密度测井等。
伽马射线测井是通过测量地下岩石放射性元素产生的伽马射线的强度，来判断地层的岩性、厚度以及含油气性质等。
中子测井是通过测量地下岩石对中子的吸收程度，来判断地层的含水性质和含油气饱和度等。
密度测井是通过测量地下岩石的密度，来判断地层的岩性、孔隙度以及含油气性质等。
4.渗透率测井渗透率测井是通过测量地下岩石的孔隙度和渗透能力，来判断地层的渗透性质、含水性质以及含油气性质等。
渗透率测井主要有声速测井、电阻率测井和核磁共振测井等。
声速测井是通过测量地下岩石中声波的传播速度，来判断地层的孔隙度、饱和度以及含油气性质等。
电阻率测井是通过测量地下岩石的电阻率，来推断地层的孔隙度和渗透能力等。
地球物理测井基础
地层评价与油气藏描述
03
利用提取的波速信息，结合其他测井资料，对地层岩性、物性、
含油气性等进行综合评价。
随钻测井技术
随钻测量系统
在钻井过程中，实时测量井眼轨迹、地层电阻率、孔隙度等参数。
数据传输与处理
将测量数据实时传输到地面，进行处理和解释，为钻井决策提供 支持。
地质导向钻井
根据随钻测量数据，实时调整钻井轨迹，实现地质目标精准钻遇。
1 2
密度与声波速度正相关
岩石密度越大，声波在其中传播的速度越快。
影响因素
岩石的矿物成分、孔隙度、流体性质等都会影响 声波速度。
3
应用
通过测量声波速度可以间接推断岩石密度，进而 评估储层物性。
岩石电阻率特性及影响因素
电阻率定义
岩石电阻率是描述岩石导电性能的物理量，与岩石中的矿物成分、 孔隙度、流体性质等密切相关。
策略三
强化多源信息融合：充分利用地质、地震、钻井、录井等 多源信息，实现多源信息的有效融合和优势互补，提高测 井解释的准确性和可靠性。
策略四
注重经验积累和知识更新：不断积累现场实践经验，学习 掌握新的理论和技术方法，持续提升自身的专业素养和解 释能力。
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测井曲线形态识别技巧
曲线形态分类
根据测井曲线的形态特征，将其分为不同的类型，如钟形、箱形、 漏斗形等。
形态识别方法
运用图像处理、模式识别等技术手段，对测井曲线形态进行自动识 别和分类。
形态与地层关系分析
结合地质资料和区域地质背景，分析测井曲线形态与地层岩性、物 性之间的关系，为地层评价和油气藏描述提供依据。
05
测井资料处理与解释方法
测井资料预处理流程
钻井地球物理勘探
钻井地球物理勘探绪论钻井地球物理勘探——在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称。
又称为：地球物理测井、矿场地球物理、油矿地球物理。
简称为“测井”。
1 ．石油勘探与开发过程的几个阶段（测井在其中的位置）；1 ）地质调查—查明含油气盆地、提出含油气远景区；2 ）物探—帮助查明盆地状况，通过详查找出有利储油的构造；3 ）钻探—了解地质分层，寻找出油气层；4 ）测井—划分渗透性地层，判别渗透层含油气情况；5 ）试油与采油—为了解油井动态变化及研究井的技术状况，还须进行测井。
测井是贯穿在整个石油勘探与开发过程中的一个不可缺少的环节。
2 ．有关“井”的几个概念1 ）钻井—又称钻孔，井孔，井眼2 ）泥浆—用于将钻井过程中产生的岩屑排出地面；保持对地层产生适当压力，防止发生井喷。
3 ）裸眼井与套管井3 ．测井发展简史（从评价油气层的角度来看）第一阶段：测井始于 1927 年，法国；我国 1939 年在四川首次测井。
仅有普通电阻率法及自然电位法两种测井，只能测量视参数，定性估计储层情况。
第二阶段：研究出一套根据视参数确定岩层电性参数的解释方法—横向测井；1942 年 Archie 提出了研究电阻率、饱和度、孔隙度之间关系的 Archie 公式。
上述进展使储层评价进入半定量阶段。
（介绍孔隙度、饱和度、渗透率概念）。
第三阶段： 50 年代中后期开始，出现一批新型测井方法，使储层评价进入定量阶段。
新出现的测井方法：感应测井、侧向测井、微侧向测井；声波测井；密度测井与中子测井等。
第四阶段： 60 年代以后，计算机技术引入测井；对各种的理参数与储量参数和参数之间的关系有了进一步的认识；解释模型更接近实际地层；综合解释方法成为求解岩石成分及储量参数、饱和参数的主要方法。
4 ．测井可解决的油气勘探开发问题1 ）划分钻孔的岩性剖面，找出含油气储杂层，确定油气层的埋深及厚度；2 ）定量或半定量估计岩层的储杂性能（孔隙度、渗秀率）；3 ）确定岩层的含油气性质（含油气饱和度及油气的可动性）；4 ）研究岩层产状，进行剖面对比，研究岩性变化及构造；5 ）在油田开发过程中，研究油层动态情况（油水分布的变化情况）；6 ）研究钻孔的技术状况（井径、井斜、井温、固井质量）；7 ）研究地层压力、岩石强度等问题。
水文地质勘察中地球物理测井的探讨
水文地质勘察中地球物理测井的探讨摘要：地球物理勘探在水文地质方面的勘探工作属于工程物理勘探，是依据勘探反应对地下岩石层在物理上的不同表现，如电磁性能、密度、弹性及放射性等数据，应用相关仪器及物理方法，对地球水文地质进行勘探工作。
水文地质的勘探工作，就是应用地球物理勘探方法，对所勘探位置的水文条件进行检测，并予以科学的评估方法对该区域可利用的地下水资源进行开发与利用，进而便于对该地区进行总体规划及建立水源地。
伴随着我国科技水平的不断提高，地球物理勘探的方法及技术逐渐增多，许多新技术、新设备、新思路被广泛应用到地球的水文地质勘探工作中。
本文就水文地质勘察中地球物理测井的的应用原理进行了简单的分析。
关键词：水文地质勘查；地球物理测井；方法；应用原理1地球物理勘探技术的依据地球物理勘探技术在水文地质工作的应用中，需要对地下岩石层在物理方面的差异特性进行调查与分析，因为这些差异的存在，所以地球物理勘探的方法才可以进行地下岩石层水文地质的工作。
在水文地质的一般勘测中，需要依靠一系列物理勘测仪器对地下的岩石层及水文条件进行测定工作，进而对地下岩石层的特性、结构及含水量进行分析与推断。
在勘探过程中主要应用的数据表现为以下三个方面：其一，地下岩石层的含水率。
地下岩石层的水资源富含众多的矿物质，发生了一系列的矿化作用，并具有良好的导电性能，对地下岩石的电阻率上产生力较大的影响。
例如：在探测仪器勘探到岩石层较厚并且没有水资源的情况时，仪器的仪表盘上显示的ps值应该不低于500Ωm，远远大于含水地域的数值反应。
其二，地下岩石层的电磁性能。
因为岩石结构之间含有不同数量与类别的金属离子，因此其表现的电磁特性也有很大的区别。
例如：大多数岩石浆体中富含大量的金属离子，表现为很强的电磁性能；相反，一些沉积岩中缺乏金属离子，因而在检测中不会有电磁的波动现象。
其三，地下岩石层的放射热性能。
对地下岩石层之间不同种类的岩石来说，其表现的放射性能及热辐射性能都有很大差别，尤其在富水及贫水的岩石之间，变现的差异性更加明显。
地球物理测井基本介绍
地球物理测井基本介绍地球物理测井简称测井，是在钻孔中使用测量电、声、热、放射性等物理性质的仪器，以辨别地下岩石和流体性质的方法，是勘探和开发油气田的重要手段。
正文：运用物理学的原理和方法,使用专门的仪器设备,沿钻井（钻孔）剖面测量岩石的物性参数，了解井下地质情况，从而发现油（气）层、煤层、金属、非金属、放射性等矿藏，和地热、地下水等资源。
这是油（气）田勘探与开发中一种极为重要的方法，也是煤田、水文勘测以及勘探其他矿藏不可缺少的手段。
岩石和矿物有不同的物理特性，如导电特性、声波特性、放射性等。
这些特性统称为岩石和矿物的物理性质。
在地球物理勘探中相应地建立了许多种测井方法，如电法测井、声波测井、放射性测井和气测井等。
地球物理测井的应用范围如下：确定井剖面的岩石性质,评价油（气）、水层,发现煤、金属、放射性等矿藏，并确定其埋藏深度及有效厚度；测量计算储量所需要的各种地质参数，如岩性成分、孔隙度、饱和度、渗透率煤田储量计算参数等；确定地层倾角、岩层走向和方位，以及钻孔倾角和方位角，研究沉积环境等；检查井下技术情况，如检查固井质量和套管破裂情况等；发现和研究地下水源（淡地层水）。
简史地球物理测井方法于1927年由法国人施兰贝尔热兄弟（C.Schlumberger & M.Schlumberger）创始。
1939年翁文波在中国开始地球物理测井工作，测井仪器由刘永年设计制造，使用的测井方法有自然电位测井法和视电阻率测井法。
这些测井方法主要用来鉴别岩性、划分油（气）、水层、煤层，寻找金属矿藏以及地层对比等。
50年代初期，出现了声波测井、感应测井、侧向测井、自然伽马测井（放射性测井）等，并开始采用单一岩性的测井解释模型和简单的数理统计方法，对岩层作物理参数计算以进行半定量或定量解释。
但这些测井和解释方法对于碳酸盐岩、泥质砂岩以及其他复杂岩性的油（气）层评价仍然十分困难。
60年代后期，相继出现了岩性──孔隙度测井系列（中子测井、密度测井、声波测井等）、电测井系列（深、浅侧向测井，深、中感应测井，微侧向测井），及地层倾角测井，对单一岩性与复杂岩性地层进行岩性、物性、含油（气）性等作定量解释，同时开展了以地层倾角测井为核心的地质分析。
地球物理测井
图3.4.1自然电位测井原理线路图3.4.2扩散电动势和扩散-吸附电动势形成机理C l —泥岩中水的矿化度；C 2-砂岩中水的矿化度；C C —泥浆矿化度；E d —扩散电动势；E da —扩散吸附电动势地球物理测井地球物理测井是在钻井进行的各种地球物理方法的总称。
其特点是工作时将激发源或探测器放入井中，或同时将二者放入井中，以缩短它们与探测对象的距离，增大所获得的异常强度。
此外，还可避免或减小地形起伏、覆盖层物性不均匀等因素对观测结果的干扰。
工程、水文及环境地质工作中常用的地球物理测井方法有电测井、核测井、声波测井等。
4.1电测井电测井是以研究岩石导电性、介电性和电化学活动性为基础的一类测井方法。
工程、水文及环境地质中常用的方法有自然电位测井和视电阻率测井。
4.1.1自然电位测井在井孔及其周围，岩层自身的电化学活动性会产生自然电场。
利用自然电场的变化来研究钻孔地质情况的电测井方法，就是自然电位测井。
自然电位测井的原理线路如图3.4.1所示，将测量电极放入井中，另一个测量电极固定在M N 井口附近，然后提升，并在地面上用仪器记录M 极电位相对于极电位（恒定值）的差值，逐M N 点测定就可以得到一条自然电位随深度变化的曲线。
1.井中自然电位的成因及曲线特征在自然电场法中，我们已经知道，自然电场的成因主要有岩石与溶液的氧化还原作用，岩石颗粒对离子的选择吸附作用，及不同浓度溶液间的扩散作用等。
下面我们只讨论与水文测井最密切的扩散电动势和扩散-吸附电动势的形成机理。
为了说明这一过程，我们以夹在厚层泥岩中渗透性好的砂岩为例。
假定砂岩中地层水和泥浆滤液均为氯化钠溶液，但二者的矿化度不同。
砂岩地层中水的矿化度C 2大于泥浆滤液的矿化度C C 。
这时溶解于溶液中的离子（和Na +）将由矿化度大的溶液向矿化-Cl 度小的溶液中扩散。
这种扩散有两种途径：一种是离子的扩散直接产生于地层水与泥浆滤液的接触面处，即离子从砂岩地层直接向井内泥浆扩散；另一种是通过围岩（泥岩）向泥浆中扩散。
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法原理地球物理测井是一种通过测量地下岩石和地层性质的物理参数来获取地质信息的方法。
它是石油勘探和开发中非常重要的技术手段之一，能够提供有关地层构造、储层性质和油气藏特征等方面的关键信息。
本文将详细介绍地球物理测井方法的原理。
一、电测井原理电测井是利用电性差异来识别地层的一种方法。
在地下，地层岩石中的含水层和非含水层具有不同的电导率，因此可以通过测量地层的电导率差异来判断地下岩石的性质。
电测井主要分为直流电测井和交流电测井两种类型。
直流电测井通过测量地下岩石对直流电流的电阻或电导进行分析，从而得到地层的电阻率信息；交流电测井则是通过测量地下岩石对交变电流的电抗或电导来分析地层的电阻率和介电常数等参数。
二、声波测井原理声波测井是利用声波在地层中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
在地球物理测井中常用的声波测井方法有声阻抗测井和声波传播时间测井。
声阻抗测井是通过测量声波在不同地层之间的反射与透射情况来识别地下岩石的性质，从而推断出地层的压力、孔隙度、饱和度等信息；而声波传播时间测井则是通过测量从发射器到接收器之间声波传播的时间差来计算声波的传播速度，从而间接得到地层的密度和弹性模量等参数。
三、放射性测井原理放射性测井是利用地下岩石和地层中放射性元素的衰变活动来探测地层的一种方法。
具体来说，放射性测井主要分为γ射线测井和中子测井两种类型。
γ射线测井通过测量地层中γ射线的强度来分析地下岩石中含有的放射性元素的含量和分布情况，从而推断出地层的密度、孔隙度和含油气性质等信息；中子测井则是通过测量地层中的中子活动度来获取地下岩石的密度和含水饱和度等参数。
四、导向测井原理导向测井是利用电磁信号在地下传播的原理来确定地层的导电性和磁性特性。
常用的导向测井方法有电磁测井、自然电位测井和磁测井等。
电磁测井通过测量地下岩石中对电磁信号的响应来分析地层的导电性，从而获得地层的含水饱和度等信息；自然电位测井是通过测量地下岩石产生的自然电位来研究地下水流动和地层的渗透性等特性；磁测井则是通过测量地下岩石的磁场分布来判断地层的磁性特性和岩石类型等参数。
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法是通过在地下钻井孔内采集各种物理测量数据，用于研究地下岩石、水等介质的性质和分布情况。
其原理主要包括以下几种方法：
1. 电测井（电阻率测井）：通过测量电阻率的大小来推断岩石和水等介质的性质。
岩石的电阻率与其孔隙度、孔隙液的含水性相关。
2. 密度测井：利用放射性射线经过地下介质时发生的散射和吸收现象，测量射线的衰减情况，来推断介质的密度、孔隙度等参数。
3. 声波测井（声阻抗测井）：通过发射声波信号，并测量声波在地下介质中传播的速度和衰减程度，来推断岩石的弹性性质、孔隙度等参数。
4. 中子测井：利用中子与地下介质中核素发生散射和吸收的现象，测量中子流量的变化，来推断介质的孔隙度、含水性等。
5. 磁测井（自然电磁场测井）：利用地球自然磁场或人工产生的磁场对地下岩石的磁性进行测量，来推断岩石磁性、含油气性等。
这些测井方法的原理是基于地下介质对电、密度、声波、中子或磁场的响应特性，在测井仪器记录和分析数据后，可以获得地下介质的性质和分布信息，为油气勘
探、水资源管理、地热研究等提供重要依据。
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，形成短路；
A1
A0与A1、A2之间用绝缘层隔开
A0
⑵记录点在A0的表面中心。
ECIT
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY A 2
• ①测量时给A0、A1、A2供极性相同的电流，流经A0、A1、A2 的电流I0、I1、I2；
• ②通过自控装置，使其保持在A0、A1、A2上的电位相等； • ③ I0、I1、I2相互排斥，致使I0几乎不能沿井身流动，被挤压
根据不同的电学原理，电测井可分为多种类别：
• 基于电阻率特性的视电阻率测井； • 基于电化学 活动特性的激发极化测井、电极电位测井； • 基于电感应特征的感应测井等。 • 还有自然电位测井、侧向测井、电流测井等。
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B
A、B为供电电极； M、N为测量电极； b、t分别为围岩和岩 层的电阻率。
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套管 地表
盖层
ECIT
H
岩层
井壁
井液或泥浆
d
井轴
井径
钻井概念模型
§7.1 普通电阻率测井
在地球物理测井中占有重要地位，是一种较为成熟，应用 广泛，效果较理想的方法之一。在油气田、煤田和金属、非金 属等各个领域都得到广泛应用。
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地球物理测井的基本流程
①测井施工设计：测量井段、测井系列（拟增加的测井方法） ②测井施工： ③资料记录和传输 ④资料处理和解释 测井资料具有深度准确、剖面连续等特点；测井时，岩石的 埋藏条件基本没有改变；测井费用低廉、施工方便等。 地球物理资料的多解性也同样存在于测井资料中，改善测井 信号分析技术，尽量多的提取有用信息，提高解释精度与符合 率是测井工作始终要努力的方向。
按物性为基础来分类有：
电磁性——视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、微球聚 焦、电流、接地电阻、磁化率、电磁波测井
电化学性——自然电位、人工电位（激发极化）、电极点位 弹性——声波、声幅、声波电视、声波全波列、地震测井 核性——自然伽马、伽马—伽马、密度、中子—伽马、中子—
中子、中子—活化、碳氧化测井 其他——井径、井温、井斜、地层倾角、气测、重力测井
地震仪
T——声源
R——接收器
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§7.5 核测井
❖利用岩石或矿物的核反应特性或天然放射性现象，研究地质 问题的方法。
❖金属矿：对矿区确定矿物质成分、品位； ❖油气田：划分油水层 ❖沉积区：确定渗透性地层的孔隙度，岩石密度等。 ❖核测井分为： ❖（1）人工核测井。测量地层物质与某些射线的核反应； ❖（2）天然核测井。测量地层中天然放射性现象。
成扁盘状垂直井轴方向流入岩层；
• ④大大减小井液及围岩的影响，克服了井液电阻率过低或岩
层电阻率过高的影响；
• ⑤记录仪记录A0表面的电位，即相对无穷远极B0的电位差。
当电极上下移动时，A0表面中心电位由于岩层电阻率的变化，
可根据公式计算视电阻：
s
KRAO
K V0 I0
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§7.3 自然电位测井
以不同状态下岩（矿）石电化学活动性为物理基础的一种，
是一种古老、简单而十分有效的方法，目前在各领域仍为经常
性的方法之一，无论在石油、煤田、金属矿、地下水勘查等或
其他工程上都可取得好的效果。 • 自然状态下
记录仪 MV
• 移动井中的电极M，记录M点
相对N点的电位差-自然电位沿
N
到地面，经换向器恢复成电压，最后记录的是随深度变化的视 电阻率曲线。
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I 1
Vm
4
AM
Vn
I 4
1
AN
Vmn
I 4
(
1
AM
1 ) AN
I 4
MN
AM AN
电阻率计算公式为：
4
AM AN
MN
Vmn I
K
Vmn I
ECIT A
1929年，电阻率测井作为商业性服务在美国、前苏联、印 ห้องสมุดไป่ตู้等国进行了大量应用。
1931年，自然电位测井(SP)得到应用，Schlumberger的两兄 弟Marcel&Conrad首先研制出第一台笔式测井记录仪，成 立了世界著名的Schlumberger公司。
30年代初开始、声波测井、地层倾角测井研制，1943年投 入应用。1941年测量井中自然伽玛测井（GR)。
井深的变化；
• 用曲线表示电位的变化情况
• 该曲线就是自然电位测井曲线
M
ECIT
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 自然电位测井原理图
§7.4 声波测井
声波速度测井原理通过测量声 波 传 播 旅 行 所 需 要 的 时 间 （ t） 来 反 映 地 层 的 传 播 速 度 （ v）， 根据速度的快慢达到判断岩层性 质（如密度、孔隙度、弹性、成 分等结构特征）,进行地层划分 、对比，划分地层的类别，计算 岩石的力学参数等。
L MON
§7.2 侧向测井
采用侧向测井的办法可以使电流聚焦，压迫流向岩层，故又叫
聚焦法。与普通视电阻率测井方法相比，它们同属于稳定电流场
问题（传导类），所不同的是电极系及电极系结构有差别。
⑴A0、A1、A2为三个直径相同
A
R 记录仪
的金属圆柱体组成，其中：
A0为主电极；A1、A2为屏蔽电
极，它们用导线连接在一起
目前国内外先进的测井方法有：超声成像、多极子阵列声波 成像、微电阻率扫描成像、核磁共振成像、地球化学测井。
ECIT
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地球物理测井的发展历史和趋势
1927年，法国人Henri Doll在阿尔萨斯省的Pechelborn油田的 一口井中测量的第一条电阻率测井曲线。
MV
N M
H
A
电阻率测井原理图
1、供电部分 其中B极为无穷远极，供电电流从A极流出，经过泥浆、地层， 反回地面流向B极，构成电流回路，供电后保持电流强度不变。 2、测量部分 电流在岩石中产生的电场，随岩石或地层电阻率的不同而不同， 测量岩石或地层中电场的分布就能了解岩石或地层电阻率的情 况。
通过测得M、N之间的电位差（Vmn），该电位差通过电缆送