测井岩石物理基础

۞ Hooke’s law —the relation between stain and stress, the elastic modulus
۞ Snell’s law—the laws of reflection & refraction ۞ Wyllie’s formula—the time average formula for propa. of C wave
•
影响因素：层厚、流体性 质、渗透性、泥质含量、侵
（扩散）通过带负电荷的泥岩（由粘土矿物 构成）。
入深度、压差等
SP测井实例
3、 自然伽吗 The Gamma Ray and Spectral GR Log
• 物理意义：地层天然的伽吗射线强 度。主要来自U、Th、K三种同位 素的伽吗射线，GR是三种元素伽 吗射线强度总和，能谱则分别给出 每种元素贡献。
(Calculations of the dynamic/equivalent elastic modulus）
Vc =
泊松 比：
E ⋅ 1−σ ρb (1 + σ )(1 − 2σ )
σ
=
1 2
⎜⎝⎛ V c
V
s
⎟⎠⎞
2
−1
⎜⎝⎛Vc V s ⎟⎠⎞ 2 − 1
剪切模 量：
μ= E 2(1 + σ )
测井储层评价方法
Formation Evaluation by Well Logs
§2 测井解释岩石物理基础
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4
岩石物理性质及测井方法 九种常规测井方法及资料解释 地层倾角测井方法 成像测井方法
§2.1 岩石物理性质及测井方法
一、基本岩石物理性质 二、测井方法及测量信息
• 符号：DT, Δt, AC • 单位：μs/ft, μs/m • 理论基础/测量方式：折射与
反射、纵波首波
• 主要应用：岩性、孔隙度、气层
识别、压实趋势/异常压力、合成 记录/地震标定、弹性模量计算/出 砂、压裂、井壁稳定性等
• 影响因素：气层能量衰减导致周
波跳跃，等等
8、 密度测井 Density Log
• 影响因素：井径、泥浆、偏心、测速
等
4-6、 深、中、浅电阻率 Resistivity Logs
SLB: 双感应(DIL)-球形聚焦(SFLU),双侧向(DLL)-微球聚焦(MSFL) ATLAS: 双感应(RDIL)-八侧向(RFOC),双侧向(RDLL)-微侧向(RMLL)
• 物理意义：地层岩石的电阻率，即对
• 物理意义：地层岩石体积密
度。
• 符号：ρb, RHOB, DEN • 单位：g/cm3 • 理论基础/测量方式：伽吗
射线与地层介质的康普顿散 射。
• 主要应用：岩性、孔隙度、
气层识别、合成记录、弹性模 量计算等
• 影响因素：井径、泥饼等
9、 中子测井 Neutron Log
• 物理意义：地层岩石含氢
Vs =
E⋅ 1
ρb 2(1 + σ )
杨氏模量：
E
= Vc 2 ρb
(1 + σ )(1 − 1−σ
2σ )
体积模 量：
K= E
3(1 − 2σ )
二、测井方法及测量信息
• 电法测井（电阻率、介电常数、磁导率） • 声波测井（声速、幅度、频率） • 核测井（中子、伽玛、伽玛能谱） • 核磁共振测井（原子核磁共振信息：极化、
4）岩石电阻率及其基本规律
1942年，Shell美国公司的岩石物理学家Archie，在前人大量实验数 据及其他本人的一系列实验研究基础上，提出了著名的Archie’s Formula。建立了岩石电阻率(Ro,Rt)与岩石孔隙度、含水饱和度之间 的实验统计关系。奠定了测井定量评价油气层的理论基础。
F = Ro = φ −m
电流流动的阻抗。深、中、浅指径向 探测深度的差别。
• 符号：ILD/RILD,LLD/RLLD;
ILM/RILM,LLS/RLLS; SFLU/MSFL/RFOC/RMLL
• 单位：ohm-m, Ω.m • 成因：主要为孔隙流体的离子导电。 • 理论基础/测量方式：最早、测量方
式种类最多。分聚焦和非聚焦；电极 法/线圈法/天线法；恒压/恒流/恒功 率；低频/高频；实部/虚部
4）岩石电阻率及其基本规律
Rw —水溶液电阻率
Ro —100%含水孔隙 岩石电阻率
Rt —含油、水两相
流体岩石电阻率
容器电阻分别为：
Rห้องสมุดไป่ตู้
=
Rw
L A
R'
= Ro
L A
R“
=
Rt
L A
问题1：三个电阻（率）之间是什么关系？ 问题2：假设孔隙中的水溶液电阻率确定，Ro、Rt的大小主要受什么控制？基本规律是什么？
透层、评价其它测井质量、井 眼形状评价水平应力、估计固 井水泥用量等 • 影响因素：
2、 自然电位 Spontaneous Potential or Self-Potential Log
• 物理意义：井中电极和地面 参考电极间的电位。是自然
形成的非人工激发的电位。
• 符号：SP
• 单位：mv
• 成因：扩散、薄膜、过滤电 位
Rw
1000
Ir
=
Rt Ro
=
S w−n
100
Formation Factor,F Resistivity Index,Ir
100 10
10
1
0.01
0.1
1
Porosity,
1
0.1
1
Water Saturation,Sw
一、基本岩石物理性质
2、岩石的声学性质（速度、幅度、频率、衰减等）
Elastic wave propagation properties of rocks:
2）伽玛特性 Reactions of rock to photon bombardment —Compton effect, Photoelectric effect, Pair production
√ 密度测井（FDL） √ 岩性密度测井（密度/光电指数（Pe）） 3）中子特性 Rock radioactivity induced by neutron bombardment
• 符号：GR; CGR, SGR, U,Th,K • 单位：API（1/200最大差异；SLB
tools: ~10API=1ug 当量镭/公吨）
• 成因：放射性同位素衰变: 40K,232Th,
238U。
• 理论基础/测量方式：闪烁计数器和
光电倍增管
• 主要应用：岩性识别、估算泥质含
量、地层对比、沉积环境、粒度/韵 律、有机质含量、射孔等深度定位等
划分渗透层 计算Rw、Vsh
影响因素
地层体积密度
伽马射线与岩石的 判断岩性、计算孔 井眼、气、压
Compton散射
隙度、气层识别
实、未知矿物
地层含氢指数 地层纵波时差
快中子Slowingdown性质
判断岩性、计算孔 隙度、气层识别
井眼、气、泥质
判断岩性、计算 孔隙度、气层识 别、评价次生孔 隙、欠压实或高 压层识别
弛豫、扩散等）
• 电缆地层测试技术（压力、地层流体取样）
§2.2 常规测井方法及资料解释
• 井径； • 自然电位； • 自然伽玛； • （深、中、浅）电阻率； • 声速； • 密度（岩性密度）； • 中子。
1、 井径 Caliper Log/Logs
• 物理意义：井眼直径。 • 符号：CAL 或 CALI • 单位：in 或 cm • 理论基础/测量方式 • 主要应用：岩性识别、划分渗
√ 声速测井（BHC） √ 长源距（全波列）声波 √ 偶极子横波（DSI） √ 水泥胶结测井（CBL、VDL） √ 井下声波电视（BHTV） √ 井周声波成像（CBIL）
一、基本岩石物理性质
3、岩石的核物理性质 Nuclear properties of rocks
1）自然放射性 Natural radioactivity of rocks √ 自然伽玛测井（GR） √ 自然伽玛能谱测井（NGR）
一、基本岩石物理性质
Petrophysical properties of rocks— Petrophysics
1、岩石电学性质 Electric properties of rocks （自然的和激发的 natural & induced）
1）自然电位 Spontaneous Potential √ 自然电位测井（SP） 2) 岩石电阻率/电导率 Resistivity or Conductivity of rocks √ 电阻率测井（普通电阻率、聚焦（侧向、感应）） √ 电阻率成像测井（FMI、AIT、ARI） 3）极化性 Rock polarization——介电常数ε、电容常数 √ 介电测井 √ 复电阻率测井
二、九种常规测井方法
测井项目
符号
微电阻率
SFLU、RFOC、 MSFL、MLL
中感应 (浅侧向)
深感应 (深侧向
ILM(RILM) LLS(RLLS)
ILD(RILD) LLD(RLLD)
单位
ohm-m Ohm-m Ohm-m
物理意义
理论基础/ 测量方式
主要应用
影响因素
井壁附近底层 电阻率
分层：分辨率 高渗透性、识 别致密层识别 裂缝
4、岩石力学性质 Mechanical properties of rocks
1）流体力学性质 Hydraulic mechanics
Fluid flow properties in porous rocks（Permeability, Pressure）