《测井仪器原理》一,第3,
测井技术发展与测井仪器的原理
测井技术发展与测井仪器的原理摘要：本文论述了测井技术的发展经历了四个阶段，测井的概念，测井的优点，测井所能解决的主要问题，重点论述了PSMD-1密度三侧向探管，PSV 声波探管，PQBL声波变密度全波列探管的测井原理与应用。
关键词：测井技术发展仪器原理一、测井技术发展自1927年发明测井以来，测井技术的发展经历了四个阶段：1.模拟记录阶段模拟记录的特点：采集的数据量小，传输速率低。
使用的主要测井方法：声速（纵波）测井、感应测井、普通电阻率测井、配备井径、自然电位、自然伽马测井。
2.数字测井阶段与之相应的测井方法有双感应-八侧向、双侧向-微球形聚集测井、三孔隙度测井（声速测井、中子孔隙度测井、补偿密度测井）再加上井径测量、自然伽马测井、自然电位测井，称之为常规“九条曲线”测井。
3.数控测井阶段除一般的常规测井外，已增加了自然伽马能谱测井、岩性密度测井、碳氧比能谱测井、长源距声波测井、电磁波传播测井、地层倾角测井，这些新的测井方法，可提取更多的有用信息，扩大了测井的应用领域，提高了用测井资料评价油（气）层及解决地质问题的能力。
4.成像测井阶段随着勘探和开发更复杂、更隐蔽的油气藏发展，对测井也提出了更多的要求，成像测井系统正是在这样的背景下发展起来的。
二、测井主要应用1.测井的概念采用专门的仪器设备，沿井身（钻井剖面）测量地球物理参数的方法，称地球物理测井（简称测井）。
地球物理特性如岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性及中子特性等。
2.测井的优点测井是研究岩层地质特性的间接方法，它与其它录井方法相比，具有许多重要优点，主要是效率高、成本低、效果好。
只需要很短的时间就能采集到大量的测井信息，而且这些资料是在岩层的自然条件下测量的，这就更接近于岩层的真实情况。
3.测井所能解决的主要问题3.1详细划分岩层，准确确定岩层的深度和厚度。
3.2确定岩性和孔隙度。
3.3划分储集层并对其含油性作出评价。
3.4进行地层对比，研究构造和地层沉积问题等。
声波测井仪器的原理及应用课件
声波接收与处理原理
CHAPTER
声波测井仪器应用领域
油气勘探领域
01
02
油气资源评价
油气层识别
03 钻井监控
煤田勘探领域
煤层厚度测量 煤质分析 煤层稳定性评估
工程地质勘探领域
岩土工程勘察
地质灾害评估
地下水研究
CHAPTER
声波测井仪器技术优势与局 限性
技术优势
实时监测
。
高分辨率
可靠性高 适应性广
工程地质勘探实例
总结词 详细描述
CHAPTER
声波测井仪器操作与维护
声波测井仪器操作流程
仪器准备
测井操作
测井设置 数据处理
声波测井仪器常见故障及排除方法
信号异常
检查仪器是否正常工作，确认电缆连 接良好，检查声波发射器和接收器是 否正常。
数据不稳定
检查电源是否稳定，检查传感器是否 正常，重新进行测井操作。
技术局限性
受地层影响 信号干扰 对仪器要求高
技术发展趋势
智能化
01
高频化
02
多功能化
03
CHAPTER
声波测井仪器实际应用案例
油气田勘探实例
总结词
详细描述
煤田勘探实例
总结词
详细描述
在煤田勘探中，声波测井仪器通过测 量煤层的声波速度和波幅衰减，评估 煤层质量和厚度，为矿井设计和安全 生产提供可靠数据。
数据不准确
检查测井参数设置是否正确，确认测 量深度和位置是否准确，重新进行测 井操作。
软件故障
检查软件是否正常工作，重新启动软 件或更换软件版本。
声波测井仪器日常维护与保养
定期检查
定期对仪器进行全面检查，包括电源、电缆、 传感器、发射器和接收器等。
感应测井仪器的刻度原理及方法
感应测井仪器的刻度原理及方法
x
一、感应测井仪器的刻度原理
感应测井仪器的刻度原理是基于分析由电感耦合器产生的中心电流信号，借助改变电源驱动电压来模拟不同的测井仪器参数（反应阻抗、截止频率等），并分析电感耦合器产生的中心电流信号的幅值、频率以及它们之间的比例关系，以及电感耦合器中心电流信号的相位关系来实现刻度的原理。
而在实际刻度工作中，电感耦合器的中心电流信号作为刻度的基本变量，利用它们变化的特性，通过对应变的方法，把参数变量逐步映射到测井仪器刻度上。
二、感应测井仪器的刻度方法
1、标定法。
根据电感耦合器的特性，在产生特定中心电流信号的工作状态下，通过调节电源电压，使测井仪器模拟出不同参数，进而获得不同的中心电流信号来得到刻度。
2、系统校准法。
利用调节测井仪器的参数来对系统进行校准，主要利用分析电感耦合器中心电流信号的幅值、频率以及它们之间的比例关系，以及电感耦合器中心电流信号的相位关系来获得刻度。
3、修正法。
根据电感耦合器的特性，运用修正法，将测井仪器的参数及中心电流信号进行修正，以达到刻度的目的。
- 1 -。
《测井仪器原理》第一章 电流聚焦测井仪器
0 2f 0
1 ,K R8 R10C1C2
R8 R10C1C2 R10C1 ,Q R8C1 R10C2 R8 R10C1C2
20
C ' MR
2 R2 R1 2( R2 R3 )
15V
FD
FD
15V
15V
FD
FD
15V
8 7 6 5 4 3
2 1
8 7 6 5 4 3
1.1.2 侧向测井仪器测量原理
• 侧向测井与普通电阻率测井的主要区别是测量电流（主电流）是被聚 焦以流入地层。电极系的主电极A0位于电极系中心，两端有屏蔽电极A1、 A2，呈对称排列。 • 三侧向测井仪结构如下
U a K I0
2
2L0 K 2L lg
式中 L0 Lm 3 b －主电极实际长； b－A0与A1或A2之间绝缘环厚度； L－三侧向电极系长度； L0－电极视长度； －电极系直径。
包含三套相敏检波+滤波电路，一个仪表放大及一个前置放大电路。
深、浅侧向电压检测电路
浅侧向前置放大
100 K
深、浅侧向电流检测电路
15V
FD
FD
15V
8 7 6 5 4 3 2 1
IC1
R11
1k
C3
C2 1.0μF C1 T b 4 f c R10 100K A5 R7
75K
R2 R13
4.99 K
R0
0.025
C6
0.22μF
255
2.1k
至主电极A0
电 流 采 样
R3
4.99 K
C4
T5
f
A5
生产测井原理-第三章
222 第三章 流体密度及持水率测量流体密度及持水率测量主要用于确定多相流体中油、气、水的含量及沿井筒的分布规律。
流体密度仪包括放射性密度仪和压差式密度仪两种；持水率仪根据测量原理可分为电容持水率计、低能放射性持水率计、微波持水率计等。
本章主要介绍这些仪器的测量原理及资料处理方法。
第一节 放射性流体密度计放射性密度计结构如图3-1所示，由伽马源、采样道和计数器三部分组成。
当取样道图3-1 流体密度测井示意图内的流体密度发生变化时，计数器的响应就发生变化，地面设备测井曲线就记录了取样通道中的流体密度。
放射性密度计采用C s 137作伽马源，发射的光子能量为0.661百万电子伏特，在这一能量级下，不会发生电子对效应，同时将测量门槛值调到0.1～0.2百万电子伏特，避免光电效应的影响，只记录发生康谱顿散射的光子。
因此，伽马源发出的伽马射线经采样通道到达探测器的射线强度为：LeI I μρ-=0 （3-1）式中， 0I ——伽马源处的伽马射线强度； I ——计数器处的伽马射线强度；μ——康普顿吸收系数，厘米2/克； ρ——流体密度，克/厘米3； L ——取样室长度， 10~40cm 。
对上式两边取对数，经整理后得：LIK L I L I μμμρln ln ln 0-=-=（3-2）223取μ=0.152cm 2/g ，L =6.58cm ，则II 0ln=ρ。
式中K =lnLI μ0，L 为已知，0I 可以测出；μ主要与元素荷质比A/Z 有关（Z 为原子序数，A 为原子量），对于低原子序数元素，Z/A ≈0.5，即氢、氧、碳、钠等元素的康普顿吸收系数相差较小，即油、气、水和盐水的康普顿吸收系数基本相等。
因此在半对数坐标上ρ与I呈线性关系。
图3-2是在一口生产井中由放射性密度测井所得到的曲线，图中第二道中实线是密度测井结果，虚线是流量测井结果。
流体密度测井显示井底有底水存在，且密度值略大于 1.0g/cm 3，说明井底沉有微砂粒或其它较重的悬浮物，或者是地底水的矿化度较高。
倾角测井仪器原理课件
• (z)倾向方位角，最大倾斜线的水平投影与磁北方向的夹角
• 图l—2为真倾角和倾向方位角。
•倾角测井仪器原理
•5
• (3)井斜角。井轴方向与垂直方向之间的夹角(见图1—3)。 • (4)仪器相对方位角。是I号极板(参考方位)与仪器外壳的最高母
•27
习题：
• 1、简述地层的产状三要素极其定义。 • 2、简述什么是地层倾角测井？
•倾角测井仪器原理
•28
1—12)．
•倾角测井仪器原理
•21
•倾角测井仪器原理
•22
•倾角测井仪器原理
•23
三、Ⅰ号极板方位角 （Azimuth of Pad 1） 使用符号Azi、μ Ⅰ： μ Ⅱ： μ+90 Ⅲ： μ+180 Ⅳ： μ+270
•倾角测井仪器原理
•24
四、井斜角
（Deviation angle） 使用符号Dev、δ 定义:井轴与铅垂线 间的夹角。
•14
•倾角测井仪器原理
•15
•倾角测井仪器原理
•16
在高井斜角测量系统中(图l—8)，罗盘总成安装在 相对方位部分上，电位器上的缺口与井眼的最高 母线对齐。当仪器围绕其纵铂转动时，相对方位 系统停留在同一空间位置，罗盘总成将保持不动。 所以，测量的角度是仪器最高母线和磁北方向的 夹角。它既是仪器方位角，又是井的方位角。
•倾角测井仪器原理
•25
五、Ⅰ号极板相对方位角
（Relative Bearing）
使用符号RB、β
定义：井的倾斜方位角从 Ⅰ号极板方向处开始按逆 时针方向计量。
六、井斜方位角 （Borehole Drift Azimuth） 使用符号Daz、Ψ
地球物理测井仪器原理概要
NVU NVD FVU FVD 2 2 EATT R1 NVR NFR
（3-18）
式中，NVU、NVD分别是上、下发射时近接收 信号的功率电平降至 P2的衰减量；FVU、FVD 分别为上、下发射时远接收信号的功率电平降 至 P2 的衰减量。 由式（3-17）、（3-18），对地层衰减测 量的关键在于如何把一个功率电平为 P 1 的射频 信号衰减为功率电平等于P2 的信号，并测出其 衰减量NV（或FV、NVR、FVR）。这个测量过
为负实数，这意味着平面电磁波在 这时，
沿E方向的传播过程将按指数规律衰减。由于复 介电常数的虚部与角频率 ，电导率都有关，因 此电磁波传播的相速度具有频散性，且受介质电 导率的影响。这说明，介质和导电性不仅会损耗 介质中传播的电磁波能量，同时也在一定程度上 改变了电磁波传播的相速度。对于某一固定频率 的电磁波，它在耗散 介质（此处指导电介 质）中的传播时间 TP1不只是介质介电 常数的单一函数，而 应是和的函数。左图
电磁波传播测井又称为介电测井。它是用来 测量井下地层的介电常数。由于地层水（淡水） 的介电常数为780~81，原油的介电常数为 2~2.4，天然气介电为1，岩石骨架介电常数为 4~9，当储层的孔隙度达到一定数值时，含油、 气层的介电常数与水层的介电常数有明显的差别， 据此可以划分油、气、水层。
那么为什么要用电磁波传播测井呢？因为普 通电阻率测井，测向测井和感应测井都是利用地 层孔隙流体的导电性质来区分含油、气和含水地 层。当地层水是淡水（或水矿化度极低）时，上 述测井方法就无法对地层孔隙中的油、气、水含
为单频平面电磁波在真空和耗散介质中的传播对 比图。
一般来说，测井所遇到的地层都应被认为是 耗散介质，我们当然就不能忽视因地层电导率的 变化给传播时间 TP1带来的影响。为此对式（32）、（3-3）和（3-4）进行简单的代数运算， 并考虑到 TP1 / w ，可得关系式：
测井仪器原理
测井仪器原理测井仪器是一种用于地质勘探和油田开发的重要工具，它通过测量地下岩石的物理性质来获取地层信息，为油气勘探和开发提供关键数据支持。
测井仪器的原理是基于地下岩石对射入的能量（如电磁波、声波等）的响应，通过分析这些响应信号来推断地层的性质和构造。
本文将从测井仪器的工作原理、常见类型和应用领域等方面进行介绍。
首先，测井仪器的工作原理主要涉及地球物理学中的电磁波、声波和核磁共振等知识。
在测井过程中，测井仪器会向地下发送特定频率和能量的电磁波或声波，当这些能量穿过地层时，不同类型的岩石会对其产生不同的响应。
通过接收和分析这些响应信号，测井仪器可以推断地层的含油气性质、渗透率、孔隙度等重要参数。
此外，核磁共振测井则是利用原子核在外加磁场和射频场作用下的共振现象，来获取地层的物性参数。
其次，测井仪器根据不同的工作原理和应用需求，可以分为电测井、声波测井、核磁共振测井等多种类型。
电测井是利用地下岩石对电磁波的导电性或介电常数差异来进行测量，主要用于识别含水、含油、含气层位和评价地层孔隙度。
声波测井则是通过发送声波信号，测量地层对声波的速度和衰减等参数，用于判断地层的岩性、孔隙度和渗透率等信息。
而核磁共振测井则是利用地下岩石中的氢核或其他核对外加磁场和射频场的共振响应，来获取地层孔隙度、流体类型和饱和度等参数。
最后，测井仪器在石油勘探开发中有着广泛的应用。
它可以帮助地质学家和工程师了解地下地层的构造、性质和流体分布情况，为油气勘探、油藏评价和油田开发提供重要的技术支持。
通过测井仪器获取的地层数据，可以帮助油田工程师进行钻井设计、油藏开发和生产管理，最大限度地提高油气田的勘探开发效率和经济效益。
总之，测井仪器作为一种重要的地质勘探工具，其原理和应用涉及地球物理学、地质学和工程技术等多个领域。
通过对地下岩石物理性质的测量和分析，测井仪器可以为油气勘探和开发提供准确、可靠的地层信息，对于提高油气田的勘探开发效率和资源利用率具有重要意义。
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时差形成触发器
时差检测过程（上发举例）
主控双稳翻转→上控方波有效→关闭r门→发送上发命令至井下→
地面延迟→延迟I触发→延迟门I触发→开启R1分离门允许R1检测
→R1首波到来→时差形成触发器置位形成△t上的上升沿→延迟II触
发→延迟门II触发→关闭R1门开启R2门→R2首波到来→时差形成
3.2.3 地面仪工作原理
7、刻度电路
测井仪器原理（一）
27
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
7、刻度电路
工作波形
测井仪器原理（一）
28
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
8、声幅测量电路
主要用途：水泥胶结测井 电路框图
测井仪器原理（一）
测井仪器原理（一）
17
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路
测井仪器原理（一）
18
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
2、鉴别放大和时差形成电路
比较器幅度鉴别
延迟、延迟们组
目的：从时间上压制干扰
功能：设定R1、R2、r1和r2的允许检测期间
单极子 模式
(a)
四极子 模式
(b)
(c) 偶极子 (d) 偶极子
模式
模式
单元呈口字形排列的接收换能器
对不同振动模式的响应
测井仪器原理（一）
43
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
2、仪器结构
主电子单元 声系
发射部分 隔声体 接收部分
发射电子单元
隔声结构：减弱直达声波
当地层声速v2大于井液声速v1时，可以产生以临 界角入射i=arcsin（v1/v2）的滑行波
源距L0的选取：为使首先到达R1的是滑行波
1 L0 (d1 d 2 ) 1
间距L：两接收器之间的距离
测井仪器原理（一）
7
3.1 声波测井原理
3.1.2 声系设计和测量原理
T0门，滑动门，噪声窗口
测井仪器原理（一）
36
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
2、信号检测
传播时间处理
仪器增益控制
测井仪器原理（一）
37
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
2、信号检测
传播时间处理
接电缆
MPAL接收换能器短节
由正交的换能器组成 宽带、高灵敏度 纵向对称但不等距 接收换能器矩阵
遥测短节
接收下传命令与上传测井数据
MPAL隔声体短节
MPAL发射换能器短节
衰减直达的伸缩及剪切波 并用于调整源距
由单极、正交的偶极和四极换能器 组成，可工作于单极、偶极和四极模式 大功率，长源距
四极发射换能器
2、信号检测
地面仪器接口
测井仪器原理（一）
34
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
2、信号检测
传播时间处理
信号波形
测井仪器原理（一）
35
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
2、信号检测
传播时间处理
3.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
周波跳跃的产生
测井仪器原理（一）
24
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
测井仪器原理（一）
25
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
6、时差比较电路
测井仪器原理（一）
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3.2 双发双收声波测井仪
MPAL测控电子短节
1. 系统控制 高性能DSP控制子系统
2. 数据采集 数控的高精度、 多通道数据采集和存储 >120db的动态范围，14位分辩率
3. 遥测电路 完成数据的上传与命令接收
4. 前置接收电路 完成单、偶极及四极信号的组合、 选择，声波信号的程控放大与衰减， 声波信号的滤波
5. 系统电源 大功率、高效、低噪音
声波测井参数
由于纵波（压缩波或P波）相对速度最快，因此在声
波测井中往往也最容易接收和处理，普通声波测井仪
一般专用来接收和测量纵波声速vP
VP
E 1 (1 )(1 2 )
声波全波测井能够得到横波速度VS
VP 2(1 )
VS
1 2
杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数
1、声系特点
模块化的BHC和DDBHC DDBHC测量原理
测井仪器原理（一）
32
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
1、声系特点
定向发射原理
宽带接收器
测井仪器原理（一）
33
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
3、仪器电子系统
测井仪器原理（一）
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
1、方法原理和声系结构
四极换能器结构原理
单极振动模式
四极振动模式
偶极和四极声场的指向性
测井仪器原理（一）
42
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
1、方法原理和声系结构
接收换能器结构原理
宽带接收器 四只一组，正交排列 八组阵列，间距6英寸
声波信号放大电路
差动放大 互补输出，电缆驱动 并联稳压
测井仪器原理（一）
12
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
仪器框图（声速测量部分）
测井仪器原理（一）
13
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
主要工作波形
测井仪器原理（一）
14
3.2 双发双收声波测井仪
测井仪器原理
（一）
主讲人：鞠晓东 2008年9月
测井仪器原理（第一部分）
第0章 绪论 第1章 电流聚焦测井仪 第2章 感应测井仪 第3章 声波测井仪
测井仪器原理（一）
2
第3章声波测井仪
3.1 声波测井原理 3.2 双发双收声波测井仪 3.3 其它类型声波测井仪简介
测井仪器原理（一）
触发器置位形成△t上的下降沿→完成△t上转换→延迟门组恢复稳态
→关闭分离门组 测井仪器原理（一）
19
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
3、时差计数和输出电路
计数 锁存 译码 显示 D/A转换
测井仪器原理（一）
20
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
发 射 高 压
高压电源
偶极发射 控制电路
激 励 信 号
发 射 变 压 器
发
发
射 变
高 压
射 换
压 器
激 励
能 器
组
阵
电源线
接 贯穿线
隔
收
32道声波信 号接收
声
换
体
能 器
阵
单、四极，偶极声波 信号源的控制与发射
串行命令控 制总线
串行命令控 制总线
测井仪器原理（一）
45
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路
电路原理
测井仪器原理（一）
15
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路
工作波形
测井仪器原理（一）
16
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.3 地面仪工作原理
1、同步控制电路
单稳电路 下井同步电路
仪器工作方式
上发期间由T上和R1、R2得到△t上 下发期间由T下和r1、r2得到△t下
输出信号
T t上 t下（s / m）
2 L
测井仪器原理（一）
9
3.2 双发双收声波测井仪
3.2.1 双发双收声系原理
井眼补偿作用
深度补偿问题
临界角影响
O上O下 （d2 d1）tgi
检测原理
E1检测
测井仪器原理（一）
38
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.1 斯仑贝谢SLT数控声波测井仪
2、信号检测
传播时间处理
DDT尖峰抑制
测井仪器原理（一）
39
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
1、方法原理和声系结构
单极全波在软地层无法获得横波信息 偶极换能器在软地层仍能够激发出绕曲波
3、仪器电子系统
测井仪器原理（一）
47
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
3、仪器电子系统
测井仪器原理（一）
48
3.3 其它类型声波测井仪简介
3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪
3、仪器电子系统
测井仪器原理（一）
49
3.3 其它类型声波测井仪简介
益