地球物理测井基本原理
《地球物理测井方法》第4章 侧向测井
Rt I 0
4L
ln
2L0 r0
Rt
4L
ln 2L0
U A0 I0
r0
K 4L
ln 2(L0 / r0 )
12
四、接地电阻 rg 及视电阻率Ra
rg U AON I0 主电流流经路径的等效电阻
Ra
K U A0 N I0
Ra Krg K (rm ri rt rs )
线电极可分成无限多个小的电流元dI(点电极)
8
设坐标原点在电极系中 点，Z轴与电极轴线重合
设电极全长2L0,主电极长 2L,电极半径r0,且r0<<L0
设整个电极流出电流I， 主电流I0，电流均匀分布 在线电极上，电流密度为：
j I0 2L
9
RI
d在意U线一电点极M（上x任，R取tyd，一I z电）流处元产d生ξ的，电U它位在为介：质4中任r
29
探测特性
深度记录点：A0 中点 分辨率：深0.632m，浅0.437m 探测深度：深1.1m，浅的0.35m
探测深度：深七比深三深
分辨率：三侧向比七侧向高
深浅三侧向分辨率相同,深浅七侧向分辨率不同
五、曲线特点(自学)
六、应用：同三侧向
30
三侧向测井
深三侧向
浅三侧向
七侧向测井
深七侧向电极系
B2(A' 2)A2M
' 2
M2
A0
M1
M
' 1
A1 A1' (B1)
34
二、测量原理(恒功率测量)
用ΔUM1M2调节I0 使 ΔUM1M2=0
测I0和UM1
用VA2-VA1的差值调节IS， 使I0UM1=选定功率
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。
煤田地球物理测井技术
煤田地球物理测井技术引言煤炭作为我国的主要能源之一，在能源开发和利用中起着重要的作用。
而煤田地球物理测井技术则是煤炭勘探和开采中的一项重要技术，通过测量地下煤层的物理参数，可以帮助煤炭公司评价煤层的质量、确定储量、分析构造条件等，为煤炭勘探和开采提供重要的依据。
本文将介绍煤田地球物理测井技术的基本原理、常见方法以及应用领域。
基本原理煤田地球物理测井技术基于地球物理学的基本原理，通过测量煤层中的物理参数，推断地下煤层的性质。
常见的物理参数包括声波速度、密度、自然伽马射线强度等。
这些物理参数与煤层的含矿量、孔隙度、强度等性质相关联，通过测量和分析这些物理参数，可以了解煤层的状况。
常见方法1. 声波测井声波测井是煤田地球物理测井技术中常用的方法之一。
它利用地下介质对声波的传播特性进行测量，在煤层中传播的声波会受到煤层孔隙度、含矿量等因素的影响。
通过测量声波的传播速度和衰减程度，可以推断煤层的孔隙度、强度等信息。
2. 密度测井密度测井是另一种常见的煤田地球物理测井方法。
它通过测量地下介质对射线的吸收程度，推断出地下介质的密度。
煤层中的密度与含矿量和孔隙度等因素有关，通过测量和分析密度数据，可以推断出煤层的煤质和储量等信息。
3. 自然伽马测井自然伽马测井是测井方法中最常用的一种方法之一。
它利用地下介质中的放射性元素发射的伽马射线进行测量，通过测量伽马射线的强度，可以推断地下有害元素的含量、分布以及煤层性质等。
煤层中的含矿量和放射性元素含量有关，通过测量自然伽马射线的强度，可以了解煤层的性质。
应用领域煤田地球物理测井技术在煤炭勘探和开采中有广泛的应用。
它可以为煤炭公司提供以下方面的信息：1.煤层质量评价：通过测量和分析煤层的物理参数，可以评价煤层的质量，包括含矿量、灰分、硫分等指标，为选择合适的采矿方法和制定开采方案提供依据。
2.储量估算：通过测量和分析煤层的物理参数，可以推断煤层的厚度、面积和体积，从而估算煤田的储量，为资源评价和开发提供依据。
阵列声波测井的原理
阵列声波测井的原理
阵列声波测井是一种地球物理测井技术，其原理是利用声波在地下岩石中的传播特性来获取地层的物理特征。
下面是阵列声波测井的主要原理：
1.声波传播原理：阵列声波测井利用地下介质中的岩石和流体对声波的传播速度和衰减产生的影响。
当声波传播到不同性质的地层时，会发生反射、折射和散射等现象，可以通过地震学和声学理论研究声波的传播规律。
2.发射与接收系统：阵列声波测井使用一组多个发送和接收器件构成的阵列来发射和接收声波信号。
发送器件通常是振动子，它能够将电信号转换为机械振动，从而发射声波信号。
接收器件通常是压电晶体或振动器，能够将接收到的机械振动转换为电信号。
3.接收信号处理：接收到的声波信号被记录下来并进行信号处理。
通常会通过时域和频域的方法对接收信号进行分析，比较接收到的信号和已知模型的差异，从而推导出地层的波速、衰减、密度等物理参数。
4.解释与应用：通过对地层声波响应的解释，可以获得地层的结构、岩性、饱含流体类型和含量等信息。
阵列声波测井可用于石油勘探、地质调查、地下水资源评价等领域，帮助确定油气储层的分布和性质，评估地下水资源的储量和质量等。
地球物理测#(第三章)中子测井
中子测井的优缺点分析
优点
能够测量地层的孔隙度、含油饱 和度等参数，不受地层水矿化度 影响，测量精度较高。
缺点
对地层岩性敏感度较低，不适用 于所有地层，且对放射性同位素 源依赖较大。
03
中子测井的实际应用
油气勘探中的中子测井
确定地层孔隙度
中子测井通过测量地层中热中子的衰 减程度，可以推算出地层的孔隙度， 进而评估油气储量。
智能化和自动化
利用人工智能和机器学习技术，实现中子测井数据的自动解释和异常 检测。
中子测井与其他地球物理方法的结合
与电阻率测井结合
利用中子测井和电阻率测井的互补性，提高对地层性质的识别精 度。
与地震勘探结合
将中子测井与地震勘探数据相结合，提高对地下构造和油气藏的探 测精度。
与磁力勘探结合
利用中子测井与磁力勘探的联合测量，实现对地层和油气藏的全方 位探测。
中子源的选择与使用
放射性同位素源
常用的有镅-241和铯-137等，具有稳定、安全、 寿命长的特点，但需定期更换。
加速器源
能够产生高能中子，适用于深井和复杂地层，但 设备成本和维护成本较高。
混合源
结合同位素源和加速器源的特点，具有较好的综 合性能。
中子探测器的设计与选择
01
02
03
探测器材料
常用有锗、硅等半导体材 料，要求具有高灵敏度、 低噪音和稳定性。
识别油气层
确定地层岩性
中子测井通过测量地层中热中子的速 度和扩散系数，可以推断地层的岩性 和矿物组成，进而评估油气勘探的潜 力。
中子测井能够检测到地层中的油气层， 通过测量地层中氢的含量和分布，判 断油气层的存在和分布情况。
煤田勘探中的中子测井
核磁共振测井原理
核磁共振测井原理
核磁共振测井（NMR）是一种地球物理测井技术，利用磁共振现象分析电磁信号来获取地下岩石中的孔隙结构和流体含量信息。
NMR测井原理基于核磁共振现象，即在强磁场中放置原子核会产生共振吸收现象。
在NMR测井中，沿井壁发射一系列短脉冲电磁信号，这些信号会激发旋转相干磁矩，进而引起共振吸收现象，并使得磁共振信号能够被测量。
这些信号可以表征岩石中的孔隙结构和流体含量。
NMR测井技术常见的参数包括自由液体体积（FFV）,有效孔隙度、孔隙尺度和流体饱和度。
其中最重要的参数为FFV，它表征了岩石中的自由水体积。
知道FFV，可以确定孔隙中不同类型液体的含量，如水、油、混合物等。
有效孔隙度和孔隙尺度表征了岩石中的孔隙结构，可用于评估岩石的渗透性和储层质量。
流体饱和度则表征了岩石中所含流体的百分比，用于确定油田储层中可采储量和开发方案。
地球物理测井.密度测井及岩性密度测井
2.648
2.712
2.876
2.977
1.355～1.796
1
0.85
地球物理测井.放射性测井 影响岩石密度的因素：
2
孔隙度
孔隙性地层相当于致密地层中岩石骨架的一部分被密度
小的水、原油或天然气所代替，故其密度小于致密地层。孔
隙度越大，地层的密度越小。所以用密度测井资料可以求地 层的孔隙度。密度测井是三种主要孔隙度测井方法之一。
e
式中
e
ZN Ab A
—每个电子的康普顿散射截面。
地球物理测井.放射性测井
1.密度测井的核物理基础
3、光电效应： (E＜ 0.2 Mev )
电子
光电效应的吸收系数：
能量较低的伽马射线穿过物质与原 子中的电子相碰撞，并将其能量交 给电子，使电子脱离原子而运动， 伽马光子本身则整个被吸收，被释 放出来的电子叫自由电子，这种效 应叫光电效应。此时产生的自由电 子被称为光电子。
石英 2.654 2.65 2.648
方解石 2.71 2.708 2.712
白云石 2.87 2.863 2.876
硬石膏 2.96 2.957 2.977
无烟煤 1.4～1.8 1.442～1.852 1.355～1.796
烟煤 1.2～1.5 1.272～1.59 1.173～1.514
淡水 1 1.11 1
电子对吸收系数：t
电子
当伽马射线能量较高时，射 线粒子与物质的原子核发生碰撞， 从原子核中打出一正一负两个电 子，而本身被全部吸收，称为电 子对。射线能量降低，射线与物 质的这种作用过程称为电子对效 应。
原子核
+e -e
伽马射线
地球物理测井.放射性测井
测井原理与综合解释
测井原理与综合解释测井原理是指利用地球物理仪器和技术，对地下岩石层进行实时监测和测量的过程。
通过测井原理，可以获得有关地下岩石层中所含矿物、岩性、含水性、温度、压力等参数的信息，从而帮助地质学家和工程师进行油气勘探和开发。
测井原理主要依赖于以下几种物理现象和原理：1. 电性测井原理：利用地层中的电性差异，通过测量电阻率、电导率等指标来判断地层的性质。
例如，导电层岩石通常具有良好的含油性能。
2. 密度测井原理：根据地下岩石的密度差异，通过测量岩石的密度来判断地层的性质。
例如，含有矿物质量高的岩石通常具有较高的密度。
3. 声波测井原理：利用地层中声波的传播速度来判断地层的性质。
不同类型的岩石对声波的传播速度有不同的影响。
4. 核磁共振测井原理：利用地层中核磁共振现象，通过测量核磁共振信号来判断地层的性质。
不同类型的岩石对核磁共振信号有不同的响应。
综合解释是指通过将不同类型的测井数据进行综合分析和解释，得出地下岩石层的具体性质和分布。
综合解释的过程包括以下几个步骤：1. 数据校正和质量评估：初步检查测井数据的准确性和有效性，排除可能的误差和异常点。
2. 数据融合：将来自不同类型测井仪器的数据进行融合，形成一个统一的数据集。
3. 数据解释：根据测井原理和地质知识，对数据进行解释，得出地层的特征和性质。
可以使用图表、剖面图等方式展示解释结果。
4. 建模和预测：根据解释结果，建立地下岩石层的模型，并利用模型进行预测和评估。
这可以帮助决策者进行油气资源勘探和开发的决策。
综合解释需要综合考虑不同类型的测井数据，以及地质知识和经验。
准确地解释地下岩石层的性质和分布，对于油气勘探和开发具有重要意义。
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缆项目之中.
2.1电法测井
2.常规测井方法
不同岩石以及岩石孔隙中所含的流体,其导电性是不同 的,利用岩石导电性的差异来研究地质剖面和判别油气 水层的方法,称为电法测井,包括:
普通电法测井 侧向测井 感应测井 自然电位测井 电磁波传播测井
2.1.1普通电法测井
2.常规测井方法
•测量原理
电极系 供电 测量某两点间的电 位差 视电阻率
（第二代）
2、数控测井阶段
70年代3600数字测井仪 （第三代）
80年代CLS-3700、CSU 、DDL数控测井仪 （第四代）
3、数控与成像测井并存阶段
90年代ECLIP-5700、MAXIS-500 、EXCELL-2000成像
测井仪 （第五代）
目前在电缆测井的基础上,开展了随钻测井,项目都包括在电
2.1.4自然
度低的为油层 ，高的为水层
2.2声波测井
2.常规测井方法
声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减及频率 变化等声学特性是不同的。声波测井就是以岩石等介质 的声学特性为基础而提出的一种研究钻井地质剖面、评 价固井质量等问题的测井方法。
声波测井分为声速测井和声幅测井。声速测井（也称 声波时差测井）测量地层声波速度。地层声波速度与地 层的岩性、孔隙度及孔隙流体性质等因素有关。因此， 根据声波在地层中的传播速度，就可以确定地层孔隙度
2.常规测井方法
2.3放射性测井
根据岩石及其孔隙流体的某种核物理性质探测井剖 面的一类测井方法。 •优点是：裸眼井、套管井都能正常测井，不受钻井 液的限制。 •方法多，十余种：
自然伽马测井、自然伽马能谱测井 密度测井、岩性密度测井
普通电法测井原理图
2.常规测井方法
2.1.1普通电法测井
梯度电极系：不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的 距离大于成对电极间距离的电极系 电位电极系：不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的 距离小于成对电极间距离的电极系
2.常规测井方法
2.1.1普通电法测井-微电极测井
为提高纵向分辨能力而设计 出的一种贴井壁测量的特殊 装置称为微电极。
探测范围为6－8in，基本为 冲洗带电阻率。纵向分辨率高， 用于划分薄层及识别油气水层。
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-微侧向及微球形聚焦测井
1划分薄层 由于主电流以很细的 电流束穿过泥饼进入地 层，受泥饼影响小，对 地层的电阻率变化十分 敏感，在岩性不同的界 面处有明显的变化，纵 向分辨能力强。 2确定Rxo
《地球物理测井基本原理 》
编写 ：金力钻
中海能源发展股份有限公司钻采工程研究院 2011年7月
目录
1.测井方法概况
地球物理测井：是指通过井 下专门仪器，沿钻井剖面测 量岩层的导电特性、声学特 性、放射性、电化学特性等 地球物理参数的方法。 测井方法众多。电、声、放 射性是三种最基本最常用的 方法。每一种测井方法基本 上都是间接地、有条件地反 映岩层特性的某一侧面。要 全面认识地下地质情况，发 现和评价油气层，应综合使 用多种测井方法。
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-双侧向测井
特点:
1、深、浅侧向同时测量，分别用36Hz和230Hz的 电流供电。用相应频率的选频电路进行监督和测量。
2、很大的测量范围，一般是 1-10000.m
3、深侧向探测深度大（约2.2m）， 双侧向能够划分出0.6m厚的地层。
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-双侧向测井
2.常规测井方法
2.2声波测井-资料应用
(1)确定岩石孔隙度：在已知岩石骨架、孔隙中流体和用声 速测井测得的声波时差，即可以计应用平均时间公式或威利 公式计算出岩层的孔隙度。
(2)判断气层：由于气、水的声速差异大，水的声速大于气 的声速，因此在高孔隙度和泥浆侵入不深的条件下，气层的 声波时差产生周波跳跃或明显增大，因此，声速测井能够比 较好的识别疏松砂岩气层。
裸眼井中声波全波列成分 在裸眼井中，接收器记录到的声波全波列波形 图上，包括滑行纵波、滑行横波（硬地层）、伪 瑞利波和斯通利波等各类井内声波，如图所示。
纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直
声波全波列波形图
2.常规测井方法
2.2声波测井-影响因素
1地层厚度 由于声速测井的输出（时差）代表0.5米厚地层的平均时差，因此它们的声速测井时差 曲线存在一定差异。 1.1厚层 ①对着厚地层的中部，声波时差不受围岩的影响，时差曲线出现平直段，该段时差值为 该地层的时差值。当地层岩性或孔隙性不均匀时，曲线有小的变化，则取厚地层中部时差 曲线的平均值作为它的时差值。 ②时差曲线由高向低和由低向高变化的半幅点处对应于地层的上、下界面。所以可以用 半幅点划分地层界面。 1.2薄层 目的层时差受相邻地层时差影响较大。若相邻地层时差高于目的层的时差，则目的层时 差增加；反之，目的层时差减小。不能应用曲线半幅点确定地层界面。 2“周波跳跃”现象的影响 在一般情况下，声速测井仪的两个接收换能器是被同一脉冲首波触发的，但是在含气疏 松地层情况下，地层大量吸收声波能量，声波发生较大的衰减，这时常常是声波信号只能 触发路径较短的第一接收器的线路。而当首波到达第二接收器时，由于经过更长的路径的 衰减不能使接收器线路触发。第二接收器的线路只能被续至波所触发，因而在声波时差曲 线上出现“忽大忽小”的幅度急剧变化的现象，这种现象就叫周波跳跃
应用： a.划分渗透性地层： 探测较深的微电位视电阻率 大于微梯度视电阻率，有幅度差。
b.识别岩性：对于泥岩，微电极曲线平直，无 幅度差；对于砂岩，微电极曲线有幅度差，砂岩 越纯、物性越好，幅度差就越大；对于致密层， 微电极电阻率高。
c.确定砂岩的有效厚度：利用微电极曲线纵向 分辨率高的特点，可以较准确地划分有效厚度。
a. 地层水和泥浆中含盐浓
b.
度比值的影响。
b. 岩性的影响
c. 温度的影响
d. 泥浆和地层水化学成分
的影响
e. 地层电阻率的影响
f. 地层厚度的影响
g.井径扩大和侵入带的影响
2.常规测井方法
2.1.4自然电位曲线的应用
识别岩性； 划分储层
当 RWA>Rmf 正 SP RWA<Rmf 负 SP
2.常规测井方法
1.测井方法概况
常规测井方法分类如下:
1.测井方法概况
成像测井方法分类如下: 电成像(FMI/FMS /STAR/XRMI) 声成像(USI /CBIL/CAST) 阵列声波(DSI/XMAC_Ⅱ/ WAVESONIC) 阵列感应测井(AIT/HDIL/ ARAI) 核磁共振(CMR/MREX/ MRIL_P) 方位电阻率(ARI/HDIP/SEDT)
b. 地层越厚，自然电位越 接近静自然电位，地层厚度变 小，自然电位值下降，且顶部 变尖底部变宽，自然电位小于 等于静自然电位。
c. h>4d 时，自然电位的 半幅点对应地层的界面。
ｄ．自然电位没有绝对的 零点，是以泥岩井段的自然电 位曲线幅度作为基线。
2.常规测井方法
2.1.4自然电位曲线的影响因素
一般微电极系的结构如 图，在微电极主体上，装有 三个弹簧片扶正器，弹簧片 之间的夹角为1200，在其中 一个弹簧片上有硬橡胶绝缘 板把供电电极A和测量电极 M1M2按直线排列，微电极 曲线是由微电位和微梯度两 条电阻率曲线组成的。
2.常规测井方法
2.1.1普通电法测井-微电极测井
特点：a.电极距小，几乎不受围岩和泥 浆的影响；b. 探测深度浅，纵向分辨 率高；c.在渗透层处一般有“幅度差”。
对应为3大专业测井公司Schlumberger (MAXIS-500)、 Atlas(ECLIPS-5700)、 HALLIBURTON(EXCELL-2000)的仪器
1.测井方法概况
这些测井方法记录了电缆测井设备的不同发展阶段
1、模拟记录阶段
半自动测井仪
（第一代）
50年代引进51型电测仪
JD—581多线型电测仪
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。
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-双侧向测井
砂岩地层DLL测井图
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-微侧向及微球形聚焦测井
微侧向探测深度较浅，受泥饼影响大，邻 近侧向可克服泥饼厚度的影响，但探测深 度较大，在一定范围内受原状地层电阻率 的影响，只适合侵入较深的地层。微球聚 焦测井既具备了两者的优点，又克服了两 者的缺点，探测深度适当，介于微侧向和 邻近侧向之间，受泥饼和原状地层的影响 较小，主要反映侵入带电阻率的变化。
2.常规测井方法
2.1.3感应测井
感应测井利用交流电的互感原理测量
地层的导电性。在发射线圈T通以固定
频率和固定幅度的正弦交流电，由于
发射线圈的电磁感应的作用，在线圈
涡 流
系周围的地层中就会感生出涡流，地
层中感生的涡流会形成磁场，该磁场
在位于上方的接收线圈R中产生感应电
压。当发射线圈中的电流恒定时，地
R1
消除井筒影响
R1
消除扩径等影响
阵 列
R
R2
R2
通过检测首波来获得声波时差，只能测量到纵波时差T’
发射器
2.常规测井方法
2.2声波测井
长源距声波全波列测井
声速测井只利用了纵波的速度信息，而声波全 波列测井则记录声波的整个波列，不仅可以获得 纵波的速度和幅度信息，横波的速度和幅度信息 ，还可以得到波列中的其它波成分，如伪瑞利波 、斯通利波等。为石油勘探和开发提供更多的信 息，所以声波全波列测井是一种较好的声波测井 方法。
2.常规测井方法
2.1.2侧向测井-双侧向测井