测井解释-原理与应用

绪论

电法测井被引入石油工业已经超过半个多世纪。从那时起，就有许多新的和改良的测井仪器被开发出来并投入使用。

随着测井技术的发展，测井资料解释技巧也取得了很大的发展。目前，详细分析由精心选择的配套电缆测井服务的测量结果，提供了一种用来导出或推断含油气和含水饱和度、孔隙度、渗透率指数和储集层岩石岩性的精确数值的方法。

已经有数百篇描述各种测井方法及其应用和解释的论文被发表，这些文献在内容上足够丰富，但通常情况下对于测井的普通用户却不适用。

因此，本书将对这些测井方法和解释技术做一个总的回顾，并对由斯伦贝谢公司提供的裸眼井测井项目做一些详细的讨论，包括测井解释的基本方法和基本应用。讨论过程尽可能的保持简洁、清晰，最大限度的减少数学推导。

希望本书能够成为任何一位对测井感兴趣的人的实用手册。某些可能对更详细资料感兴趣的人，可以查阅每章后列出的参考文献和其他测井文献。

1.1测井历史

世界上第一条电法测井曲线是于1927年在法国东北部阿尔萨斯省的佩彻布朗的一个小油田的油井内被记录到的。这条测井曲线，使用“点测”方法记录井眼穿过的岩层的单条电阻率曲线。井下测量设备（叫做探头或电极系）按照固定的间隔在井眼内停下来进行测量，然后计算出电阻率并通过手工绘制在曲线图上。逐点继续完成这个过程，直到整条测井曲线被记录下来。第一条测井曲线的一部分如图1-1所示。

图1-1 第一条测井曲线：由亨利-道尔点绘手工绘制在坐标纸上1929年，电阻率测井作为商业性服务被引入委内瑞拉、美国和前苏联，很快又进入荷属东印度（今天的印度尼西亚）。电阻率测量结果的对比功能和识别潜在油气层方面的用途很快被石油工业所承认。

1931年，自然电位（SP）测量结果与电阻率曲线一起被记录在电测井曲线图上。同一年，斯伦贝谢兄弟马塞尔和康拉德，完善了连续记录的方法，并研制出第一台笔记录仪。

1936年，胶卷成像记录仪被引入。到那时，电测井曲线图上已包括SP曲线、短电位、长电位以及长梯度电极系曲线。从1936年到50年代后期，这种组合在测井工作中占据主要地位。大约从1946年之后，这些测井曲线可以同时被记录下来。

地层倾角测井是随着上世纪30年代各项异性地层倾角仪的研制而发展起来的。带有照相井斜仪的三臂倾角仪于1943年被引入，它可以同时确定地层倾斜的方位和角度。每一个臂都有一个SP电极。1946年，SP电极被短电阻率电极系所替代，从而使倾角测量可以在几乎没有SP对比细节的井中进行。

第一个连续记录的电阻率地层倾角下井仪产生于上世纪50年代中期，采用三个微电阻率电极系阵列和一个磁通门罗盘。从那以后，许许多多的改进方法进一步细化了地层倾角的测量。今天，四臂地层倾角仪可以同时记录10条微电阻率曲线，并且用一个三轴加速器和磁力计提供高精度的仪器倾斜和方位信息。现在，地层倾角信息的数据处理过程专门由电子计算机来完成。

自然伽马（GR）和中子测井仪的出现，标志着放射特性首次在测井中应用同时也是电子学在井下的首次应用。与自然电位测井和电阻率测井仪不同，他们不仅能够在充满空气、天然气或者油基泥浆的井中进行测井，而且还能穿过钢制套管对地层进行测量。1941年彭特克沃对中子测井做了介绍。

与自然伽马GR测井相结合，中子测井提高了岩性解释和井间地层对比。大约在1949年之后，人们的注意力主要集中于中子测井的孔隙度指示功能上，但是，早起的中子测井仪受到井眼环境的影响很大，一直到1962年SNP井壁中子孔隙度测井仪和1970年CNL补偿中子测井仪被引入之后，中子测井才被承认是作为孔隙度测量方法。双孔隙度中子测井仪把这两种中子测量组合在一种仪器上。

早期，人们曾尝试使用微电阻率测量结果来确定孔隙度。在上世纪50年代初引入的微电极测井，采用镶嵌在绝缘极板上的三个线状排列的微型电极，绝缘板被压向井壁。装有电极的绝缘板的臂和相反方向上的另一个臂构成一个井径仪。

微电极系测井记录对于划分渗透层同样有用，而其他微电阻率有助于建立从井眼侵入带到未侵入原状地层的电阻率剖面。1953年，研制出了专门用于盐水泥浆的微侧向测井仪。紧接着，邻近侧向测井仪和微球聚焦测井仪相继问世。

1951年，第一个聚焦式深探测电阻率仪器——侧向测井仪问世。它用聚焦系统迫使探测电流（从中心电极发出）在距离电极一定范围内基本上呈现一个水平圆盘状。聚焦电阻率测井很适用于在低电阻率泥浆钻井中探测薄层。在盐水泥浆钻井和高阻地层中，侧向测井很快就取代了传统的电阻率测井。

几年以后，又有几种侧向测井仪器被研发出来并投入商业使用。今天，由深侧向和浅侧向两种测量设备组成的双侧向测井仪DLL成为标准的仪器。它通常和微球聚焦测井仪一起使用。

在淡水泥浆中，原始的电测井已被感应测井所替代。针对油基泥浆的感应测井仪于1949年被研制出来，当时是作为战时矿产探测仪的副产品出现的。然而，很快就认识到它在淡水泥浆中也比一般电测井优越。

在1956年以前，五线圈感应仪器和自然电位SP和16英寸电位电极系组合

成感应-电测井仪。在1959年，五线圈仪器被具有更深探测功能的六线圈阵列所取代。

1963年引入的双感应测井仪DIL，现在已经实现标准化。它由深感应、中感应、浅电阻率测量装置组成。浅电阻率测量装置是一种聚焦式电阻率装置——在1963年的仪器上是8侧向，而目前的仪器上是球形聚焦测井装置。一种新的双感应测井仪器——相量感应测井仪改进了薄层响应，提供了更大的探测深度和更大的电阻率动态范围。

从上世纪30年代开始，测井电缆就已经用于把地震检波器放到井中测量来自地面生源的长源距声波传播时间。

在上世纪50年代后期，声波测井被承认是一种可靠的孔隙度测井，它的测量结果主要反应孔隙度，而且基本上与饱和度无关。

声波测井与聚焦式电阻率测井（侧向和感应）相配合，才使得现代测井储层评价成为可能。声波测井提供孔隙度测量结果，聚焦电阻率测井给出未侵入的原状地层真电阻率。

后续改进的声波测井仪包括井眼补偿测井BHC，长源距声波测井仪LSS，阵列声波测井仪。后者可以记录声波的全波列。通过分析声波全波列，不仅可以提取纵波的传播时间，而且可以提取横波和斯通利波的传播时间。

地层体积密度测井方法，是另外一种基本反映地层孔隙度的测量方法，在上个世纪60年代初被引入并投入商业使用。随后不久在1964年出现了能够补偿泥饼的影响的补偿地层密度测井FDC。在1981年，出现的地层密度测井改善了体积密度测量，并提供了对岩性敏感的光电吸收截面测量结果。

利用电缆工具获取物理岩石样品和地层流体样品也有很有趣的历史。井壁取心技术在1937年就已经出现了，该方法使用一个空心的圆柱状“子弹”射进地层并重新取回。很显然，该技术从问世至今经历了半个多世纪的不断改进。对于非常坚硬的岩石，现在的井下机械取心设备实际上是钻取岩样。

在1957年，地层测试器出现了。它用来获取地层流体样品，并在取样的过程中测量孔隙压力。随后出现了间隔地层测试器FIT和重复地层测试器RFT。老师仪器每次下井仅可做一次压力测试和获取一个岩心样品；RFT仪器可以做无数次压力测试并且可以在每次下井过程中获取两个流体样品。

为了处理那些地层水为淡水、矿化度是变化的或者未知矿化度的地层，发展了介电测井。电磁波传播测井EPT于1978年引入，深电磁波传播测井DPT于1985年开始采用。

上面的历史概述并没有把现代测井仪器所进行的全部测量包括进来。其它的测井方法还包括核磁共振、核辐射谱（自然的和激发的）和大量套管井参数的测量等。