石油仪器技术-第5章-测井仪器(上)2资料讲解.ppt

石油石油仪仪器技器技术术-第第5章章-测测井井仪仪器器(上上)25.1 概述5.1.1 测井知识 1 1测井概念测井概念 测测井井（Well Well LoggingLogging）是是石石油油勘勘探探开开发发过过程程中中不不可可缺缺少少的的重重要要环环节节。矿矿场场地地球球物物理理测测井井方方法法，是是通通过过定定量量测测定定井井下下钻钻穿穿地地层层的的电电、声声、光光、核核、热热、力力等等物物理理信信息息，用用以以判判断断地地层层的的岩岩性性及及流流体体的的性性质质，确确定定油油、气气、水水层层的的位位置置，定定量量解解释释油油、气气层层的的厚厚度度，含含水水饱饱和和度度和和储储层层的的物物性性等等参参数数，了了解解井井下下状状况况的的一一整整套套技技术。术。中国石油大学（华东）工业训练中心 石石油油和和天天然然气气储储藏藏在在地地下下具具有有连连通通的的孔孔隙隙、裂裂缝缝或或孔孔洞洞的的岩岩石石中中。这这些些具具有有连连通通空空隙隙，既既能能储储存存油油、气气、水水，又又能能让让油油、气气、水水在在岩岩石石空空隙隙中中流流动动的的岩岩层层，称称为为储储集集层层。用用测测井井资资料料划划分分井井剖剖面面的的岩岩性性和和储储集集层层，评评价价储储集集层层的的岩岩性性（矿矿物物成成分分和和泥泥质质含含量量）、储储油油物物性性（孔孔隙隙度度和和渗渗透透率率）、含含油油性性（含含油油气气饱饱和和度度和和含含水水饱饱和和度度）、生生产产价价值值（预预期期产产油油、气气、水水的的情情况况）和和生生产产情情况况（实实际际产产油油、气气、水水的的情情况况及及生生产产过过程程中中储储集集层层的的变变化化），称称为为地地层层评评价价（Formation Formation EvaluationEvaluation）。地地层层评评价价是是测测井井技技术术最最基基本本和和最重要的应用，也是测井技术其它应用的基础。最重要的应用，也是测井技术其它应用的基础。5.1 概述5.1.1 测井知识 中国石油大学（华东）工业训练中心 2.测井原理 中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.1 测井知识 测测井井时时，根根据据油油气气田田的的地地质质特特点点选选择择需需要要测测量量的的物物理理参参数数，使使用用测测井井绞绞车车将将相相应应的的下下井井仪仪器器挂挂接接在在电电缆缆末末端端放放入入几几千千米米深深的的井井中中。当当电电缆缆沿沿井井身身匀匀速速上上提提时时，操操作作人人员员操操作作计计算算机机，启启动动测测井井系系统统程程序序，按按时时序序发发出出命命令令，通通过过电电缆缆传传送送给给井井下下仪仪器器，控控制制井井下下仪仪器器的的工工作作流流程程。井井下下仪仪器器把把地地层层和和井井眼眼的的各各种种参参数数，如如电电阻阻率率、声声波波时时差差、声声波波幅幅度度、放放射射性性强强度度、井井径径等等，测测得得的的数数据据经经放放大大、简简单单处处理理和和编编码码后后，以以电电信信号号的的形形式式，按按帧帧通通过过电电缆缆发发送送到到地地面面。再再由由测测井井仪仪器器车车上上的的地地面面记记录录系系统统记记录录下下来，记录的方式可以是曲线图，也可以是数字磁带。来，记录的方式可以是曲线图，也可以是数字磁带。5.1 概述5.1.1 测井知识 中国石油大学（华东）工业训练中心 地地面面计计算算机机系系统统对对数数据据进进行行一一系系列列处处理理后后，输输出出按按深深度度变变化化的的测测井井曲曲线线或或图图像像，有有经经验验的的测测井井工工程程师师可可根根据据曲曲线线或或图图像像的的变变化化初初步步确确定定哪哪些些深深度度的的地地层层含含有有油油气气。对对于于地地质质特特征征复复杂杂的的地地层层或或是是含含油油气气地地层层要要做做量量的的计计算算，则则须须把把测测量量得得到到的的所所有有数数据据送送计计算算中中心心做做进进一一步步的的处处理理、分分析析和和地质解释。地质解释。5.1 概述5.1.1 测井知识 中国石油大学（华东）工业训练中心 测测井井技技术术是是应应用用物物理理学学原原理理解解决决地地质质和和工工程程问问题题的的边边缘缘性性技技术术学学科科。由由于于它它面面临临的的任任务务太太复复杂杂，又又是是一一种种间间接接研研究究地地质质和和工工程程问问题题的的方方法法，因因而而发发展展了了众众多多的的技技术术。对对测测井井技技术术没没有有权权威威一一致致的的分分类类，为为了了便便于于理理解解和使用，可以对测井技术进行以下分类。和使用，可以对测井技术进行以下分类。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 1 1、按研究的物理性质分类、按研究的物理性质分类 1 1）电电法法测测井井（Electrical Electrical LoggingLogging）电电法法测测井井是是研研究究地地层层电电学学性性质质和和电电化化学学性性质质的的各各种种测测井井方方法法的的总总称称。研研究究地地层层导导电电性性质质的的有有各各种种电电阻阻率率测测井井，研研究究地地层层极极化化性性质质的的有有各各种种高高频频电电磁磁波波测测井井，研究地层电化学性质的是自然电位测井和人工电位测井。研究地层电化学性质的是自然电位测井和人工电位测井。2 2）声声波波测测井井（Acoustic Acoustic LoggingLogging）声声波波测测井井是是研研究究地地层层声声学学性性质质的的各各种种测测井井方方法法的的总总称称，包包括括研研究究纵纵波波速速度度的的声声速速测测井井，研研究究纵纵波波幅幅度度的的声声幅幅测测井井，研研究究横横波波速速度度的的横横波波测测井井，研研究究声声波波全全波波列列各个成分的声波全波列测井，研究纵波反射的井下电视测井等。各个成分的声波全波列测井，研究纵波反射的井下电视测井等。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 3 3）放放射射性性测测井井（Radioactive Radioactive LoggingLogging）放放射射性性测测井井是是研研究究地地层层核核物物理理性性质质的的各各种种测测井井方方法法的的总总称称。研研究究地地层层天天然然放放射射性性的的有有自自然然伽伽马马测测井井和和自自然然伽伽马马能能谱谱测测井井，研研究究伽伽马马射射线线与与介介质质相相互互作作用用的的有有密密度度测测井井和和岩岩性性-密密度度测测井井，研研究究中中子子与与介介质质相相互互作作用用的的有有中中子子孔孔隙隙度度测测井井、中中子子寿寿命命测测井井和和次次生伽马能谱测井等。生伽马能谱测井等。4 4）其其它它测测井井 如如测测量量地地层层温温度度的的井井温温测测井井，测测量量地地层层压压力力的的地地层层测测试试器器，测测量量井井眼眼几几何何形形态态的的井井径径测测井井，测测量量泥泥浆烃含量的气测井等。浆烃含量的气测井等。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 2 2、按技术服务项目分类、按技术服务项目分类 按按测测井井公公司司提提供供的的技技术术服服务务项项目目，测测井井技技术术主主要要分分为为四四大测井系列。大测井系列。1 1）裸裸眼眼井井地地层层评评价价测测井井系系列列 在在未未下下套套管管的的裸裸眼眼井井中中，用用测测井井资资料料对对储储集集层层做做出出预预测测性性评评价价使使用用的的一一套套综综合合测测井井方方法，称为裸眼井地层评价测井系列。法，称为裸眼井地层评价测井系列。2 2）套套管管井井地地层层评评价价测测井井系系列列 在在已已经经下下套套管管的的井井中中，用用测测井井资资料料对对储储集集层层做做出出预预测测性性评评价价所所用用的的一一套套综综合合测测井井方方法法，称称为为套套管管井井地地层层评评价价测测井井系系列列。该该系系列列也也用用于于储储集集层层监监视。视。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 3 3）生生产产动动态态测测井井系系列列 在在生生产产井井或或注注入入井井的的套套管管内内，在在地地层层产产出出或或吸吸入入流流体体的的情情况况下下，用用测测井井资资料料确确定定生生产产井井的的产产出出剖剖面面或或注注水水井井的的注注水水剖剖面面所所用用的的一一套套综综合合测测井井方方法法，称称为为生生产产动动态态测测井井系系列列。一一般般包包括括流流量量、持持相相率率（多多相相流流动动时时，某某一一相相的的面面积积占占套套管管截截面面积积的的百百分分数数称称为为该该相相的的持持相相率率）、温温度度和和压压力力等等测测量量方方法法。测测量量结结果果反映井眼和每个储集层实际的生产状态。反映井眼和每个储集层实际的生产状态。4 4）工工程程测测井井系系列列 在在裸裸眼眼井井或或套套管管井井中中，用用测测井井资资料料确确定定井井斜斜状状态态、固固井井质质量量、酸酸化化或或压压裂裂效效果果、射射孔孔质质量量和和管管材材损损伤伤等等所所用用的的各各种种测测井井方方法法，总总称称为为工工程程测测井井系系列列。具具体体使使用用何何种种方方法法，视视工工程需要而定。程需要而定。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 3 3按资源评价的对象分类按资源评价的对象分类 测测井井技技术术是是详详细细获获取取地地下下地地质质及及工工程程资资料料的的主主要要手手段段，凡凡是是要要对对地地下下的的各各种种资资源源进进行行评评价价，都都少少不不了了应应用用测测井井技技术术。虽虽然然它它们们应应用用测测井井技技术术的的目目的的和和条条件件各各不不相相同同，但但都都是是以以地地质质剖剖面面的的研研究究为为背背景景，以以资资源源评评价价为为中中心心，而而单单井井资资源源评评价价都都归归结结为为地地层层评评价价或或矿矿层层评评价价，故故它它们们用用的的测测井井技技术术有有许许多多相相同同或或相相似似之之处处，是是互互相相借借用用的的。但但为为了了区区别别，常常常常也也按按测测井井技技术术所所评评价的资源对象进行分类。价的资源对象进行分类。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 1 1）石石油油测测井井 石石油油测测井井是是勘勘探探和和开开采采石石油油及及天天然然气气所所用用的的各各种种测测井井技技术术的的总总称称，它它在在使使用用测测井井技技术术的的产产业业部部门门中中一一直直处处于于领领先地位。先地位。2 2）煤煤田田测测井井 煤煤田田测测井井是是勘勘探探和和开开采采煤煤炭炭所所用用的的各各种种测测井井技技术的总称，其规模仅次于石油测井。术的总称，其规模仅次于石油测井。3 3）金金属属矿矿测测井井 金金属属矿矿测测井井是是勘勘探探和和开开采采各各种种金金属属或或稀稀有有金金属矿所使用的各种测井技术的总称，其中以放射性测井尤为重要。属矿所使用的各种测井技术的总称，其中以放射性测井尤为重要。4 4）水水文文工工程程测测井井 水水文文工工程程测测井井是是评评价价地地下下水水资资源源或或者者地地下下岩岩层层的的工工程程性性质质所所用用的的各各种种测测井井方方法法的的总总称称。我我国国地地下下水水资资源源很很丰富，淡水、盐水、热水等都很有工业价值。丰富，淡水、盐水、热水等都很有工业价值。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.2 测井技术分类 在在寻寻找找石石油油和和天天然然气气时时，由由于于含含油油气气地地层层的的电电、声声、核核、核核磁磁等等物物理理性性质质不不同同于于不不含含油油气气的的地地层层，因因此此，需需要要在在几几千千米米的的井井中中测测量量所所有有地地层层的的电电、声声、核核、核核磁磁等等物物理理性性质质，以以确确定定哪哪些些深深度度的的地地层层含含有有油油气气。把把测测量量上上述述各各种种物物理理性性质质的的仪仪器器组组合合在在一一起起，并并以以地地面面的的计计算算机机为为中中心心按按照照一一定定的的时时序序对对地地层层的的各各种种物物理理信信息息进进行行采采集集、传传输输、处处理理和和快快速速解解释释，并并在在测测量量过过程程中中实实时时地地对对下下井井仪仪器器进进行行控控制制，这这就就是是现现代代的的石石油油测测井井仪仪器器系系统统（Log Log Unit Unit/Device/Device）。采采集集测测井井数数据据的的各各种种仪仪器器设设备备，统统称称为为测测井井仪仪器器（Well Well Logging Logging InstrumentInstrument），它它由由三三部部分分组组成成：各各种种下下井井仪仪器；绞车、电缆及井口装置；地面测量、记录和控制系统。器；绞车、电缆及井口装置；地面测量、记录和控制系统。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 1.1.下井仪器下井仪器 下下井井仪仪器器（Logging Logging ToolTool）的的主主体体是是探探测测器器（SounderSounder），还还有有电电子子线线路路、机机械械部部件件及及承承受受高高温温高高压压的的钢钢外外壳壳等等。探探测测器器是是一一个个将将被被测测量量的的物物理理性性质质或或技技术术状状态态转转换换成成电电信信号号的的装装置置，探探测测器器本本质质上上就就是是传传感感器器。将将测测量量的的电电信信号号再再转转换换成成代代表表某某一一物物理理性性质质或或技技术术状状态态的的物物理理参参数数（如如电电阻阻率率、井井斜斜角角等），称为仪器刻度。等），称为仪器刻度。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 各各种种下下井井仪仪器器的的探探测测特特性性是是指指探探测测器器的的探探测测特特性性，一一般般包包括以下几个方面。括以下几个方面。1 1）记记录录点点 记记录录点点也也叫叫测测量量点点（Measuring Measuring pointpoint），是是探探测测器器测测量量的的物物理理参参数数记记录录的的深深度度参参考考点点。它它是是探探测测器器上上一一个个固固定定点点，该该点点在在井井内内的的深深度度就就是是该该点点测测量量参参数数的的记记录录深深度度；随随着着下下井井仪仪器器在在井井内内匀匀速速移移动动，地地面面记记录录仪仪就就记记录录出出随随深深度度变变化的测井参数曲线。化的测井参数曲线。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 2 2）横横向向探探测测深深度度 横横向向探探测测深深度度是是指指某某一一探探测测器器测测量量的的结结果果在在横横向向上上主主要要受受多多大大范范围围内内介介质质的的影影响响（贡贡献献505090%90%），简简称称探探测测深深度度（Investigation Investigation DepthDepth），或或探探测测范范围围。如如果果探探测测器器不不贴贴井井壁壁，通通常常认认为为它它在在井井轴轴上上，其其探探测测范范围围可可看看成成一一个个球球体体，其其半半径径是是探探测测深深度度。如如果果探探测测器器是是贴贴井井壁壁的的，其其探探测测范范围围可可看看成成是是井井壁壁附附近近地地层层环环带带（如如冲冲洗洗带带）的的一一部部分分（靠靠近近探探测测器器），这这个个环环带带的的径径向厚度就是探测深度。向厚度就是探测深度。3 3）纵纵向向分分辨辨率率（Vertical Vertical ResolutionResolution）纵纵向向分分辨辨率率是是指指探探测器分层能力，即它在测器分层能力，即它在纵向上能分辨不同性质岩层的最小厚度。纵向上能分辨不同性质岩层的最小厚度。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 2 2地面记录仪地面记录仪(Surface Recorder)(Surface Recorder)测测井井仪仪器器的的地地面面记记录录仪仪是是在在地地面面给给井井下下仪仪器器供供电电，对对井井下下仪仪器器实实行行测测量量控控制制，接接受受和和处处理理井井下下仪仪器器传传来来的的测测量量信信号号，将将测测量量信信号号转转换换成成测测井井物物理理参参数数加加以以记记录录，甚甚至至将将测测井井物物理理参参数数处理成地质参数再加以记录。目前我国地面记录仪有三种类型：处理成地质参数再加以记录。目前我国地面记录仪有三种类型：1 1）多多线线记记录录仪仪 多多线线记记录录仪仪是是我我国国较较常常用用的的地地面面记记录录仪仪。它它采采用用照照相相记记录录，能能同同时时记记录录多多条条模模拟拟曲曲线线。如如果果配配上上微微机机和和相应的数据采集及处理设备，也可完成数字磁带记录。相应的数据采集及处理设备，也可完成数字磁带记录。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 2 2）数数字字磁磁带带测测井井仪仪 数数字字磁磁带带测测井井仪仪是是采采用用数数字字磁磁带带作作为为记记录录介介质质的的综综合合测测井井系系统统。它它除除了了将将测测井井数数据据记记在在磁磁带带上上，还还将将模模拟拟曲曲线线记在胶片上。记在胶片上。3 3）数数控控测测井井仪仪 数数控控测测井井仪仪是是二二十十世世纪纪七七十十年年代代末末投投入入使使用用的的新新一一代代的的测测井井地地面面设设备备。它它以以计计算算机机为为中中心心，配配置置若若干干外外围围设设备备及及测测井井专专用用接接口口，组组成成联联机机实实时时系系统统，实实行行操操作作控控制制、数数据据采采集集、处处理理和和解解释释，可可在在井井场场提提供供数数字字磁磁带带记记录录的的原原始始测测井井数数据据和和地地质质解解释释结结果果，同时提供模拟记录的测井曲线和地质解释成果图。同时提供模拟记录的测井曲线和地质解释成果图。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 3电缆等辅助设备电缆等辅助设备 由由导导电电缆缆芯芯、绝绝缘缘层层和和钢钢丝丝编编织织层层组组成成的的单单芯芯或或多多芯芯铠铠装装电电缆缆，是是向向井井内内传传送送下下井井仪仪、给给下下井井仪仪供供电电、在在下下井井仪仪和和地地面面仪仪之之间间传传送送信信息息的的设设备备，通通常常所所说说的的电电缆缆测测井井（wireline wireline logginglogging）就就源源于于此此意意。电电缆缆上上每每隔隔一一定定的的距距离离（如如25m25m）做做一一个个磁磁记记号号（该该处处电电缆缆磁磁化化），将将检检测测电电缆缆磁磁记记号号的的磁磁性性记记号号器器放放置置在在钻钻台台方方补补心心上上，当当电电缆缆磁磁记记号号经经过过磁磁性性记记号号器器时时便便向向记记录录仪仪发发出出深深度度信信号号。因因此此，测测井井记记录录的的深深度度是是从从钻钻台台方方补补心心的的顶顶面面开开始始计计算算的的，方方补补心心顶顶面面至至地地面面的的距距离离称称为为补补心心高高度度。电电缆缆从从绞绞车车电电缆缆滚滚筒筒上上引引出出，与与下下井井仪仪器器连连接接好好以以后后，将将仪仪器器放放入入井井中中，井井口口滑滑轮轮对对电电缆缆移移动动进进行行导导向向，而而绞绞车车动动力力装装置置控控制制下下放或上提的速度。测井数据采集一般在仪器上提的过程中进行。放或上提的速度。测井数据采集一般在仪器上提的过程中进行。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 斯斯仑仑贝贝谢谢、阿阿特特拉拉斯斯和和哈哈里里伯伯顿顿三三大大测测井井公公司司对对作作业业需需求求量量大大的的常常规规测测井井系系列列进进行行了了系系统统集集成成，改改进进仪仪器器传传感感器器设设计计，优优化化电电子子线线路路和和机机械械设设计计，大大大大缩缩短短了了组组合合仪仪器器串串长长度度，增增强强了了仪仪器器稳稳定定性性，提提高高了了测测量量准准确确度度，降降低低了了不不确确定定度度，一一次次下下井井可可以以完完成成所所有有常常规规测测井井资资料料的的采采集集，提提高高了了测测井井作作业业的的时时效效。目目前前市市场场主主导导产产品品是是斯斯仑仑贝贝谢谢公公司司的的MAXIS-500MAXIS-500系系统统、阿阿特特拉拉斯斯公公司司的的ECLIPS ECLIPS-57005700系系统统及及哈哈里里伯伯顿顿公公司司的的EXCELL EXCELL-20002000系系统统。同同时时为为了了满满足足一一些些特特殊殊的的测测井井需需求求，各各测测井井公公司司又又开开发发了了集集成成快快速速测测井井平平台台系系统统。如如斯斯仑仑贝贝谢谢测测井井公公司司的的新新的的电电缆缆测测井井系系列列扫扫描描仪仪器器系系列列和和哈哈里里伯伯顿顿公公司司的的INSITEINSITE仪仪器器系系列列。这这些些测测井井系系统统可可为为客客户户提提供供高高性性能能、高高可可靠靠、低低成成本本的的测测井井服服务务，这这类服务正逐步取代原有的常规测井。类服务正逐步取代原有的常规测井。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.3 测井仪器系统 石石油油测测井井技技术术是是随随着着钻钻井井采采油油的的发发展展而而发发展展的的。石石油油测测井井技技术术起起源源于于19211921年年，巴巴黎黎矿矿业业学学院院第第一一次次进进行行了了人人工工电电场场测测量量。19271927年年法法国国斯斯伦伦贝贝谢谢公公司司成成功功测测出出了了第第一一条条电电阻阻率率曲曲线线，真真正正诞诞生生了了在在井井眼眼内内进进行行地地球球物物理理测测井井。19391939年年1212月月，我我国国著著名名地地球球物物理理学学家家翁翁文文波波先先生生在在四四川川巴巴县县石石油油沟沟1 1号号井井用用1m1m电电位位电电极极系系成成功测得第一条电阻率曲线。功测得第一条电阻率曲线。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.4测井技术与仪器发展历程 测测井井技技术术的的发发展展历历程程是是以以数数据据采采集集系系统统为为测测井井技技术术更更新新换换代代的的重重要要标标志志。在在测测井井技技术术7070多多年年的的发发展展历历史史中中，测测井井地地面面采采集集系系统统已已经经经历了经历了4 4次技术革命，正在兴起的网络测井则是第五代，即：次技术革命，正在兴起的网络测井则是第五代，即：第第1 1代模拟记录测井系统，单任务，单向传递，资料滞后解释。代模拟记录测井系统，单任务，单向传递，资料滞后解释。第第2 2代数字记录测井系统，单任务，单向传递，资料滞后解释。代数字记录测井系统，单任务，单向传递，资料滞后解释。第第3 3代数字控制测井系统，单任务，双向传递，资料滞后解释。代数字控制测井系统，单任务，双向传递，资料滞后解释。第第4 4代成像测井系统，多任务，双向传递，资料滞后解释。代成像测井系统，多任务，双向传递，资料滞后解释。第第5 5代网络测井系统，多任务，多向传递，共享并实时解释。代网络测井系统，多任务，多向传递，共享并实时解释。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.4测井技术与仪器发展历程 具具有有当当今今世世界界先先进进水水平平的的斯斯伦伦贝贝谢谢、阿阿特特拉拉斯斯、哈哈里里伯伯顿顿三三大大测测井井公公司司的的测测井井技技术术和和测测井井设设备备代代表表着着测测井井技技术术的的发发展展方方向向和和水水平平。测测井井仪仪器器的的发发展展和和各各行行各各业业的的测测试试技技术术一一样样，随随着着科科学学技技术术的的进进步步从从简简单单到到复复杂杂。随随着着测测井井学学科科的的发发展展，从从单单一一的的电电测测井井到到包包括括电电、声声、核核、核核磁磁的的各各类类测测井井，使使下下井井仪仪器器多多样样化化。更更由由于于材材料料工工业业、电电子子技技术术、计计算算机机技技术术和和信信息息技技术术的的飞飞速速发发展展，使使测测井井仪仪器器从从单单一一的的单单参参数数测测量量发发展展到到对对多多参参数数大大量量信信息息进进行行采采集集、传传输输到到处处理理、解解释释，并并经经历历了了从从模模拟拟记记录录、数数字字记记录录、数数字字控控制制到到今今天天的的成成像像测测井井系系统统，实实时时地地自自动动展展现现井井下下地地层层各各种种物物理理参参数数的的二二维维图图像。像。井井下下仪仪器器电电缆缆测测井井占占世世界界测测井井的的80%80%以以上上，包包括括声声、电电、核核磁磁、放放射射性性、光测井，井下仪器种类众多，分裸眼测井、生产测试及油藏监测三大系列。光测井，井下仪器种类众多，分裸眼测井、生产测试及油藏监测三大系列。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.4测井技术与仪器发展历程 1 1裸眼电缆测井井下仪器裸眼电缆测井井下仪器 1 1）电电阻阻率率井井下下仪仪器器的的研研究究，有有侧侧向向系系列列（微微球球、三三侧侧向向、八八侧侧向向、双双侧侧向向和和七七侧侧向向）、感感应应系系列列（双双感感应应、高高分分辨辨率率感感应应、阵阵列列感感应）、梯度电极系列、复电阻率等；应）、梯度电极系列、复电阻率等；2 2）声声波波井井下下仪仪器器的的研研究究，有有长长源源距距声声波波、偶偶极极子子声声波波、全全波波列列、阵列声波、横波、水泥胶结测井、变密度测井、井下扫描电视等；阵列声波、横波、水泥胶结测井、变密度测井、井下扫描电视等；3 3）核磁共振井下仪器的研究）核磁共振井下仪器的研究；4 4）放放射射性性井井下下仪仪器器的的研研究究，有有补补偿偿中中子子、阵阵列列中中子子、补补偿偿密密度度、岩性密度、方位密度、自然伽马、自然伽马能谱等；岩性密度、方位密度、自然伽马、自然伽马能谱等；5 5）地层测试仪的研究）地层测试仪的研究；6 6）光纤井斜方位仪的研究）光纤井斜方位仪的研究。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.5 测井仪器的研究内容 2 2生产测试井下仪器生产测试井下仪器 测测井井方方法法有有井井温温、流流量量、压压力力、噪噪声声、放放射射性性、持持相相率率、密密度度、井井径径、套套管管电电位位，井井眼眼声声波波电电视视、套套管管接接箍箍、脉脉冲冲回回声声水水泥泥结结胶胶、脉脉冲冲中中子子俘俘获获、中中子子测测井井，伽伽马马射射线线、伽伽马马能能谱谱、声声波波、地地层层测测试试等等。其测井仪器的研究包括：其测井仪器的研究包括：1 1）注注入入、产产出出剖剖面面多多参参数数组组合合仪仪器器及及高高含含水水持持水水率率测测井井仪仪器器的的研究；研究；2 2）高温高压测井仪器的研究；）高温高压测井仪器的研究；3 3）水平井产液剖面测井仪器的研究；）水平井产液剖面测井仪器的研究；4 4）剩剩余余油油饱饱和和度度监监测测测测井井仪仪器器（过过套套管管井井产产层层电电阻阻率率、C/OC/O、中中子等）的研究；子等）的研究；5 5）工工程程测测井井（检检测测套套管管损损坏坏、射射孔孔质质量量检检测测、水水泥泥胶胶结结）成成像像测井仪器的研究测井仪器的研究。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.5 测井仪器的研究内容3 3油藏监测仪器油藏监测仪器1 1）井间剩余油饱和度监测测井仪器的研究；）井间剩余油饱和度监测测井仪器的研究；2 2）井下存储仪器的研究；）井下存储仪器的研究；3 3）光光纤纤井井下下永永久久监监测测系系统统的的开开发发，将将是是未未来来油油藏藏监监测测方方向向，是数字化油田的基础。是数字化油田的基础。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.5 测井仪器的研究内容4 4随钻测井井下仪器随钻测井井下仪器1 1）随钻测井钻井陀螺仪的研究；）随钻测井钻井陀螺仪的研究；2 2）随钻电阻率仪的研究；）随钻电阻率仪的研究；3 3）随钻声波仪的研究；）随钻声波仪的研究；4 4）随钻核磁仪的研究；）随钻核磁仪的研究；5 5）随钻放射性仪的研究；）随钻放射性仪的研究；6 6）随钻地层测试仪的研究；）随钻地层测试仪的研究；7 7）传输方式的研究。）传输方式的研究。中国石油大学（华东）工业训练中心5.1 概述5.1.5 测井仪器的研究内容 油油气气层层埋埋藏藏在在地地下下几几千千米米深深，如如果果人人们们具具有有古古代代神神话话传传说说中中的的千千里里眼眼，就就可可以以毫毫不不费费力力的的探探寻寻宝宝藏藏，尽尽管管千千里里眼眼是是人人们们良良好好的的愿愿望望，但但科科学学的的发发展展使使我我们们可可以以将将复复杂杂的的电电子子仪仪器器下下放放到到为为探探寻寻油油气气层层所所钻钻的的井井中中，这这就就是是寻寻找找油油气气层层的的“千千里里眼眼”-测测井井下下井井仪仪器器。当当地地层层含含有有油油气气时时，它它的的电电、声声、核核和和核核磁磁等等物物理理性性质质就就不不同同于于其其他他地地层层。我我们们将将测测量量电电阻阻率率或或介介电电常常数数、测测量量声声波波传传播播速速度度或或衰衰减减、测测量量放放射射性性射射线线能能谱谱和和测测量量核核磁磁共共振振特特性性的的仪仪器器用用电电缆缆下下放放到到几几千千米米深深的的井井中中，当当电电缆缆上上提提时时，在在地地面面仪仪器器命命令令的的控控制制下下，自自动动测测量量地地层层相相应的物理特性。应的物理特性。中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.1 概述 由由于于钻钻探探井井的的直直径径一一般般仅仅151520cm20cm，且且井井内内充充满满钻钻井井液液，更更由由于于井井深深和和井井内内的的温温度度、压压力力都都很很高高。因因此此，下下井井仪仪器器都都制制作作成成细细长长形形状状，在在狭狭窄窄的的空空间间内内放放置置对对所所测测物物理理参参数数敏敏感感的的传传感感器器和和其其他他电电子子线线路路，其其钢钢外外壳壳要要承承受受高高温温、高高压压，连连接接处处和和导导线线引引出出处处要要密密封封绝绝缘缘不不受受钻钻井井液液浸浸入入。下下井井仪仪器器测测量量的的物物理理参参数数，如如电电阻阻率率大大小小、声声波波传传播播时时间间的的长长短短、核核测测井井计计数数率率等等，其其输输出出信信号号有有的的是是模模拟拟信信号号，有有的的是是数数字字信信号号，还还有有脉脉冲冲信信号号，因因此此，在在将将各各种种信信号号通通过过电电缆缆发发送送前前必必须须进进行行统统一一处处理理。为为此此，每每支支下下井井仪仪器器都都设设置置井井下下仪仪器器接接口口，将将测测量量的的物理参数和仪器工作状态转换为数字信号储存于接口中以备发送。物理参数和仪器工作状态转换为数字信号储存于接口中以备发送。中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.1 概述 为为了了完完成成地地面面计计算算机机和和下下井井仪仪器器之之间间的的信信息息交交换换，电电缆缆的的地地面面端端接接地地面面遥遥测测模模块块，井井下下一一端端接接井井下下遥遥测测短短节节。地地面面遥遥测测模模块块和和地地面面仪仪器器前前端端机机进进行行数数据据通通信信，实实现现测测井井的的实实时时采采集集和和传传递递地地面面计计算算机机的的控控制制命命令令，井井下下遥遥测测短短节节传传递递命命令令实实现现各各下下井仪器的数据发送。井仪器的数据发送。中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.1 概述 电电阻阻率率测测井井（Resistivity Resistivity LoggingLogging）是是一一类类通通过过测测量量地地层层电电阻阻率率来来研研究究井井剖剖面面地地层层性性质质的的测测井井方方法法，属属于于电电法法测测井井。电电阻阻率率测测井井又又分为普通电阻率测井和聚焦的电阻率测井。分为普通电阻率测井和聚焦的电阻率测井。普普通通电电阻阻率率测测井井包包括括最最早早使使用用的的梯梯度度电电极极系系测测井井（Lateral Lateral LoggingLogging）和和电电位位电电极极系系测测井井（Normal Normal LoggingLogging），以以及及在在它它们们基基础础上上发发展展的的微微电电极极测测井井。梯梯度度电电极极系系测测井井和和电电位位电电极极系系测测井井的的供供电电电电流流在在介质中的分布是不受人工控制的（均匀介质中是均匀分布的）。介质中的分布是不受人工控制的（均匀介质中是均匀分布的）。聚聚焦焦的的电电阻阻率率测测井井包包括括侧侧向向测测井井和和感感应应测测井井。侧侧向向测测井井的的供供电电电电流被聚焦成薄板状进入地层。流被聚焦成薄板状进入地层。普普通通电电阻阻率率测测井井是是使使用用最最早早的的测测井井方方法法，又又是是现现在在仍仍然然在在使使用用的的常常规规测测井井方方法法。其其中中梯梯度度电电极极系系测测井井与与自自然然电电位位测测井井组组合合，是是每每口口井井从井口到井底都要测量的从井口到井底都要测量的“标准测井标准测井”，是地质研究的主要手段。，是地质研究的主要手段。中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.2 电阻率测井 1 1普通电阻率测井原理普通电阻率测井原理 1 1）岩样电阻率测量）岩样电阻率测量实实验验室室常常用用四四极极法法测测量量岩岩样样电电阻阻率率，图图5.2-15.2-1是是测测量量原原理理图图。岩岩样样被被加加工工成成圆圆柱柱状状，两两端端面面与与金金属属板板或或金金属属电电极极A A和和B B相相接接触触。A A和和B B称称为为供供电电电电极极。给给岩岩样样供供直直流流电电，用用电电流流表表测测量量流流过过岩岩样样的的的的电电流流强强度度，岩岩样样中中部部相相距距L L处处绕绕有有金金属属丝丝环环状状电电极极M M和和N N，M M和和N N称称为为测测量量电电极极，用用电电压压表测量岩样表测量岩样M M和和N N之间的的电位差之间的的电位差 中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.2 电阻率测井 按已知的的欧姆定律，则岩样电阻率为按已知的的欧姆定律，则岩样电阻率为 （5.2-15.2-1）如如果果将将岩岩样样两两端端的的电电极极A A和和B B同同时时作作为为测测量量电电极极M M和和N N，则则构构成成测测量量岩岩样样电电阻阻率率的的两两极极法法。不不论论四四极极法法或或两两极极法法，要要测测量量岩岩样样或或介介质质电电阻率，阻率，必须的三个步骤是：必须的三个步骤是：n用供电极给岩样供电，形成人工电场；用供电极给岩样供电，形成人工电场；n用测量电极测量两点间的电位差；用测量电极测量两点间的电位差；n研研究究电电场场电电位位分分布布规规律律，确确定定岩岩样样或或介介质质电电阻阻率率与与测测量量电电位位差差和和电电流流强度等参数的关系。强度等参数的关系。中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.2 电阻率测井 2 2）视电阻率概念）视电阻率概念 式式（5.2-15.2-1）是是在在均均匀匀各各向向同同性性介介质质中中得得到到的的结结果果，但但实实际际电电极极系系周周围围的的介介质质有有泥泥浆浆，地地层层厚厚度度有有限限，储储集集层层上上下下有有围围岩岩，储储集集层层径径向向分分成成不不同同的的环环带带。要要想想考考虑虑到到所所有有这这些些情情况况进进行行理理论论计计算算是是不不可可能能的的，只只能能用用测测井井电电模模型型进进行行实实验验研研究究，或或对对比比较较简简单单的的情情况况进进行理论研究。行理论研究。为为了了将将普普通通电电阻阻率率测测井井用用于于生生产产，我我们们将将实实际际的的电电极极系系在在实实际际井井眼眼和和地地层层条条件件测测量量的的电电位位差差 按按式式（5.2-15.2-1）计计算算的的电电阻阻率率称称为视电阻率（为视电阻率（Apparent ResistivityApparent Resistivity），记为），记为R R，即，即 （5.2-2）中国石油大学（华东）工业训练中心5.2 测井技术与仪器5.2.2 电阻率测井 式式中中K K为为电电极极系系系系数数，可可用用实实验验或或理理论论公公式式计计算算求求得得。普普通通电电阻阻率率测测井井按按此此式式得得到到的的电电阻阻曲曲线线称称为为视视电电阻阻率率曲曲线线，这这类类测测井井方方法法也也称称视视电电阻阻率率测测井井。总总的的来来说说，视视电电阻阻率率曲曲线线基基本本上上能