常规测井培训孔隙度曲线优秀课件.ppt

常规测井培训孔隙度曲线第1 页，本讲稿共29 页4、声波速度测井l 声波测井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。包括声波速度测井、声波幅度测井、全波列测井等。l 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、岩性及孔隙流体性质。l 声速测井是三种主要的岩性-孔隙度测井方法之一。第2 页，本讲稿共29 页4.1 地层声速的影响因素（1）弹性波的传播：纵波：横波：其中的、E、分别为地层密度、杨氏模量和泊松比。（2）岩性的影响：由于不同矿物的弹性模量、密度及泊松比不同，所以由不同矿物组成的岩石，其声速也不同。常见岩石中最高速的是白云岩7900 m/s，最低速为泥岩，约1800 m/s，一般在3000 6000m/s。这是用声速测井区分岩性的依据。（3）孔隙度的影响：地层孔隙通常充满流体，相对于岩石骨架，孔隙流体是低速介质，所以相同岩性、相同孔隙流体的地层，孔隙度越大，地层声速越小。（4）岩层地质时代和埋深的影响：深度相同成分相似的岩石，地质时代不同，声速也不同，老地层比新地层具有较高的声速；岩性和地质时代相同的条件下，声速随岩层埋藏深度加深而增大。第3 页，本讲稿共29 页4.2 声速测井原理（1）声波的发射与接收l 发射和接收声波的装置习惯称为“探头”，是一种换能器，具有一定的方向性、频率特性和声功率。l 发射的声波频率一般为20 25 kHz，介于声波与超声波之间。l 发射的声波在井壁地层与井内泥浆的分界面发生反、折射。折射角为90o时沿界面传播的波称为滑行波。此时的入射角称为临界角。部分滑行波传播时会以临界角折射回井内，由接收探头探测到。声速测井测量的即是这样的滑行纵波。l 滑行波成为首波：在所有能接收到的波中最先到达，便于区分。采取措施：大于临界源距；“隔声体”设计 等。滑行波产生条件：v2v1 临界角入射第4 页，本讲稿共29 页（22）单发双收声速测井l 通过测量到达接收探头的时间差反映地层速度；l 声系：一个发射探头，两个接收探头；l 声波时差：声波传播单位距离所用的时间，单位s/m，常用s/m 或s/ft。l 通过测量滑行波到达两个接收探头的时间差，换算为声波时差，沿井剖面连续测量，记录声波时差曲线，常用AC 或t 表示。第5 页，本讲稿共29 页（3）补偿声速测井l 单发双收主要缺点：井径变化（扩大）界面处，声波时差出现“假异常”；l 双发双收补偿声速：相当于两个单发双收声系，井径变化对它们的影响相反，取二者平均值，消除假异常。第6 页，本讲稿共29 页4.3 影响因素l 地层厚度的影响 厚度大于间距的地层称为厚层，小于间距的称为薄层。由于声速测井的输出（时差）代表R1R2间地层的平均时差，因此它们的声速测井时差曲线存在一定差异。l“周波跳跃”现象的影响 疏松砂岩气层或裂缝发育地层，声衰减严重，声波时差增大，曲线上显示忽大忽小幅度急剧变化的现象。常用于判断裂缝发育地层和寻找气层。第7 页，本讲稿共29 页l 余波干扰 某些高速地层与井内泥浆声阻抗差别较大，声波在井内泥浆和井壁上反射较强，在井筒内的多次反射形成混响声场，使首波辨认极为困难，甚至不可能。l 测量盲区 双发双收声系记录的是两个时差的平均值。在低速地层，上发射时声波实际传播距离与下发射时声波实际传播距离可能完全不重合。此时，在仪器记录点附近一定厚度的地层对测量结果没有任何贡献，称为“盲区”。此时所测时差与记录点所在深度处地层速度无关。第8 页，本讲稿共29 页4.4 刻度与测井质量控制l 刻度主要包括地面设备的校准和井下仪器的检查。井下仪器的检查通常是在充满水的铝管或在井中的钢套管内进行（铝管和钢套管的时差约为57 s/ft）；l 上井前应在车间进行铝筒刻度，所测值与标称值绝对误差应在5s/m（1.5 s/ft）以内；l 套管声波时差数值应在1875 s/m（57 2 s/ft）；l 渗透层不得出现与地层无关的跳动，遇周波跳跃时，应减速后重复测量；l 测井曲线值不得低于岩石骨架值；l 渗透层时差值应符合地区规律。利用它计算的孔隙度值应与其它孔隙度测井得到的数值基本一致。第9 页，本讲稿共29 页4.5 主要应用l 确定地层岩性和孔隙度l 地层声速和地层孔隙度有关，通过理论计算和实验室测量可以确定声速或时差与孔隙度的关系，所以由声速测井的时差值可以估算地层孔隙度。常用威利时间平均公式：得到 公式适用于：均匀粒间孔隙、固结压实纯地层。其它情况需要校正，常见的压实校正公式：l 不同岩性地层声速（时差）不同，可以识别地层岩性。l 识别气层和裂缝 主要依据时差明显变大或“周波跳跃”现象。l 检测地层压力异常（超压地层）(钻井上很有用)主要骨架及流体参数（单位：s/m）砂岩：168 或182石灰岩：156 白云岩：143 淡水泥浆：620 盐水泥浆：608第10 页，本讲稿共29 页第11 页，本讲稿共29 页5、密度测井l 岩石体积密度是表征岩石性质的一个重要参数，它不但与岩石矿物成分和含量有关，还与孔隙度和孔隙流体类型及含量有关。l 用伽马源发射的射线照射地层，根据康普顿效应测量地层密度称为地层密度测井；l 根据康普顿效应和光电效应，用能谱分析法测量岩石光电吸收截面和体积密度的方法称为岩性-密度测井；l 密度测井是三种主要的岩性-孔隙度测井方法之一。第12 页，本讲稿共29 页5.1 测井基础l 伽马射线与物质相互作用主要有三种：光电效应、康普顿效应、电子对效应。l 康普顿效应引起伽马射线减弱，用康普顿减弱系数表示：，一定条件下，与介质密度 成正比，由此发展了密度测井。l 光电效应导致伽马光子被完全吸收，用宏观光电吸收截面 表示：，测井中K 为常数，故 可反映岩性。另外常用光电吸收截面指数Pe/Z=KZ3.6和体积光电吸收截面指数 反映岩性。l 密度测井利用了康普顿效应，测量地层体积密度；第13 页，本讲稿共29 页5.2 测井原理（1）伽马源：密度测井选用Cs137（2）密度测井：l 计数率：伽马射线计数率与密度的关系为。当伽马源强度和源距选定后，探测器接收到的散射伽马强度决定于两个过程：发射的伽马经一次或多次散射后能到达探测器的光子数；射向探测器的光子被再散射而改变方向或被吸收的光子数。测井选用的正源距情况下，后者超过前者，即：地层密度越大，计数率越低。l 测量方式：采用贴井壁测量方式。为了克服泥饼（厚度hmc和密度mc）影响，常采用双源距补偿密度测井：，其中L由长源距计数率得到，由长、短源距计数率共同得到（对长源距测量结果影响较小）。l 记录曲线：补偿密度（FDC）记录 b 和 两条曲线。第14 页，本讲稿共29 页5.3 影响因素及校正（1）泥饼影响：密度测井主要受泥饼厚度和密度的影响，采用补偿密度测井可以较好地补偿这种影响；（2）井眼影响：普通泥浆、井径较小时可以忽略井影响，否则需要图版校正；当井内重晶石(密度大)泥浆时，若重晶石含量高，需要校正。（3）自然放射性：FDC 的b受自然放射性影响要大于LDT，而LDT 的b几乎不受影响。可对高放地层的b进行校正。（4）仪器刻度条件：FDC 的b是在饱和淡水的纯石灰岩刻度井中刻度的，只有石灰岩地层测量的b与实际值一致，其它岩性测得视密度，与真密度有差别，但误差很小，通常可以不考虑。第15 页，本讲稿共29 页5.4 仪器刻度密度测井仪器刻度：l 密度测井仪器是在几个已经精确知道了其体积密度的纯实验地层中刻度的。这些地层包括石灰岩、砂岩和白云岩的广阔范围，目前主要使用石灰岩。用主刻度标准器将密度测井的仪器读数与地层体积密度联系起来。l 井场刻度方法是用两个现场刻度器得到低、中、高体积密度值。在测井前和测井后都要用每个刻度器测定仪器响应的变化，以便确证数据是否可靠。l 刻度必须远离密度较大的物质，可以使仪器离地面 5 英尺高，离墙体、管道等至少 6 英尺远。由于低温下探测器会发生漂移，所以刻度时温度至少应为10 C。第16 页，本讲稿共29 页5.5 测井质量控制l 按刻度规范对仪器进行刻度和校验；l 补偿密度测井应记录补偿密度、泥饼校正和井径曲线。除钻井液中加重晶石或地层为煤层、黄铁矿层外，泥饼校正值（）应为零或小的正值。l FDC 测井曲线与CNL、BHC、GR曲线有相关性，所计算的地层孔隙度与CNL、BHC 计算的地层孔隙度应基本相同。在致密地层，测井值应与岩石骨架值相吻合。l 重复曲线、重复测井接图与主曲线对比形状基本相同。在井壁规则处，FDC 误差绝对值小于0.03g/cm3，光电吸收截面指数误差绝对值小于0.46b/电子。l 密度和Pe 值的精度和重复性在以下情况中都下降：不规则井眼、有裂缝和空洞地层、厚泥饼或间隙。l 最高的测井速度一般为30 ft/min（9m/min）。l 在已知标志层中检查测井值的一致性。第17 页，本讲稿共29 页5.6 资料应用l 确定岩性和孔隙度 这是其主要用途，并常与中子孔隙度测井等结合使用。l 确定泥质含量 可以利用密度-声波时差交会图；也可利用Pe 或U 计算泥质含量。l 划分裂缝带和气层 裂缝发育时，泥浆进入裂缝，使b、和Pe 值都会有显示。气层的判断要与其它资料结合，地层含天然气可使b值降低，而密度孔隙度D增大。第18 页，本讲稿共29 页第19 页，本讲稿共29 页6、补偿中子测井 在 地 下 储 集 层 中，孔 隙 空 间 一 般 都 充 满了 流 体。无 论 水、油 和 气 都 含 有 氢，而 岩 石的 骨 架 部 分 基 本 不 含 氢，因 而 通 过 测 量 岩 石的 含 氢 量，可 以 确 定 岩 石 孔 隙 度。补 偿 中 子测 井 就 是 通 过 测 量 下 井 仪 周 围 地 层 含 氢 量 的一 种 孔 隙 度 测 井 方 法。是 重 要 的 岩 性-孔 隙度 测 井 方 法 之 一（常 说 的 中 子 孔 隙 度 测 井 包括井壁种子SNP 和补偿中子CNL）。第20 页，本讲稿共29 页6.1 测井基础（1）中子与地层的相互作用：l 脉冲中子源发射的14 Mev 快中子首先与地层发生非弹性散射，快中子能量降低；经过一、二次非弹性散射后，不可能继续发生非弹性散射，而只能发生弹性散射而继续减速作用；l 同位素中子源发射的5Mev 的快中子几乎都是从弹性散射开始减速过程；l 由于氢原子量近似等于中子质量，在中子和氢原子发生弹性碰撞时损失能量最大，即氢对快中子的减速能力最强。快中子被减速就会变成超热中子或热中子；l 热中子与地层原子处于热平衡状态，不再减速，而由密度大的区域向密度小的区域扩散，直至被地层原子核俘获为止；l 地层常见元素中，对热中子俘获能力最强的是氯，因此岩石对热中子的俘获能力主要取决于含氯量。氯主要存在于地层水中。第21 页，本讲稿共29 页（2）影响热中子计数率的因素l 热中子的空间分布既与岩层的含氢量有关，又与含氯量有关；l 离源距离越远，计数率越低；指数规律降低；l 测井采用正源距时，孔隙度越大，含氢越多，计数率越低；l 通过热中子计数反映岩层含氢量，进而反映孔隙度时，氯含量就是干扰因素。补偿中子测井的“补偿”就是补偿掉氯的影响。第22 页，本讲稿共29 页6.2 测井原理 补偿中子测井采用双源距比值法测量：用长、短源距两个探测器接收热中子，得到两个计数率Nt(r1)，Nt(r2)，根据用石灰岩刻度的仪器得到的计数率比值Nt(r1)/Nt(r2)与石灰岩孔隙度N的关系，补偿中子测井直接给出石灰岩孔隙度值曲线。当源距r 足够大时，计数率比值Nt(r1)/Nt(r2)只与减速性质有关，基本不受俘获性质影响。第23 页，本讲稿共29 页6.3 测井刻度l 中子测井仪一级裸眼井刻度是在淡水饱和的纯的实验室地层中进行的。刻度井的人工地层都是由天然的石灰岩加工制成。l 进行刻度的装置有三种（三级）：1)国家级环境模拟实验井：即一级标准刻度装置（称API 实验井），提供放射性类型测井测量值和地层参数进行比较的一级标准。2)公司级环境模拟实验井：即二级标准刻度装置。其数据通过一级刻度标定，以保证刻度标准的精确。3)现场用轻便环境模拟刻度器：即三级标准刻度装置。井下仪器对该刻度器的基本响应，通过与一、二级刻度的响应相比较确定的。在油田现场多采用它。第24 页，本讲稿共29 页6.4 测井质量控制l 按刻度规范定期进行进行车间刻度，刻度时短源距与长源距记数率的比值符合技术要求。作完车间刻度后必须立即做主校验，测前校验与主校验之间的误差容限为2PU，测后校验与测前校验间的误差容限为1PU；l 测井曲线与DEN、AC 及GR曲线有相关性，所测地层孔隙度与其它孔隙度测井计算的地层孔隙度基本相同；l 在致密的碳酸盐岩地层，测井值应与岩石骨架值相吻合；l 重复曲线、重复测井接图与主曲线对比形状基本相同。井眼规则处，当测量孔隙度大于7PU 时，重复误差容限为测量值的7；当测量孔隙度不大于7PU 时，重复误差容限为0.5PU。l 在直井或井斜较小的井中，补偿中子测井必须加偏心器。第25 页，本讲稿共29 页6.5 主要应用l 确定地层孔隙度 测井给出了石灰岩刻度的N曲线，其它岩性需要校正。l CNL 与DEN 测井交会求孔隙度l D N曲线重叠直观确定岩性（视石灰岩刻度）砂 岩：D 真 N 石灰岩：D 真 N 白云岩：D 真 Nl DEN 与CNL 石灰岩孔隙度曲线重叠，定性判断气层 气层使密度测井值减小，中子测井孔隙度减小。（声波时差增大）第26 页，本讲稿共29 页第27 页，本讲稿共29 页第28 页，本讲稿共29 页第29 页，本讲稿共29 页