常规测井培训孔隙度曲线讲稿.ppt
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1、第一页,讲稿共二十六页哦l声波测井是以岩石等介质的声学特性为基础而提出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、全测井方法。包括声波速度测井、声波幅度测井、全波列测井等。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。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
2、层孔隙度、岩性及孔隙流体性质。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声速测井是三种主要的岩性-孔隙度测井方法之一。孔隙度测井方法之一。第二页,讲稿共二十六页哦(1)弹性波的传播:)弹性波的传播:纵波:纵波:横波:横波:其中的其中的、E、分别为地层密度、杨氏模量和泊松比。分别为地层密度、杨氏模量和泊松比。(2)岩性的影响:)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也不同。常见岩石中最高速的是白云岩7900 m/
3、s,最低速为泥岩,约,最低速为泥岩,约1800 m/s,一般在一般在30006000m/s。这是用声速测井区分岩性的依据。这是用声速测井区分岩性的依据。(3)孔隙度的影响:)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、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。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:)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深度相同成分相似的岩石,地质时代不同,声速
4、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。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。)21)(1()1(Evp)1(21Evs第三页,讲稿共二十六页哦(1)声波的发射与接收)声波的发射与接收l发射和接收声波的装置习惯称为发射和接收声波的装置习惯称为“探头探头”,是一种换能器,具有一定,是一种换能器,具有一定的方向性、频率特性和声功率。的方向性、频率特性和声功率。l发射的声波频率一般为发射的声波频率一般为2025 kHz,介于声波与超声波之间。,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。
5、发射的声波在井壁地层与井内泥浆的分界面发生反、折射。折射角折射角为为90o时沿界面传播的波称为滑行波时沿界面传播的波称为滑行波。此时的入射角称为临界角。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。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。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:施:大于临界源距;大于临界源距;“隔声体隔声体”设计设计 等。等。滑行波产生条件:滑行波产生条件:v2v1 临界角
6、入射临界角入射第四页,讲稿共二十六页哦l通过测量到达接收探头的时通过测量到达接收探头的时间差反映地层速度;间差反映地层速度;l声系:一个发射探头,两个声系:一个发射探头,两个接收探头;接收探头;l声波时差:声波传播单位距声波时差:声波传播单位距离所用的时间,单位离所用的时间,单位s/m,常用常用s/m或或s/ft。l通过测量滑行波到达两个接收通过测量滑行波到达两个接收探头的时间差,换算为声波时探头的时间差,换算为声波时差,沿井剖面连续测量,记录差,沿井剖面连续测量,记录声波时差曲线,常用声波时差曲线,常用AC或或t表表示。示。第五页,讲稿共二十六页哦l单发双收主要缺点:井径变化(扩大)界面处,
7、声波时单发双收主要缺点:井径变化(扩大)界面处,声波时差出现差出现“假异常假异常”;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。化对它们的影响相反,取二者平均值,消除假异常。第六页,讲稿共二十六页哦l地层厚度的影响地层厚度的影响 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)代表薄层。由于声速测井的输出(时差)代表R1R2间间地层的平均时差,因此它们的声速测井时差曲地层的平均时差,因此它们的声速测井时差曲线存在一定差异。线存在
8、一定差异。l“周波跳跃周波跳跃”现象的影响现象的影响 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。象。常用于判断裂缝发育地层和寻找气层。第七页,讲稿共二十六页哦l余波干扰余波干扰 某些高速地层与井内泥浆声阻抗差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,成混响声场,使首波辨认极为困难,甚至不
9、可能。甚至不可能。l测量盲区测量盲区 双发双收声系记录的是两个时差的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,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,称为对测量结果没有任何贡献,称为“盲区盲区”。此时所测时差与记录点。此时所测时差与记录点所在深度处地层速度无关。所在深度处地层速度无关。第八页,讲稿共二十六页哦l刻度主要包括地面设备的校准和井下仪器的检查。刻度主要包括地面设备的校准和
10、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差应在5s/m(1.5 s/ft)以内;)以内;l套管声波时差数值应在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,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;应减速后重复测量;l测井曲线值不得低于岩石骨架值;测
11、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。应与其它孔隙度测井得到的数值基本一致。第九页,讲稿共二十六页哦l确定地层岩性和孔隙度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。层孔隙度。常用威利时间平均公式:常用威利时间平均公式:得到得到 公式适用于:均匀粒间孔隙
12、、固结压实纯地层。其它情况需要校公式适用于: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: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。不同岩性地层声速(时差)不同,可以识别地层岩性。l识别气层和裂缝识别气层和裂缝 主要依据时差明显变大或主要依据时差明显变大或“周波跳跃周波跳跃”现象。现象。l检测地层压力异常(超压地层)检测地层压力异常(超压地层)(钻井上很有用钻井上很有用)ttfmat)1(mafmatttt cctttpspmafmacts1主要骨架及流体参数(单位:主要骨架及流体参数(单位:s/m)砂岩:砂岩:168或或182石灰岩:石灰
13、岩:156 白云岩:白云岩:143 淡水泥浆:淡水泥浆:620 盐水泥浆:盐水泥浆:608第十页,讲稿共二十六页哦第十一页,讲稿共二十六页哦l岩石体积密度是表征岩石性质的一个重要参数,它不但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。型及含量有关。l用伽马源发射的射线照射地层,用伽马源发射的射线照射地层,根据康普顿效应测量地根据康普顿效应测量地层密度称为地层密度测井层密度称为地层密度测井;l根据康普顿效应和光电效应根据康普顿效应和光电效应,用能谱分析法测量岩,用能谱分析法测量岩石光
14、电吸收截面和体积密度的方法称为岩性石光电吸收截面和体积密度的方法称为岩性-密度测密度测井;井;l密度测井是三种主要的岩性密度测井是三种主要的岩性-孔隙度测井方法之一孔隙度测井方法之一。第十二页,讲稿共二十六页哦l伽马射线与物质相互作用主要有三种:光电效应、康普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。顿效应、电子对效应。l康普顿效应引起伽马射线减弱,用康普顿减弱系数康普顿效应引起伽马射线减弱,用康普顿减弱系数表表示:示:,一定条件下,一定条件下,与介质密度与介质密度成正比,成正比,由此发展了密度测井。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
15、光电效应导致伽马光子被完全吸收,用宏观光电吸收截面截面表示:表示:,测井中,测井中K为常数,故为常数,故可反映岩可反映岩性。另外常用光电吸收截面指数性。另外常用光电吸收截面指数Pe/Z=KZ3.6和体和体积光电吸收截面指数积光电吸收截面指数 反映岩性。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;密度测井利用了康普顿效应,测量地层体积密度;AZNAe6.4KZANU2第十三页,讲稿共二十六页哦(1)伽马源:)伽马源:密度测井选用密度测井选用Cs137(2)密度测井:)密度测井:l计数率:计数率:伽马射线计数率与密度的关系为伽马射线计数率与密度的关系为 。当伽马源强度。当伽马源强度和源
16、距选定后,探测器接收到的散射伽马强度决定于两个过程: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;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。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:测井选用的正源距情况下,后者超过前者,即:地层密度越大,计数地层密度越大,计数率越低。率越低。l测量方式:测量方式:采用采用贴井壁测量方式贴井壁测量方式。为了克服泥饼(厚度。为了克服泥饼(厚度hmc和密度和密度 mc)影响,常采用双源距补偿密度测
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