测井技术手册

一、概述

测井技术是一种井下油气勘探方法，是准确发现油气藏和精确描述油气藏的重要手段，是油气储量及产量评估不可缺少的科学依据。测井技术是石油科技的一个重要组成部分，是石油天然气工业中高新技术含量最多的学科之一。测井技术，按作业方式划分，一般分为电缆测井和随钻测井两大系列；按作业性质划分，一般分为勘探测井（裸眼）测井和生产（套管）测井两大系列。

此技术手册包含勘探测井（裸眼）测井技术和生产（套管）测井技术两大系列的方法及资料处理解释三部分。

二、 勘探测井技术（open-hole logging）

裸眼井测井一般是指勘探阶段的测井过程，是钻井作业结束未下套管之前实施的测井过程。利用裸眼井测井技术不仅可以划分井孔地层剖面，确定岩层厚度和埋藏深度，进行区域对比，而且可以探测和研究地层的主要成分、裂缝、孔隙度、渗透率、油气饱和度及流体性质、倾向、倾角、断层、构造特征和沉积环境与砂体的分布等参数。对于评价地层的储集能力、分析研究油气层等具有重要的意义。 1．核磁共振测井技术( nuclear magnetic resonance log)

现代核磁共振测井技术是20世纪90年代世界石油工业重大技术进步之一。它基于一套全新的理论——核磁共振理论之上，仪器响应仅与岩石孔隙流体中氢核的含量与状态有关，能够得到与岩石本身矿物成分无关的孔隙度、束缚水孔隙度、自由流体孔隙度等信息，并能比较准确地估算渗透率，判别孔隙流体的性质和类型。这些特点使之成为解决复杂油气藏评价问题的重要方法之一。 （1）核磁共振测井技术基本原理及其应用

核磁共振测井测量的是氢核发生核磁共振后自由进动过程的衰减时间和振幅。振幅信息与探测区氢核的数量成正比，通过刻度可以获得地层孔隙度信息，它不受放射性源和岩性的影响。衰减时间又称为弛豫时间，包括纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）。弛豫时间的测量是核磁共振测井的主要内容。 这种技术特别适用于泥质地层和薄层，在这种地层中用电阻率测井方法很难估算孔隙度和饱和度。可在井场完成增强的储层流体分析。

核磁共振（NMR）测井的一个最重要的贡献是能够量化估算束缚流体和自由流体，这对产能评估十分重要。在层状地层中，测量结果应对与层厚相当或小于层厚的参数变化有反映。NMR测量的垂直分辨率由天线长度、采集序列和测井速度决定。 （2）核磁共振测井技术的应用环境

俄罗斯RMK型核磁共振测井仪系列是地磁场式核磁共振测井仪，采用预极化一地磁场自由进动的方法进行测量。这种仪器利用天然存在的地磁场作为恒定磁场，产生的信号太弱，并受到井内流体的严重干挠，因而在实际应用中受到很大的限制。 CMR系列仪器不再利用地磁场，它采用永久磁铁在井眼外的地层中建立一个比地磁场强度大1000倍的均匀磁场区域，天线发射CPMG脉冲序列信号并接收地层的回波信号。CMR必须用弓形弹簧、在线偏心器或动力井径仪进行偏心测量。CMR系列的最

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新型仪器

（3）核磁共振测井技术优点与应用

现代核磁共振测井主要技术优势在于： （1）低电阻率油气层检测； （2）给出残余油分布；

（3）总孔隙度与有效孔隙度测量不受矿物影响；

（4）准确测量粘土束缚水、毛细管束缚水及自由流体体积； （5）能准确求出有效渗透率； （6）能解决孔径分布问题。 （4）核磁共振测井影响因素

与其它测井方法一样，核磁共振测井也受到许多因素的影响，主要有：

1）井周非均质性影响，CMR系列仪器为极板型仪器，受井周非均质性的强烈影响。MRIL系列仪器为居中型的，且其响应范围为同心的圆柱壳，受井周非均质性影响较小。 2）温度影响，磁场强度与温度有关，因而CMR和MRIL系列测井仪都在一定程度上受温度的影响，需作温度影响校正。 3）井眼流体和井壁不规则性影响，

4）CMR系列仪器贴井壁测量，受井眼流体影响较小；MRIL系列仪器居中测量，井眼钻井液的存在将对射频能量产生损耗，从而降低信噪比。当井眼不规则时，CMR可能会受到井眼流体的影响，而对于MRIL，当仪器居中良好时，只要井径小于其探测柱壳的直径，井眼流体就不会对测量产生影响。 5） 测速影响，测井速度是影响核磁共振测井的一个重要因素。不同的核磁共振测量方式都需要一定的测量速度，超过这个速度，测量效果会受到很大影响。最析推出的核磁共振测井仪CMR-200和MRIL-Prime通过对测量方式的改进，使测井速度有了很大提高，可以与常规测井仪同速测量。 2．微电阻率扫描成像测井( micro resistivity scanning log)

20世纪80年代中期首先推出微电阻率扫描成像测井仪(FMS)，后来改进为四极板微电阻率扫描仪。1991年发展为全井眼地层微电阻率扫描成像测井仪(FMI)。90年代中期，先后出现微电阻率扫描成像测井仪EMI和StarImager。下面以FMI为例简单介绍微电阻率扫描成像测井的测量原理。 （1）微电阻率扫描成像测井测量原理

FMI测量是通过电流回路完成的，电流回路为下部电极一地层一上部电极，交流电流由下部电极流人地层，回到上部电极，上部电极是电子线路的外壳。测井过程中，借助液压系统使极板贴靠井壁，由地面装置控制向地层发射电流，记录每个钮扣电极的电流强度及对应的测量电位差，它们反映了井壁地层的电阻率变化。FMI测量电流由三部分组成：高频成分、低频成分和直流成分。

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高频成分反映了岩性及岩石物理性质的变化。在用探测深度与FMI类似的定量电阻率对FMI图像进行刻度时，使用“低频”成分。在用图像对裂缝、结构及地层进行定量分析时，需要对图像进行刻度。

仪器的分辨率与极板钮扣电极的几何结构密切相关。电扣越小，分辨率越高；电扣越小，电极电流越小，要求仪器灵敏度越高，电扣越小，电扣与井壁之间泥饼厚度对分辨率影响越大；电扣周边绝缘环带宽度对仪器测量信噪比有影响，绝缘环带越宽，噪音愈低。大于仪器分辨率的地层特征用几个分辨率单元在图像上表示，小于仪器分辨率的地层特征，在图像上表示为相当于仪器标称分辨率的一个特征。FMI成像测井仪的周向分辨率，垂向分辨率都为0.2in（5mm）。 （2）微电阻率扫描成像测井仪器简述及技术指标

理论上讲，FMI测井仪只能在钻井液电阻率小于50Ω·m的水基钻井液中工作，为了得到高质量的图像，钻井液电阻率与地层电阻率的反差必须小2000。 （3）微电阻率扫描成像测井图像处理

微电阻率扫描成像测井图像处理一般有以下几步骤：

深度校正、图像生成、均衡处理、速度校正、标准化、图像显示。 （4）微电阻率扫描成像测井地质应用

经过一系列处理，电阻率图像代表沿井壁地层的电阻率非均质特征变化，反映岩性、孔隙结构和泥质含量变化，冲洗带的流体性质。微电阻率扫描目前主要应用有：

裂缝识别和评价；薄储层评价；地层沉积环境分析；地层孔隙结构分析和地质构造解释；帮助岩心归位和岩性描述。

3．阵列感应成像测井(array induction imager)

90年代初，首次推出阵列感应成像测井技术，与其它感应测井仪相比它有许多优点。可提供垂向分辨率为1ft的6条电阻率测井曲线，其探测深度从10in到120in依序递增；可从电阻率、径向深度及体积分析等方面进行侵入描述；可识别井眼附近地层的侧向非均匀性；可以自身确定井眼钻井液电阻率或井眼尺寸等。90年代末出现高分辨率感应和多道全数字频谱感应测井技术。阵列感应测井技术成为90年代重要的测井方法，广泛用于油气勘探与油田开发工作中。 （1）阵列感应测井原理：

阵列感应测井仪采用一个发射线圈和多个接收线圈对，构成一系列多线圈距的三线圈系。该仪器具有一个发射线圈和8组接收线圈对，实际上相当于具有8种线圈距的三线圈系，接收线圈对中包括一个主接收线圈和一个辅助接收线圈，后者的主要作用是补偿直耦信号。

阵列感应测井主线圈距有8个，对测量信号进行井眼校正后，再经“软件聚焦”处理，可得出3种垂向分辨率(1 ft，2ft、4ft)，每种垂向分辨率又有不同的探测深度。

（2）阵列感应测井软件聚焦合成

与双感应测井仪采用线圈系聚集不同，阵列感应测井使用简单的三线圈系，此技

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术采用“软件聚集”。

阵列感应成像测井仪由阵列探测器短节、发射器、电子线路短节、遥传短节、辅助测量探测器等部分组成。它可以在较宽的电阻率范围（0.2～500Ω·m）内使用。短阵列单元测量井眼附近地层的电阻率，而长阵列单元测量深部地层的电阻率。与过去的感应测井仪器不同的是，在正常的电阻率变化范围内，AIT的探测深度是不变的。 同以前的感应测井仪类似，用一组刻度环完成AIT仪器的主刻度，并且AIT仪器在测井时进行连续的自动刻度。

在高电阻地层，信噪比和探测器稳定性通常限制感应测井的精确度。浅探测曲线和高度聚集测井曲线对用于井眼校正的那些井眼参数很敏感。 （3）阵列感应测井影响因素校正 ①井眼环境校正

对AIT浅探测测井曲线，井眼校正是很关键的，其原始测量信号受井眼环境影响比常规聚集型感应仪器更严重，但由于阵列感应测量包含具有几种不同工作频率的多个接收阵列的丰富信息，其中也包含有井眼特征的信息，根据这些信息可以构成一种自适应的井眼环境校正算法。 ②深度校正

在复杂井眼中，很难保主电缆测井井下仪器具有均匀的测井速度，电缆在测井使用中也会伸长，这些都会造成地面记录的测井数据在深度上不能很好对齐。深度不对齐得出的结果就不能反映井下地层真实情况。为了解决这个问题，改进的阵列感应测井仪增加了加速度计测量。根据加速度计测量值进行深度校正，可以解决深度对齐问题。

③趋肤校正，在高电导率地层，需要进行趋肤影响校正。 （4）阵列感应测井资料应用

阵列感应成像测井的应用还在继续开发之中，这里只指出几种可能的主要应用：

? 研究钻井液滤液侵入地层的特性，划分渗透性地层；

? 分析钻井液侵入对各种测井响应的影响，确定侵入带流体驱替状况，研究

储层完善程度。 ? 确定原状地层电阻率：更符合实际情况。

? 根据阵列感应测井曲线，可以得出电阻率径向成像、钻井液滤液侵入剖面

成像、侵入带混合液电阻率径向成像，详细研究油气饱和度径向分布。 ? 评价薄储层：由于阵列感应测井能提供1 ft垂向分辨率的一组曲线，可用

于划分和评价薄储层。

4．井周声波成像测井(circumferential borehole acoustic imaging log) 井周声波成像测井是以现代测井理论为背景，直观地反映真实地层的非均质性和响应方程的非线性的特点。它主要应用于确定地层的构造特征、沉积环境；描述原生孔隙度和次生孔隙(如孔、缝、洞等)；确定井眼的几何形态和井壁崩落情况，此外，

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