测井技术手册

它还能在套管井中确定套管厚度，了解套管是否变形和损伤。 （1）井周声波成像测井基本原理

井周声波成像测井，是以超声波扫描测量方式对井壁地层成像，反映井壁地层特征。它采用一个旋转式半球形聚集换能器，以脉冲回波的方式对井孔的整个井壁进行360°扫描测量，其方位采样间隔为1．44°，垂向分辨率可达0．762cm。测量的信号是井壁反射波的回波幅度以及回波传播时间。经定向后可获得按地理北、磁北或其它定向方式的井周声波幅度和传播时间图像。根据图像的差异可以识别出地层的岩性和地质特征。

井周声波成像测井仪器包括声波探头、声波电子线路、扶正器和定向器等。CBIL仪器的声波发射器的发射频率为250kHz，有两个直径分别为1．5in和2．0in的半球组成，在不同的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作，以适应复杂的测井环境。由于岩石的波阻抗变化(由岩性变化、岩石物理性质变化以及裂缝、层理引起)，将引起接收的回波幅度的变化。因此，在回波幅度上有一定的差异，根据图像的差异可以识别出岩性和地质特征。

井壁地层声阻抗的变化(包括由岩性，物性的变化及裂缝、孔洞、层理等沉积构造引起的变化)使探头接收到的回波幅度发生变化，仪器将记录到的回波幅度以及回波传播时间(可转换成仪器至井壁的距离)按井周360°显示成灰度或彩色图像。传播时间的变化，通常反映井径的变化，传播时间可以按声波在钻井液中的传播时间刻度成井径。幅度的变化通常反映地层的岩性、孔隙的变化或出现层理、节理、裂缝等地质现象。用以识别地层特征，计算地层产状等。 （3）井周声波成像测井处理及解释基础及应用

井周声波成像测井技术不但能在裸眼井中进行构造，沉积、裂缝、应力等方面的评价，还能进行孔隙度和薄层分析；而且它在套管井中可以进行井周套管厚度，水泥厚度，检查套管的破损情况和射孔情况。实践证明，井周声波成像测井技术是解决地质问题和工程问题的一种重要的测井方法，它在油气勘探开发和综合评价中具有广泛的应用前景。在直井中，水平裂缝、水平地层界面在井周声波成像测井图上显示为一条直线，而倾斜裂缝、倾斜地层则表现为一正弦波的特征。根据裂缝和层面等各种地质特征在井周声波成像测井图上的正弦曲线特征在井周声波成像测井图上的正弦曲线特征可以得到裂缝的走向和角度，地层的倾角和倾向。

在钻井过程中，由于水平应力不平衡，可能引起在井壁两侧最小水平主应力方向上出现岩石崩落或井眼破裂，形成椭圆井眼。利用这种图像特征可以估计地层最大、最小水平主应力方位。这种图像特下在成像测井资料上十分容易划分出来。

根据井周声波成像测井图像特征的几何形状可以得到不同地质特征的形态描述。这些资料对构造、储层分布、裂缝发育方位及地应力方位等方面具有十分重大的意义。 （4）井周声波成像测井影响因素

与其它测井方法一样，井周声波成像测井也受许多因素的影响，下面分别讨论井眼和钻井液因素对测井资料的影响。

井眼不规则度及仪器偏心影响，井壁不规则将导致声波不是按垂直与井壁入射，使反射波的传播路径和反射率与垂直入射的回波幅度和传播时间有一定的差异，导致

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资料的准确度下降；由于井眼的弯曲造成仪器的偏心，使仪器采集的资料在回波幅度和传播时间出现与实际特征不符的情况，将干扰解释的准确性。后一种情况可以通过利用传播时间加以校正，但前一种情况无法校正。

钻井液影响，钻井液密度过大，一是导致钻井液对声波的衰减系数增大，二是导致反射系数变小，致使回波幅度低，影响幅度变化的主要因素为井筒的变化，地层的特征反映不明显，影响资料的分析。

5．多极子阵列声波（全波列）测井( multipole array acoustilog)

多极子阵列声波测井(MAC)的产生是专门为解决慢地层(慢速、Δt很大)横波资料获取问题的。许多油田遇到了松散砂岩是高质量储集层的情况。这些岩层纵波Δt大于100μs／ft，井眼横波速度低于纵波速度，横波Δt值在松散地层中是很难确定的。由多极子阵列声波测井技术提供的低频偶极测量是求取这类地层横波慢度的好方法。 （1）多极子阵列声波测井测量原理

多极子阵列声波（MAC）测井仪器由2个交错的声波阵列系统组成的。仪器包括两个间隔30in(76cm)靠近仪器下部的单极发射器，两个单极发射器间放置两个间隔12in(30cm)的偶极发射器，8个间隔6in(15cm)的单极接收器和8个偶极接收器，偶极接收器间距也是6in(15cm)，交错在单极接收器之间。接收器与发射器的最小距离是8ft(244cm)，最大距离是10ft 6in(320cm)。

为防止发射器与接收器之间的直接声传播，在发射器和接收器间装一个隔声体。隔声体有助于仪器定位并能进入水平井。隔声体一般是一个六瓣合式结构，所使用的瓣的数量由井眼条件决定，每瓣末端声波的失配对于整个操作频率范围的直接声传播起有效的隔离作用。

MAC偶极发射器运作与前面的不同，声波被向井眼的一面推又被从另一面拉，这两种不同的力的作用在井眼中产生挠曲波。在低频状态下，挠曲波以与横波速度接近的速度传播。探测挠曲波的接收器仅对于不同压力差灵敏。由于它们对轴对称应力场不灵敏，纵波和斯通来波的首波被压制，这是一个对于后续处理非常有用的特性。 当频率发生变化时，挠曲波的速度也发生变化。低频时，挠曲波以横波速度在地层中传播。偶极阵列接收的频谱是发射器频率和地层响应的函数。在硬地层，其中心频率稍大于3kHz。而在软地层，中心频率约等于1kHz。当发射频率为3kHz时，偶极测量约需要10％的频散校正。MAC使用频率从1kHz到7kHz，频散校正由软件自动完成。 （2）正交偶极声波测井技术

已开发成功正交偶极声波测井仪(XMAC)。XMAC仪器与MAC相比，就单极测量来说，是一种更好的仪器，对于偶极测量更是如此。因为XMAC设计的接收器固定地安装在仪器心轴上，与仪器的心轴是去耦的，因此比MAC相比有更好的信噪比。常规的MAC偶极测井时常常出现的仪器模式波，XMAC已不再出现。使用XMAC技术，可以获得高质量的横波慢度，最大可达到1100μs/ft，使声波偶极测井的应用扩展到所有慢地层范围。在引起横波分裂的地质特征介质中，如在裂缝系统(垂直或准垂直)；构造活动区的现场主应力；地层层面不垂直于井轴等，应用XMAC技术会更好。 （3）多极阵列声波测井的主要应用

(1)提高地震记录的解释质量和相关性；

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(2)确定储层孔隙度； (3)用异常压力区分地层； (4)(4)帮助识别岩性； (5)估算次生孔隙空间； (6)(6)估算储层渗透率；

(7)与密度测井资料相结合标记储集层与周围地层的机械完整性； (7)识别裂缝； (8)(9)描述区域构造；

(10)求岩层弹性常数，用于计算水力压裂高度、出砂时的采液压差限、射孔稳定性； (11)解决复杂的相关问题。

6、介电测井技术(dielectric log) （1）介电测井技术的原理

介电测井方法是通过对井眼附近地层中传播的高频电磁波的幅度衰减和相位移的测量，可以得到与地层水矿化度无关的孔隙度和含油饱和度，从而达到判断水淹层，定量求解油层的目前含油饱和度等目的。

介电常数是描述介质极化能力的参数，它是影响电磁波在介质中传播特性的主要因素。表2-2给出了测井解释常见介质的相对介电常数值（介质的介电常数与真空介电常数之比即为相对介电常数，用εr表示）。可以看出，油、水及矿物骨架之间的介电常数存在着较大差异。实验数据表明，水的介电常数与其矿化度基本上无关。因此，这种不受地层水矿化度影响的参数，对于判断水淹层十分有利。 表2-2 常见矿物的相对介电常数和传播时间（1.1千兆赫） 矿 物 相对介电常数 tp1，毫微秒/米 砂 岩 4.65 7.2 白云岩 6.8 8.7 石灰岩 7.5~9.2 9.1~10.2 硬石膏 6.35 8.4 干的胶体 5.76 8.0 岩 盐 5.6~6.35 7.9~8.4 石 膏 4.16 6.8 石 油 2.0~2.4 4.7~5.2 天然气或空气 1.0 3.3 泥 岩 5~25 7.45~16.6 淡水（25℃） 78.3 29.5 测量介质的介电常数必须使用高频电磁波。同时，由于电导率对介电常数的测量会有影响，因此需要同时测量介电常数和电导率两个物理量，或者事先已知介质的电导率，以便对其影响进行校正。目前，依据所采用的电磁波的频率，测量介电常数的方法可分为两种，一种是所谓的深传播测井，或叫DPT，它使用几十兆赫（25兆，40兆，60兆）的高频电磁波，测量电磁波通过地层后的幅度衰减和相位移，从而得到介质的介电常数和电导率；另一种是所谓的电磁波传播测井，或叫EPT，它使用高达1100兆赫的电磁波，测量电磁波通过单位长度地层的传播时间和信号衰减率，然后求出地

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层的复介电常数，或直接进行解释。在水淹层测井评价中，所利用的主要是深传播测井，即DPT，下面简要介绍这种方法的测量原理和主要用途及应用条件。 （2） 介电测井仪组合及测量

目前，利用几十兆赫的高频电磁波的发射和测量来求取地层介电常数的方法很多，包括：（1）测定高频场幅度或幅度差的介电感应测井仪；（2）测定高频场幅度的射频介电与普通感应组合测井仪；（3）测定两种高频场幅度的双射频介电感应组合测井仪；（4）测定两种高频场幅度差的双频介电感应测井仪；（5）测量相位差的相位介电测井仪；（6）测量两种高频场相位差的双频相位组合测井仪；（7）测量幅度与相位差的幅度相位差组合测井仪；（8）测量幅度比与相位差的幅度比相位差组合测井仪；（9）测量相位差与幅度相对衰减的组合测井仪等等。 （3） 介电测井的应用 划分储集层；

判断水淹部位、水淹厚度和水淹程度；

定量解释其它有关参数。

7．MDT地层动态测试技术( dynamic formation testing) （1）技术原理

电缆地层测试是在原有地层流体取样的基础上，吸收钻杆地层测试和钢丝地层测试功能发展起来的一种测井方法。它用电缆将压力计和取样筒下到井内，可以测取地层压力传播数据，采集地层流体样品，从而对地层作出评价。同一般的钻杆测试和钢丝压力测试相比，它具有简便、快速、经济、可靠的优点。MDT模块式地层动态测试器是新一代的地层测试装置，它改进了探测器、井下马达、各模块组合的技术及解释方法，模块式的结构设计满足各种不同应用的需要，从而显著地增强了该类仪器的功能。特别是石英压力传感器，可以快速、准确地响应压力和温度的变化，大大地减少了获取储层压力所需占用的井场时间。采用多探针测试器一个重大的改进是能直接测量较深部地层的渗透率，包括径向渗透率和垂向渗透率。通过使用井下流体分析技术可采集高质量的PVT流体样品，并且精确的流量控制方法可选定测试和取样时的压降差。地面系统控制整个现场操作过程，包括井下仪器的功能实现以及压力数据的采集和处理等。MDT的使用将测井成功率由30％提高到90％。 （2）应用

MDT地层动态测试技术主要用来解决地层流体性质、识别地层压力测试等问题，MDT地层动态测试技术使测井成功率有很大的提高。

8、井间电磁成像测井( cross well electromagnetic imaging log) （1） 技术原理

井间电磁成像技术是在单井电测井技术基础上发展起来的测井新方法，

它将发射器置于一口井中向地层发射电磁波，而将接收器置于另一口井中接收经地层传播过来的电磁波，通过对数据进行反演，提到反映井间油藏构造和油气水分布的二维乃至三维电阻率（或电导率）成像，从而能实现对井间地层电特性的直接测量和描述。还可以通过将发射器和接收器进行组合放在同一口井中测量，得到井筒周围深处的电阻率成像，甚至可实现过金属套管测地层电阻率和成像。 （2）应用

井间电磁成像是当代地球物理领域发展的最前沿技术，是应用地球物理领域面临的跨世纪的重大攻关课题。其技术目标在于实现井间电阻率的直接测量，提供反映油藏

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