地球物理测井课件.ppt

1、地球物理测井地球物理测井 1 1、 什么是地球物理测井什么是地球物理测井 在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称；在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称； 又称为钻井地球物理、矿场地球物理、油矿地又称为钻井地球物理、矿场地球物理、油矿地球物理等球物理等, ,简称为简称为“测井测井”。测井资料由测井仪器获得。测井资料由测井仪器获得。测井仪器由三大部分组成：测井仪器由三大部分组成：（1 1）井下仪器）井下仪器，用来接收，用来接收（或探测）周围介质中有（或探测）周围介质中有关的信号；关的信号；（2 2）测井电缆）测井电缆，主要用来提，主要用来提放井下仪器，确定井下仪放井下仪器，确定井下仪器所处的

2、深度，负责地面器所处的深度，负责地面仪器及设备与井下仪器的仪器及设备与井下仪器的通讯；通讯；（3 3）地面仪器）地面仪器, ,主要用来对主要用来对测量信号进行处理和记录。测量信号进行处理和记录。通过上测，下测通过上测，下测或点测方式，我们就或点测方式，我们就可以获得井剖面各个可以获得井剖面各个地层相应的地球物理地层相应的地球物理参数，即随深度而变参数，即随深度而变化的地球物理参数称化的地球物理参数称为测井曲线或测井数为测井曲线或测井数据或图象，所有的测据或图象，所有的测井曲线和测井数据统井曲线和测井数据统称为测井资料。称为测井资料。测井曲线或图象测井曲线或图象也称为模拟记录，也称为模拟记录，记

3、录介质为胶片或记录介质为胶片或感光纸感光纸。 测井数据也称测井数据也称为数字记录，记录为数字记录，记录介质为磁盘，软盘，介质为磁盘，软盘，光碟等。光碟等。 n测井可分为两个大的阶段：测井可分为两个大的阶段： 第一个为测井资料的获取阶段（即第一个为测井资料的获取阶段（即通常所说的通常所说的“测井测井”） 第二个为测井资料解释阶段（即通第二个为测井资料解释阶段（即通常所说的常所说的“测井解释测井解释”）测井分类测井分类 I电化学性：电化学性：自然电位、人工电位自然电位、人工电位( (激发极化激发极化) )、 电极电位等电极电位等电磁性：电磁性：视电阻率、感应、微电极、侧向、微侧向、视电阻率、感应、

4、微电极、侧向、微侧向、 微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、微球聚焦、电流、接地电阻，磁化率、 电磁波测井等电磁波测井等弹性：弹性：声速、声幅、声波电视、声波全波列、声速、声幅、声波电视、声波全波列、 地震测井等地震测井等核性核性(放射性放射性)：自然伽马、伽马自然伽马、伽马伽马、密度、伽马、密度、 中子中子伽马、中子伽马、中子中子、中子中子、中子活化、活化、 碳氧比测井等碳氧比测井等其他：其他：井径、井温、井斜、地层倾角、气测、井径、井温、井斜、地层倾角、气测、 重力测井等重力测井等按物性按物性基础不基础不同划分同划分统称电测井统称电测井统称声波测井统称声波测井统称放射性测井统称放射性测井三大

5、基本三大基本测井方法测井方法2 2、 地球物理测井的分类和特点地球物理测井的分类和特点测井分类测井分类 II按应用按应用领域不领域不同划分同划分石油天然气测井技术石油天然气测井技术煤田测井技术煤田测井技术金属与非金属测井技术金属与非金属测井技术水文、工程与水文、工程与环境环境测井技术测井技术 ( (简称水工环测井技术或水工环测井简称水工环测井技术或水工环测井) )煤层气煤层气测井技术测井技术环境与煤层气为后发展起来的环境与煤层气为后发展起来的2 2、 地球物理测井的分类和特点地球物理测井的分类和特点间接地、有条件的测量方法。间接地、有条件的测量方法。方法种类多方法种类多(系列化系列化) 基本方

6、法基本方法有电、声、放射性测井三种有电、声、放射性测井三种 特殊方法特殊方法(电缆地层测试、地层倾角、成像、核磁共振测井电缆地层测试、地层倾角、成像、核磁共振测井) 分辨率高分辨率高（相对地面地震而言）（相对地面地震而言）仪器综合化仪器综合化、记录数字化、操作程控化、解释自动化记录数字化、操作程控化、解释自动化多解性。多解性。测井特点测井特点2 2、 地球物理测井的分类和特点地球物理测井的分类和特点3 3、测井技术能做什么、测井技术能做什么-煤田煤田1 1）、计划分钻孔地质剖面，确定岩性；）、计划分钻孔地质剖面，确定岩性；2 2）、确定煤层厚度、深度及其结构；）、确定煤层厚度、深度及其结构；3

7、 3）、计算煤质指标；）、计算煤质指标；4 4）、研究钻孔产状；）、研究钻孔产状；5 5）、地层对比；）、地层对比；6 6）、提供地温资料；）、提供地温资料；7 7）、放射性矿床及其它伴生矿床资料；）、放射性矿床及其它伴生矿床资料；8 8）、提供与采煤有关的工程力学资料等。）、提供与采煤有关的工程力学资料等。4、煤田测井的现状与发展、煤田测井的现状与发展队伍：各省、矿务局、地质队均建立测井队伍。队伍：各省、矿务局、地质队均建立测井队伍。水平：在世界占一席之地。水平：在世界占一席之地。仪器：大公司、小公司、引进全面开花。仪器：大公司、小公司、引进全面开花。1、测井仪器的小型分、组合化、数字化、图

8、像化；、测井仪器的小型分、组合化、数字化、图像化；2、测井方法多样化；、测井方法多样化；3、精度增加；、精度增加；4、全部采用计算机。、全部采用计算机。第二章第二章 电法测井电法测井1、电测井概念：以研究钻孔剖面岩石的电学性质（导、电测井概念：以研究钻孔剖面岩石的电学性质（导电性和化学活动性）为基础的一系列测井方法。电性和化学活动性）为基础的一系列测井方法。本章主要内容：本章主要内容： （1）普通电阻率测井）普通电阻率测井 （2）侧向测井）侧向测井 （3）电化学测井）电化学测井石墨、无烟煤等电阻率很低石墨、无烟煤等电阻率很低主要岩矿石电阻率及其变化范围主要岩矿石电阻率及其变化范围6沉积岩沉积岩

9、变质岩变质岩火成岩火成岩各种矿物与岩石的电阻率差异由其导电性质不同决定的。各种矿物与岩石的电阻率差异由其导电性质不同决定的。2、岩石电阻率的影响因素、岩石电阻率的影响因素1 1）岩矿石的岩性）岩矿石的岩性岩石是由矿物和孔隙中流体以及胶结物组成，大多数沉积岩，当岩石是由矿物和孔隙中流体以及胶结物组成，大多数沉积岩，当其不含导电流体时，由造岩矿物组成的岩石骨架几乎是不导电的。其不含导电流体时，由造岩矿物组成的岩石骨架几乎是不导电的。许多沉积岩之所以能导电，则是因为它们在地下不同程度的具有许多沉积岩之所以能导电，则是因为它们在地下不同程度的具有一定的孔隙，在其中充填了一定数量的盐水溶液造成的。于是，

10、一定的孔隙，在其中充填了一定数量的盐水溶液造成的。于是，电流通过孔隙水流过岩石，岩石因此具有了一定的导电性。电流通过孔隙水流过岩石，岩石因此具有了一定的导电性。 组成沉积岩石的固体颗粒部分称为岩石骨架，这部分导电组成沉积岩石的固体颗粒部分称为岩石骨架，这部分导电能力很差，几乎不导电，因此沉积岩石的导电能力主要取能力很差，几乎不导电，因此沉积岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率。地层水的离子导电性与离子数目和决于地层水的电阻率。地层水的离子导电性与离子数目和运动速度有关。运动速度有关。2 2）岩石孔隙中地层水性质）岩石孔隙中地层水性质3)3)岩石的孔隙度以及孔隙结构岩石的孔隙度以及孔隙结构 在

11、地层水电阻率一定时，岩石孔隙度越大，饱含的地层水在地层水电阻率一定时，岩石孔隙度越大，饱含的地层水数量越多，岩石的导电能力增强，于是岩石电阻率降低；数量越多，岩石的导电能力增强，于是岩石电阻率降低；孔隙度小，则岩石导电能力差，岩石电阻率高。孔隙度小，则岩石导电能力差，岩石电阻率高。4 4）孔隙中流体性质及其含量）孔隙中流体性质及其含量 岩性相同的含油气岩石电阻率比含水岩石大，岩石含油岩性相同的含油气岩石电阻率比含水岩石大，岩石含油气越多，岩石的电阻率就越高。气越多，岩石的电阻率就越高。5 5）岩石中泥质成分）岩石中泥质成分 通常，泥质含量通常，泥质含量( (单位体积岩石中所含泥质的体积单位体积

12、岩石中所含泥质的体积) )越高，越高，岩石的电阻率越低。岩石的电阻率越低。 泥质含量越高，说明泥质颗粒数量多，表面吸附的离子泥质含量越高，说明泥质颗粒数量多，表面吸附的离子数也多，在外电场的作用下，就会有大量的离子移动而形成数也多，在外电场的作用下，就会有大量的离子移动而形成较强的电流，岩石的电阻率随之降低。较强的电流，岩石的电阻率随之降低。 通过以上对岩石电阻率的分析，可以看出影通过以上对岩石电阻率的分析，可以看出影响岩石电阻率的因素是非常复杂的。但是，一定响岩石电阻率的因素是非常复杂的。但是，一定条件下的岩石，其电阻率应是一个恒定的数值，条件下的岩石，其电阻率应是一个恒定的数值，而且有一定

13、的规律可循。比如在一个地区，同一而且有一定的规律可循。比如在一个地区，同一个时代、同一种岩性的岩石，其电阻率一般是相个时代、同一种岩性的岩石，其电阻率一般是相近的。近的。因此，只要掌握了各种岩石的电阻率特征，因此，只要掌握了各种岩石的电阻率特征，便可根据由测井测得的电阻率值来划分钻井的地便可根据由测井测得的电阻率值来划分钻井的地质剖面，解决有关地质问题。质剖面，解决有关地质问题。二、普通电阻率测井二、普通电阻率测井 在井中测量被钻孔穿过的矿、岩层的电阻率，并根据电在井中测量被钻孔穿过的矿、岩层的电阻率，并根据电阻率的差异，来划分钻孔地质剖面，研究和解决井下的一些阻率的差异，来划分钻孔地质剖面，

14、研究和解决井下的一些地质问题的测井方法。地质问题的测井方法。 普通电阻率测井又称视电阻率测井，它是使用最早、应用普通电阻率测井又称视电阻率测井，它是使用最早、应用较广的电阻率测井方法较广的电阻率测井方法 。电源电源检流计检流计oM MN NA A电极矩电极矩井下介质电阻率的测定井下介质电阻率的测定BAA供电电极供电电极BB供电回路电极供电回路电极M M、NN测量电极测量电极供电回路供电回路测量回路测量回路1 1、测量原理、测量原理11()4MNMNIRUUUAMAN4:MNMNUUAMANKMNII解上式得K K是与各电极之间距离有关的系数，称为是与各电极之间距离有关的系数，称为电极系电极系系

15、数系数。A A、M M、N N组成电极系电极之间的距离是固组成电极系电极之间的距离是固定的，因此电极系系数定的，因此电极系系数K K是一个是一个常数常数。钻井周围的环境钻井周围的环境冲洗带：冲洗带：靠近井壁的部分，岩石孔隙受到泥浆滤液的强烈冲洗，地层中原有的流体几乎全部被泥浆滤液所替换。过渡带：过渡带：距井壁有一定的距离，泥浆滤液减少，原始流体增加，地层孔隙内含有原地层流体与泥浆滤液的混合物。未侵入带：未侵入带：未受泥浆侵入的原状地层。泥饼：泥饼：泥浆渗入的同时，泥浆中的固体颗粒就附着在井壁上形成泥饼，泥饼的渗透性一般较差。4MNMNUUAMANKMNII4MNMNUUAMBMKABII4AM

16、BMKAB电极互换原理：电极互换原理： 把电极系中的电极的功能互换把电极系中的电极的功能互换( (原供电电极改为测原供电电极改为测量电极；原测量电极改为供电电极量电极；原测量电极改为供电电极,A-M,B-N),A-M,B-N)。而各。而各电极的相对位置不变，并且保持测量条件不变时，则电极的相对位置不变，并且保持测量条件不变时，则所得到的视电阻率曲线和原来的完全相同，这叫做电所得到的视电阻率曲线和原来的完全相同，这叫做电圾系的互换原理。圾系的互换原理。2 2、 测井电极系测井电极系 测井电极系测井电极系: :普通电阻率测井一般井下三个电极普通电阻率测井一般井下三个电极( (如如A,M,N),A,

17、M,N),地地面一个电极面一个电极( (如如B)B)，这种测量装置称为测井电极系。，这种测量装置称为测井电极系。 测井电极系可分为梯度电极系测井电极系可分为梯度电极系, ,电位电极系。电位电极系。1)1)、有关术语、有关术语 下井电极：下井电极：置于井中的电极。置于井中的电极。 地面电极：地面电极：留在地面的电极。留在地面的电极。 成对电极成对电极: :同一回路的两个电极。同一回路的两个电极。如如A,BA,B电极电极,M,N,M,N极。极。不成对电极不成对电极: : 在井下除成对电极之外在井下除成对电极之外的一个电极。的一个电极。 如井下电极为如井下电极为A,M,N,A,M,N,则则A A为不

18、成对电极。为不成对电极。双极供电电极双极供电电极: :以成对电极作为供电电极以成对电极作为供电电极的电极系。的电极系。成对电极的距离成对电极的距离: : 电极系中两个成对电极电极系中两个成对电极之间的距离。之间的距离。不成对电极的距离：不成对电极的距离：不成对电极至邻近的不成对电极至邻近的成对电极之间的距离。成对电极之间的距离。 单极供电电极单极供电电极: :以不成对电极作为供电电以不成对电极作为供电电极的电极系。极的电极系。正装电极系正装电极系: :成对电极在不成对电极的下方。成对电极在不成对电极的下方。倒装电极系倒装电极系: :成对电极在不成对电极的上方。成对电极在不成对电极的上方。电极系

19、的分类：电极系的分类：电位电极系：电位电极系：不成对电极到靠近它不成对电极到靠近它的那个成对电极之间的距离小于成的那个成对电极之间的距离小于成对电极间的距离对电极间的距离( (如如AMMN)AMMN)(AMMN)，这种，这种电极系称为梯度电极系。电极系称为梯度电极系。电电位位电电极极系系倒装电位电极系倒装电位电极系成对电极在不成对电极的下方成对电极在不成对电极的下方正装电位电极系正装电位电极系成对电极在不成对电极的下方成对电极在不成对电极的下方MNA正装电位正装电位电极系电极系倒装电位倒装电位电极系电极系ANM不不成成对对电电极极梯梯度度电电极极系系顶部梯度电极系顶部梯度电极系成对电极在不成对

20、电极的下方成对电极在不成对电极的下方（井口方向）（井口方向）底部梯度电极系底部梯度电极系成对电极在不成对电极的下方成对电极在不成对电极的下方（井底方向）（井底方向）MNA底部梯度电极系底部梯度电极系顶部梯度电极系顶部梯度电极系ANM不不成成对对电电极极2)2)、电极系的记录点、电极矩和探测深度和符号表示、电极系的记录点、电极矩和探测深度和符号表示记录点记录点为确定电极系在井中某深度上测得的视电阻率的深度，为确定电极系在井中某深度上测得的视电阻率的深度，在电极系上选择了一点，作为视电阻率的深度，该点称为记录在电极系上选择了一点，作为视电阻率的深度，该点称为记录点。用符号点。用符号“O”O”表示。

21、表示。梯度电极系梯度电极系“O”O”为成对电极的中点为成对电极的中点电位电极系电位电极系“O”O”为为A A、M M电极的中点电极的中点ANMo oANMo o电极距：电极距：表示电极系的长度。用表示电极系的长度。用“L”L”表示表示电位电极系的电极矩：电位电极系的电极矩：为非成对电极到相邻那个成对为非成对电极到相邻那个成对电极间的距离电极间的距离(AM)(AM)梯度电极系的电极距：梯度电极系的电极距：为非成对电极到记录点之间的为非成对电极到记录点之间的距离（距离（AOAO）o oANMLNMo oAL：是指在均匀介质中，以供电电极为中心，是指在均匀介质中，以供电电极为中心，某一半径划一球面，

22、如果该球面内包括的介质对电某一半径划一球面，如果该球面内包括的介质对电极系测量结果的贡献占总结果的极系测量结果的贡献占总结果的80-90%80-90%，则此半径，则此半径为该电极的探测半径或探测深度。为该电极的探测半径或探测深度。电位电极系的探测半径为（电位电极系的探测半径为（3-53-5个）个）AMAM梯度电极系的探测半径为（梯度电极系的探测半径为（1-21-2个）个）AOAO随着电极距的加大，电极系的探测深度也会增大随着电极距的加大，电极系的探测深度也会增大现场一般根据地层特征、实际需要选择电极距现场一般根据地层特征、实际需要选择电极距符号表示：符号表示： 电极系的书写形式为电极在井中自上

23、而电极系的书写形式为电极在井中自上而下排序的符号串。若需表示电极系的长度，下排序的符号串。若需表示电极系的长度，则可将成对电极和不成对电极之间的距离以则可将成对电极和不成对电极之间的距离以米为单位注示在相应的电极符号之间。米为单位注示在相应的电极符号之间。20 .5AMN 为底部梯度电极系为底部梯度电极系 L=2.25mL=2.25m3）、常用电极系）、常用电极系3 3、普通电阻率测井的基本分析、普通电阻率测井的基本分析 （一）理想电极系（一）理想电极系）、理想梯度电极系）、理想梯度电极系成对电极系间距趋于零的梯度电极系称理想梯度成对电极系间距趋于零的梯度电极系称理想梯度电极系。电极系。实际上

24、，但当就行。实际上，但当就行。 梯度电极系的视电阻率值与电位梯度（即电场强梯度电极系的视电阻率值与电位梯度（即电场强度）成正比。度）成正比。梯度电极系的视电阻率值梯度电极系的视电阻率值主要取决于电极系中主要取决于电极系中O O点处的点处的电流密度和介质电阻率电流密度和介质电阻率，这是定性分析梯度电极系视电，这是定性分析梯度电极系视电阻率曲线变化特性的理论依据。阻率曲线变化特性的理论依据。2）、）、理想电位电极系理想电位电极系成对电极系间距趋于无穷大的电位电极系称成对电极系间距趋于无穷大的电位电极系称理想电位电极系。理想电位电极系。当就行。当就行。视电阻率与视电阻率与M M点电位成正比。点电位成

25、正比。 电位电极系的视电阻率与电位电极系的视电阻率与M M电极沿井轴方向至无电极沿井轴方向至无限远之间的限远之间的电流密度和介质电阻率的乘积电流密度和介质电阻率的乘积有关，这有关，这是定性分析电位电极系视电阻率曲线的理论依据。是定性分析电位电极系视电阻率曲线的理论依据。（二）视电阻率测井的理论曲线（二）视电阻率测井的理论曲线要研究视电阻率的理论曲线方法主要有：要研究视电阻率的理论曲线方法主要有：（a）数学方法）数学方法（b）借助物理模型）借助物理模型水槽水槽 介质均为有两个界面两种电阻率的三层介质，中间层介质均为有两个界面两种电阻率的三层介质，中间层（目的层）为厚度（目的层）为厚度H H，其电

26、阻率为，其电阻率为 ，上、下部围岩电，上、下部围岩电阻率均为阻率均为 ，纵轴为深度，纵轴为深度h h，横轴为，横轴为 。 211s厚层或薄层厚层或薄层在测井中是相对于每种测井方法的探测深度而言，凡不小于2倍纵向探测深度的厚度属于厚层，而小于2倍纵向探测深度的厚度为薄层。 1)1)、理想电位电极系、理想电位电极系 高阻厚层高阻厚层 当上下围岩的电阻率相等时，曲线对地层中点对称。 对应高阻层中点处，曲线显示极大值，地层越厚，极大值越接近地层真电阻率。 取极大值或取地层中部曲线的平均值（当曲线有起伏时）作为地层视电阻率值。 曲线是连续的，取界面附近曲线上开始急剧上升点之外L/2作为界面位置。 2）、

27、理想底部梯度电极系）、理想底部梯度电极系 高阻厚层高阻厚层曲线与地层中点不对称，正对高阻层处视电阻率值增大。曲线不连续，顶部电极系在地层顶界面出现极大值，在底界面出现极小值。在地层中部有一平行于井轴的直线段，其长度随地层厚度的减小而变短，该直线段对应的视电阻率值等于地层电阻率。3电位电极系和梯度电极系的关系电位电极系和梯度电极系的关系（1 1） 都能反映岩层电阻率的相对变化；电位电极系对称简都能反映岩层电阻率的相对变化；电位电极系对称简单，梯度电极系不对称，复杂；单，梯度电极系不对称，复杂；（2 2）在厚岩层的中部，视电阻率都等于地层的电阻率；电位）在厚岩层的中部，视电阻率都等于地层的电阻率；

28、电位电极系更能反映内部的电阻率变化；电极系更能反映内部的电阻率变化；（3 3）梯度电极系能更好地确定界面；）梯度电极系能更好地确定界面；（4 4）对薄层而言，梯度电极系的刻画比较准确。）对薄层而言，梯度电极系的刻画比较准确。（三）普通电阻率曲线的影响因素（三）普通电阻率曲线的影响因素 1 1、围岩影响、围岩影响 岩层总是有限厚的，当目的层厚度小于普通电极系探测范岩层总是有限厚的，当目的层厚度小于普通电极系探测范围的纵向宽度时，围岩的影响不可避免。围岩的影响程度，围的纵向宽度时，围岩的影响不可避免。围岩的影响程度，取决于目的层的厚度取决于目的层的厚度H H和围岩电阻率。和围岩电阻率。 一般而言，

29、厚度一般而言，厚度H H越小，或者围岩与目的层之间的电阻率越小，或者围岩与目的层之间的电阻率差异越大，则围岩影响就越严重，由此造成目的层视电阻差异越大，则围岩影响就越严重，由此造成目的层视电阻率与真电阻率的偏差越明显。率与真电阻率的偏差越明显。围岩影响、井眼、邻层、电极系参数、岩层倾斜围岩影响、井眼、邻层、电极系参数、岩层倾斜 2 2、井眼的影响、井眼的影响 这是由于泥浆电阻率总比这是由于泥浆电阻率总比地层电阻率低，而泥浆又地层电阻率低，而泥浆又包围着电极系，使测量的包围着电极系，使测量的结果比无井影响时要低。结果比无井影响时要低。 井径越大，泥浆对测量结井径越大，泥浆对测量结果贡献越大，在同

30、样条件果贡献越大，在同样条件下视电阻率就越低。下视电阻率就越低。 井内泥浆电阻率变化也对井内泥浆电阻率变化也对测量结果有影响。测量结果有影响。3、邻层的影响、邻层的影响 邻层影响是指相邻岩层对目的层视电阻率的影响，高阻邻层邻层影响是指相邻岩层对目的层视电阻率的影响，高阻邻层的影响尤为突出。的影响尤为突出。4、电极系参数的影响、电极系参数的影响 主要是指电极距和成对电极之间的距离即极距对视电阻率的影响。主要是指电极距和成对电极之间的距离即极距对视电阻率的影响。 5、岩层倾斜的影响、岩层倾斜的影响从异常幅度和曲线形状来看，岩层倾斜对梯度电极从异常幅度和曲线形状来看，岩层倾斜对梯度电极系影响甚大，而

31、对电位电极系的影响并不明显。系影响甚大，而对电位电极系的影响并不明显。（四）普通电阻率测井的应用（四）普通电阻率测井的应用1 1、读出岩层电阻率值、读出岩层电阻率值 高阻厚层：高阻厚层：实侧曲线上读地层中部较平直线段的视电阻实侧曲线上读地层中部较平直线段的视电阻率值作为岩层电阻率值。率值作为岩层电阻率值。 高阻薄层：高阻薄层：视电阻率曲线上只有一个极大值，尽管此极视电阻率曲线上只有一个极大值，尽管此极大值小于地层电阻率，但它最接近岩层真值，因此，以大值小于地层电阻率，但它最接近岩层真值，因此，以此值作为岩层电阻率值。此值作为岩层电阻率值。2 2、划分岩性剖面、划分岩性剖面 在实测的梯度曲线上，

32、极小值已失去了分层的价值，极在实测的梯度曲线上，极小值已失去了分层的价值，极 大值仍很突出，可采用顶部大值仍很突出，可采用顶部( (倒装倒装) )、底部（正装）梯度曲、底部（正装）梯度曲线上的极大值，分线上的极大值，分 别确定高阻层顶、底界面。别确定高阻层顶、底界面。 顶界面深度：顶界面深度：顶部顶部( (倒装倒装) )梯度曲线极大值点位置；梯度曲线极大值点位置； 底界面深度：底界面深度：底部（正装）梯度曲线极大值点位置；底部（正装）梯度曲线极大值点位置；3 3、划分岩层、划分岩层划分的是电性层，但是往往与岩层相互吻合。划分的是电性层，但是往往与岩层相互吻合。电位电极系：电位电极系：关注视电阻

33、率急剧上升的点；关注视电阻率急剧上升的点；梯度电极系：梯度电极系：关注极大值点；关注极大值点；4 4、对比地层、对比地层 与其他测井曲线一起分析，用于了解岩层的变化和地下与其他测井曲线一起分析，用于了解岩层的变化和地下构造的情况。构造的情况。 煤系地层中，除砂岩外，其它岩层与煤层之间均有较稳定煤系地层中，除砂岩外，其它岩层与煤层之间均有较稳定而又有明显差别的导电性。而又有明显差别的导电性。煤层显示为明显的高阻层，页岩最煤层显示为明显的高阻层，页岩最低为曲线的背景值，而砂岩、砂质页岩介于两者之间，并也有低为曲线的背景值，而砂岩、砂质页岩介于两者之间，并也有较大的差异。较大的差异。此外，曲线还相当

34、清晰地反映出煤层的夹矸。此外，曲线还相当清晰地反映出煤层的夹矸。 第三章第三章 核测井核测井核测井：利用岩层的自然放射性或人工放射性来研究钻核测井：利用岩层的自然放射性或人工放射性来研究钻孔的地质剖面，是核物理与测井技术相结合的产物，又孔的地质剖面，是核物理与测井技术相结合的产物，又称放射性测井。称放射性测井。特点：特点：1、由于反射性核元素的衰减不受温度、压力、电磁场、由于反射性核元素的衰减不受温度、压力、电磁场和自身化学性质的影响，可更直接、更本质地研究岩石和自身化学性质的影响，可更直接、更本质地研究岩石的物理性质。的物理性质。2、反射性使用的伽马射线和中子流等具有较强的穿透、反射性使用的

35、伽马射线和中子流等具有较强的穿透能力，因此，在裸眼井或套管井，充满淡水的井或者充能力，因此，在裸眼井或套管井，充满淡水的井或者充满高矿化度泥浆的井中都能进行测量。满高矿化度泥浆的井中都能进行测量。本章主要内容：本章主要内容： （1）自然伽马测井）自然伽马测井 （2）伽马）伽马-伽马测井（密度测井）伽马测井（密度测井） （3）中子测井）中子测井第四章第四章 声波测井声波测井声波测井：声波测井：是通过研究是通过研究声波声波在井下岩层和介质中的传播在井下岩层和介质中的传播特性，从而了解岩层的特性，从而了解岩层的地质特性地质特性和井的和井的技术状况技术状况的一种的一种测井方法。测井方法。本章主要内容：

36、本章主要内容： （1）岩石的声学特性）岩石的声学特性 （2）声速测井）声速测井 （3）声幅测井）声幅测井第一节第一节 岩石的声学性质岩石的声学性质是一种机械波，是介质质点是一种机械波，是介质质点振振动动向四周的传播。向四周的传播。目前声波测井使用的频率为目前声波测井使用的频率为20Hz20Hz2MHz2MHz。声声 波波 20HZ 20HZ 频率频率 20KHZ 20KHZ次次声波声波 频率频率 20HZ 20HZ超超声波声波 频率频率 20KHZ20KHZ什么叫声波？什么叫声波？一、岩石的弹性及弹性参数一、岩石的弹性及弹性参数是指物体受有限外力而发生形变后恢复原来形态的能力。是指物体受有限外

37、力而发生形变后恢复原来形态的能力。1 1、弹性、弹性2 2、物体的分类、物体的分类弹性体弹性体塑性体塑性体受力发生形变，一旦外力取消又能恢复原状的能力。受力发生形变，一旦外力取消又能恢复原状的能力。弹性体：弹性体：产生永久形变。产生永久形变。塑性体：塑性体：可变成可变成 在声波测井中，声源的能量很小，声波作用在岩石上在声波测井中，声源的能量很小，声波作用在岩石上的时间很短，因而岩石可以当成弹性体，在岩石中传播的时间很短，因而岩石可以当成弹性体，在岩石中传播的声波可以被认为是的声波可以被认为是弹性波弹性波。3 3、描述弹性体的参数、描述弹性体的参数（1 1）杨氏模量）杨氏模量E(E(定义为应力与

38、其应变之比定义为应力与其应变之比) )ESFSFallllSFEF F作用外力；作用外力；l l、s s分别为弹性体长度、横截面积；分别为弹性体长度、横截面积；E E弹性体的杨氏模量，弹性体的杨氏模量，kg/cmkg/cm2 2或或dyn/cmdyn/cm2 2F/SF/S为作用于单位面积上的力，称为为作用于单位面积上的力，称为应力应力。 为弹性体在力方向上的相对形变，称为为弹性体在力方向上的相对形变，称为应变应变。ll /物理意义：物理意义：描述弹性体发生形变的难易程度描述弹性体发生形变的难易程度。HookHook定律：定律：（2 2）泊松比）泊松比（定义为（定义为外力作用下，弹性体外力作用

39、下，弹性体的横向应变与纵向应变之比的横向应变与纵向应变之比） = = 弹性体的横向应变弹性体的横向应变/ /纵向应变纵向应变 = =（d/dd/d）/ /（l/ll/l）物理意义：描述弹性体物理意义：描述弹性体形状改变的物理量。形状改变的物理量。dlF（3 3） 体积弹性模量体积弹性模量 K K （定义为（定义为应力与弹性体的体应变之比应力与弹性体的体应变之比）K = K = 应力应力/ /体应变体应变 = =（F/SF/S）/ /（V/VV/V） （kg/cmkg/cm2 2）体应变也称膨胀率体应变也称膨胀率（4 4）切变模量）切变模量（ ） 切应变：弹性体的形状改变而体积未发生变化。切应变

40、：弹性体的形状改变而体积未发生变化。 ：切变角：切变角 tg tg = =l/dl/d当当 很小时，很小时，tg = l/dFt d dl l切变波的特点切变波的特点：体积不变，边角关系发生变化。：体积不变，边角关系发生变化。 = = 切应力切应力/ /切应变切应变 = =（Ft/sFt/s）/ / = = （Ft/sFt/s）/ /l/dl/d剪切模量剪切模量 是弹性体在剪切力是弹性体在剪切力FtFt作用下，切应力（作用下，切应力（Ft/sFt/s）与剪）与剪切变切变 之比。之比。二、声波在岩石中的传播特性二、声波在岩石中的传播特性1 1、纵波、横波的定义、纵波、横波的定义纵波（压缩波或纵波

41、（压缩波或P P波波）：）：横波（剪切波或横波（剪切波或S S波波）：）：介质质点的振动方向与波的传播发向介质质点的振动方向与波的传播发向一致一致的波。的波。介质质点的振动方向与波传播方向介质质点的振动方向与波传播方向垂直垂直的波。的波。在井下，纵波和横波都能在地层传播，而在井下，纵波和横波都能在地层传播，而泥浆中只能传播纵波。泥浆中只能传播纵波。注意注意横波不能在流体（气、液体）中传播。横波不能在流体（气、液体）中传播。纵波可以在气体、液体和固体中传播。纵波可以在气体、液体和固体中传播。2 2、岩石的声速特性、岩石的声速特性声波在介质中的传播特性主要指声波在介质中的传播特性主要指声速、声幅声

42、速、声幅和和频率频率特性。特性。纵波速度纵波速度横波速度横波速度E E杨氏模量杨氏模量泊松比泊松比介质密度介质密度)1 (2)21)(1 ()1 (EVEVsp常见岩石及某些物质纵波传播速常见岩石及某些物质纵波传播速度（或传播时差）见度（或传播时差）见P78P78表表3-13-1)21 ()1 (2spVV纵横波比纵横波比由于大多数岩石的泊松比等于由于大多数岩石的泊松比等于0.250.25，所以岩石的纵横波速度比，所以岩石的纵横波速度比为为1.731.73。可见，岩石中传播的。可见，岩石中传播的纵波比横波速度快纵波比横波速度快。一般，岩石。一般，岩石的密度越大，传播速度越快，反之亦然。的密度越

43、大，传播速度越快，反之亦然。在声速测井中，纵波是首波。在声速测井中，纵波是首波。三、声波在介质界面上的传播特性三、声波在介质界面上的传播特性1 1、声波在界面上的反射和折射、声波在界面上的反射和折射12入射波入射波P P反射波反射波折射波折射波P1S1V1V2P2S21 121121arcsin1sinsinppppVVVV折射定律折射定律Vp1Vp21901 1* *第一临界角第一临界角滑行纵波滑行纵波Vp1Vs2290212212arcsinsinsinspspVVVV折射定律折射定律2 2* *第二临界角第二临界角滑行横波滑行横波在产生滑行纵波和滑行横波以后，其逆过程也成立。在产生滑行纵

44、波和滑行横波以后，其逆过程也成立。T滑滑行行波波R辐射能辐射能1 1* * 或或2 2* *滑行纵波和横波沿界面滑行滑行纵波和横波沿界面滑行时，将沿临界角方向向介质时，将沿临界角方向向介质中辐射能量。对于井下岩中辐射能量。对于井下岩层，一般都满足层，一般都满足v vm m （泥浆速（泥浆速度）度）v vp p（地层速度）（地层速度）第一第一临界条件，因此井中很容易临界条件，因此井中很容易激发沿井壁滑行的地层纵波。激发沿井壁滑行的地层纵波。介质名称介质名称VP (m/s)VP (m/s)VS (m/s)VS (m/s)第一临界角第一临界角第二临界角第二临界角泥 岩18009506244不产生滑行

45、横波砂 层（疏松）263015183728不产生滑行横波砂 岩（疏松）3850230024334405砂 岩（致密）55003200165530石灰岩（骨架）7000370013132537白云岩（骨架）7900440011412119钢 管5400310017413104常见介质的纵横波速度及第一第二临界角常见介质的纵横波速度及第一第二临界角2 2、反射和折射系数（、反射和折射系数（R R、T T）反射系数反射系数R R： 1 1 、 2 2分别为介质分别为介质、的密度的密度V V1 1 、V V2 2分别为介质分别为介质、的纵波速度的纵波速度R R= W= WR R/W= /W= （ 2

46、2V V2 2- - 1 1 V V1 1）/ / （ 2 2V V2 2+ + 1 1 V V1 1）反射波的能量反射波的能量W WR R与入射波的能量与入射波的能量W W之比。之比。折射波的能量折射波的能量WTWT与入射波的能量与入射波的能量W W之比。之比。T = WT = WT T/ W/ W =2=2 1 1 V V1 1/ / （ 2 2V V2 2+ + 1 1 V V1 1）透射系数透射系数T T：3.3.波阻抗、声耦合率波阻抗、声耦合率1 1）波阻抗）波阻抗 Z=Z=波的传播速度波的传播速度* *介质的密度介质的密度 =V=V 2 2）声耦合率）声耦合率两种介质的声阻抗之比：

47、两种介质的声阻抗之比：Z Z1 1/Z/Z2 2Z Z1 1/Z/Z2 2越大或越小，声耦合越差，越大或越小，声耦合越差，R R大，大，T T小，声波不易从介质小，声波不易从介质1 1到介质到介质2 2中去。中去。Z Z1 1/Z/Z2 2越接近越接近1 1，声耦合越好，声耦合越好，R R小，小，T T大，声波易从介质大，声波易从介质1 1到介质到介质2 2中去中去。4.4.井壁固液界面产生的两种波井壁固液界面产生的两种波A. 瑞利波（井壁泥浆的交界面上产生的波，瑞利波（井壁泥浆的交界面上产生的波，与横波混在一起与横波混在一起不易区分不易区分。）。） 在弹性介质的自由表面上，可以形成类似于水波

48、的面波，这在弹性介质的自由表面上，可以形成类似于水波的面波，这种波叫瑞利波种波叫瑞利波(Rayleigh waves)(Rayleigh waves)如图所示，瑞利波具有以下特点：如图所示，瑞利波具有以下特点： (1)(1)产生在弹性介质的自由表面。产生在弹性介质的自由表面。 (2)(2)质点运动轨迹为椭圆。质点运动轨迹为椭圆。 (3)(3)质点运动方向相对于波的传播方向是倒卷的，波速约为横质点运动方向相对于波的传播方向是倒卷的，波速约为横波波速的波波速的80809090。瑞利波示意图瑞利波示意图B. 斯通利波（斯通利波（Stoneley waves）由在泥浆中传播的纵波与在由在泥浆中传播的纵

49、波与在井壁中传播的横波相干产生的相干波。速度很低且可用于计算地井壁中传播的横波相干产生的相干波。速度很低且可用于计算地层渗透率。层渗透率。 斯通利波具有以下特点：斯通利波具有以下特点： （1 1）由井壁地层横波和钻井液中纵波相干产生。）由井壁地层横波和钻井液中纵波相干产生。 （2 2）对地层渗透性变化敏感。）对地层渗透性变化敏感。 （3 3）低速，速度小于在钻井液中传播的直达波。）低速，速度小于在钻井液中传播的直达波。 在声波测井全波列图上，斯通利波是传播速度最在声波测井全波列图上，斯通利波是传播速度最低的声波。低的声波。纵波纵波横波和横波和瑞利波瑞利波直达波直达波斯通利波斯通利波波波幅幅A

50、A时间时间t t声波测井接收器收到的全波列示意图声波测井接收器收到的全波列示意图第二节第二节 声速测井（声时差测井）声速测井（声时差测井）声时差测井声时差测井测量声波通过井下单位厚度岩层的传播时测量声波通过井下单位厚度岩层的传播时间，即时差间，即时差tt（s/ms/m），由于时差的倒数就是声速），由于时差的倒数就是声速v v（m/sm/s），因此又叫声速测井。），因此又叫声速测井。一、单发双收的测量原理一、单发双收的测量原理ABCDTR1R2源源距距间间距距记录点记录点O OOFEGR R：接收探头：接收探头声能转化为电能声能转化为电能T T：发射探头：发射探头电能转化为声能电能转化为声能1