伽马测井
第四节伽马测井
一、自然伽马测井
1、岩石的自然伽马放射性
岩石的自然放射性就是由岩石中的放射性同位素的种类与含量决定的。岩石中的自然
放射性核素主要就是铀(U238)、钍(Th232)、锕(Ac227)及其衰变物与钾的放射性同位素K40等,这些核素的原子核在衰变过程中能放出大量的α、β、γ射线,所以岩石具有自然放射性。
沉积岩按放射性浓度可粗略分为三类:1)放射性高的岩石:包括粘土岩、火山灰、海绿石砂岩、独居石砂岩、钾钒矿砂岩、含铀钒矿的灰岩及钾盐等。深海相泥岩的放射性浓度常达90×10-12克镭当量/克;浅海相泥岩的放射性浓度为(20-30)×10-12克镭当量/克。钾盐中的K４０可达60×10-12克镭当量/克2) 放射性中等的沉积岩:包括砂层、砂岩与含有少量泥质的碳酸盐岩等,其放射性浓度为(1-8)×10-12克镭当量/克。
3)放射性低的沉积岩:包括石膏、硬石膏、岩盐、纯的石灰岩、白云岩与石英砂岩等。
根据实验与统计,沉积岩的自然放射性一般有以下变化规律:
(1)随泥质含量的增加而增加。
(2)随有机物含量增加而增加。如沥青质泥岩的放射性很高。在还原条件下,六价铀能被还原成四价铀,从溶液中分离出来而沉淀在地层中,且有机物容易吸附含铀与钍的放射性物质。(3)随着钾盐与某些放射性矿物的增加而增加。
在油气田中常遇到的沉积岩的自然伽马放射性主要决定于泥质含量的多少。但必须注意:从问题的实质来瞧,岩石自然放射性的强度就是由单位质量或单位体积岩石的放射性同位素
的含量决定的,当利用自然伽马测井资料求地层泥质含量时应做全面考虑。
2、自然伽马射线强度分布
研究自然伽马射线在地层中与沿井轴的强度分布,就是自然伽马测井基本理论的重要组
成部分。现按几种情况分别进行讨论。
1)无限均匀放射性地层中伽马射线的强度为了便于研究,先考虑无限均匀放射性地层
的原始状态,即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。设地层的密度为ρ，
每克岩石含q 克放射性物质(含有放射性核素的矿物或混与物),每克放射性物质平均每秒钟发射a个伽马光子,且地层对伽马射线的吸收系数为μ（平均值),那么所示的地层中,体积元div在M点造成的伽马射线强度为(9、4、2)采用球坐标系,dv=r2sinθdrdθdφ，
则上式写成:
对此式进行积分,
(9、4、3)
式(9、4、3)表示半径为r的放射性球体在球心造成的伽马射线强度。对无限均匀地层来说,ｒ→∞，则(9、4、4)这就就是无限均匀地层中任意点M处的伽马射线强度。
利用(9、4、3)式可研究自然伽马测井的探测范围。设M点处99%的伽马射线强度就是由半
径为R的球体造成的,则有(1-ｅ-μｒ=0、99),由此可算得μＲ＝４.６０５。若给定μ为不同数值,可算出相应的R值。若地层的有效吸收系数μ＝０、1厘米-1,则在此理想情况下,伽马测井的探测深度为40厘米。再考虑到井的影响,自然伽马对地层的探测深度实际上往往不
超过20厘米。
2) 无限均匀放射性地层沿井轴的伽马射线强度分布
若在无限均匀放射性地层中钻了一口井,井中有套管与泥浆,且两者均不含放射性物质,
(9、4、5)
(9、4、6)
从(9、4、5)至(9、4、6)式就是计算井轴上任意点伽马射线强度的基本公式。在图9、4、5中,给出当μ＝０、1厘米-1与ｒ０＝15厘米时,对不同厚度的五个地层算出伽马射线相对强
度沿井轴的变化曲线。由此图可以瞧出:
(1) 当上下围岩的放射性相同时曲线对称于地层中心。
(2) 对着地层中心,曲线有一极大值,且它随h增大而增大;当h≥６时,达到一常数。它不再
随h的变化而变化。
(3) 当h≥６时,由曲线的半幅点确定的视厚度hａ等于地层的真厚度h,半幅点正对着地
层界面;h＜６
０时,hａ＞h,相当于地层界面的点即所谓分层点移向曲线的峰部。以上讨论只涉及到
地层本身的特性与井条件,而未考虑仪器的特性,当伽马射线探测器的灵敏元件(闪烁晶体、盖革计数管或计数管组)的长度与地层厚度相比可视为点状计数管,且测井速度v=0时,才与上述
计算完全符合。
3、vτ对测井曲线的影响
进行放射性测井时,仪器在井中由下向上提升。当仪器在井中移动的速度,即测井速度v 很小时,在均匀放射性地层中测得的自然伽马曲线形状,与图9、4、5中的理论曲线相似,曲线仍然对称于地层中点;而当测井速度V增大时,实际测得的放射性地层的自然伽马曲线就不对
称了。与理论曲线相比,这些曲线沿仪器移动方向发生了偏移。测井速度v与积分电路时间
常数τ的乘积越大,这种影响就越显著。vτ对记录的自然伽马测井曲线发生影响的原因,就是由于仪器中的积分电路有惰性,而这种惰性当下井仪器以一定速度连续移动时会表现出来。
图9、4、6绘制出有vτ影响时,用点状计数管测得的自然伽马测井理论曲线,曲线上的标码为
vτ值(［米／小时］［秒］)。图9、4、6有vτ影响时的自然伽马测井曲线从图中瞧出,vτ对曲线的影响表现在以下几个方面:
０的曲线与vτ＝０的曲线不重合,不同vτ值测得的曲线只有起点就是相互一致的。这就1) vτ≠
是因为积分电路开始充电时刻相同,输出电压在同一点开始上升,而后因vτ值不同,充电的快
慢不一致,彼此就分开了。
2) vτ越大,曲线的幅度下降得越大。这可从两种情况说明。a、若τ固定,积分电路充电的速
度就是固定的,v越大则通过高放射性地层所用的时间越短,(h/v)小,积分电路就来不及充电,输出电压所能达到的数值就越低。b、如果v固定而τ改变,则通过放射性地层的时间就是固
定的,而积分电路充电的速度却不同,输出电压达到一定数值所需要的时间不同,τ越大所需要充电时间越长,就越来不及使输出达到最大值,因而幅度下降得较多。而vτ的影响综合了这两
种情况。
3) 在仪器移动方向上,vτ越大,曲线拖尾越长。因探测器离开放射性层段后,积分电路的输出
电压仍按一定的规律下降。若ｖ固定,τ大则放电时间长,在放电过程中经过的路程长。若τ固定,放电所需时间一定,v大则在相同时间里走过的路程也长,效果与前者相同。
4) vτ越大,曲线越不对称,其极大值与上下半幅点的位置分别对地层
中点及上下边界点向仪器移动方向移动了一段距离,即Δｈ中Δｈ下与Δｈ上。这三个位移,当ｖτ不太大时可近似地认为相等,并用Δｈ表示。而当vτ很大时,Δｈ上要比其它两
个位移大得多。
5) vτ越大,曲线的半幅宽越大,由半幅宽确定的视厚度hａ大于真厚度h。
6) 随着地层厚度h减小,vτ影响增大。
在做定量解释时,可应用关系曲线,分别对vτ影响进行地层厚度、地层界面位移与曲线
幅度值的校正。进行上述校正时首先要根据实际测井时采用的vτ值与由实际测井曲线按半
幅点求出的视厚度hａ,根据vτ值与h值求出地层界面的位移Δｈ,并将曲线沿仪器移动相反
的方向移动Δｈ,并由曲线上异常宽度等于真厚度h的两点确定地层上下界面的深度。
4、放射性测井曲线的涨落误差
进行放射性测井时,即使仪器的稳定性很好,操作又很细心,井的条件稳定,地层的放射性分
布很均匀,测得的曲线也绝不可能就是光滑的(与电测井曲线比较),而就是有很多小的起伏,曲线上的读数总就是围绕着某个数值涨落。换一种情况,如果我们将仪器固定在井中某一点对
地层进行探测,这种涨落现象仍然能够清楚地观察到。即使在实验室里,误差严格地控制所有
的测量条件,使用高精度的测量仪器,每次测量的时间t都相等,有时甚至会有很大的差别。
这种性质就是微观世界的自然规律,与测量条件无关。所以即使在最理想的条件下,放射性涨落误差或称统计误差仍就是不可避免的。它与由仪器引起的系统误差及由操作造成的过失
误差有本质的不同。确定涨落误差的正常范围,对判断与划分地层有很重要的意义,只有正确地将由涨落引起的读数变化与由地层性质引起的变化区别开,才能对放射性测井曲线进行正
确的地质解释。放射性测井曲线上的涨落误差就是由两部分组成的:
1) 地层平均计数率中包含的涨落误差;
2) 在每一点的读数中包含的涨落误差。
3) 多次重复测量每点读数的正常范围
通常用Δ＝σｎ_＋σ来表示每点读数在重复测量时的正常涨落范围。对上述的地层(Ⅰ)来说,Δ＝(21、5+80)脉冲/分=1０1、5脉冲/分。我们也可以用这一数值做为分层的标准。此
时规定同一地层的各点的读数绝大部份应落在ｎ±ＫΔ的范围内。K为常数,一般可选在1、5-3之间。
5、井参数对测量结果的影响
泥浆、套管、水泥环所具有的放射性通常比地层低,同时又能吸收来自地层的伽马射线,所以这些井内介质一般来说就是使自然伽马测井读数降低。
1) 泥浆的影响
如井内没有泥浆,则井(空井)对自然伽马射线的吸收弱;而当有泥浆时,井内介质对伽马
射线的吸收较强。可就是,由于泥浆中含有粘土,具有一些放射性,这就抵偿了伽马射线的减弱,
因此,井筒内有没有泥浆对自然伽马曲线影响不大。当仪器从泥浆中出来时,所记录的伽马射线强度仅稍微增加一些。
泥浆密度不同,对伽马射线的吸收程度不同,密度大,则吸收强。因此,泥浆密度对自然伽马曲线有较大的影响。
如果泥浆中不含钾盐或其它的放射性元素,则泥浆矿化度对自然伽马曲线影响不大。对已下套管的井来说,泥浆柱的直径就是一常数;但对未下套管的井而言,则井径扩大相当于泥
浆层增厚。若泥浆没有放射性,则井径加大,读数升高。井径变化不大,对读数影响不大。如果井径变化很大,则对读数影响很大
2) 套管的影响
钢、铁对伽马射线的吸收系数平均为,而泥浆与岩石对伽马射线的吸收系数平均为０、
1 ～0、2。因此,当仪器从没有套管的井段进入有套管的井段,或从有套管的井段进入多层
套管的井段,伽马射线强度减弱,曲线异常幅度减小。一般在有一层套管时所测到的读数就是
没有套管时所测读数的75%。当套管层数增加时,所得曲线幅度更低。如果套管多于三层,曲线的异常就很不明显了。
3) 水泥环的影响
如果水泥环中不含放射性元素,则水泥环的存在将使读数降低。水泥环越厚,读数降低越多。
6、自然伽马测井仪器的刻度
单位时间里仪器的计数(计数率)与测量对象与测量环境有关,而且与仪器本身的性能,特别就是与探测器的计数效率有关。若某一地层就是均匀的,且单位质量的岩石由放射性核发射
那么用的伽马光子数为A,在观察点(即探测器灵敏元件所在的位置)的伽马射线强度为Ｊγ，
不同的仪器测量的计数率就是不同的,甚至同一仪器在相隔较长时间内两次测量的结果也不
相同。如闪烁计数器对伽马射线的探测效率为(20-30)%,而盖革计数管的探测效率只有1%左右,若两种探测器的灵敏元件体积相同,在同一点上得到的计数率能相差几十倍。即使仪器中
采用同一类型的探测器,由于灵敏元件探测效率的差异,线路特点与外壳吸收条件不同,计数率也会有相当大的差别,这就给资料对比与定量解释造成困难。克服这一困难的办法就就是
对仪器进行标准化或刻度。
1-钢盖板;2-水;3-低放射性混凝土(20/40渥太华石英,选择低放射性的水泥使放射性均匀);4-起皱纹的管子;5-放射性混凝土;6-套管图9、4、9API自然伽马刻度井自然伽马测井仪器标准化的原理就是:用自然伽马测井仪器,在规定的条件下,对强度稳定的标准伽马辐
射体(放射性地层模型、长半衰期的伽马源、分布稳定的放射性地层等)进行测量,取计数率的百分之几做为一个标准单位,用这样的单位对测量值进行标定。显然。如果两套仪器的总计
数率相差一倍,那么对同一测量对象测得的计数率也相差一倍,用标准单位对测井值进行标定后,两套仪器的测量结果就会就是相同的。仪器的标准化最基本的方法就是建立标准刻度井,在刻度井中对仪器进行标定。
7、自然伽马测井的应用
自然伽马测井资料可用来划分地质剖面,确定地层的泥质含量与解决与泥质含量有关的
油矿地质问题,进行地层对比,跟踪射孔,寻找放射性矿物等。下面只对划分地质剖面及求泥质
含量做些具体说明。
1) 划分岩性及进行地层对比
当自然电位测井曲线变化缓慢、平直,或由于井条件而不能测量自然电位时(非导电泥浆、空井、下套管井),自然伽马测井对划分泥岩层特别有用。在自然伽马测井曲线上,泥岩与页岩以明显的高放射性显示出来,而且可以连成一条相当稳定的泥岩线,超过这条泥岩线的就是岩浆岩(如花岗岩)、富含放射性矿物的砂岩或石灰岩及海相泥岩等。石膏、硬石膏、岩
盐与纯的石灰岩、白云岩的放射性很低,形成井剖面上的基值线,白云岩往往比石灰岩具有较
高的放射性,这就是由于含放射性物质的地层水在碳酸盐白云岩化的过程中将放射性物质带
入了岩石。
在砂泥岩剖面中,纯砂岩在自然伽马曲线上显示为最低值,而泥岩为最高值,粉砂岩、泥质砂岩介于中间,并随着砂岩中含泥量的增高,自然伽马读数也增高。
在碳酸盐岩剖面中,粘土岩(泥岩、页岩)的自然伽马读数最高,纯的石灰岩、白云岩读数
最低,而泥质岩、泥质灰岩、泥质白云岩介于两者之间,且随泥质含量增加而增高。在膏盐剖面,自然伽马测井被成功地用来划分砂岩与找出砂岩储集层。这种剖面中,岩盐、石膏层读
数最低,泥岩读数最高。某油田根据统计资料找出了以下规律:把岩盐与泥岩自然伽马曲线幅
度差分成10等份,幅度在5以下为储集性能好的砂岩,6-7之间为含泥较多储集性能比较差的砂
岩,7以上为泥岩。以单井划分岩性为基础,可在构造面上用几口井的曲线进行地层对比。
自然伽马曲线进行地层对比时具有以下优点:
(1) 在一般情况下,自然伽马读数与岩石孔隙中的流体性质无关(油、水或气);
(2) 与泥浆矿化度无关;
(3) 容易找到标准层。
在油、气、水边界带、盐水井及膏岩剖面中,自然伽马测井用于地层对比的优点尤其明显。
2)求泥质含量
(9、4、29)
(9、4、30)
通常用VSHI表示V1,并称为泥质含量指数。地层中泥质含量与GR的关系往往就是通过
试验确定的。德莱赛公司采用下列公式求泥质的体积含量(9、4、30)式中VSHI由(9、4、29)式确定,GR就是实测标准刻度自然伽马值,单位为API单位。GCUR就是Hilchie指数,它随地层的地质年代而改变。由经验确定:对第三系地层它等于3、7,对老地层取2。
二、自然伽马能谱测井
自然伽马测井记录的就是能量大于100KeV的所有伽马光子造成的计数率或标准化读
数。它只反映地层中所有放射性核素的总效应,而不能区分这些核素的种类,地层图9、4、11放射性矿物伽马射线能
谱所能提供的信息没有得到充分的利用。如果我们在井中对自然伽马射线进行能谱分析,那就不仅能了解地层放射性总的水平,而且还可定量测定铀、钍与钾的含量,从而得到更多的
测井信息与解决更多的地质与油田开发中的问题。
1、自然伽马能谱测井的原理
这种测井方法的实质就是根据测量得到的U、Th、K40伽马放射性的混合谱来确定它们
在地层中的含量。
1) 自然伽马能谱:U238、Tｈ232与K40发射的伽马射线的初始9、4、11。K40发射1、46MeV的单能伽马射线,而U238与Tｈ232及其衰变产物均发射多种能量的伽马射线。
2) 伽马射线的仪器谱
用伽马谱仪测得的放射源的γ谱,与放射源产生的初始γ谱相比,无论从谱的形状、结构与强度上都有很大差别。谱仪测得的γ谱大大复杂化了。人们把仪器测量而变得复杂化了的γ谱称为仪器谱。图9、4、12给出用碘化钠晶体伽马谱仪对铀、钍、钾混合放射源及只有其中
一种物质的标准源测得的能谱测井刻度谱,即仪器谱。
2 伽马谱的解析
岩石与地层中含有多种放射性核素,多种能量的伽马射线混在一起形成自然伽马能谱,谱形就是相当复杂的。对这种复杂的伽马谱须进行解析才能得到各种射线的能量与强度,进而确定各种核素的含量。对复杂谱的解析叫解谱。解谱有几种不同的方法,自然伽马能谱测井中采用的主要就是剥谱法与逆矩阵法两种。这两种方法都需要建立铀系、钍系与钾的标准伽马谱做为解谱的依据,并假定自然伽马能谱就是在相同条件下用这个三个标准谱按各自的
强度关系线性迭加而成。K40的脉冲幅度分布就是由N个能量为1、46MeV的光子造成的,那么它应等于同样能量的一个光子造成的脉冲幅度分布乘以N,就就是说这N个光子在每一道或每一道域造成的计数或计数率都就是在相同条件下由一个光子在同一道或同一道域
造成的计数或计数率的N倍。对在铀、钍、钾含量已知的模型地层组成的刻度井中进行刻
度的能谱仪来说,这个假设一般就是满足的。
下面主要介绍剥谱法。剥谱法的基本思想就是从混合谱中找出一种容易识别的核素,把它的谱形求出并从混合谱中扣除,然后从剩余谱中再找出第二种核素并做同样处理,最后求出所有的核素为止。通常从能量最高的特征峰开始对混合谱进行层层剥析,所以称为剥谱。
3、自然伽马能谱测井的应用
1) 研究生油层
大量研究证明,在岩石中的有机化合物对铀在地下的富集起重大作用。应用自然伽马能谱
测井,能在老井与新井中,在深度与平面上,追踪与研究生油层的生油能力。页岩就是富含有机物的生油层,它在能谱曲线上的特征就是K与Tｈ含量很高,尤其就是U含量特别高。该井段下部就是典型的页岩,K与Th含量特别高,而U含量虽也为高值但比上边的页岩低得多。中
间就是较纯的致密灰岩。
2) 寻找页岩储集层
富含有机物的高放射性黑色页岩,在局部地段由于具有裂缝、粉砂、燧石或碳酸盐岩夹层,可成为产油层。这种地层在能谱测井上的特点就是钾与钍含量低,而铀含量很高。5450英尺-5500英尺的井段为Eagle Ford页岩层,该层就是富含有机物的生油层,但在局部地段可产出
工业油流。在这些井段,总计数率往往不能说明问题,而能谱曲线上可瞧出钾含量低,从而知道相应的井段上泥质含量较低,也就就是说地层就是比较纯的。
3) 寻找高放射性碎屑岩与碳酸盐岩储集层
纯的碎屑岩储集层K、Th、U的含量均很低。但当这些岩石中含有高放射性矿物(如独居石、锆石等)时,纯砂岩的K、Th、U含量也能显著增高。高放射性砂岩储集层在美国、北海、尼日利亚等地均遇到不少,我国也应注意对这类地层的研究。对这类地层应通过岩心分析,搞清楚它们富含的就是那种放射性矿物,对能谱曲线进行具体分析,才能确定其储集性能。与碎屑岩储集层一样,纯的碳酸盐岩储集层K、U、Th的含量都很低。但当地层中有钾碱、长
石与粘土矿物时,K含量会明显上升;而在还原条件下,地层水中的铀在渗透带沉积,可使地层的U含量高达20ppm。因此,在碳酸盐岩剖面中,自然伽马能谱测井有助于区分岩性,对剖面进行详细对比,更可靠地估算泥质含量,寻找高产裂缝带及确定施行增产措施的层位。
4) 用Th/U比值研究沉积环境
据统计研究:陆相沉积、氧化环境、风化层的Th/U>7;海相沉积、灰色或绿色页岩,Th/U<7;而海相黑色页岩,磷酸盐岩,Th/U<2。用Th/U,U/K与Th/K比值还可研究许多其它地质问题。
5) 识别放射性积垢
溶解于地层水中的铀离子,能被氢氧化铁吸附,且常与钙盐一起沉淀,此外,放射性盐类还常与硫酸钡一起沉淀。随着温度、压力、流速及地球化学条件的变化,放射性盐以不可逆的方
式沉淀在水泥环与套管上。换言之,不溶于水的放射性重晶石,微晶以悬浮物的形式,在动力流
动的条件下,由胶体溶液带走,在采油或注水的过程中,通过渗透性储集层,最后沉积在射孔井段的套管上,或者沉积在邻井采油而本井尚未射开的同一层位的套管上。这就形成了放射性
积垢。
6) 求泥质含量
在某些油田还观察到,在水推油的过程中,在水油交替面上形成高放射性前缘,镭的放射性浓度可高达10-8-10-9居里/公升。这比通常油田水中的含镭量高一倍至二倍。利用上述现
象,依靠能谱测井可观察油田开发过程中油水界面推进的情况,研究管外串槽,估计出水位置等。通常钍与钾的含量与泥质含量的关系比较稳定,当然如果铀含量与泥质含量关系稳定
也可用铀来计算。究竟选什么做为最好的测定泥质含量的方法,这要根据具体地质条件来定。此外,自然伽马能谱法还能寻找钾、铀、钍矿床及研究煤层与岩浆岩等。自然伽马能谱测井
虽有很多优点,但与普通自然伽马法相比,它的计数率低(U、Th、K计数率)、测速慢(180米/小时)、仪器复杂、成本高,所以只用来解决复杂岩性测井解释,即在普通方法不能解决问题时
才用它。
自然电位附自然伽马
自然电位测井方法原理 在早期的电阻率测井中发现：在供电电极不供电时，测量电 极M在井内移动，仍可在井内测量到有关电位的变化。这个电位 是自然产生的，故称为自然电位。使用图1所示电路，沿井提升 M电极，地面仪器即可同时测出一条自然电位变化曲线。 自然电位曲线变化与岩性有密切关系，能以明显的异常显示 出渗透性地层，这对于确定砂岩储集层具有重要意义。自然电位 测井方法简单，实用价值高，是划分岩性和研究储集层性质的基 本方法之一。 图 1 自然电位测井原理 一、井内自然电位产生的原因 井内自然电位产生的原因是复杂的，但对于油井，主要有以下两个原因：地层水的含盐量(矿化度)与泥浆的含盐量不同，地层压力和泥浆柱压力不同，在井壁附近产生了自然电动势，形成了自然电场。 1．扩散电动势(Ed)的产生 如图2所示，在一个玻璃容器中，用一个渗透性的半透膜将 其分隔开，两边分别装上浓度为Cl和C2(C1>C2)的NaCl溶液， 并且在两边分别放人一只电极，此时表头指针发生偏转。此现象 可解释为：两种不同浓度的NaCl溶液接触时，存在着使浓度达 到平衡的自然趋势，即高浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿 过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去，这一现象称为离子扩散。 在扩散过程中，由于Cl-的迁移率大于Na+的迁移率，扩散 结果使低浓度溶液中的Cl-相对增多，形成负电荷聚集，高浓度溶 图2扩散电动势产生示意图液中Na+相对增多，形成正电荷聚集。这就在两种不同浓度的溶 液间产生了电动势，所以可测到电位差。离子在继续扩散，高浓度溶液中的Cl-，由于受高浓度溶液中正电荷的吸引和低浓度溶液中负电荷的排斥，其迁移速度减慢；而高浓度溶液中的Na+，由于受高浓度溶液中正电荷的排斥和低浓度溶液中负电荷的吸引，其迁移速度加快，这使得电荷聚集速度减慢。当接触面附近的电荷聚集使正、负离子的迁移速度相等时，电荷聚集就停止了，但离子还在继续扩散，溶液达到了动平衡，此时电动势将保持一定值：这个电动势是由离子扩散作用产生的，故称为扩散电位(Ed)，也称扩散电动势，可用下式表示： mv g/L。 与上述实验现象一样，井内自然电位的产生也是两种不同浓度 的溶液相接触的产物。在纯砂岩井段所测量的自然电位即是扩散电 动势造成的，这是由于浓度为Cw的地层水和浓度为Cmf的泥浆滤 液在井壁附近接触产生扩散现象的结果。通常，Cw>Cmf，所以一般 扩散结果是地层水内富集正电荷，泥浆滤液中富集负电荷，如图3
Geolog-全波列声波测井中文手册-
Geolog软件技术手册Full Sonic Wave Processing -SWB 帕拉代姆公司北京代表处 2006年12月
1、综述................................................................................................................................................................................ - 1 - 1.1 预备知识..................................................................................................................................................................... - 1 - 1.2数据 ............................................................................................................................................................................... - 1 - 2、阵列声波全波形........................................................................................................................................................... - 2 - 2.1数据准备 ...................................................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1查看/创建一个声波列阵工具模版.......................................................................................................... - 3 - 2.1.2 练习指导2-创建其他波形属性.............................................................................................................. - 5 - 2.1.3波形分解.......................................................................................................................................................... - 6 - 2.1.4深度转换.......................................................................................................................................................... - 7 - 2.2 处理 .............................................................................................................................................................................. - 8 - 2.2.1数据分析......................................................................................................................................................... - 8 - 2.2.2去噪................................................................................................................................................................ - 11 - 2.2.3 设计滤波器................................................................................................................................................. - 17 - 2.2.4 振幅恢复 ..................................................................................................................................................... - 19 - 2.3阵列声波处理.......................................................................................................................................................... - 20 - 2.3.1处理模块简介 ............................................................................................................................................. - 20 - 2.3.2偶极波形处理 ............................................................................................................................................. - 21 - 2.3.3 单极波形处理 ............................................................................................................................................ - 23 - 2.3.4 拾取标志波至 ............................................................................................................................................ - 26 - 2.4后期处理 (32) 2.4.1综述 (32) 2.4.2频散校正 (33) 2.4.3 传播时间叠加 (36) 2.4.4 相关性显示 (38) 2.4.5 阵列声波重处理 (39) 3、机械性质 (44) 3.1综述 (44) 3.2 计算动力学弹性性质 (44) 附录I-快速运行 (46) 附录II-频散校正讨论 (47)
测井
第一章： 1.分析自然电位的成因，写出扩散电动势、扩散吸附电动势、总电动势表达式。 成因：1）地层水含盐浓度和泥浆含盐浓度不同，引起离子的扩散作用和岩石颗粒 对离子的吸附作用；2）地层压力与泥浆柱压力不同时，在地层孔隙中产生过滤作用。 扩散电动势：w mf d mf w d d R R K C C K E lg lg ≈≈ 扩散吸附电动势：w mf a mf w a a R R K C C K E lg lg ≈≈ 总电动势： 21 1 2 lg lg lg C C K C C K C C K E a mf a mf d s -+=mf a d s C C K K E 2 lg )(+=mf s C C K E 2 lg =若砂岩的地层水矿化度为C 2，泥岩的地层水矿化度为C 1，泥浆滤夜的矿化度为C mf ，C 1 ≥ C 2 ≥ C mf 2、不同Cw 、Cmf 情况下自然电位测井曲线有哪些特征？ 在井中电流从泥岩流向砂岩，电位值沿电流方向降低，界面处全部电流都在井中，电流线最密，电位变化最大。在砂岩处，自然电位曲线的异常幅度ΔU sp 小于静自然电位曲线的异常幅度SSP 。 3、影响自然电位测井的因素有哪些？ 1）岩性的影响 K 与泥质的类型、泥质含量及分布形式有关。不同的岩性,电 阻R 不同。 2）地层水和泥浆滤液中的含盐浓度及盐的类型 矿化度不同时，C w /C mf 不同；盐的类型不同时，K 值不同。 3）温度的影响 温度的变化引起K 值的变化，温度对电阻率的影响明显。 4）地层厚度的影响 5）井径和侵入影响 4.自然电位测井曲线在油田勘探开发中应用于哪些方面？ 划分渗透层并确定层界面的位置；求取地层水电阻率R w ；求取泥质含量Vsh ；求取阳离子交换容量Q v 5.自然电位曲线的泥岩基线是：（2） （1）测量自然电位的零线；（2）衡量自然电位异常的零线；（3）没有意义； （4）其值大小没有实际意义。 6.偏向低电位一方的自然电位异常称为（负异常），其数值是：（3） （1）负的；（2）正的；（3）无正负之分。 7.明显的自然电位正异常说明：（2） （1）Cw> Cmf;(2)Cw 自然伽马能谱测井曲线在地质上的解释与 应用 / 汐钎 一 第16卷第1期地学工程进展V o1.16No.1 1999年6月ADV ANCEINEARTHSCIENCEENGINEERINGJun?,1999 擅■通过实倒舟绍了放射性元素铀,钍,钾的地球化学特性和自然佃马能谱曲线在地质上的解释与应用.提出6种有关解释应用的意见.1)商钾多为伊利石桔土岩和钾长 石砂岩,商蚀多由有机质造成.而商牡尉为^山岩有关堆层.2)平曩用钍,钾曲线可以计算 地层据质古量.3)铀异常曲线可以指示地层中流体运动.4)寻拽放射性矿层与异常带. s)研究生油岩.6)进行堆层对比. 关■栩地球化学特性f自然伽马瞎谱曲线}铀,钍,钾异常f解释应用 数控测井中一个必不可少的测井项目自然伽马能谱测井已在世界各地的深井～超深井中 得到广泛采纳和使用,它可在裸眼井和套管井中进行测量,并提供自然伽马射线总计数钾 (),铀(x10)和钍(×10)测量的连续记录.70年代中期,自然伽马能谱铡井首先用于英国北海地区,当时主要为了确定云母和计算粘土含量,作为一种比较有效的测井方法已广泛用 于碳酸盐岩和砂泥岩地层,它不仅有助于评价地层泥质含量,岩性变化.而且可用于操测放射 性矿物,进行地层对比,研究沉积环境.同时还可做为研究生油层的重要资料. 1放射性元素铀,钍,钾的地球化学特性 在自然界中铀有三种同位素(u,U",U),且都具有放射性,铀在地壳中的浓度大约 为3×10～,也是来源于硅酸火戚岩,而且主要戚分为放射性矿物.在自然界中铀以+4和+6 两种离子价的状态而存在.四价铀盐通常不溶解但易变戚六价铀.六价铀盐不仅存在于溶液 中,而且易氧化形戚uO,其氧化物极易溶解且具有很大的流动性.常和有机物碳酸盐岩结合 在一起. 钍同位素Th"是自然界中一种稳定的元素,其他只作为铀系的一部分,很不稳定如Th 和Th,钍在地壳的平均浓度为12×10～.钍来源于硅酸火戚岩以+4价形式存在,形成化舍 物Th(OH),在自然界中由于物理风化作用容易水解.故具有一定的流动性.由于Th"有较 大的离子半径且易被牯土矿物所吸附.除蒙脱石钍含量较低外,绝大部分粘土矿物都有较恒定 收稿日期l1999-O4-l2 作者筒舟橱蕾忙,男-53岁t工程柙,现在中国新星石油公司华北石油局三瞢录井坫工作 用 应 癣 ^^日¨上 质墼地 缀一 曲塑炳舢 I油澳盯 谱醋 放射性测井 放射性测井（核测井）是测量记录反映岩石极其孔隙流体的核物理性质的参数，研究井剖面岩层性质的一类测井方法。 特点：不受井眼介质限制，在裸眼井和套管井、各种钻井泥浆的井中均可测，能进行套管井的地层评价，能够快速分析和确定岩石及其孔隙流体各种化学元素。 分类：按使用的放射性源或测量的放射性类型分 1、伽马测井：以研究伽马辐射为基础，包括GR、NGS、地层密度、岩性密度、放射性同位素示踪测井等。 2、中子测井：以研究中子与岩石及孔隙流体相互作用为基础，包括热中子、超热中子、中子伽马、脉冲中子非弹性散射伽马能谱、中子寿命及活化测井等。 第七章自然伽马测井和放射性同位素测井岩石中含有天然的放射性核素主要是铀系,钍系和钾的放射性同位素. 自然伽马测井：用伽马射线探测器测量岩石总的自然射线强度，以研究井剖面地层性质； 自然伽马能谱测井：在井内对岩石自然伽马射线进行能谱分析,分别测量层内铀、钍、钾含量来研究井剖面地层性质。 第一节伽马测井的核物理基础 一、放射性核素和核衰变 1.核素和同位素 核素：指原子核具有一定数目质子和中子,并处在同一能态上的同类原子。 同位素：指核中质子数相同而中子数不同的核素,它们在元素周期表中占有同一位置。 2.稳定核素和放射性核素 稳定核素:不会自发衰变为另一种核. 放射性核素:原子核能自发地发生衰变,由一种核变为另一种核. 核衰变时发射的三种射线:γ、β、α。 γ——高频电磁波（光子流），穿透能力强，较被测井仪测定（放射性测井探测的主要对象） β——高速电子流，带负电，穿透能力差； α——氦核组成的离子流，带正电，穿透能力最差。 3.核衰变定律: 放射性核素——放射出带电粒子（β、α）——激发态的新原子核——辐射γ——稳太的原子核，这个过程称为核衰变。 放射性核数随时间减小而遵循一定的规律，即核衰变定律： t o e N t N λ-=)( N0—初始原子个数；λ—衰变常数（表示衰变速度的参数），表示单位时间每个核发生衰变的几率，λ越大，衰变速度越快。 半衰期: 放射性核素因衰变而减少到原来一半所需的时间。 λ693 .0=T ，常见放射性核素的半衰期见表7-1，117页。 4.放射性活度 活度(强度):一定量的放射性核素在单位时间内发生衰变的核素。 单位:1Ci(居里)=3.7X1010核衰变/秒 贝克:1Bq = 1 次核衰变/秒 比度(浓度):放射性核素的放射性活度与其质量之比。 二、岩石的放射性核素 1.主要放射性核素 起决定作用的是铀系，铀系和钾。 2.伽马能谱 不同的核衰变放出的γ能量不同，一般谱成分太多，只选择代表性的伽马射线来识别： 铀系选 92U 238 钍系选 90Th232 钾 19K 40 三、岩石的自然放射性与岩石性质的关系 1.总放射性 (1)沉积岩的放射性低于岩浆岩和变质岩； (2)沉积岩中自然伽马放射性随泥含量的增加而增加。 粘土中:蒙脱石，伊利石，高岭石，绿泥石(降低) 现代物业?新建设 2012年第11卷第9期 浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用 张建宏 （新疆新地勘岩土工程勘察设计有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002）摘 要：伴随着不断发展的数字测井技术，在测井当中，声速测井已经成为重要的方式之一。对岩体工程勘察中声波测井技术的应用进行了分析。 关键词：岩土工程；勘察；声波测井 中图分类号：[P258] 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）09-0047-02 声波测井主要分为声幅测井与声波测井两大类。一般来说，我们说的声波测井指的是对地层当中声波传播速度进行测量。 1 声波测井 在不同的介质当中，声波传播会有明显的差别，岩石当中的裂缝、风化以及溶洞对声波速度都有影响，因此对岩层物性特征的了解可以通过声波测试来进行。而声速测井测的是地层中声波传播的时间。 声波测井一般是对纵波速度进行测量，声波耦合通过仪器发射晶体声波，然后通过仪器接收晶体声波。由于接收晶体与发射晶体之间存在一定距离，所以传播速度与所测得的声波传播时差成反比。根据实际需要，也可以将传播时差换算成声波速度，然后再与其余的物理参数进行结合，也能够将横波速度计算出来，从而对弹性参数以及岩性的划分进行计算，这样更有利于岩土工程勘察工作的进一步开展。 2 岩石中声波的传播 我们所研究的是不同地质年代在地壳中的矿物成分以及结构各异的岩石，并且在岩石当中还存在裂隙与孔隙，但是它们的分布、大小、形状并非固定，而这些因素对岩石的物理性质都有不同程度的影响。岩石的声速指的是在岩石当中声波的传播速度，理论支持与实践证明：随着岩石密度的不断增大，声波速度也会随着提升。 2.1 岩性 如果岩石的岩性不同，那么声波传播速度也会有明显的区别。岩性不同，岩石密度就存在差异，一般来说，岩石密度从大到小依次为：石灰岩→砂岩→泥岩，而声波速度也会随着密度的减少而降低。 2.2 岩石结构 如果岩石的胶结性较差、较为疏松，声波速度也会降低；反之，声波速度则会升高。对于声波速度来说，岩石当中存在的溶洞与裂隙等也会产生一定程度的影响。 2.3 岩石孔隙间的储集物 岩石声波速度也会受到岩石孔隙当中不同储集物的影响。 2.4 地质时代以及地层埋藏深度 声波在地层当中的传播会受到地层时代以及地层埋藏实际深度的影响。当地质时代与岩性相同，那么埋藏的深度越大，声波传播的速度也就越大；反之，埋藏的深度越小，那么声波速度也会随着减小。在岩性相同的情况下，相比新地层，老地层的声波传播速度更快，这主要是由于在漫长的地质年代中，老地层受到了覆盖岩层长期性压实产生的结果。此外，由于长期地壳运动，岩石骨架颗粒的排列也会越来越紧，其弹性与密度都会不同程度地增加。 3 声波测井的应用范围 3.1 钻孔岩性的划分 由于不同的岩层所具有的声波传播速度是不同的。所以，地层岩性可以通过声速测井来进行判断。在钻孔岩性的划分当中，也可以结合自然伽玛、电阻率等有关的参数。 3.2 岩层风化、氧化带的确定 由于受到了氧化与风化，岩石的胶结程度会受到不同程度的影响，甚至会出现破碎，从而导致强度减弱、密度减小、波速减小，将完整的岩石声波速度与所测得的声波速度进行比较就会发现。岩石的疏松与破碎的程度能够通过波速的减少量来判断，因此对岩层的氧化带、风化都能够加以确定。 Engineering Construction 工程施工 – 47 – 浅谈声波测井技术发展现状与趋势 摘要：以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。 关键词：声波测井；换能器；单极子声波测井；多极子声波测井； 从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等)；计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等)；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要 的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测井方法之一。 一、测井技术发展现状及趋势 声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控制声束指向性的 基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。 浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用摘要：本文首先论述了声速测井的测试原理，进而论述了影响岩石声波速度的主要因素，第三以工程实例，利用声波测井技术得到了评价岩土动力学特征的参数，既校正地解释岩性和岩层，还反映了岩土层的相对强度，为建筑设计提供一定的参考依据；最后，文章还阐述了当前声波测井技术在岩土工程勘察中存在的不足之处，以供参考。 关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用 abstract: this paper first discusses the velocity measurement principles of well logging, and then discusses the influence of the main factors rock acoustic velocity, and the third by engineering example, the acoustic logging technology got the evaluation of the parameters of the dynamic characteristics of rock, both correction to explain the lithology and rocks, but also reflect the relative strength of geotechnical layer, for building design provides some reference basis; finally, the paper also expounds the current acoustic logging technology in geotechnical engineering investigation in existence deficiency, for reference. keywords: acoustic logging technology; geotechnical engineering; application 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号： 第四节伽马测井 一、自然伽马测井 1、岩石的自然伽马放射性 岩石的自然放射性就是由岩石中的放射性同位素的种类与含量决定的。岩石中的自然 放射性核素主要就是铀(U238)、钍(Th232)、锕(Ac227)及其衰变物与钾的放射性同位素K40等,这些核素的原子核在衰变过程中能放出大量的α、β、γ射线,所以岩石具有自然放射性。 沉积岩按放射性浓度可粗略分为三类:1)放射性高的岩石:包括粘土岩、火山灰、海绿石砂岩、独居石砂岩、钾钒矿砂岩、含铀钒矿的灰岩及钾盐等。深海相泥岩的放射性浓度常达90×10-12克镭当量/克;浅海相泥岩的放射性浓度为(20-30)×10-12克镭当量/克。钾盐中的K４０可达60×10-12克镭当量/克2) 放射性中等的沉积岩:包括砂层、砂岩与含有少量泥质的碳酸盐岩等,其放射性浓度为(1-8)×10-12克镭当量/克。 3)放射性低的沉积岩:包括石膏、硬石膏、岩盐、纯的石灰岩、白云岩与石英砂岩等。 根据实验与统计,沉积岩的自然放射性一般有以下变化规律: (1)随泥质含量的增加而增加。 (2)随有机物含量增加而增加。如沥青质泥岩的放射性很高。在还原条件下,六价铀能被还原成四价铀,从溶液中分离出来而沉淀在地层中,且有机物容易吸附含铀与钍的放射性物质。(3)随着钾盐与某些放射性矿物的增加而增加。 在油气田中常遇到的沉积岩的自然伽马放射性主要决定于泥质含量的多少。但必须注意:从问题的实质来瞧,岩石自然放射性的强度就是由单位质量或单位体积岩石的放射性同位素 的含量决定的,当利用自然伽马测井资料求地层泥质含量时应做全面考虑。 2、自然伽马射线强度分布 研究自然伽马射线在地层中与沿井轴的强度分布,就是自然伽马测井基本理论的重要组 成部分。现按几种情况分别进行讨论。 1)无限均匀放射性地层中伽马射线的强度为了便于研究,先考虑无限均匀放射性地层 的原始状态,即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。设地层的密度为ρ， 每克岩石含q 克放射性物质(含有放射性核素的矿物或混与物),每克放射性物质平均每秒钟发射a个伽马光子,且地层对伽马射线的吸收系数为μ（平均值),那么所示的地层中,体积元div在M点造成的伽马射线强度为(9、4、2)采用球坐标系,dv=r2sinθdrdθdφ， 则上式写成: 对此式进行积分, (9、4、3) 第一章 自然电位测井 SP 曲线的特征 泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层对应的自然电位曲线。 最大静自然电位SSP ：均质、巨厚的完全含水的纯砂岩层的自然电位读数与泥岩基线读数的差。 异常：指相对泥岩基线，渗透性地层的SP 曲线的位置。 负异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为淡水泥浆( )时，渗透性地层的SP 曲线位于泥岩基线的左侧； 正异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为盐水泥浆( )时，渗透性地层的SP 曲线位于泥岩基线的右侧。 自然电位曲线的应用 一、 划分渗透层 在砂泥岩剖面，自然电位测井曲线以均质泥岩段的SP 曲线为基线，出现异常的层段（偏离基线）均可认为是渗透层段。 二、确定地层泥质含量 SP----目的层测井值； SPcl----纯地层的测井值； SPsh-----泥岩层测井值，mv 。 GCUR----希尔奇指数，与地层年代有关。第三系地层，取3.7；老地层取2。 三、确定地层水电阻率Rw 四、判断水淹层 水淹层：含有注入水的油层，称之为水淹层。 SP 测井曲线能够反映水淹层的条件及现象: 当注入水与原地层水及钻井液的矿化度互不相同时，与水淹层相邻的泥岩层的基线出现偏移。 偏移量越大,表明水淹程度越严重。 cl sh sh cl SP SP I SP SP -=-1 212--=?GCUR I GCUR sh sh V 思考题 已知地表温度下（25 ℃）地层水电阻率为1.2欧姆米，求地下3000米、4500米的地层水电阻率。 (dt=2.5 ℃/100m) 已知氯化钠溶液矿化度为25000ppm,求120度溶液电阻率. 已知含水纯砂岩地层的SP 值为-85毫伏，泥岩层的SP 值为20毫伏，泥质砂岩层的SP 值为-65毫伏。求泥质砂岩的泥质含量。 附录 不同温度下，溶液电阻率的关系： 其中温度为华氏度。 第二章 普通电阻率测井 例: 已知地下1220米深度地层水的主要离子含量（mg/L)，求地层水电阻率。 等效氯化钠溶液法确定地层水电阻率 1）、计算地层水的总矿化度。 2）、求离子换算系数 计算等效氯化钠溶液浓度 4)、计算地层温度 5）、确定地层水电阻率 岩石电阻率与孔隙度的关系 32 1.8T t =+?520110246394322052215425w C ppm =+++++=' 5201102 1.05463 1.694322050.32220.9315567w C ppm =+?+?++?+?=000251220 3.2/10064.0464.04 1.832147.3t t H dt C t F =+?=+?==?+= 5700测井技术介绍—— 阵列声波 测井原理及地质应用 目录 一、前言 (2) 二、阵列声波测井原理 (2) 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 (2) 2、交叉偶极子阵列声波仪器的测量原理 (3) 3、阵列声波的测量方式 (4) 4、阵列声波测井波形分析 (4) 三、阵列声波的处理 (6) 1、提取纵波、横波及斯通利波 (6) 2、数据处理STC算法 (6) 3、全波列分析处理程序 (7) 四、阵列声波的基本地质应用 (8) 1、利用纵波、横波及斯通利波识别裂缝 (8) 2、鉴别岩性和识别气层 (9) 3、在计算岩石机械特性中的应用 (10) 4、压裂施工分析 (11) 5、利用时滞频移识别裂缝带 (13) 6、判断地层各向异性 (14) 7、计算地层应力和确定应力方位 (16) 五、总结及建议 (17) 一、前言 阵列声波仪器能够测量地层的纵波、横波、斯通利波，通过一定的数学计算方法便能提取这些波的首波传播时间，计算频散特性，从而分析出岩石的声学特性，再结合密度、泥质含量、孔隙度等曲线能够计算地层弹性力学参数、机械特性参数、泥浆参数、地层渗透率等参数，并且能够计算各向异性地层的各向异性大小和方位。利用这些参数能够评价井眼的稳定性，评价裂缝的发育带，确定应力大小及方位，为压裂施工提供压力参数，为钻井泥浆的配制提供泥浆参数，并能判断岩石裂缝的有效性。 由于这些特点，目前阵列声波测井已得到了广泛的应用。尤其在解决复杂的地质问题，为油田增产、增效服务方面，起到了非常重要的作用。 二、阵列声波测井原理 1、多极子阵列声波仪器的测量原理 多极子阵列声波测井仪器（MAC）将单极子阵列和偶极子阵列进行有效地组合，两个阵列的配置是完全独立的（如图2-1）。 该仪器的声系包括1个单极子声系和1个偶极子声系。单极子声系包括2个单极子发射换能器T1、T2和8个接收换能器，发射换能器带宽为2KHz-15KHz，中心频率为8KHz，可以激发地层纵波、斯通利波，在地层中激发转换横波。接收换能器带宽为1KHz-20KHz。偶极子声系包括2个偶极子发射换能器X、Y 和8个接收换能器，发射换能器带宽为1KHz-3KHz，中心频率在1KHz-3KHz之间，可以激发转换横波，进行同线测量或正交偶极子测量；接收换能器带宽为1KHz-10KHz。 仪器共有四个发射器，其中T1、T2为单 极发射器T1 极发射器T2 极发射器Y 偶极发射器X 8接收器阵列 分隔器 发射器部分 图2-1 MAC测井仪器示意图 钻井地球物理勘探习题 绪论及第一章（普通电阻率测井） 1、名词解释 岩石电阻率视电阻率泥浆侵入带增阻泥浆侵入减阻泥浆侵入 电极系电位电极系底部梯度电极系微电极系正幅度差 2、试列举岩石电阻率的影响因素 3、简述现代测井仪器及测井技术发展特征 第二章（聚流电极系电阻率法测井） 1、为什么要发展多种类型的侧向测井方法？ 2、侧向测井方法中，通过什么途径来改变电极系的探测深度？ 3、双侧向测井的测量原理 第三章（感应测井） 1、名词解释 几何因子传播效应纵向微分、积分几何因子径向微分、积分几何因子均匀介质校正 2、感应测井是在什么样的生产需求下诞生和发展的？ 3、感应测井仪器为什么都采用多线圈系？ 4、感应测井读数为什么必须进行均匀介质校正？ 第四章（自然电位测井） 1、名词解释 泥岩基线自然电动势自然电流自然电位静自然电位（SSP）假静自然电位（PSP） 2、使用自然电位曲线时，应注意哪些问题？ 3、在砂泥岩剖面上，砂岩层处是否一定出现自然电位负异常？ 4、自然电位曲线图上为什么要以泥岩线为基线？ 5、利用自然电位法确定地层水电阻率的方法依据和求取过程。 第五章（声波测井） 1、名词解释 纵波横波斯通利波挠曲波井壁滑行波周期跳跃固井第一界面固井第二界面 2、各种声波速度测井方法的原理，以及发展这些方法的目的都是什么？ 3、测量地层中横波速度的重要性是什么？比较现有的几种确定横波速度的优缺点是什么？最佳的方法是哪一种？ 4、什么是周期跳跃？怎样看待周期跳跃？ 5、试用体积模型说明利用声速测井确定孔隙度的原理？ 6、声波电视测井观察到的井壁图像能够反映什么问题？ 第六章（自然伽马测井） 1、名词解释 核素同位素放射性同位素衰变α、β、γ射线半衰期活度剂量 绪论： 1、什么是测井？ 2、什么是储集层？具有哪些特点？ 3、储集层的基本类型有哪些？其储集空间各有什么特点？ 4、评价储集层的基本参数有哪些？其概念如何？ 5、解释：冲洗带、原状地层、泥浆高侵、泥浆低侵 6、画出储集层泥浆侵入剖面图和电阻率径向变化示意图，并标明各部分名称及主要参 数 7、泥浆侵入类型有哪些？有何应用？ 第一章自然电位 1、油井内自然电位产生的主要原因是什么？ 2、什么是泥岩基线、自然电位异常幅度、静自然电位？ 3、自然电位曲线有何特点？ 4、如何利用自然电位曲线划分渗透层？ 5、什么是水淹层？部分水淹的水淹层在自然电位曲线上有何特点？为什么？ 6、自然电位测井有哪些主要应用? 第二章普通电阻率 1.沉积岩的电阻率主要与什么有关？是什么关系？ 2.试写出阿尔奇公式，并说明各参数的含义及参数之间的关系。 3.已知一水层的电阻率为6.8Ω?m,φ为2 4.2%。（a=b=1,n=m=2） ①求地层水的电阻率 ②如果该地层电阻率为30Ω?m，求地层的含油饱和度。 4.某一井段水层电阻率为1.5Ω?m，孔隙度为18%。 ①求地层水的电阻率 ②如果地层电阻率为6Ω?m，其他条件不变。求地层的含油饱和度。（a=b=1,m=n=2） 5.均匀介质中，点电源电场内某点电位如何表示？（公式） 6.什么是梯度电极系、电位电极系？其记录点、电极距如何确定？ 7.电阻率测井的原理公式如何？ 8.指出下列电极系的全称、记录点位置、电极距大小,并用图示法表示： 1）A2.25M0.5N 2）M0.4A0.1B 3）N0.5M2.25A 4）A3.75M0.5N 5）A7.75M0.5N 6）A0.5M3.25N 9.以电极系BaAbM为例，导出均匀介质电阻率Rt的表达式及其K的表达式。 10.梯度电极系视电阻率曲线有何特点？有何应用？ 11.什么是增阻屏蔽影响、减阻屏蔽影响？ 12电位电极系视电阻率曲线有何特点？ 13.微电极曲线有何特点？ 14.如何利用微电极曲线划分渗透层（确定地层界面）？ 15.微电极曲线有哪些主要应用？ 班级资工11101班学号 201107964 姓名陈强 目录 自然伽马能谱测井原理 (3) 自然伽马能谱测井分析与应用 (5) 关于自然伽玛能谱的几点认识与总结 (9) 自然伽马能谱测井原理及其应用 The Principle and Application of Natural Gamma Ray Spectrometry Logging 1 自然伽马能谱测井原理 1.1 自然伽马能谱测井的理论基础 地层中存在的放射性核素，主要是天然放射性核素，这些核素又分放射系和非放射系的天然放射性核素。放射系为钍系、铀系和锕铀系，但锕铀系的头一个核素235U在自然界中的丰度很低，其放射性贡献甚微，不予考虑。非放射系的天然放射性核素如表1所列。从表中可见，主要是87Rb和40K，但是87Rb无伽马辐射。所以，在研究地层中的自然伽马能谱主要是238U、232Th放射系和40K放射的伽马射线能谱。 因为地层岩石的自然伽马射线主要是由铀系和钍系中的放射性核素及40K产生的。而铀系和钍系所发射的伽马射线是由许多种核素共同发射的伽马射线的总和，但每种核素所发射的伽马射线的能量和强度不同，因而伽马射线的能量分布是复杂的。而40K只能发射一种伽马射线，其能量1．46Mev的单能。如果我们把横座标表示为伽马射线的能量，纵座标表示为相应的该能量的伽马射线的强度。把这些粒子发射的伽马射线的能量画在座标系中，那么就得到了伽马射线的能量和强度的关系图，这个图称为自然伽马的能谱图。铀系和钍系在放射性平衡状态下系内核素的原子核数的比例关系是确定的，因此不同能量伽马的相对强度也是确定的，因此我们可以分别在这两个系中选出某种核素的特征核素伽马射线的能量来分别识别铀和钍。这种被选定的某种核素称为特征核素，它发射的伽射线的能量称为特征能量，在自然伽马能谱测井中，通常选用铀系中的214Bi发射的1．76MeV 的伽马射线来识别铀，选用钍系中的208Tl发射的2. 62MeV的伽马射线来识别钍，用1．46MeV的伽马射线来识别钾。当我们把伽马射线按我们所选定的特征能量分别计数，那么这就叫测谱。测谱测出的结果打印成数据表或绘成能谱图。因而将测得的自然伽马能谱转换成地层的铀、钍、钾的含量，并计录在磁带上或以连续测井曲线的形式输出，这就是自然伽马能谱测井。要用自然伽马能谱测井，必须满足两个条件：(1)地层岩石中必须存在具有7辐射的放射性核素，或者说，岩石中的放射性核素必须具有7辐射；(2)放射性核素在地层岩石中的分布必须具有特异性。 浅谈声波测井技术发展现状与趋势 摘要：以声波测井换能器技术的变化为主线，分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步。单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术，包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程。 关键词：声波测井；换能器；单极子声波测井；多极子声波测井； 从声学上讲，声波测井属于充液井孔中的波导问题。由声波测井测量的井孔中各种波动模式的声速、衰减是石油勘探、开发中的极其重要参数。岩石的纵、横波波速和密度等资料可用来计算岩石的弹性参数(杨氏模量、体积弹性模量、泊松比等)；计算岩石的非弹性参数(单轴抗压强度、地层张力等)；估算就地最大、最小主地层应力；估算孔隙压力、破裂压力和坍塌压力；计算地层孔隙度和进行储层评价和产能评估；估算地层孔隙内流体的弹性模量，从而形成独立于电学方法的、解释结果不依赖于矿化度的孔隙流体识别方法；与stoneley波波速、衰减资料相结合用以估算地层的渗透率；为地震勘探多波多分量问题、avo问题、合成地震记录问题等提供输人参数等等。经过半个多世纪的发展，声波测井已经成为一个融现代声学理论、最新电子技术、计算机技术和信息处理技术等最新科技为一体的现代测量技术，并且这种技术仍在迅速发展之中，声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要的作用。与电法测井和放射性测井方法并列，声波测井是最重要的测井方法之一。 一、测井技术发展现状及趋势 声波测井技术的进步是多方面的。声波测井声波探头个数在不断增加以提高声波测量信息的冗余度、改善声波测量的可靠性；声波测井中探头的振动方式经历了单极子振动方式、偶极子振动方式、四极子振动方式和声波相控阵工作方式，逐步满足在任意地层井孔中测量地层的纵横波波速、评价地层的各向异性和三维声波测井的需求。声波探头的相邻间距不断减小，而发收探头之间的距离在不断增大，这一方面提高了声波测井在井轴方向的测量分辨率；另一方面也提高了声波测井的径向探测深度。声波测井的工作频率范围在逐步向低频和宽频带范围、数据采集时间在不断增大，为扩大声波测井的探测范围提供了保障。声波测井中应用的电子技术从模拟电路、数字电路技术逐步发展为大规模可编程电路和内嵌中央处理器技术，从而实现声波测井仪器的探头激励、数据采集、内部通讯、逻辑控制、数据传输等方面的智能化和集成化。可以预期，下一代声波测井仪器研制的关键技术之一是研制能够控制声束指向性的 基阵式换能器。应用相控阵换能器的最大优势就是增大空间某个方向的声辐射强度，使声波沿着预先设定好的方向辐射，从根本上增加有用信号的能量、提高信噪比和探测能力。显然，声波探头结构和振动模态性质的变化直接导致了声波测井技术的根本进步。（一）单极子声波测井技术 声波测井仪器的声系一般由声波发射探头、隔声体和声波接收探头等部件构成。在井下采用单极子声源(对称声源)及单极子接收技自然伽马能谱测井曲线在地质上的解释与应用
第7章 GR和放射性同位素测井
声波测井技术在岩土工程勘察中应用
声波测井技术发展现状与趋势
声波测井技术在岩土工程勘察中的应用
伽马测井
测井(地球物理勘探)复习题
5700测井技术介绍—阵列声波测井原理及地质应用
钻井习题
谭长华地球物理测井8-2,3 (3)
自然伽马能谱测井原理及其应用
声波测井技术发展现状与趋势