1樓：石油工業出版社
油氣田的地球
物理法包括地球物理勘探和地球物理測井。地球物理勘探已在前一節中做了介紹，本節將介紹地球物理測井方法，簡稱測井。
地球物理測井已廣泛應用於石油地質勘探和油氣田開發過程中。應用測井方法可以劃分井筒地層剖面、確定岩層厚度和埋藏深度、進行區域地層對比，還可以探測和研究地層的主要礦物成分、裂縫、孔隙度、滲透率、油氣飽和度、傾向、傾角、斷層、構造特徵、沉積環境與砂岩體的分布等引數，對於評價地層的儲集能力、檢測油氣藏的開採情況、精細分析和研究油氣層等具有重要的意義。
目前，常用的測井方法主要有電法測井、聲波測井和放射性測井等。
一、電法測井不同岩石的導電性不同，岩石孔隙中所含各種流體的導電性也不同。利用該特點認識岩石性質的測井方法稱為電法測井。電法測井包括自然電位測井、電阻率測井和感應測井等。
1.自然電位測井1)基本原理自然電位測井是根據油井中存在著擴散吸附電位進行的。在打井鑽穿岩層時，地層岩石孔隙中含有地層水。
地層水中所含的一定濃度的鹽類要向井筒內含鹽量很低的鑽井液中擴散。地層水所含的鹽分以氯化鈉為主，鈉離子帶正電，氯離子帶負電。由於氯離子移動得快，大量進入井筒內鑽井液中。
致使井內正對著滲透層的那段鑽井液帶負電位，形成擴散電位。而這種電位差的大小與岩層的滲透性密切相關。地層滲透性好，進入鑽井液裡的氯離子就多，形成的負電位就高；地層滲透性差，氯離子進入鑽井液裡就少，形成的負電位就低。
因此，含油滲透層在自然電位曲線上表現為負值，而不滲透的泥岩層等則顯正值(圖3-2)。
圖3-2 自然電位曲線
2)測井方法自然電位測井裝置如圖3-3所示。將電極m放於井中，同時在地面放置另一電極n。兩電極之間用電位差計連線起來，就可測得它們之間產生的電位差。
若將井孔中的電極由下向上移動，則可測得一條與岩石及孔隙中液體有關的曲線。該曲線即為自然電位曲線。
圖3-3 自然電位測井
3)自然電位曲線的主要用途自然電位測井是電法測井中必不可少的一項測井內容，自然電位曲線的主要用途有：
(1) 判斷岩性，確定滲透性層位；(2) 估算地層的泥質含量；(3) 判斷水淹層位。
2.電阻率測井1)基本原理各種物質的導電性可以用電阻率來表示。電阻率小的物質導電性好，電阻率大的物質導電性差。
地下各種岩石的電阻率不同。即使岩石相同，若其孔隙中所含的流體不同，所含油、水、氣的比例不同，其電阻率也不同。含油砂岩的電阻率高；含水砂岩的電阻率低。
所以，測量電阻率的方法可以了解地下油層和岩石的性質。
2)測井方法自然電位測井是在不供電的情況下進行的。但是，電阻率測井必須供電，造**工電場，用以激發被測物質的導電特性，從而測量出激發物質中任意兩點之間的電位差。
如圖3-4所示，設整個空間是均勻介質，a和b是供電電極，m和n是測量電極。測井時，當地面供電後，電流從a點流出來，流向四周的岩層和井眼鑽井液中去，然後流回到b點。m、n兩點之間的電位差由檢流計測得。
圖3-4 視電阻率測井
在均勻介質中，測量電阻率的計算公式為：
式中k為井中電極a、m、n所組成的電極系的係數，其大小只與三個電極之間的距離有關。上式表明：均勻介質的電阻率與測量電極系的結構、供電大小(i)及測量電位差(δv)有關。
當電極系的結構和供電大小一定時，均勻介質的電阻率與測量電位差成正比。因此，當把電極系沿著井眼移動時，檢流計所記錄的電位差的改變就反映了m、n所在地層的電阻率的變化。
但在實際測井時，電極是放入了充滿鑽井液的井中。井筒周圍是各種不同厚度、不同電阻率的地層。對於滲透性地層還有鑽井液侵入，侵入帶的電阻率往往不同於原地層的電阻率。
在這種情況下，電流的分布是很複雜的，要從理論上得出電阻率的計算公式是很困難的。因此，我們從實測曲線上求出的地層電阻率有所失真，是近似值，稱為視電阻率。這種曲線就叫做視電阻率曲線。
地層的視電阻率不同於地層的真電阻率，但它們之間有一定的關係。一般來說，地層真電阻率越大，其視電阻率也越大。因而在井內測得的視電阻率曲線能反映井剖面的地層電阻率的相對變化，可用於研究井剖面的地質情況。
各種地層的電阻率是不同的。石灰岩、白雲岩的電阻率高，砂岩的電阻率中等，泥岩、頁岩的電阻率很低。就是同一種地層，電阻率也會不同。
這是因為地層中所含流體和導電礦物不同、其溫度和壓力等也是不同的，它們都會引起地層電阻率改變。如果砂岩中含鹽水，電阻率就低；若含淡水，電阻率就高。石油的電阻率很高。
在乙個儲集層中，若上部含油下部含地層水，則含油部分的含水飽和度低，電阻率高，而含水部分的含水飽和度高，電阻率低。根據該層的電阻率自下而上由低公升高的位置，在油井下套管以前就能把油水分介面的位置確定出來，如圖3-5所示。
圖3-5 視電阻率曲線
3)視電阻率曲線的主要用途視電阻率曲線的主要用途有：
(1) 研究儲集層的滲透性、孔隙性和含油性；(2) 劃分油層、氣層和水層；(3) 進行地層對比；(4) 判斷岩性。
3.感應測井前面討論的電阻率測井方法需要井內有導電的液體，因此只能用於導電性能較好的鑽井液中。然而，在油田的勘探過程中，為了獲得地層的原始含油飽和度，個別井中需要使用油基鑽井液。
這種情況下井內沒有導電介質，不能使用直流電法測井。為此進行研究，產生了感應測井。感應測井不僅可以用於油基鑽井液的井中，還可以用於淡水鑽井液的井中，是中等和低電阻地層的主要測井方法。
在一定條件下，感應測井比電阻率測井法優越，因此已被廣泛應用。
感應測井是利用電磁感應的原理來了解地層的導電性能。測量出的視電導率隨井眼深度的變化曲線稱為感應測井曲線。感應測井曲線的主要用途與電阻率測井曲線的主要用途相似。
二、聲波測井利用不同岩石對聲波的吸收能力和傳播速度的差異，研究井下岩層、油層、氣層、水層以及檢查固井質量的測井法稱為聲波測井。
1. 岩石的聲學性質與岩性的關係聲波通過灰岩的速度快，通過砂岩的速度中等，而通過泥岩的速度小。岩石越緻密，聲波通過的速度越大。
因此，儲集層的孔隙度愈大，聲速愈小；反之亦然。在砂泥岩地區，可用聲速計算儲集層的孔隙度。在儲集層岩性和孔隙度相同的情況下，聲速與儲集層所含流體的性質有關，尤其是含氣層，聲速明顯降低。
此外，聲速還與岩石結構有關。裂縫發育的岩石會造成聲速明顯降低。幾種常見物質的聲學特性見表3-3。
幾種常見物質的聲學特徵
2.測量原理圖3-6為聲波時差測井原理圖。當發聲器發出乙個聲脈衝後，聲波向四面傳播。
由於岩層比鑽井液緻密，井壁就成為聲波的反射和折射面。聲波傳播到井壁時發生反射和折射。其中有一束折射波(又叫滑行波)沿井壁方向傳播，並產生子波傳到接收器，使之收到聲波脈衝。
在聲波路徑不變的情況下，通過這一路程的傳播時間t與鑽井液和岩石的聲學特性有關。
圖3-6 聲波時差測井原理圖
為了消除鑽井液的影響，實際測井時常採用雙接收器的儀器進行聲波時差測井(圖3-6)。當井徑不變時，間距為z的兩個接收器收到的首波時間差δt，就只與岩層的聲學特性有關。因此，當測井儀沿著井眼由下往上移動時，就可測量出聲波時差隨井眼深度的變化曲線，該曲線稱為聲波時差測井曲線，其主要用途是：
(1)判斷和劃分岩性；(2)確定儲集層孔隙度和划**縫性滲透層；(3)劃分油層、氣層、水層；(4)檢查固井質量。
三、放射性測井放射性測井是根據岩石和介質的核物理性質研究鑽井地質剖面、尋找油氣藏以及研究油井工程問題的地球物理方法。根據探測射線的型別，放射性測井可分為兩類，即探測伽馬射線的伽馬測井和探測中子的中子測井。
1. 伽馬測井伽馬測井方法包括自然伽馬測井、伽馬—伽馬測井和放射性同位素測井等方法。這裡只介紹自然伽馬測井。
自然伽馬測井是通過測量岩層的自然伽馬射線的強度來認識岩層的一種放射性測井方法。自然伽馬測井在井內所測得的伽馬射線，是由岩層中自然存在的放射性元素的原子核在衰變過程中發射出來的。
1)基本原理不同岩石中放射性元素的種類和含量不同。岩石的放射性元素含量與岩石的岩性及岩石形成過程中的物理化學條件有關。一般來說在三大岩類中火成岩的放射性最強，其次是變質岩，最弱的是沉積岩。
由於泥質顆粒細，具有較大的比麵，使得它吸附放射性元素的能力較大。而且因為沉積時間長，有充分時間使放射性元素從溶液中分離出來與泥質顆粒一起沉積下來，所以泥質、粘土的放射性較高。
2)測量原理自然伽馬測井的測量原理如圖3-7所示。測量裝置由井下儀器和地面儀器組成。井下儀器有探測器(閃爍計數器)、放大器、高壓電源等幾部分。
自然伽馬射線由岩層穿過鑽井液及儀器外殼進入探測器。探測器將伽馬射線轉化為電脈衝訊號，經過放大器把電脈衝放大後由電纜送到地面儀器。地面儀器把每分鐘形成的電脈衝數轉變成與其成比例的電位差進行記錄。
圖3-7 自然伽馬測井原理圖
1—高壓電源；2—放大器；3—探測器；4—電纜；5—地面儀器井下儀器沿井身自下而上移動，就連續記錄出井剖面上岩層的自然伽馬強度曲線，該曲線稱為自然伽馬測井曲線。
在油氣田勘探和開發中，自然伽馬測井曲線主要用於劃分岩性、確定儲集層的泥質含量以及進行地層對比。
2. 中子測井中子測井是以中子源轟擊岩石的測井方法的統稱。根據源的不同，分成化學源和脈衝中子源。
根據記錄資訊可劃分為中子伽馬測井、熱中子測井、超熱中子測井、脈衝中子測井、脈衝中子伽馬能譜測井等。
當中子源產生的中子(叫快中子)高速射入地層後，由於不斷地與地層中各元素的原子核碰撞，其速度減慢、能量降低。當其能量降低到0.025ev時即成為熱中子。
熱中子在地層中作熱運動，最終被地層中的某些原子核俘獲。所產生的新的原子核能放出伽馬射線，此射線稱為中子伽馬射線，也稱俘獲伽馬射線或次生伽馬射線。地層中各種元素的原子核對中子的減速、俘獲作用是不相同的。
中子能量的損失是碰撞角度和靶核的相對質量的函式。下面以中子伽馬測井為例介紹中子測井的基本原理。
中子伽馬測井是用儀器在井中測定中子伽馬射線的強度。測井時用電纜把儀器放到井底，在向上提公升儀器的同時進行測量。裝在下井儀器下部的中子源向周圍地層發射快中子。
記錄中子伽馬射線的裝置距離中子源約50～60cm(叫源距)，兩者用鉛遮蔽隔開。記錄的射線強度轉變成電脈衝後由電纜送到地面儀器。地面儀器把脈衝訊號轉變成與計數率成正比的電位差，再由照相記錄儀記錄成隨深度變化的測井曲線。
中子伽馬探測器在單位時間內測得的伽馬射線數與地層中熱中子的密度成正比。快中子與氫的原子核碰撞時損失的能量最多。當地層中氫含量大時，中子源發射出的快中子在中子源附近很快就變成熱中子了，很快被地層吸收。
只有很少一部分能達到探測器，因此中子伽馬測井計數率就低；當地層中含氫少時，快中子能量衰減慢，在離中子源比較遠的地方(即探測器附近)，多數中子才變成熱中子，被俘獲後放出的伽馬射線多，則中子伽馬測井計數率高。因此，中子伽馬測井能夠反映出地層的含氫量。
如果儲集層岩石的骨架不含氫，地層岩石的含氫量就為孔隙空間的含氫量。若地層的孔隙空間飽含水或油，那麼水或油的體積就是地層的孔隙體積，岩石的含氫量就只取決於孔隙度。因此，可以用中子伽馬測井曲線來計算孔隙度。
四、測井資料的綜合解釋要正確應用測井資料、曲線等資料解決地質問題，必須對其進行綜合解釋。
一方面要對各種測井方法本身進行綜合解釋。這是因為每一種測井方法都是從某一種物理性質上間接反映地層的情況，而地層情況是千變萬化的。因此，為了全面了解油氣層的性質，人們通常在同一口井中用幾種以至幾十種不同的方法進行測量和綜合分析。
圖3-8是應用5種測井方法測得的曲線來劃分油層、氣層、水層的。自然電位曲線上反映的油層、氣層、水層的幅度值都較其他岩層高，據此可首先找到將油層、氣層、水層。但是哪一層是油層、哪一層是水層、哪一層是氣層？
由於油層、氣層、水層的自然電位接近，只根據自然電位曲線不能分析判別出來。然而在聲波和中子伽馬曲線上，氣層的值比油層、水層的值都高，據此即可把氣層和油層、水層分開。再利用油層比水層電阻率高的性質，通過視電阻率測井曲線把油層和水層分開。
圖3-8 判斷油氣水層的測井資料綜合解釋
另一方面要對測井以外的資料(如該井的鑽井、地質和工程資料等)進行綜合分析和解釋，搞清楚油層、氣層和水層的岩性、儲油物性(孔隙度和滲透率)、含油性(含油飽和度、含氣飽和度或含水飽和度)等。
思 考 題
1. 什麼叫油氣田？什麼叫含油氣盆地？
2. 區域勘探和工業勘探分別可劃分為哪兩個階段？
3. 地球物理勘探法主要包括哪些方法？簡述各種方法的基本原理。
4. 地球化學勘探法的主要原理是什麼？具體包括哪些方法？
5. 地質錄井包括哪些方法？
6. 地球物理測井主要包括哪些方法？分別主要有哪些用途？
7. 簡述聲波測井的基本原理。
地球物理學，是個什麼專業,固體地球物理專業的研究生，以後就業的方向是什麼？
地球物理學是通過定量的物理方法研究地球的學科，特別是通過 反應 折射 重力 地磁 電 電磁和放射能的方法。它包括以下分支 固體地球物理學 地球動力學 學測震學 數字 學 大地測量學 地熱學地磁學 電離層範艾倫輻射帶 水文地理學 海洋學氣象學 地核構造學 勘探地球物理學 比較行星學 大地構造物理學 大...
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這麼早來問這個來是來選專業嗎自 應用地球物理學偏向勘察方向，有些學校的課程設計裡面會多一些油氣或者工程勘察相關的內容。其與地球物理學的聯絡一般限於固體地球物理學。應用地球物理理論方面教學會弱一點，一般最後授予工學學位。地球物理按照定義來說範圍很廣，趙九章說過，上窮碧落下黃泉，兩處茫茫皆可見。只要是用...
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