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《地球物理测井方法》内容提纲中国石油大学（北京）高杰2016一、地球物理测井概论(Introduction to Well logging)1. 测井方法、测井技术的分类2. 储层的概念、储层评价参数3. 井眼环境、环境影响因素4. 钻井液侵入、径向电阻率剖面二、电法测井(Electrical Logging)1．普通电阻率测井（1）Archie 公式（2）影响岩石电阻率的因素、影响视电阻率的因素（3）梯度电极系及电位电极系的概念、命名（4）基本测量原理公式、曲线特征（5）微电极测井及基本应用2．自然电位测井（1）自然电场产生原因：扩散、扩散-吸附、过滤（2）自然电位的基本原理公式、曲线特征（正、负异常）（3）自然电位曲线的基本应用：渗透层的划分、泥质含量、Rw、水淹层（4）标准测井的概念3．侧向测井（1）三侧向测井、七侧向测井、双侧向测井对比（2）比较说明侧向测井的“恒流法”、“恒流法”和“恒流法”测量的差别和联系（2）基本测量原理公式、影响因素及校正（3）曲线基本特征、基本应用（正负差异、Sw的计算）（4）微球聚焦测井及地层微电阻率扫描成像测井4．感应测井及其它（1）感应测井几何因子理论（表达式）、感应测井测量公式（2）感应测井的探测特性：分辨率和探测深度（3）复合线圈系应用的原因、基本应用(深、中、浅) （4）感应测井影响因素、传播效应及校正（5）软件聚焦与阵列感应测井（6）随钻电磁波测井的测量量三、声波测井(Acoustic Logging)0．声波测井基础（1）声波的分类、全波列声波（2）滑行波的概念、临界角（3）弹性参数、声学参数（4）硬地层、软地层、单极子、偶极子（5）声波测井的主要应用1．声波速度测井（1）声速和声速测井的影响因素（2）临界源距、补偿声波测井（3）声速测井的基本应用（Wyllie公式）、周波跳跃（4）声波全波列测井的特点及应用（5）偶极子声波测井2．声波幅度测井（1）套管井中的声波模式（2）一、二界面（3）水泥胶结测井、变密度测井原理及应用（4）超声成像测井四、核测井(Nuclear Logging)1．自然伽马测井（1）岩石的自然伽马放射性及主要放射性元素（2）自然伽马测井原理及主要应用（3）自然伽马能谱测井的应用（4）自然伽马测井的API单位、去铀伽马（CGR）2．密度测井（1）伽马射线与地层的相互作用（2）密度测井核物理基础：体积密度与电子密度的关系（3）脊肋图、密度测井的石灰岩石刻度（4）地层密度和岩性密度测井的应用3．中子测井（1）中子与地层的相互作用（2）含氢指数概念、中子孔隙度测井（3）挖掘效应、中子测井的石灰岩刻度（4）热中子寿命测井、C/O测井和地层元素测井五、测井地层评价(Formation Evaluation from Well logs)1．岩性识别和储层划分（1）测井仪器系列选择；探测特性（分辨率、探测深度）（2）侧向与感应仪器的选择（深、中、浅）（3）9条曲线的主要特征（4）储层的划分、岩性识别的主要方法（5）泥质含量的求解方法2．流体识别与储层参数计算（1）岩石体积物理模型及三孔隙度测井的响应方程（2）储层有效孔隙度的计算、储层渗透率的影响因素与估算（3）Archie公式的中各参数的求解（4）储层流体性质快速识别方法、依据（5）泥质岩石的饱和度模型。
‘0、核测井原理概述核测井这门课程是和《原子核物理基础》是相互衔接的一门课程。
本课程的重点是自然伽马测井自然伽马能谱测井，密度测井，中子测井以及核磁测井方法原理的讨论，资料的解释应用只稍作提及。
核测井，在核磁共振测井出现之前，我们又叫做放射性测井。
放射性测井主要有三种方法：自然伽马测井测量地层的天然放射性；密度测井测量人工伽马源与地层作用后的γ射线；中子测井利用中子作用于地层作用，然后测量经地层慢化后的中子，或中子核反应产生的伽马射线。
这些测井方法主要用于了解地层的岩性和测量地层的孔隙度。
密度测井与中子测井结合也可用来判别储集层空间中的流体性质。
核磁测井严格地说不是放射性测井方法，核磁测井利用氢核具有核磁在外磁场作用下的共振吸收特性，测量地层中的氢核的状态和数目，进而求得地层的孔隙度，束缚水饱和度等参数。
第一章 自然伽马测井和自然伽马能谱测井自然伽马测井测量地层中天然放射性矿物放出的伽马射线来了解地层的岩性等方面的特性。
本章从五个方面来讨论：1.伽马射线的测量（自然伽马测井的物理基础）；2.岩石的放射性来源(自然伽马测井的地质基础)；3.井中自然伽马的测量；4. 自然伽马测井资料的应用;5.最后介绍自然伽马能谱测井的原理及其应用。
§1 伽马射线及其探测 1、 伽马射线及其性质(1)伽马射线：处于激发态的原子核，回到基态时，放出伽马射线。
伽马射线是一种能量很高，波长很短的电磁波。
γ+→X X AZ mAZ △E=h ν=hλc式中 h ν是伽马射线的能量，h 是普郎克常数，ν是频率，c 是光速，λ是波长。
岩石地层中放出的伽马射线的能量范围为1kev~7Mev.(2)伽马射线与物质的相互作用如前所述，伽马射线射入物质后主要与物质发生三种相互作用。
光电效应：伽马射线的全部能量转移给原子中的电子，使电子从原子中发射出来，伽马光子本身消失的现象，称为光电效应。
康普顿效应：入射的伽马光子与核外电子发生非弹性散射，光子的一部分能量转移给电子，使原子中的电子被反冲出来，而散射光子的能量和运动方向发生变化的现象。
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：EE dd=KK dd lg cc1cc2式中EE dd为扩散电位系数，mv；cc1，cc2为溶液盐类的浓度，g/L。
自然伽马测井原理自然伽马测井是一种常用的地球物理勘探技术，它通过测量地层中的自然伽马辐射来获取地层的物性参数，对地质构造和油气藏进行识别和评价。
自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在，这些元素会发出自然伽马辐射，通过测量这种辐射的强度和能量分布，可以了解地层的岩性、厚度、孔隙度等信息，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
自然伽马辐射是地球物理测井中常用的一种测井方法，它利用地层中含有的放射性元素（如钾、钍、铀等）所产生的自然伽马辐射进行测量。
这些放射性元素在地层中的含量和分布会影响自然伽马辐射的强度和能谱特征，因此可以通过测量自然伽马辐射来推断地层的性质。
自然伽马测井常用的测量工具是自然伽马测井仪，它能够实时测量地层中的自然伽马辐射，并将数据传输到地面进行分析和解释。
自然伽马测井原理的核心是利用地层中放射性元素的存在来获取地层的物性参数，通过测量自然伽马辐射的强度和能谱特征，可以获取地层的厚度、密度、孔隙度等信息。
在实际应用中，自然伽马测井可以用于识别地层的岩性，划分地层的界面，评价地层的孔隙度和渗透率，识别油气层和水层等。
因此，自然伽马测井在油气勘探和开发中具有重要的应用价值。
自然伽马测井原理的实现依赖于自然伽马辐射的测量和解释。
自然伽马辐射的测量需要使用自然伽马测井仪，它能够实时测量地层中的自然伽马辐射，并将数据传输到地面进行分析。
自然伽马辐射的解释则需要借助地质、物理和数学等知识，通过对自然伽马辐射数据的处理和解释，可以获取地层的物性参数，并进行地质分析和油气勘探评价。
总的来说，自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在，利用自然伽马辐射来获取地层的物性参数，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
通过自然伽马测井，可以实现对地层岩性、厚度、孔隙度等参数的快速获取，为油气勘探和开发提供重要的技术支持。
自然伽马测井原理的应用将进一步推动油气勘探和开发技术的进步，为油气田的发现和开发提供重要的技术手段和支持。
自然伽马测井原理自然伽马测井是一种测量地层中放射性元素含量的方法，通过测量地层中的自然伽马辐射强度，可以推断出地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
本文将介绍自然伽马测井的原理、仪器、应用及优缺点。
一、原理自然伽马辐射是指地球表面及地下物质中，由于天然放射性元素（如钾、铀、钍）的存在而产生的辐射。
这种辐射可以穿透物质，被探测器捕获后转化为电信号，再通过信号处理系统转化为伽马射线强度。
地层中的自然伽马辐射强度与地层中放射性元素的含量有关，因此可以通过测量自然伽马辐射强度来推断地层中放射性元素的含量，从而推断出地层的物性参数。
二、仪器自然伽马测井仪器主要由辐射源、探测器、信号处理系统和数据采集系统等部分组成。
辐射源通常是钚-铍源或铯-137源，探测器通常是锂离子探测器或硅探测器，信号处理系统通常是多道分析器或微机处理器，数据采集系统通常是电缆或无线传输系统。
三、应用自然伽马测井广泛应用于石油、天然气、地热、水文等领域，主要用于以下几个方面：1.测量地层中放射性元素的含量，推断地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
2.判断地层中矿物成分的类型和含量，如石英、长石、云母、方解石等。
3.判断地层中的岩性类型，如砂岩、泥岩、灰岩、页岩等。
4.判断地层中的构造类型，如断层、褶皱、岩浆侵入等。
5.判断地下水的分布和含量，预测水文地质条件。
四、优缺点自然伽马测井具有以下优点：1.测量范围广，可以测量地层中放射性元素的含量，推断地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
2.测量速度快，可以在钻井过程中进行实时测量，提高钻井效率。
3.测量精度高，可以达到0.1%的测量精度。
4.测量成本低，仪器价格相对较低，使用成本也较低。
但自然伽马测井也存在以下缺点：1.受地层中其他元素的影响，如矿物质、水等，容易受到干扰。
2.无法直接测量地层中的水含量和流速，需要通过其他方法进行补充。
3.无法测量地层中的化学元素含量，如碳、氢、氧等。
