大学地球物理测井课程设计.docx

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大学地球物理测井课程设计

一、课程设计的目的与任务

1．加深对课本知识的理解。

2．通过这次课程设计来巩固我们所学的测井理论知识。

3．本课程设计的主要目的是提高我们分析、解决问题的能力。

4．学会用C语言完成设计题目的程序编写。

5．利用所学过的地质软件完成数据处理。

6．对得出的结果分析研究。

二、课程设计的内容

本次课程设计处理的单井资料来自于鄂尔多斯盆地某油田的实际资料，地质环境属于侏罗系延安组地层。

此井在这里命名为榆林某井，这次的任务是1630m到1690m层段的分析。

运用所学的测井知识识别实际裸眼井测井曲线，能读出对应深度的测井曲线值。

岩性识别，应用测井解释原理，使用井径、自然伽马和自然电位曲线划分砂泥岩井段划分渗透层和非渗透层。

物性评价根据密度、声波和中子孔隙度测井的特点，在渗透层应用三孔隙度测井曲线求出储层的平均孔隙度。

根据阿尔奇公式计算出裸眼井原始含油饱和度和剩余油饱和度变化。

根据开发过程中含油饱和度的变化，确定储层含油性的变化，并判断该储层是含油层还是含水层。

通过《地球物理测井》课程的学习，使我们了解了如何利用测井技术来服务于我们的石油工业作业。

特别对于我们地质专业的学生来说，熟练的应用测井技术，更能够大大提高我们的作业效率，指导我们工作的方向，而为后续作业打好坚实基础。

下面，我就如何简单利用测井曲线进行岩性划分、物性评价和含油气性评价相关工作的基本原理进行介绍。

1．地质概况

鄂尔多斯盆地是典型的克拉通盆地，基底由太古界，中下元古界变质岩、结晶岩组成，盆地经历了中晚元古代拗拉谷、早古生代浅海台地、晚古生代近海平面、中生代内陆湖盆和新生代周边断陷五个主要发展演化阶段。

经过这五个发展阶段，盆地形成一个多结构体系、多旋回演化、多沉积类型的大型沉积盆地，并形成多套含油气组合，目前发现奥陶系、石炭-二叠系、三叠系和侏罗系四套含油气层。

延安组属侏罗系地层以砂泥岩互层为主，煤层较为发育。

延安组自上而下可划分为延1～延10等10个层组。

延安世（含富县期）经常处于侵蚀基准面以上，其上之沉积物受古水系控制，分布局限。

延10沉积时常形成岩性粗、厚度大的砂垅，而且频繁出现砂岩横向相变，而且常形成宽厚的砂泥页岩沉积。

延9期为最大湖侵期，砂体变薄，含煤系地层成为盆地重要区域对比标志层。

延8期沉积物粒度细，以泥岩及粉砂岩为主。

延7、延6时期，是盆地发育的稳定充填时期，是主要的成煤时期。

延4+5期是盆地发育的萎缩阶段，直至延1，主要为砂泥岩互层。

延安组的岩性描述，延10：

杂色泥岩加灰白色中粗粒至含砾粗砂岩。

延9-延5：

灰黑色泥岩与灰白色砂岩夹煤层，砂岩多为厚层块状，中-细粒；底部往往发育巨厚含粒粗砂岩。

延4-延1：

灰黑色泥岩与灰白色中细砂岩夹煤层，下部砂岩多为厚层块状

三、课程设计的基本原理

1．岩性评价

对地层进行岩性评价即划分储集层（砂泥岩剖面中，孔渗性较好的砂岩层可能为储集层），通常要通过对自然电位、自然伽马、井径以及微电阻率等测井曲线进行分析而得到（如下表）

各种岩石的测井特征

声波时差μs/m

体积密度g/cm3

中子孔隙度（%）

自然伽马

自然电位

微电极

电阻率

井径

泥岩

>300

2.2~2.65

高值

高值

基值

低，平直

低，平直

大于钻头直径

煤

350~450

1.3~2.65

ΦSNP>40

ΦCNL>70

低值

异常不明显或很大正异常（无烟煤）

高值，无烟煤最低

接近钻头直径

砂岩

250~380

2.1~2.5

中等

低值

明显异常

中等，明显正差异

低到中等

略小于钻头直径

生物灰岩

200~300

比砂岩略高

较低

比砂岩还低

明显异常

较高，明显正差异

较高

略小于钻头直径

石灰岩

165~250

2.4~2.7

低值

比砂岩还低

无异常

高值，锯齿状正、负差异

高值

小于或等于钻头直径

白云岩

155~250

2.5~2.85

低值

比砂岩还低

大片异常

高值，锯齿状正、负差异

高值

小于或等于钻头直径

硬石膏

约164

约3.0

约为0

最低

基值

高值

接近钻头直径

石膏

约171

约2.3

约为50

最低

基值

高值

接近钻头直径

岩盐

约220

约2.1

约为0

最低（钾岩很高）

基值

极低

高值

大于钻头直径

1.1定性评价（孔隙度与渗透率）

1）自然电位法：

在砂泥岩剖面上，自然电位测井曲线（Cw>Cmf）砂岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的负异常，利用这一特性可以将砂岩层和泥岩层划分出来。

2）井径：

在砂泥岩剖面上，渗透性的砂岩井段通常有泥饼存在，因此常常出现缩径（即：

井段直径小于钻头直径）现象，而泥岩出现扩径（即：

井段直径大于钻头直径），该特征可用以划分砂泥岩层。

3）微电阻率测井：

当用微电位和微梯度电极系测量同一井段时，微电位和微梯度的探测深度不同，受泥饼的影响程度不同，使它们测得的视电阻率也不同。

在有的井段微电机和微梯度测井曲线重合，在有的井段分离，曲线分离叫做幅度差。

当岩层为非渗透层时，曲线无幅度差；当为渗透性地层时有幅度差。

据此特征，可将渗透性与非渗透性岩层划分出来，如：

砂泥岩剖面中，砂岩通常为渗透性岩层而泥岩通常表现为非渗透性。

4）自然伽马测井法：

自然伽马测井原理是利用在井内测量岩层中自然存在的放射性衰过程中放射出来的γ射线的强度来研究地质问题，沉积岩的自然放射性强度随泥质含量增加而增加。

在碎屑岩剖面上的砂岩层（通常为储集层）中泥质含量都较低，在自然伽马曲线上显示为明显的低值。

以此可划分储集层。

1.2定量评价

自然伽马测井法：

在不含放射性矿物的情况下，泥质含量的多少就决定了沉积岩石的放射性的强弱。

所以通常可以用自然伽马测井资料来估算泥质含量，具体方法有两种相对值法斯伦贝谢公司采用的方法，一般情况常用方法，所以下面主要具体介绍方法

相对值法：

地层中的泥质含量与自然伽马读数GR的关系往往通过实验来确定的。

德莱赛测井公司在墨西哥湾采用下式求泥质的体积含量Vsh

式中GCUR为希尔奇（Hilchie）指数，它与地层地质时代有关，

可根据取芯分析资料与自然伽马测井值进行统计确定，对北美第三系地层取3.7，老地层求取2。

IGR为自然伽马相对值，也称泥质含量指数。

式中GR、GRmin、GRmax分别表示目的层的、纯砂岩层和纯泥岩层的自然伽马读数值。

2物性评价

在前面所论述的岩性评价基础上对储集层进行进一步的物性评价通常运用声波速度测井、密度测井、和中子测井资料进行解释

能作为储集层的岩石必须有一定的孔隙度和渗透率，由于渗透率比较难以直接测量，通常情况下我们通过对孔隙度的测量与分析间接地了解地层渗透率，因此下面所介绍的各个理论方法主要以孔隙度为主要研究对象。

2.1定性评价

1．声波速度测井：

由于声波在不同介质中传播速度不同（如下表），又岩层孔隙中常被油、气、水等流体介质所充填，声波在油、气、水中传播速度较岩石中小很多，从而造成声波时差测井中时差不同，一般情况下，声波时差越大，反映岩石孔隙度越大，即物性越好。

其中气层声波时差明显增大，还会出现周波跳跃现象。

2．密度测井：

密度测井属于放射性测井，利用人工伽马源照射地层，产生康普顿散射和光电效应等作用，由于地层密度不同，对伽马射线的散射和吸收也不同，从而探测器接受到的散射伽马射线的计数率也不同。

通常介质的体积密度越大，散射伽马射线强度越低，反之就越高，而岩石孔隙度与体积密度成反比。

所以据此可利用该测井曲线定性分析岩石孔隙度好坏。

3．中子测井：

该测井方法是利用岩石中含氢量来研究岩石性质和孔隙度。

中子源发出中子进入地层，同物质的原子核发生碰撞产生减速、扩散和被捕获几个过程，打到探测器。

探测器周围的中子分布情况，以及中子被捕获后所放出的伽马射线强度，与仪器周围的岩石性质，特别是与岩石含氢量有关。

而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度，因此其是目前广泛使用的一种孔隙度测井方法。

实际测井中采用长源距，孔隙度越大，通常含氢量越高，测井计数率越小，反之，计数率越大。

据此，可定性分析对比岩层孔隙度大小。

2.1定量评价

定量评价即根据实际测井资料运用孔隙度计算公式计算不同井段岩层孔隙度，并进行对比分析，从而评价物性好坏。

常用方法为声波时差测井、密度测井和中子测井。

1．声波时差测井：

研究表明，在固结、压实的纯地层中，若有小的均匀分布的粒间孔隙，则孔隙和声波时差之间存在线性关系，其关系式称为平均时间公式或威利公式，

式中△t为由声波时差曲线读出的地层声波时差，μs/m；△tf为孔隙中流体的声波时差，μs/m；△tma为岩石骨架的声波时差，μs/m。

对于含泥砂岩，需要进行泥质校正

式中Vsh为泥质含量的体积

2．密度测井：

若岩石孔隙度为Φ，骨架密度、孔隙流体密度和岩层体积密度分别为ρma、ρf、ρb的纯岩石，则其体积密度和孔隙度Φ关系是

对于含泥砂岩，需要进行泥质校正

3．中子测井：

常用的中子测井有井壁中子测井（SNP）和补偿中子测井（CNL）两大类。

它们测量的是快中子经减速后在地层中形成的热中子和超热中子密度，而地层中的热中子和超热中子密度分布主要决定于岩石对快中子的减速能力即含氢量。

因此，中子测井值主要反映地层的含氢量。

一般岩石骨架本身基本上是不含氢的，故含淡水纯岩石的含氢指数决定于纯岩石中充满淡水的孔隙度。

根据纯岩石的体积模型，体积为V的岩石的含氢量H等于其骨架的含氢量Hma与孔隙流体的含氢量Hf之和，令

、

和

分别为岩石、骨架和流体的含氢指数，则孔隙度

3．含油气性评价

3.1定性分析

石油是一种电阻率R极高的物质,而天然状态下水却是一种电阻率较低的物质，所以一般含油岩层电阻率R较高，若储集层的电阻率R高，则可推断其可能含油气。

通常根据电阻率测井系列：

普通式电阻率测井、侧向测井、感应测井和微电机系测井，判断油水层，电阻率显高值的可初步认为是油层，此外根据自然电位测井和深浅三侧向测井

2.3、含油气性评价

储层含油气性评价，就是利用测井资料对油（气）、水层做出综合解释。

2．3.1、定性判断油、气、水层

油气水层的定性解释主要是采用比较的方法来区别它们。

在定性解释过程中，主要采用以下几种比较方法：

（1）纵向电阻比较法：

在水性相同的井段内，把各渗透层的电阻率与纯水层比较，在岩性、物性相近的条件下，油气层的电阻率较高。

一般油气层的电阻率是水层的3倍以上。

纯水层一般应典型可靠，一般典型水层应该厚度较大，物性好，岩性纯，具有明显的水层特征，而且在录井中无油气显示。

（2）径向电阻率比较法：

若地层水矿化度比泥浆矿化度高，泥浆滤液侵入地层时，油层形成减阻侵入剖面，水层形成增阻侵入剖面。

在这种条件下比较探测不同的电阻率曲线，分析电阻率径向变化特征，可判断油、气、水层。

一般深探测电阻率大于浅探测电阻率的岩层为油层，反之则为水层，有时油层也会出现深探测电阻率小于浅探测电阻率的现象，但没有水层差别那样大。

（3）邻井曲线对比法：

将目的层段的测井曲线作小层对比，从中分析含油性的变化。

这种对比要注意储集层的岩性、物性和地层水矿化度等在横向上的变化。

（4）最小出油电阻率法：

对某一构造或断块的某一层组来说，地层矿化度一般比较稳定，纯水层的电阻率高低主要与岩性、物性有关，所以若地层的岩性物性相近，则水层的电阻率相同，当地层含油饱和度增加，地层电阻率也随之升高。

比较测井解释的真电阻率与试油结果，就要以确定一个电性标准（最小出油电阻率），高于电性标准是油层,低于电性标准的是水层。

从而利用地层真电阻率（感应曲线所求的电阻率）和其它资料，可划分出油（气）、水层。

但是应用这种方法时，必须考虑到不同断块、不同层系的电性标准不同，当岩性、物性、水性变化，则最小出油电阻也随之变化。

（5）判断气层的方法：

气层与油层在许多方面相似，利用一般的测井方法划分不开，只能利用气层的“三高”特点进行区分。

所谓“三高”即高时差值（或出现周波跳跃）；高中子伽马值；高气测值（甲烷高，重烃低）。

根据油、气、水层的这些曲线特征和划分油、气、水层的方法，就可以把一般岩性、简单明显的油、气、水层划分出来。

2．3.2、含油气性评价的定量分析

含油饱和度是储集层含油气性的主要指标。

纯地层含水饱和度，可用阿尔奇公式法（3—2）进行计算：

1/n／n（3—2）

式中Sw为地层含水饱和度,a、b为岩电参数，m为胶结指数，n为饱和指数，Rt为地层真电阻率，Rw为地层水电阻率，

为孔隙度，一般情况下，取a=b=1，m=1，n=2，Rw=0.15。

三、实际资料处理

本次课程设计是利用陕北鄂尔多斯盆地某油田的测井资料，利用C语言和处理数据数据软件进行数据处理，绘制测井曲线图件，对该油田的储层进行相应的岩性、物性和含油气性评价，本课程设计中采取资料1630m到1690m段进行分析。

岩性划分

利用第二部分的原理，根据所给测井资料做出测井曲线图，在图件上划分岩性剖面，并利用公式计算出泥质含量。

（1）定性划分

根据自然伽马GR、自然电位SP、井径CAL曲线的特征可以划分砂泥岩段，研究层段可划分为七段，划分情况如下:

1630m-1634.5m为泥岩段，1634.5m-1642m为砂岩段，1642m-1646m为泥岩段，1646m-1660m为砂岩段，1660m-1664.5m为泥岩段，1664.5m-1676.5m为砂岩段，1676.5m-1690m为泥岩段。

其中，砂岩段自然电位为负异常、自然伽马曲线值较小、井径曲线显示为缩径；泥岩段相反。

据此可将砂岩层段划分出来。

（2）定量评价

定量评价主要是对所给的数据进行泥质含量的计算。

本次课程设计采用自然伽马确定泥质含量，公式如下：

Vsh=

△GR=

其中，其中GCUR取2。

1、岩性评价

测井综合解释成果图（图1）

在所给的测井资料上，运用相应的原理，在所绘的图件上做出相应的岩性剖面划分，并计算泥质含量。

1.1、定性评价

如上图，图1所示，在图上划分出B、D、F、H、J五段为砂岩层。

判断过程为：

首先用自然电位曲线，这五段在自然电位上均表现为明显的负异常，井径明显出现了缩径，并且自然伽马值较其它段低。

综上可判断这五段为砂岩层段。

1.2、定量评价

主要是用所给数据进行泥质含量的计算。

采用自然伽马曲线进行泥质含量的计算。

计算得到GRmax=205.422，GRmin=11.921。

运用前面所给的公式计算得到泥质含量如下表（表1）：

DEPTH

VAC

VACL

VGR

VRILD

VRILM

VRT

VSP

泥质含量

1630

245.678

22.741

115.106

15.511

15.275

15.511

88.016

0.57842163

1630.125

248.045

22.8

118.887

15.117

15.068

15.117

88.176

0.62601995

1630.25

250.471

22.824

120.976

14.67

14.6

14.67

88.334

0.65337566

1630.375

253.878

22.804

122.143

14.174

13.982

14.174

88.487

0.6689957

1630.5

258.614

22.759

124.872

13.687

13.406

13.687

88.632

0.70586546

1630.625

264.398

22.706

129.106

13.27

13.029

13.27

88.769

0.76747052

1630.75

270.422

22.657

133.585

12.974

12.927

12.974

88.897

0.83587062

1630.875

275.798

22.636

138.145

12.783

13.011

12.783

89.016

0.90987544

然后依据表1中的VSP、VGR、VACL、VAC、VRT测井曲线作出泥质含量曲线。

2、物性评价

2.1、空隙的评价：

孔隙度是判定储集层好坏的主要参数，孔隙度的好坏直接指示一系列的石油地质工作。

2.1.1、孔隙度定性评价

主要用到的曲线有密度、中子、声测三条曲线。

从图1可以看出：

A声波时差最大，且由上图知其为泥岩，则可知其孔隙度一般较差。

而G、I段的声波时差最大，且比B、C、D2、D3、J、K段大，则空隙度较好，而B、C、D2、D3J、K段声波时差上表现为相近，则可推断出其空隙相差不大。

对于渗透率而言，一般认为孔隙度大的砂岩段起渗透率在一般情况下也相对较好，则可知GID段的渗透性较好。

2.1.2、孔隙度定量评价

对于储集层的孔隙度计算运用威利公式求得相应层位的孔隙度记泥岩段的孔隙度为0.001，截取部分孔隙度计算结果如下表：

DEPTH

VAC

VACL

VGR

VRILD

VRILM

VRT

VSP

孔隙度

1634

218.193

22.589

126.127

22.057

24.15

22.057

85.599

8

1634.125

220.605

22.618

130.144

23.388

25.1

23.388

85.06

8

1634.25

221.605

22.671

122.726

24.465

26.42

24.465

84.49

8

1634.375

220.086

22.718

107.13

25.1

27.229

25.1

83.894

8

1634.5

216.433

22.737

89.865

25.207

27.078

25.207

83.278

5.5841

1634.625

211.868

22.707

77.264

24.858

26.106

24.858

82.653

7.3521

1634.75

207.904

22.655

72.094

24.291

25.03

24.291

82.025

6.8431

1634.875

205.246

22.618

70.795

23.854

24.628

23.854

81.401

5.8684

以此数据做出孔隙度的曲线。

3.含油气评价

3.1定性评价

石油是一种电阻率R极高的物质，而天然状态下水却是一种电阻率基地的物质，所以一般含油岩层电阻率R较高，若储集层的电阻率R高，则可推断其可能含油气。

根据电阻率测井可以算出含油气性。

含油气性评价主要是根据已汇图件电阻率曲线形态结合相关数据分析其含油气性好坏，计算含油气饱和度。

3.2.、储层含油气行定性分析

主要观察电阻率曲线形态，比较图1分段层可得A、B、C段电阻率明显增大，且B、C段大于A电阻率，同时比其他段显著，由上知BC段为砂岩层段，则可知其含油气性比其它段都好。

3.3、储集含油气行定量解释

计算含油饱和度主要用阿尔奇公式。

具体公式在前边有，将计算的孔隙度和电阻率值代入公式得到含油饱和度。

下表为某段的数据：

（表3）

DEPTH

VAC

VACL

VGR

VRILD

VRILM

VRT

VSP

含油饱和度

1634.875

295.246

22.618

70.794

23.854

24.628

23.854

81.401

67.266

1635

204.015

22.614

71.457

23.733

25.184

23.733

80.788

64.704

1635.125

204.142

22.63

73.806

23.971

26.481

23.971

80.187

62.65

1635.25

205.687

22.644

78.264

24.502

27.792

24.502

79.601

60.704

1635.375

208.084

22.653

83.228

25.089

28.352

25.089

79.033

59.407

1635.5

210.646

22.652

87.075

25.571

27.936

25.571

78.485

59.897

1635.625

212.469

22.631

89.37

25.875

26.862

25.875

77.957

60.81

以表3数据做出相应的含油饱和度曲线。

测井综合解释图（图2）

通过分析计算可以得到，本层段主要由五段砂岩层，而且砂泥岩层是交替出现的。

五段砂岩层的位是：

1634m-1642m,1646m-1654m,1656m-1659m,1664.5m-1670m,1670.5m-1677m。

砂岩层为主要的储集层，其泥质含量在7.5279%-52.1324%之间

孔隙度介于8.0789%-0.1048%之间，含油饱和度在7.2766%-79.6563%之间。

五、结论

通过上述计算、分析、总结可以得到：

该井段储集层主要为砂岩层；其物性较差，为低孔低渗储集层；含油饱和度一般。

地球物理测井对油气勘探以及含油气井段评价有十分重要的意义，通过各种测井资料的分析与解释，能够很好的估测油层的岩性物性和含油气性对油田的实际探测与开采能起到十分重要的作用。

参考文献：

【1】赵军龙.测井方法原理.西安:

陕西人民教育出版社.2008.8

【2】丁次乾.矿场地球物理.东营：

石油大学出版社.1992

【3】雍世和、张超谟.测井数字处理与综合解释.东营：

石油大学出版社.1996

【4】董大忠、胡素云、关春林.地质信息处理技术与应用.北京：

石油工业出版社.2008.1