Question

地球物理测井概述

Answer 1

地球物理测井，简称测井（Well Logging），是用各种地球物理方法在井中进行勘查工作的总称。

将测井与地面地球物理相比，许多方法的基本理论大体相同。由于井下探测的特殊性，测井的探测环境、研究对象、数据采集，以及一整套数据处理和资料解释技术都与地面物探有着完全不同的概念。正是由于它能直接面对被探测对象进行测量，因而测量结果的真实性和可靠性，以及解决地下地质问题的能力和精细程度明显高于地面地球物理方法。也需要指出，由于测井探测范围的局限，所能提供的地球物理数据主要是井孔附近（探测器周围）介质的响应，即从宏观来看是一个井点的地层特征，从区域研究的角度，它又不如地面地球物理。

根据探测对象及研究任务的不同，测井细分为油气田测井（石油测井）、煤田测井、金属与非金属测井和水文与工程测井几个小的分支。无论哪一类测井，都是根据地下不同岩、矿石或探测对象所表现的物理性质的差异，通过某种物理参数的测定来研究钻井地质剖面，确定目的层段，并对其进行定量或半定量评价。本篇主要讲述这一学科的一些基础理论、方法原理和资料处理解释技术。

地球物理测井的最初工作始于法国（1927年），七十多年来，随着勘探工作的不断深入和科学技术的进步，测井技术经历了一系列的变革和发展，逐渐形成了以电学、声学、核学为主体，结合热学、磁学、力学和光学的一整套测井方法、仪器设备及资料解释技术。目前，已有的测井手段可多达数十种，根据它们的物理基础和应用领域，可作如下分类。

13.1.1 按岩石物理性质分类

（1）电测井类

这是以研究岩石导电性、介电特性和电化学活动性为基础的一类测井方法。它利用某种井下装置或仪器，通过测量岩石的电阻率、介电特性和电化学特性来解决地下地质问题的，在各类矿产的勘探开发中应用最为广泛。属于这类的测井方法主要如下。

1）普通视电阻率测井。

2）侧向测井。包括深、浅侧向（或双侧向）、微侧向和微球形聚焦测井等。

3）微电阻率（或微电极系）测井和微电阻率扫描测井。

4）感应测井。包括深、中感应（或双感应）和阵列感应测井。

5）电磁波传播测井。

6）自然电位测井。

（2）声测井类

这是以研究声波在岩石中传播时，其速度、幅度和频率变化等声学特性为基础的一类测井方法。它广泛用于地震解释，确定地层孔隙度和储层裂缝分析等。属于这类的测井方法主要如下。

1）声波速度测井。包括普通声波测井和偶极声波测井。

2）声波幅度测井。

3）声波全波列测井。

4）井下声波电视。

（3）核测井类

这是以研究岩石核物理性质为基础的一类测井方法，也称放射性测井。它包括岩石的自然放射性和人工放射性两类，广泛应用于确定岩石性质与地层孔隙度，以及储层裂缝分析等。属于这类的测井方法主要如下。

1）自然伽马及自然伽马能谱测井。

2）密度测井。包括补偿密度和岩性密度测井。

3）中子测井。包括补偿中子、中子寿命、次生伽马能谱和中子活化测井。

（4）其他类型测井

除了上述几个大的测井分类之外，还有一些测井手段具有一定的特殊性，它们如下。

1）核磁测井。

2）磁测井。

3）重力测井。

4）地层倾角测井。

5）井径及井斜测量。

6）井温测井。

7）用于监控油气储层的流量测井和地层压力测井（电缆地层测试器）。

13.1.2 按地质应用的测井组合分类

不同测井手段由于其所测岩石物理性质和仪器结构设计等差异，解决地质问题的能力和侧重不尽相同。同时，也由于地下地质情况的复杂性，许多地质问题常常又需要多种测井方法共同配合去解决。因此，从实用的角度出发，有人又将测井按地质应用进行系列分类。因此，以下的分类组合只能理解为它的主要应用领域而不是全部。另外，有些测井方法还很难归类于某种地质应用之中。

（1）饱和度测井系列

目前，用于研究油气储层饱和度的测井方法主要是电阻率测井。这是因为组成储集岩石的矿物颗粒（骨架）和油气具有非常高的电阻率，其导电性主要与岩石孔隙中所含导电流体（水）的数量，即含水饱和度以及该流体的电阻率有关。因此，利用深、浅、微电阻率测井组合，如双侧向-微侧向（或微球形聚焦）组合，或深、中感应-微侧向组合，可以研究冲洗带含水饱和度和原状地层含水饱和度，进而确定可动油气和残余油气体积，这两类测井组合常称为饱和度测井系列。

此外，可用以研究油气储层饱和度的测井方法还有中子寿命测井和电磁波传播测井，但它们在实际工作中应用较少。

束缚水饱和度也是评价油气储层，特别是评价渗透率的重要参数，但所述这些测井方法均无能为力。核磁测井对确定这一参数有独到之处。

（2）孔隙度测井系列

目前，测定岩石孔隙度的测井方法主要是声波（速度）测井、密度测井和中子测井。

需要指出，在定量研究岩石孔隙度时，岩性资料必不可缺。不知道岩性，孔隙度也难以求准。这三种方法的组合，能在一定程度上分析岩性并同时确定孔隙度。因此，有时又将它们称为岩性孔隙度测井。

（3）岩性测井系列

有些测井方法虽不能用于研究岩石孔隙度和饱和度，但确定岩性的能力较强，我们把它归为一类，称为岩性测井。这些方法是自然电位测井、自然伽马测井、岩性密度测井，以及自然和人工伽马能谱测井等。后三种测井方法对于定量评价复杂岩性的岩石成分具有重要的作用。

（4）地层倾角测井系列

地层倾角测井最初主要用于测量井下岩层的倾斜角和倾斜方位，并由此研究地质构造、断层和沉积特征等。随着探测仪器的不断改进，相继发展了高分辨率地层倾角测井和地层学地层倾角测井，这一测井方法的地质应用领域向着更精细的地层学和沉积学研究方向进一步发展。

（5）成像测井系列

成像测井是20世纪90年代迅速发展起来的新型测井技术，它主要由电成像测井、声成像测井、核成像测井，以及数字遥传系统的多任务数据采集与成像系统组成。其中电成像测井有地层微电阻率扫描成像和阵列感应成像测井等方法；声成像测井有偶极横波声波成像、超声波电视和阵列地震成像测井等方法；核成像测井有阵列中子孔隙度岩性成像、碳氧比能谱成像和地球化学成像测井等方法。这些成像测井技术，为复杂、非均质储层的地质分析和油气勘探开发提供了有效的手段。

（6）其他

还有一些测井方法，如井斜、井径测量及套管井声幅测井等常归为工程测井；中子寿命测井和碳氧比测井属于开发测井范畴；地层流量测量、压力测量以及井温、流体密度和持水率计测井等又属于生产测井等等。