看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

2020-08-07 中科院地質地球所
看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

石油，一個跟我們生活息息相關的名字。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

（圖片來源於網絡）

在石油勘探開發中，一個必不可少的環節就是：地球物理測井。

那麼什麼是地球物理測井呢？

地球物理測井，簡稱測井，是應用地球物理方法測量井中巖層的各種物理信息，研究油氣田、煤田等鑽井地質剖面，解決某些地下地質、生產及鑽井技術問題的一門應用技術學科。具體地講，是通過井下專門儀器，沿鑽井剖面測量巖層的導電性、聲學特性、放射性、電化學特性等地球物理參數的方法。測井方法眾多，聲、電、放射性只是最基礎的方法。每一種測井方法都只能間接地、有條件地反映巖層特性的某一個側面，要想全面認識地下地質情況，發現和評價油氣層，應該綜合應用多種測井方法。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

為什麼要測井呢？

鑽井的深度範圍很大，淺的只有幾十米，深的則可以達到數千米。井內特徵複雜，裸眼不可見，井內環境是黑暗、潮溼、高溫、高壓。為了得到地下詳細的地質情況，找到油氣層的具體位置，地球物理測井不可或缺。簡單說，在高溫、高壓、潮溼、黑暗的井下世界裡，有一雙「明亮而智慧的眼睛」，可以去觀察地層、看清地層及其地質特徵等，這就是測井！

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

現代測井一般由測井車來完成，測井車包含三個部分：

  • 地面設備，主要對測量信號進行記錄和處理；

  • 測井電纜，主要用來提放井下儀器，確定井下儀器所處深度，負責地面設備和井下儀器的通訊；

  • 井下儀器，用來接收和發送相關信號，探測周圍介質情況。

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地球物理測井主要是利用油氣、煤層、水等在巖層中地球物理特性差異來解決實際地質問題。工作人員需要根據從地下測量的物理參數來判斷巖層的性質，由於間接地證明會存在多解性，為了達到去偽存真、去粗取精，需要較多的巖石物理參數，也因此相應發展了很多對應的測井技術。以石油測井為例，主要探究的巖石物性有：巖石的導電性、巖石的電化學特性、巖石的彈性性質、巖石的核物理性質等。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

以自然電位（Spontaneous Potential，SP）測井為例：

鑽井之後，由於井壁附近的電化學活動性造成的電場稱為自然電場。沿著井軸測量記錄自然電位變化曲線，可以用來劃分巖性。一般地，地層水和泥漿含鹽濃度不同會引起擴散電動勢和吸附電動勢；地層壓力與泥漿柱壓力不同會引起過濾電動勢。這些是油氣井井內自然電位產生的主要原因。測量自然電位的方法很簡單，我們只需要在井內放置一個測量電極M，地面放置一個電極N，將M電極沿著井壁移動，即可測量出井內自然電位變化的曲線。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

根據自然電位曲線的變化，我們可以：判斷巖性、劃分滲透層；判斷儲層中的流體性質；計算地層水電阻率；估計泥質含量；判斷水淹層；地層對比和沉積相研究。

例如，一般含水砂巖的自然電位幅度ΔUsp比含油砂巖的自然電位幅度ΔUsp要高，據此可判斷油水層。同一砂巖層中，上部含油下部含水時，根據上述結論可以從自然電位曲線上找到油水接觸面。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

通過測井獲得各種測井資料只是測井的第一階段，對測井資料進行解釋也同樣十分重要。具體講，就是根據測井資料找到儲集層並對儲集層性能進行評價。

小知識 ~ ~ 儲集層：

一是具有儲存油氣的孔隙、孔洞和裂縫（隙）等空間場所；二是孔隙、孔洞和裂縫（隙）之間必須相互連通，在一定壓差下能夠形成油氣流動的通道。因此我們把具備這兩個條件的巖層稱為儲集層。就是說，儲集層就是具有連通孔隙，既能儲存油氣，又能使油氣在一定壓差下流動的巖層。

看穿黑暗的眼睛——地球物理測井

（圖片來源於網絡）

找到石油的儲集層之後，我們得了解儲集層的性質，特別是孔隙度、滲透率、飽和度（含油飽和度）。最後我們根據巖性、物性、含油性和電性與儲集層模型之間的聯繫，就可以得到該井的產能情況。（油氣產能評價是在定性分析與定量計算的基礎上，對儲集層產出流體的性質和產量做出綜合性的解釋結論。）

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在測井解釋的最後階段，我們會根據所有的測井資料給出一個測井綜合圖，一般包括：深度、電阻率、孔隙度、滲透率、飽和度和測井解釋剖面等。後期石油開發就可以利用綜合資料找到合適的儲集層位置進行石油開採。

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參考文獻：

1、趙軍龍.測井方法原理[M].西安:陝西人民教育出版社.2008

2、洪有密. 測井原理與綜合解釋[M].東營,中國石油大學出版社,2007

3、趙軍龍《測井測井方法原理緒論》課程PPT

4、部分圖片來自網絡

美編：ZYN

校對：張騰飛

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