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[阿什卡咖啡馆] 测井:不能说的秘密

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发表于 2019-8-18 14:00:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
品质源于技术 服务源于态度
这是阿什卡微信公众号的第668篇原创文章
首发于2019年8月14日

石油钻井时,在钻到设计井深深度后都必须进行测井,这是无论如何都不能跳过的一步,而这一步有太多秘密不能说。
测井行业是一个靠仪器吃饭的行业,测井质量的好坏很大一方面取决于仪器的好坏。仪器好坏,我国和其他国家有技术壁垒,比如与美国的斯伦贝谢公司,测井不得不用人家的仪器也罢,想拍照还得经过同意,颇有一种当年中美正式建交后中国海军之父刘华清初次正式参观航空母舰的心情。

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刘华清将军踮脚看美国航母



这种局面也有历史原因,测井起源于1927年9月,法国人斯伦贝谢兄弟发明了电测井,并记录了第一条电测井曲线。而我国的测井技术始于1939年12月,由中国科学院院士、著名地球物理学家翁文波教授带头开拓奠基。现今,技术差距差不多也是十来年的样子,像核磁共振测井资料解释等还需要走得更远。

此刻,先从可说的“秘密”谈起,做好基础科普工作,谁知道蝴蝶效应影响下,下一个能源行业的“斯伦贝谢”会不会出现在中国呢?

在我们的公众号182期介绍录井的时候,提过一嘴测井,测井简单理解好比在医院做检查时照X光、做B超、做CT或是核磁共振。形象点说,跟做胃镜时用的内窥镜似的,拉一根长长的线,上头接上探测器,捅到地层里,观察观察,撤。

官方说法,测井也叫地球物理测井或矿场地球物理,用电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器,利用地层岩石反映出的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等有差异的地球物理特性,测量记录各种参数的方法。

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测井施工示意图



常用的测井方法一种是用电缆将测井仪器下放至井底,再上提,上提的过程中进行测量记录的电缆测井法,其中常规的测井曲线有9条;另一种是将测井仪器连接在钻具上,在钻井的过程中进行测井的随钻测井法。

一口井几千米,而油层几米到几十米,物探资料小范围误差又无法避免,所以在确定“油在哪”后必要确定“油咋样”这一测井步骤。

一般来说,测井用于完井和开发油田的原始资料时,称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。

测井收集的参数种类非常多,不过石油工程用最多,当属伽马密度和声波,主要介绍下这三种。

GR-自然伽马

地层含有放射性物质,具有放射性(伽马),自然伽马测井是沿井身测量岩层的天然伽马放射性含量(GR)的方法。

通常,火成岩的放射性较强,变质岩次之,沉积岩最弱,沉积岩中又以泥岩(粘上)的放射性较强,砂岩、石灰岩、白云岩的放射性较弱,且随泥质含量的增加,而放射性增强。简称,泥岩GR高,砂岩GR低。

因此,通过测井结果就有可能区分岩性、划分出所钻地层的地质剖面、确定砂泥岩剖面中砂岩泥质含量和定性地判断岩层的渗透性。

ZDL-密度

用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量密度,密度值是岩石单位体积的密度,包括固体和流体。

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上图是常用的一种密度测井仪器示意图,该仪器包括有一个伽马源,两个接受伽马射线的探测器,即长源距探测器和短源距探测器。它们安装在滑板上,测井是被推靠到井壁上。在下井仪器的上方装有辅助电子线路。伽马源发射的伽马射线具有中等能量,用它照射物质只能产生康普顿散射和光电效应。由于地层的密度不同,则对伽马光子的散射和吸收的能力不同,探测器接受到的伽马光子的计数率也就不同。

密度测井可以确定岩石孔隙度,也可确定岩性求孔隙度。天然气相对地层水和石油而言,其密度很低,密度井时,期密度值也较低,帮由公式计算的孔隙比实际孔隙度偏大,而在中子测井曲线上气层表现为低孔隙度,因此二者曲线重叠即可识别气层。

AC-声波

我们在挑西瓜时用手弹西瓜,根据声波在西瓜里的传播、震动、反馈,来判断西瓜的质量。虽然我根本不会挑西瓜,但每次装模作样地弹一弹,这是对西瓜最起码的尊重。

同样的道理,不同地层中,声波传播速度有快慢差异(声波时差),所以声波测井根据声波时差曲线可以划分不同岩性地层,砂泥岩剖岩中砂岩声波速度大,时差小,也就是声波在地层传播的时间少,说明地层比较致密和坚硬;泥岩声波速度小;在碳酸盐岩剖面中致密灰岩和白云岩时差低,含泥质时时差增大,若有裂缝和孔隙时声波时差明显增大,地层比较疏松的表现。

常用的还有SP-自然电位,CAL-井径,CN-中子,电阻率测井分为微侧向和双侧向(包括浅侧向LLS和深侧向LLD),核磁测井等等。

将上述记录的各种物理参数,如电阻率、自然电位、声波速度、岩石体积密度等测井信息,加工成如岩性、泥质含量、含水饱和度、渗透率等地质信息,即为测井解释的核心。

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测井解释终归是用于油气勘探开发的实际中去,又继续在实际中不断发展和创新测井技术。在能说出任何世界上的测井秘密前,望君珍重每一分有限的测井时光,毕竟,能遇见这个行业,已经很不可思议了呀!

PS:限于篇幅,一些常见技术未予介绍(如:SP-自然电位曲线,CAL-井径,CN-中子,电阻率等),测井相关软件及技术资料:



-END-

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油气勘探开发全流程系列


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