地球物理测井复习题答案

1、简述扩散电动势形成的机理答：在扩散过程中，各种离子的迁移速度不同，如氯离子迁移速度大于钠离子（后者多带水分子），这样在低浓度溶液一方富集氯离子（负电荷），高浓度溶液富集钠离子（正电荷），形成一个静电场，电场的形成反过来影响离子的迁移速度，最后达到一个动态平衡，如此在接触面附近的电动势保持一定值，这个电动势叫扩散电动势，记为Ed2、简述为什么当水淹时，自然电位曲线出现基线偏移现象？答：如图所示，水淹层位与未水淹层位浓度分别为Cw’、Cw。则有E=Ed-Ed’-Ed”，Cw’CwEd=Kd*logCw/CwfEd’=Kd*logCw/Cw’Ed”=Kd*logCw’/Cwf所以E=0所以水淹层位与未水淹层位之间电位不变，未水淹层位与泥岩直接接触产生的电动势为E1=K*logCw/Cwf，水淹层位与泥岩直接接触产生的总电动势E2=K*logCw/Cwf，因为Cw’Cwf，所以E2E1基线偏移。3、简述普通电阻率测井原理答：1）均匀各向同性介质：电阻率为R均匀各向同性介质中放一点电源A，发出电流I形成点电场，场中任何一点电流密度为j=I/4πrr，由微观欧姆定律：E=R*j，E=RI/4πrr而E=-au/ar；所以-au/ar=RI/4πrr；U=RI/4πr+C(积分常数)。根据电场无穷远边界条件C=0，所以U=RI/4πr；即电阻率R=4πrU/I=KΔUmn/I(N在无穷远)2）非均匀各向同性介质：对于非均匀各向同性介质KΔUmn/I，不是岩石的真正电阻率，但它反映电阻率的变化，因此称之为综合条件下的视电阻率Ra=KΔUmn/I4、画出梯度电极系测井曲线并描述其特点和应用答：特点：（1）视电阻率Ra曲线极大极小值正对高阻层的上下界面；（2）厚层：中间平行段视电阻率Ra曲线值为地层电阻率。应用：一、划分岩性：砂泥岩剖面泥岩电阻率低，砂岩电阻率高；碳酸盐岩剖面致密层电阻率高，裂缝性层电阻率低。二、确定地层真电阻率：视电阻率Ra经过围岩、井眼和侵入等校正后可以得到地层真电阻率。三、计算含水饱和度，判断油水层：利用岩石电阻率和含水饱和度的关系计算含水饱和度，进一步判断油水层。5、简述利用侧向测井定性判断油水层的原理答：比较深浅侧向的电阻率大小，深侧向浅侧向，该层为油层；反之为水层。油层电阻率高，水层电阻率低；而且油、水层的泥浆侵入性质也不同，水层多为增阻侵入，油层多为减阻侵入；侧向测井曲线在油层幅度高，在水层幅度低。6、简述感应测井的原理答：感应测井原理：给发射圈T通以等幅交流电，在它周围的导电介质中就会形成交变电场。由于磁场变化导电介质中产生无限多个以线圈轴线为中心的水平环状感应电流，涡流产生的交变电磁场将在接受线圈R中产生感应电动势。这个电动势的大小与涡流电流大小成正比，而涡流大小又与介质电导率成正比，所以R线圈中产生的感应电动势与介质电导率成正比。7、简述单发双收和双发双收声系的差别答、单发双收声系能直接测量岩层的声波速度或时差，得到的速度为源距内平均值，分辨率好。但受井眼不规律影响，仪器记录点与实际传播路径中点不在同一深度上，即存在深度误差。双发双收声系可消除井径变化对测量结果的影响，可消除深度误差；但对薄层分辨率低，对于低速地层出现盲区。8、简述利用相对比值方法评价固井质量的方法答：相对幅度=目的层幅度/自由套管幅度相对幅度40%：固井质量差；（20—40）%：固井质量中等；20%：固井质量好。9、简述利用固井声幅测井资料评价固井质量的方法原理答：如果套管与水泥胶结良好，那么在管外固结有水泥环；如果套管与水泥胶结不好，套管外有泥浆存在。套管与泥浆在声阻抗方面的差别比套管与水泥环的差别要大，就是说套管与泥浆的声耦合较差，套管与水泥环的声耦合较好，所以套管与水泥胶结不好时，套管波的能量不易通过管外泥浆传播。此时接收器接收到的套管波幅度大；套管与水泥环胶结良好时，套管波通过水泥环传播的能量大，到达接收器的套管波能量小。因此在水泥胶结良好时，固井声幅测井值低；水泥胶结不好时，固井声幅测井值高。实际中一般用相对幅度来评价固井质量。10、简述自由套管、部分胶结、完全胶结情况声波变密度的特征答：1.自由套管：大部分能量通过套管传播回到接收器，很少有能量进入地层中。全波列波形中套管波幅度很大，地层波非常弱或没有。变密度曲线左端套管为黑白反差明显呈整齐直线条；右端地层波为灰白模糊不清的曲线条或缺失，没有地层波为套管波后续波，右端呈灰白间隔的直线条。声幅曲线为高幅值。2.部分胶结：一部分能量在套管中传播，也有相当大能量透射到地层中。全波列波形中套管波幅度中等，地层波也呈中等强度变密度曲线左端套管波为灰白间隔直线条；右端地层波为灰白间隔的曲线条。声波曲线为中等幅值。3、两个界面都胶结好：套管、水泥和地层连成一体，大部分能量通过套管透射水泥，再透射到地层中。全波列波形中套管波幅度很弱，地层波很强变密度曲线左端套管波为灰白模糊不清直线或缺失；右端地层波为黑白反差明显的曲线条‘声幅曲线为低幅值。11、简述密度测井的原理答：N=Noe(上-μl)当伽马射线只发生康普顿效应时，μ为康普顿吸收系数。N=Noe(上-σeNAZ/A*ρbl),Z/A=1/2；则N=Noe(上-σeNA/2*ρbl)，lnN=lnNo-σeNA/2*ρbl,lnN=lnNo-kρbl；所以ρb=1/A(lnN-B)。一般源距选定后对仪器进行刻度，找到N与ρb的关系，则记录散射γ计数率N，就可以得到地层密度ρb=1/A(lnN-B),B=lnNo12、简述密度测井资料的影响因素密度测井不仅受岩性（骨架密度）的影响，而且还受孔隙度（φ）和孔隙流体（ρf）的影响①岩性（骨架密度ρmn）的影响：在比较简单的岩性剖面上，加砂泥岩剖面中划分砂泥岩，碳酸盐岩剖面中划分裂缝性层段等，用密度测井资料可以得到满意的结果，特别是利用密度测井资料划分致密地层的岩性特别有利。如果在密度测井探测范围中有天然气，由于天然气密度小，且与水或油的密度有显著差异，因此在ρb油线上气层显示为较低的ρb值。②孔隙度（φ）影响：密度测井所反映的孔隙度是岩层的总孔隙度，可知孔隙度的大小对密度测井有影响。③孔隙流体的影响：如果泥浆侵入浅或无侵入，那么地层孔隙中的烃将影响密度测井值。其中油的密度大约为0.8g/立方厘米左右，与地层水的密度差别较大，所以影响不大；而天然气则显著地影响地层密度ρb，如果取ρf=1.0，则所求孔隙度偏大。④泥质的影响：一般泥质密度ρsh与砂岩骨架密度ρma比较接近，对密度测井影响小。13.简述利用等效体积计算孔隙度的方法答：纯砂岩：ρb=φρf+(1-φ)ρma泥质砂岩：ρb=φρf+Vsh+(1-φ-Vsh)ρma14、简述中子寿命测井原理答：在无限均匀介质中，热中子的寿命在数值上等于该介质中热中子的平均扩散自由程λa和热中子的平均速度v的比值，即τ=λa/v=1/v∑=4550/∑.测量得到τo，即可得∑.中子扩散方程经过适当的简化后，可解出热中子密度n的时间分布，n=noe(上-t/τ),这是中子寿命测井的理论基础。实际中子寿命测井并不是直接测热中子的密度，而是测量与n1,n2成正比的，由两个时间所测得的俘获γ射线计数率N1,N2，本底Nb。有∑=10466/ΔT*lg*(N1-Nb)/(N2-Nb),τ=4550/∑.测井时根据N1,N2和Nb，记录∑曲线并计算，同时记录τ曲线。15、简述利用中子寿命测井曲线监视油水界面移动的方法答：采用“TDT时间对比技术”，在油气井投产后不久测一条参考曲线，在油气井生产过程中定期测对比曲线。通过不同时间所测TDT曲线的对比，监视Sw的变化和油（气）水界面的移动情况。当解释层的岩性、孔隙度和地层水矿化度均大致相同时，可使用“泥岩参考法”判断油水层。①画出泥岩参考线，根据井剖面上∑曲线最大值画出。（∑小）②画出水层线，根据含水纯地层的∑值画出（∑o）③画出油层线，根据剖面上典型油层的∑值画出。若无典型油层时，根据φ、∑w，估算Δ∑画出。（∑os）④判断油、气层，∑∑o为油层，∑∑os为气层。16简述斯通利波、伪瑞利波的速度和特征答：斯通利波：1）它是一种界面波在井内、地层中传播成指数衰减，受流体波影响大，受横波影响小，纵波影响可忽略。2）具有频散性质，无截止频率，说明在整个频段都能激发此波；在高速地层（VsVo）低频段V≈0.9Vo，高频段V≈0.96Vo；在低速地层（VsVo），频散严重，速度小于横波速度，约为0.6Vo.3）能量主要集中在低频处，在小于5kHz范围内这种波的低频波也称为管波。伪瑞利波：1）它是全反射波（波数在K1—Ks=w/v），即声射线入射角在（θs,π/2）之间。由于存在许多声射线，伪瑞利波有许多模式波。2）它是一种界面波，在径向方向γ，井内按Jo（X1a）震荡衰减（X1为井中径向上波数），在地层中近似指数规律衰减；在Z轴上部衰减。3）相速度：声波测井发射信号是声脉冲，看成不同频率、不同振幅的各种连续波组成。其速度随频率变化称频散。ψ频散性严重；K存在截止频率，只有声源频率高于截止频率时才激发此波；λ随着频率的增加速度下降快，最近趋近泥浆速度。4）群速度：存在极小值，低于泥浆波速度，此处为爱雷相，能量也为最大，称高频伪瑞利波；速度在Vs—Vo之间为低频伪瑞利波，截止频率处能量幅度接近为零，并且速度为横波速度，说明横波与伪瑞利波是分离的。5）低频时与横波密切，高频时与流体波密切，纵波对它影响可以忽略。17自然伽马测井曲线影响因素（1）积分电路的影响（测速*积分电路时间常数）由于记录仪器中的积分电路具有惰性（充/放电需要时间），输出电压相对于输入要滞后一段时间而仪器又在移动，可能使测井曲线发生畸形，主要为：极大值减小，且不在地层中心而向上移动，视厚度增大，半幅点上移。一般：地层厚度越小，积分电路的影响越大，曲线畸变越严重。实际测井中要适当控制测井速度。（2）放射性涨落的影响由于地层中的放射性核素的衰变是随机的且彼此独立，同时伽马射线被探测到也是偶然独立的，使得每次测量结果不完全相同但结果满足统计规律，这种现象叫放射性涨落或统计起伏现象。（3）地层厚度的影响：厚度增加极大值变化（4）井眼的影响井眼直径变大相当于伽马射线通过的路程变大，被吸收的几率变大，被探测几率变小，曲线值变小；同时泥浆的种类（含放射性物质或非放射性物质）也对曲线有影响。一、计算泥质含量1、自然电位测井：Vsh=(SSP-PSP)/SSP=1-α。α为自然电位减小系数；PSP含粘土地层的静自然电位（假静自然电位）；SSP含粘土地层水矿化度相同的纯地层静自然电位。2、自然伽马测井：（1）相对值法：自然伽马相对值I（GR）=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；GR、GRmin、GRmax分别为解释层、纯地层和泥岩的自然伽马测井值。泥质含量：Vsh=[2(GCOR*I(GR))-1]/[2(GCOR)-1]；GCOR为希尔奇指数，新地层3.7；老地层2。（2）绝对值法：Vsh=（ρbGR-Bo）/(ρshGRsh-Bo)；Bo纯地层背景值，Bo=ρsdGRsd(或ρ纯GR纯)；ρb,ρsh,ρsd,ρ纯分别为解释层，泥岩，砂岩，纯地层的自然伽马值。二．计算孔隙度1、密度测井：ρb=φρf+(1-φ)ρf，φ=(ρma-ρb)/(ρma-ρf)；φ孔隙度，ρma岩石骨架密度，ρf探测范围内的空隙流体密度。2、声波测井：Δt=Δtfφ+Δtma(1-φ),φ=(Δt-Δtma)/(Δtf-Δtma)；φ孔隙度，Δt岩层时间差曲线上的读值，Δtf液体的时差，Δtma岩石的骨架时差。三、计算含油饱和度原始地层Rt/Rw=ab/φmSwn，Sw+So=1,Shr+Smo=So；冲洗带Rxo/Rmf=ab/φmSxon，Sxo+Shr=1,Smo=Sxo-Sw；So—原始地层含油饱和度，Sw—原始地层含水饱和度；Rt—原状地层电阻率，Rw—地层水电阻率；Shr—冲洗带含油饱和度，Sxo—冲洗带含水饱和度；Rxo—冲洗带电阻率，Rmf—泥