李 賓

（山西省煤炭地質(zhì)148勘查院，山西 太原 030053）

1 自然電位曲線

1.1 劃分滲透性巖層

砂巖層滲透性的好壞和巖石中含泥質(zhì)多少有直接關(guān)系，而自然電位曲線也受巖石中泥質(zhì)含量的影響。一般滲透性好的地層（顆粒粗、分選好、含泥質(zhì)少），在地層水礦化度大于泥漿礦化度的情況下，自然電位為較大的負異常；滲透性差、致密的地層（顆粒細、分選差、含泥質(zhì)多），自然電位為較小的負異常。因此，根據(jù)自然電位曲線可以粗略地判斷巖層的滲透性。在砂巖中含有泥質(zhì)夾層時，如果夾層的厚度不是很薄，在自然電位曲線上往往也能比較清楚地反映出來。所以，在一些地區(qū)不僅利用自然電位曲線定性地劃分滲透性地層，而且還利用自然電位曲線和微電極曲線相配合，來確定儲集層的有效厚度。

1.2 確定地層水電阻率

利用自然電位曲線確定地層水電阻率時，要選擇地層厚度足夠大、泥漿侵入不深、地層泥質(zhì)含量很低的含水砂巖層。再根據(jù)已知巖層電阻率、泥漿電阻率、地層厚度和井徑等數(shù)據(jù)，把自然電位曲線校正到靜自然電位。

2 普通電阻率法測井

2.1 鉆井地質(zhì)剖面的劃分

為了便于綜合分析各種鉆井資料以研究每口井地質(zhì)剖面的縱向變化特點，需進行井與井之間的剖面對比，以便了解巖性、厚度、構(gòu)造等水平方向上的變化。所以在一個地區(qū)內(nèi)往往采用一種或兩種普通電極系作為標準電極系，與自然電位和井徑曲線結(jié)合起來，構(gòu)成所謂的標準測井。

標準測井的成果圖件是標準測井曲線圖，它應(yīng)能把剖面上多數(shù)地層區(qū)分開；標志層應(yīng)反映比較明顯；視電阻率標準曲線的幅度變化應(yīng)能基本上反映出巖層真電阻率的變化，以便估計含油水情況?？傊瑯藴蕼y井應(yīng)對地質(zhì)分層、對比、編制構(gòu)造圖等區(qū)域性研究提供可靠的資料。在探井中，應(yīng)能顯示可能含油的地層，以便確定進一步詳細研究的井段。因此，標準測井圖也是鉆井地質(zhì)人員經(jīng)常使用的圖件之一。標準測井曲線圖的深度比例尺一般為1∶500，橫向比例則視各地區(qū)的地質(zhì)、地球物理條件而定。為了便于井間曲線的對比，同一地區(qū)最好采用相同的比例尺。由于不同類型、不同電極距的電極系測得的視電阻率曲線不同，解決地質(zhì)問題的能力也不相同，所以要想用最少的視電阻率曲線解決較多的地質(zhì)問題，就必須對標準測井所使用的電極系進行選擇。根據(jù)前面所提到的標準測井的任務(wù)，選擇標準電極系的基本原則是：能將鉆井剖面上各種電阻率和各種厚度的地層區(qū)分開來，并能準確地確定其界面；能根據(jù)視電阻率曲線較準確地估計地層的電阻率。

2.2 巖層真電阻率的估計

巖層電阻率和含油飽和度有直接關(guān)系，所以它是石油測井需要求取的一個重要參數(shù)。一般情況下，直接測得的視電阻率不僅和巖層電阻率有關(guān)，而且和井內(nèi)泥漿以及上下圍巖的電阻率有關(guān)，特別是在儲集特性良好的滲透性地層上，還要受泥漿侵入帶的影響。如果把視電阻率和有關(guān)的各個因素寫成函數(shù)形式，則有：

式中：Rt：巖層電阻率；

Ri：侵入帶電阻率；

Rm：泥漿電阻率；

Rs：圍巖電阻率；

D：侵入帶直徑；

d：井徑；

h：地層厚度；

L：電極距。

對于一些具體情況，可根據(jù)不同的介質(zhì)分布情況，得到一系列由Ra值和上述參數(shù)組成的理論曲線。在實際確定巖層電阻率時，是用不同電極距實測的視電阻率值構(gòu)成類似的曲線，然后和理論曲線對比，求出未知數(shù)。

在數(shù)學上，只是對一些特殊情況，如忽略井眼和侵入帶影響的水平多層介質(zhì)，或忽略鄰層影響的無限厚同軸柱狀介質(zhì)，可以給出解析解。對于一般情況下的地層模型，在電法測井的早期是用電阻網(wǎng)絡(luò)模型獲得理論曲線，隨著計算數(shù)學的進展和計算機的廣泛應(yīng)用，可以利用有限元或有限差分方法計算理論曲線。近幾年，由于數(shù)學理論與方法的進步，以及計算機的廣泛使用，橫向測井的手工解釋方法已有可能被數(shù)學的反演方法取代，并且可以解釋更為復(fù)雜的地層模型。電阻率法測井除了解釋方法不斷進步之外，測井方法也在不斷發(fā)展。目前，求取地層電阻率的任務(wù)，已主要由帶有聚焦特點的側(cè)向測井和感應(yīng)測井所完成。

3 側(cè)向測井的應(yīng)用

在泥漿礦化度比較高和地層厚度比較薄的情況下，側(cè)向測井是確定地層電阻率，并進一步確定含油飽和度的主要手段。深、淺側(cè)向測井曲線同微電阻率Rx0曲線相配合，對于劃分滲透性地層和判斷地層的含流體性質(zhì)有重要參考價值。深、淺側(cè)向測井相結(jié)合，對于劃分碳酸鹽巖剖面上的裂縫帶和估計次生孔隙度有很好的效果。

4 聲波速度測井在儲集層研究中的應(yīng)用

4.1 利用地層縱波速度確定孔隙度

根據(jù)實驗室對巖樣的研究，對于固結(jié)的（壓實的）純巖石，聲波傳播速度與孔隙度和孔隙中液體性質(zhì)之間存在下列關(guān)系：

式中：△t、△tf和 △tma分別為彈性波在巖石、孔隙液體和“巖石骨架”中的時差，表示在相應(yīng)物質(zhì)中，聲波每傳播1 m所需要的時間。整理上式可得聲波孔隙度計算表達式：

4.2 劃分巖性和地層對比

由于各類巖石聲波速度不同，所以根據(jù)聲波速度曲線可以劃分不同巖性的巖層。例如，砂泥巖剖面中，砂巖一般顯示低的時差，泥巖一般為高的時差。在含膏鹽剖面中，巖鹽為高的時差，無水石膏為低的時差。碳酸鹽巖剖面中，灰?guī)r和白云巖時差最低，泥灰?guī)r和泥巖時差較高。當白云巖或灰?guī)r有裂隙時，時差明顯增大。巖層類型一定，且孔隙度和巖性在橫的方向上大體穩(wěn)定時，時差曲線可以用來作地層對比。它的優(yōu)點是不受井眼大小和井內(nèi)泥漿礦化度的影響。

4.3 預(yù)測壓力異常地層

正常情況下，隨著埋藏深度的加大，泥巖地層的壓實程度隨之加大，孔隙中流體由于被排除而減少，地層的聲波速度則逐漸增大。在某些特殊構(gòu)造和沉積環(huán)境下，由于沉降過快，壓實程度較低，使一些泥巖層含有過多的孔隙水。這時，泥巖孔隙水的壓力將不是靜水壓力，而且承受一部分上覆地層壓力。這個壓力將傳遞給被其覆蓋的儲層，形成超壓儲層。預(yù)測超壓儲層對鉆井工程和地質(zhì)研究均有重要意義。地層的聲波速度可以反映地層的壓實程度和孔隙度變化，因此，利用聲波速度測井可以發(fā)現(xiàn)超壓帶。正常情況下，泥巖聲波速度的變化趨勢是隨深度增加而增大的。當出現(xiàn)超壓地層時，速度變化將偏離正常趨勢。在不同地區(qū)，常?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗，從實測時差值與正常時差值的偏離程度來估計出超壓幅度。

5 自然伽馬測井

在煤炭勘探中，自然伽馬測井曲線主要用來劃分巖性、判斷儲集層、估計儲集層的泥質(zhì)含量和進行井間地層剖面對比。

5.1 判斷巖性和劃分滲透性巖層

自然伽馬測井是根據(jù)巖石中放射性物質(zhì)的多少來劃分鉆井剖面的，而放射性物質(zhì)含量與巖性之間的關(guān)系是受多種因素影響的，每種巖石的放射性并不是一個固定的數(shù)值，而是在一定范圍內(nèi)變化的。因此，在一個地區(qū)開始進行自然伽馬測井時，應(yīng)該把自然伽馬測井曲線和鉆井剖面上的各種巖石進行對比，必要時可以在實驗室測定一些巖樣的放射性，找出本地區(qū)巖性和放射性強度之間的關(guān)系。利用這些關(guān)系才能指導(dǎo)我們根據(jù)自然伽馬測井曲線劃分巖性的工作。同樣，利用自然伽馬測井曲線劃分滲透性巖層也必須注意總結(jié)地區(qū)性的規(guī)律。因為利用自然伽馬測井曲線來區(qū)分滲透性與非滲透性巖層主要是根據(jù)泥質(zhì)含量的多少，所以利用這個方法必須滿足一定的條件。例如，除黏土礦物之外，滲透性地層中不含有其他放射性礦物，或由其他原因造成的放射性核素的富集等。

5.2 確定儲集層的泥質(zhì)含量

一般來說，沉積巖層的放射性主要和它的泥質(zhì)含量有關(guān)。因此，常常用自然伽馬測井曲線來估計泥質(zhì)的含量。下列關(guān)系通常被用來測量一級近似地估計泥質(zhì)的含量：

式中：GR純地層：該地區(qū)放射性強度最低的純地層的放射性強度；

GR泥巖層：該地區(qū)放射性強度最高的泥巖層的放射性強度；

GR目的層：準備求泥質(zhì)含量的目的層的放射性強度。

在不同地區(qū)和不同層系地層中，巖層放射性強度和泥質(zhì)含量的關(guān)系并不完全相同，在不同地區(qū)最好根據(jù)實驗找出相應(yīng)的關(guān)系。

5.3 地層對比

利用自然伽馬測井曲線進行地層對比有下列優(yōu)點：

（1）在一般情況下，自然伽馬測井曲線讀數(shù)和巖石孔隙中的流體性質(zhì)無關(guān)。

（2）自然伽馬測井曲線一般與泥漿性質(zhì)無關(guān)。

（3）在自然伽馬測井曲線上容易找到標難層。

6 密度測井

沉積巖的3種主要造巖礦物是：石英、方解石和白云石，以及不同黏土礦物的Pe值和U值具有明顯差別。因此，巖性密度測井的最主要用途是根據(jù)地層的礦物成分劃分巖性。如果把Pe測量結(jié)果和自然伽馬能譜測井、密度測井或中子測井的數(shù)據(jù)相結(jié)合，將能更好地識別巖性。

7 中子測井

最主要用途之一是確定地層孔隙度。在特定的地質(zhì)條件下，或結(jié)合其他測井資料，中子測井在探測天然氣、劃分巖性、區(qū)分煤層和剖面對比等方面也可以發(fā)揮重要作用。根據(jù)應(yīng)用的目的不同，為了獲得準確的結(jié)果，需要進行各種必要的校正。

7.1 確定孔隙度

中子測井讀數(shù)是巖石中主要的減速物質(zhì)——氫含量的反映。巖石中含量的多少，由含氫指數(shù)H表示。當?shù)貙又胁缓袔ЫY(jié)晶水的礦物，并且孔隙被含氫指數(shù)接近1的水或油充滿時，含氫指數(shù)和孔隙度有簡單的對應(yīng)關(guān)系。在非理想條件下，估計孔隙度時需考慮流體性質(zhì)和巖石類型的影響?，F(xiàn)代的補償中子測井或井壁中子測井記錄的測井曲線，直接以視孔隙度刻度。因為標準的刻度井是由石灰?guī)r構(gòu)成的，所以通常輸出的是石灰?guī)r孔隙度。總之，當?shù)貙硬皇鞘規(guī)r，或地層孔隙中含有輕烴或礦化度高的水，以及地層含有泥質(zhì)或其他含有結(jié)晶水的礦物時，解釋時都需要進行校正。

7.2 劃分巖性剖面

各類巖石因其結(jié)構(gòu)不同，含氫量也有不同的變化，因此，有可能根據(jù)中子測井來劃分巖性。中子測井讀數(shù)是和巖石中含氫的總量有關(guān)，所以它反映的是總孔隙度。為了把總孔隙度大，但有效孔隙度小的泥質(zhì)巖石和孔隙性巖石相區(qū)別，故在應(yīng)用中子測井時，通常是和自然γ測井相配合使用的。