石油工業產業鏈主要包括地質調查、油氣勘探、油氣開發、油氣生產、煉油化工等環節。其中，油氣勘探、油氣開發、油氣生產過程需應用到石油測井技術，其作用為測量、記錄、分析井下岩石或流體的物理特性，並承擔儲集層油氣評價、地層評價和完井評價的任務。石油測井是整條石油工業產業鏈中不可或缺的，亦是技術含量最高的環節之一。
油氣勘探就是利用各種勘探手段尋找和查明油氣資源、確定油氣聚集有利地區、找到儲油氣的圈閉、探明油氣田面積和油氣層情況並**產出能力的過程；油氣開發是在油田最終投產前的必要環節。乙個油氣田的開發，往往要打幾百口甚至幾千口或更多的井，用以布置井網，分別用於測試、採油和觀察等不同目的；油氣生產是把在油井中的油、氣從井底舉公升到井口的整個過程。油氣的上公升可以依靠地層的能量自噴，也可以依靠抽油幫浦、氣舉等人工增補的能量舉出。
下圖顯示了油氣勘探、油氣開發、油氣生產全過程中測井的使用：
具體應用如下：
油氣勘探方面，由於石油和天然氣埋藏於數千公尺的地下，為了找到和開採石油和天然氣，首先要鑽勘探井。在鑽完勘探井後，利用測井儀器對井下地層進行測量，確定地層是水平的還是傾斜的（產狀），是由何種岩石構成，地層孔隙空間（孔隙度的大小），含油氣的多寡（含油飽和度的大小），以及石油天然氣是否能開採出來（滲透率的大小），並且劃分出含石油天然氣地層和含水地層。
油氣開發方面，油氣勘探結束並初步確認油氣藏的位置、大小等資訊後，在勘探區域鑽多個開發井。在鑽完開發井後，並利用測井儀器得到的地層資訊得出含石油天然氣地層的準確深度和厚度，地層孔隙度、含油飽和度以及滲透率大小的進一步資訊，為計算石油天然氣儲量和油氣田開發設計提供可靠依據。
油氣生產方面，在採油過程中要測量各層的油氣產量，並監視井下地層還剩有多少石油天然氣，注水效果等，需進行生產測井。
總之從一口井開鑽起，到油層枯竭，油井報廢為止，都要進行測井，測井是油氣勘探和油田開發全過程中最可靠的監測方法，也可以說不進行測井就無法勘探和開發石油天然氣。
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