第十章成像測井部分

2023-01-25 18:54:02 字數 3981 閱讀 6894

第十章成像測井部分(5學時)

第一節、 地層微電阻率掃瞄成像測井

地層微電阻率掃瞄成像測井是一種重要的井壁成像方法,它利用多極板上的多排鈕扣狀的小電極向井壁地層發射電流,由於電極接觸的岩石成分、結構及所含流體的不同,由此引起電流的變化,電流的變化反映井壁各處的岩石電阻率的變化,據此可顯示電阻率的井壁成像。自80年代斯倫貝謝公司的地層微電阻率掃瞄測井(fms)投入工業應用以來,得到了迅速的發展,如今已是井壁成像的重要測井方法。

我們知道,微電阻率測井貼井壁測量,探測深度淺而垂向解析度高,因而對井壁附近地層的電性不均勻極為敏感。因此,人們利用微側向測井研究沖洗帶和裂縫,利用四條微電導率測井曲線確定地層傾角,識別裂縫,研究沉積相等。但是,這些微電阻率測井無法確定裂縫的產狀,無法區**縫、小溶洞和溶孔,這些問題都可由微電阻率掃瞄測井解決。

1、電極排列及測量原理

地層微電阻率掃瞄成像測井採用了側向測井的遮蔽原理,在原地層傾角測井儀的極板上裝有鈕扣狀的小電極,測量每個鈕扣電極發射的電流強度,從而反映井壁地層電阻率的變化。通常把電流電平轉換成灰度顯示,不同級別的灰度表示不同的電流電平,這樣就可用灰度圖來顯示井壁底電阻率的變化。

第一代fms是在地層傾角測井儀兩個相鄰極板上裝上鈕扣狀電極,每個極板上裝有4排27各電極,共有54個電極,每排電極相互錯開,以提高井壁覆蓋率。對8.5in的井眼,井壁覆蓋率為20%。

為提高井壁覆蓋率,第二代儀器在4個極板上都裝有兩排鈕扣電極,每排8個共16個電極,4個極板共64電極,對8.5in井眼,井壁覆蓋率達40%,這種儀器在電極上作了很大的改進,把原來的4排電極改為2排電極,能更準確地作深度偏移。

2、全井眼地層微電阻率掃瞄成像測井(fmi)

斯倫貝謝公司在前述儀器基礎上,又研製了fmi。該儀器除4個極板外,在每個極板的左下側又裝有翼板,翼板可圍繞極板軸轉動,以便更好地與井壁接觸。每個極板和翼板上裝有兩排電極,每排12個電極,8個極板上共有192個電極,對8.

5in井眼,井壁覆蓋率可達80%,能更全面精確地顯示井壁地層的變化。

該儀器可根據使用者要求進行三種模式的測井:

(1) 全井眼模式測井。用192個鈕扣電極進行測量,進行井壁成像。

(2) 4極板模式測井。此時用4個極板上的96個電勢進行測量,翼板上的電極不工作,對於地質情況較熟悉的區域,採用這種方式測井可提高測速,降低採集資料量和測井成本,但對井壁覆蓋率降低一半。

(3) 地層傾角測井。當使用者不需要井壁成像,而需要地層傾角時,可用這種模式測井。這是只用4個極板上的8個電極測量,得出高解析度地層傾角儀同樣的結果,測速可進一步。

在應用fmi資料時,通常在乙個地區,選有代表性的引數井進行取芯,並作fmi測井,通過與巖芯柱的詳細對比,研究有關地質特徵在井壁影象中的顯示,就能充分利用這些特徵解決地質問題。

第二節、偶極橫波測井

普通的聲波測井得到廣泛的應用,但這種方法只能在硬地層中測量縱波和橫波,效果良好。在軟地層中卻無法測量橫波,為此斯倫貝謝公司研製了偶極橫波成像(dsi)測井。

1、dsi測井原理

普通聲波測井使用單極聲波發射器,在硬地層()條件下,可以得到縱波和橫波時差,如長源距聲波全波列測井那樣。但在疏鬆地層()中,由於地層橫波首波與井中泥漿波一起傳播,因此單極聲波測井無法獲得橫波首波。

dsi採用偶極聲波源(即聲波源由兩個單極聲波源組成),它很像乙個活塞,能使井壁的一側壓力增大,而另一側壓力減小,故使井壁產生擾動,在地層中直接激發縱波和橫波,這種擾曲波的振動方向與井軸垂直,但傳播方向與井軸平行。通常這種聲波發射器的工作頻率一般低於4khz,另外,它還有低頻發射功能,其頻率可低於1khz,在大井眼和速度很慢的地層中可得出很好的結果,同時增大了探測深度。

這種由井眼擾曲運動形成的剪下擾曲波具有頻散特性(傳播速度隨頻率的變化而變化),不同頻率其傳播速度不同,在高頻時其速度低於地層橫波速度,低頻時與橫波速度相同。由此可見,用dsi可以由擾曲波提取地層的橫波時差。

dsi儀器由發射器、接收器和資料採集電子線路組成。發射器由三個發射器單元組成,下偶極發射器和上偶極發射器(兩者方向相互垂直),乙個單極全方位陶瓷發射器。可用低頻脈衝激勵單極換能器產生斯通利波,用高頻脈衝極力該換能器產生縱波和橫波。

用低頻脈衝激勵偶極換能器產生縱波和橫波。

2、該儀器的工作方式

dsi有多種工作方式,可以進行任意組合:

(1) 下偶極方式:採集和處理下偶極發射器,相應接收器接收偶極波形資料及擾曲波慢度,獲取有關橫波資料。

(2) 上偶極方式:採集和處理上偶極發射器,相應接收器接收偶極波形資料及擾曲波慢度,獲取有關橫波資料。

(3) 斯通利波方式:當用低頻脈衝激勵單極發射器,採集和處理相應接收器接收到的單極波形資料,從而得到斯通利波時差。

(4) 縱波和橫波方式:當用高頻脈衝激勵單極發射器,採集和處理相應接收器接收到的單極波形資料,從而得到縱波和橫波時差。

(5) 首波檢測方式:當用高頻脈衝激勵單極發射器發射時,採集和處理相應接收器接收到的單極波與閾值的交叉資料,測得縱波時差。

3、dsi的應用

dsi除一般縱波的應用外,主要還有以下幾方面的應用:

(1) 鑑別岩性和劃分氣層。利用(縱、橫波速度比)與(縱波時差)的交會圖可以鑑別岩性和劃分氣層。

(2) 劃**縫帶。當斯通利波遇張開裂縫時,由於裂縫處聲阻抗大,故使斯通利波的能量被反射,通過對斯通利波波形的處理,可提取反射係數,從而判別裂縫帶。

(3) 進行岩石機械特性分析。根據測得的縱、橫波時差及地層密度,可以計算地層岩石的機械特性,如泊松比,楊氏模量及拉梅係數()等。

dsi是乙個新的測井技術,在其解釋方法和應用方面尚需進一步研究開發。

第三節、核磁共振測井(nml)

核磁共振測井是一種適用於裸眼井的測井新技術,是目前唯一可以直接測量任意岩性儲集層自由流體(油、氣、水)滲流體積特性的測井方法,比其它方法有明顯的優越性。

1、基本原理

核磁共振技術是利用原子核的順磁性以及與它們相互作用的外加磁場。原子核是一具有自旋而且帶電的系統,所以它們的旋轉便產生磁場,其強度和方向可用一組核磁矩(m)的向量引數來表示。在沒有任何外場的情況下,核磁矩(m)是無規律地自由排列的。

在有固定的均勻強磁場影響下,這個自旋系統被極化,即m重新排列取向,沿著磁場方向排列。同時,原子核還存在軌道動量矩,象陀螺一樣環繞,這個場的方向以頻率進動。與磁場強度成正比,並稱為拉莫爾頻率。

其中,為原子核的旋磁比;為原子核的磁矩;為原子核的動量矩。

在極化後的磁場中,如果在垂直於的方向再加乙個交變磁場,其頻率也為,將會發生共振吸收現象,即處於低能態的核磁矩,通過吸收交變磁場提供的能量,越遷至高能態,此現象稱為核磁共振。

造岩元素中各種原子核的核磁共振效應的數值是不同的,它首先決定於原子核的旋磁比,岩石中元素的天然含量以及包含該元素的物質賦存狀態。

核磁測井以氫核與外加磁場的相互作用為基礎,可直接測量孔隙流體的特徵,不受岩石骨架礦物的影響,能提供豐富的底資訊,如地層的有效孔隙度、自由流體孔隙度、束縛水孔隙度、孔徑分布及滲透率等引數。

氫核在地磁場中具有最大的旋磁比和最高的共振頻率,根據含氫物質的旋磁比、天然含量和賦存狀態,氫是在鑽井條件下最容易研究的元素。因此,包含某種流(水、油或天然氣)中的氫原子核是核磁測井的研究物件。

對於靜磁場,熱平衡時,處於地磁場的氫核自旋系統的磁化向量與靜磁場方向相同,加極化磁場後,磁化向量偏離靜磁場方向,經核磁共振達到高能級的非平衡狀態,斷掉交變極化磁場後,磁化向量又將通過自由進動朝著靜磁場方向恢復,使自旋系統從高能級的非平衡狀態恢復到低能級的平衡狀態,這個恢復過程稱為弛豫時間。

實際測井時,以地磁場當成靜磁場,通過下井儀首先把乙個很強的極化磁場加到地層中,等氫核完全極化後,再撤去極化場,則氫核磁化向量便繞地磁場自由進動,在接收線圈中就可測到乙個感應電動勢。由於束縛水和可動流體的弛豫時間不同,所以束縛水、可動流體在接收線圈中產生的感應電動勢的強弱和持續時間也不一樣。測井前事先刻度出束縛水和可動流體的弛豫時間,這樣束縛水、可動流體的資訊就可直接在測井曲線上反映出來,即可直接計算出自由水、束縛水飽和度。

2、核磁共振測井的用途

(1) 劃分儲集層

(2) 確定儲層的有效孔隙度

(3) 確定滲透率、顆粒大小

(4) 確定殘餘油飽和度

(5) 在瀝青化的儲集層中劃分含可動油的夾層

(6) 估計含油地層的自由水含量,確定儲集層的產能

(7) 評價低電阻率油層

第十章技術

第一節一般規定 一 基本規定 1 施工技術資料的形成應符合國家相關的法律 法規 施工質量驗收標準和規範 工程合同和設計檔案的規定。施工技術資料的依據,同時應符合地方規定。2 工程各參建單位應將施工技術資料的形成和積累納人施工管理的各個環節和有關人員的職責範圍。施工技術資料應有專人負責收集 整理及審核...

第十章複習

第十章社會主義社會的法律調整及其機制 習題部分 一 填空題 1 法律調整的物件是社會關係參加者的 意志行為 2 基本的法律調整方式有 積極義務的調整方式 允許的調整方式 和 禁止的調整方式 3 法律調整是根據一定社會生活的需要,運用一系列 法律手段 對 社會關係 施加的有結果的 規範組織作用。4 法...

第十章木材

湖南城建職業技術學院 材料工程系 木材基本知識1.樹木分類 樹木按特徵可分為針葉樹和闊葉樹。木材基本知識木材基本知識2.木材的巨集觀構造 提問 美麗的木紋出至於哪個切面?木材的物理及力學效能 密度 1.55g cm 木材的密度基本相同,一般為1.48 1.56 kg m3 而表觀密度因樹種不同而不同...