地球物理测井课程设计

地球物理测井课程设计

指导老师：赵xx

报告人：党x

班级：勘探0xx7 班

学号：200xxxx10712

20xx年12月3日

一、 课程设计的目的和要求

此次课程设计是地球物理测井教学环节的延续，目的是巩固课堂所学的的理论知识，加深对测井解释方法的理解，会用所学程序设计语言完成设计题目的程序编写，利用现有绘图软件完成数据成图，对所得结果做分析研究，最终完成报告一份。

目的：运用所学的测井知识识别实际裸眼井测井曲线，能读出对应深度的测井曲线值。

岩性识别，应用测井解释原理，使用井径、自然伽马和自然电位曲线划分砂泥岩井段划分渗透层和非渗透层。

物性评价根据密度、声波和中子孔隙度测井的特点，在渗透层应用三孔隙度测井曲线求出储层的平均孔隙度。

电性分析，根据裸眼井电阻率曲线，判断储层的含油性。

根据阿尔奇公式计算出裸眼井原始含油饱和度和剩余油饱和度变化。

根据开发过程中含油饱和度的变化，确定储层含油性的变化，并判断该储层是含油层还是含水层。

识别实际测井曲线，能读出相应深度的测井值。

要求：划分渗透层和非渗透层时，要说明岩性测井划分岩性的理论依据，并根据岩性测井在渗透层和非渗透层的曲线的变化差异，说明划分岩性的依据。

储层物性分析。根据三孔隙度曲线，根据其影响因素特征，求出储层的孔隙度。

根据读出裸眼井和生产井储层电阻率值，使用c语言编程，根据孔隙度测井计算出的孔隙度值和阿尔奇公式，计算裸眼井原始含油饱和度和套管井剩余油饱和度。

用excel处理的结果验证编程处理结果的正确性。

课程设计报告应包括以下部分：实际测井曲线的方法原理及曲线特征；结合曲线数值的变化特征，运用测井原理分析所使用方法的依据；从测井原始曲线所读取的数据文件。说明储层孔隙度计算原理，经计算机处理得到地层的孔隙度数值。根据阿尔奇公式计算渗透层段裸眼井含油饱和度和套管井含油饱和度，说明其的变化，并判断油水层附上处理井段数据的源程序。

二 、课程设计的主要内容

1．运用所学的测井知识识别某油田裸眼井和套管井实际测井资料。

2．使用井径、自然伽马和自然电位划分砂泥岩井段划分渗透层和非渗透层。

3．根据密度、声波和中子孔隙度测井的特点，在渗透层应用三孔隙度测井曲线求出储层的平均孔隙度。

4．根据划分出的渗透层，读出裸眼井和生产井储层电阻率值。

5．根据阿尔奇公式计算裸眼井原始含油饱和度和剩余油饱和度。

6．根据开发过程中含油饱和度的变化，确定储层含油性的变化，并判断该储层的性质。

三、基本原理：

（一）岩性划分

岩性是指岩石的性质类型等，包括细砂岩、粉砂岩、粗砂岩等，同时还包括碎屑成分、填隙物、粒间孔发育、颗粒分选、颗粒磨圆度、接触关系、胶结类型等方面。通过划分岩性和分析岩心资料总结岩性规律，其研究主要依据岩心资料，地质资料和测井资料等。通过分析取心井的岩心资料和地质资料以及测井曲线的响应特征来识别岩性，并建立在取心井上的泥质含量预测解释模型。一般常用岩性测井系列的自然伽马GR、自然电位SP、井径CAL曲线来识别岩性。

1． 定性划分岩性

定性划分岩性是利用测井曲线形态特征和测井曲线值相对大小，从长期生产实践中积累起来的划分岩性的规律性认识。首先掌握岩性区域地质的特点，如井剖面岩性特征、基本岩性特征、特殊岩性特征、层系和岩性组合特征及标准层特征等。其次，要通过钻井取心和岩屑录井资料与测井资料作对比分析，总结出用测井资料划分岩性的地区规律。表1为砂泥岩剖面上主要岩石测井特征。

岩性	自然电位	自然伽马	微电极	电阻率	井径	声波时差
泥岩	泥岩基线	高值	低、平值	低、平值	大于钻头直径	大于300
页岩	近于泥岩基线	高值	低、平值	低、平值较泥岩高	大于钻头直径	大于300
粉砂岩	明显异常	中等值	中等正幅度差异	低于砂岩	小于钻头直径	260-400
砂岩	明显异常	低值	明显正幅度差异	中等到高，致密砂岩高	小于钻头直径	250-450
煤层	异常不明显	低值	无幅度差异	高阻	接近钻头直径	350-450

主要岩石的测井曲线特征

如对淡水泥浆井，地层剖面由砂岩、粉砂岩、煤层和泥岩四种岩石组成。如果测井资料有自然电位、自然伽马、微电极、密度和电阻率曲线，可按下列步骤区分它们：

①用自然电位和微电极测井曲线把渗透层和非透层区分开：砂岩和粉砂岩的自然电位有明显负异常，微电极有正幅度差，而煤层和泥岩自然电位无异常，微电极无幅度差。

②利用自然电位、自然伽马和微电极测井曲线区分砂岩和粉砂岩：砂岩的自然电位、自然伽马测井曲线的异常幅度大于粉砂岩的曲线异常幅度，在微电极测井曲线砂岩异常幅度差大于粉砂岩异常幅度差。

③利用电阻率和密度曲线可区分泥岩和煤层，煤层为高阻，泥岩为低阻；泥岩密度测井值较高而煤层密度测井值在剖面上看则很低。

2．定量评价

储集层的岩性评价的定量解释主要是指确定储集层岩石所属的岩石类别，计算岩石主要矿物成分的含量和泥质含量，还可以进一步确定泥质在岩石中分布的形式和粘土矿物的成分。

在定量计算方面主要是计算泥质含量和粘土含量。泥质含量是指岩石中颗粒很细的细粉砂(小于0.1mm)与湿粘土的体积占岩石体积的百分数，用符号Vsh表示。

目前，测井方法都是基于对地层矿物分布的测量来间接反映地层泥质含量，而不是对泥质含量进行直接测量，所以必须选择最能反映地层泥质含量的测井响应来建立测井解释模型。通常泥质含量的求取方法主要有自然伽马法和自然电位法，此外，还可应用自然伽马能谱、电阻率以及孔隙度测井（声波、密度、中子）交会法。

自然伽马确定泥质含量

除钾盐层外，沉积岩放射性的强弱与岩石中含泥质的多少有密切的关系。岩石含泥质越多，自然放射性就越强。

一般常用的经验方程如下：

Vsh =?

△GR =?

式中Vsh为地层泥质含量；△GR为自然伽马相对值;GR为自然伽马测井读数；GRmin为目的层段自然伽马测井读数最小值，即纯砂岩层段的自然伽马测井读数；GRmax为目的层段自然伽马测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然伽马测井读数；GCUR为经验系数，与地层的地质时代有关，可按地层时代在较广泛的地区由岩心分析资料求得。通常，对第三纪地层来说GCUR=3.7，老地层GCUR=2.0。

②自然电位确定泥质含量

从自然电位测井的基本理论可知，自然电位异常与地层中泥质含量有密切的关系，而且随着砂岩地层中泥质含量的增加，自然电位异常幅度会随之降低，故可以利用自然电位测井曲线定量计算地层的泥质含量。

一般常用的经验方程如下：

Vsh =?

△SP = ( SP-SBL-SSP )/SSP

式中Vsh为地层泥质含量；△SP为自然电位相对值；SP为自然电位测井读数；SSP为目的层段自然电位异常幅度，即纯砂岩层段与泥岩基线之间的的自然电位测井差值；SBL为目的层段自然电位测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然电位测井读数——泥岩基线；GCUR为经验系数。

此外，自然伽马能谱、中子、电阻率测井曲线具有同自然伽马和自然电位曲线相似的变化特征，因此，也能在很大程度上指示泥质含量的变化。

（二）物性评价

物性是指是指岩石的物理性质，主要包括孔隙度、渗透率等。其资料包括地质资料、岩心资料和测井资料等。通过研究取心井的地质资料、岩心资料，查看测井曲线的响应特征，并通过前面的岩性分析来判断物性的好坏，总结出孔隙度的规律和渗透率的大小，并建立在取心井上的孔隙度、渗透率的密度的预测解释模型。一般常用孔隙度测井曲线来判断物性，包括声波时差AC、密度测井DEN，中子测井CNL等。

储层物性反映的是储层质量的好坏，决定了油区的丰度和储量。应用测井资料对储层物性评价，主要是通过储层的有效孔隙度、绝对渗透率、有效渗透率、孔渗关系等进行储层的评价分类。

测井计算反映储层物性的参数主要有孔隙度、渗透率、泥质含量以及粒度中值，甚至颗粒分选系数等，显然储层孔隙度高、渗透率大、泥质含量低、粒度大而均匀则储层物性好，相反，储层孔隙度低、渗透率小、泥质含量高、粒度细或颗粒不均匀则储层物性差。

1. 孔隙度

孔隙度是反映储层物性的重要参数，也是储量、产能计算及测井解释不可缺少的参数之一。目前，用测井资料求取储层孔隙度的方法已经比较成熟，精度完全可以满足油气储量计算和建立油藏地质模型的需要。

声波、密度、中子三孔隙度测井的应用及体积模型的提出，给测井信息与地层的孔隙度之间搭起了一个有效而简便的桥梁。这三种测井方法是相应于地层三种不同的物理特性，并从三种不同角度上提供了地层孔隙度信息。经验表明，三孔隙度的测井系列对于高-中隙度的地层剖面，以及不同的储层类型，一般都具有较强的求解能力，并能较好地提供满足于地质分析要求的地层孔隙度数据。

常用的计算孔隙度的公式：

残余油气特别是气层对声波、密度以及中子测井计算的孔隙度影响是不同的。

在气层上，由于密度测井读数与含水地层相比偏低，因而在不考虑孔隙中流体性质的情况下，计算孔隙度偏高；而对中子测井而言，由于气体的含氢指数小于标准水层的含氢指数，因而计算孔隙度比实际孔隙度偏低。为此，在测井解释中，经常采用孔隙度测井在气层上的这一特点，来判断气层。

2. 渗透率

渗透率是评价油气储层性质和生产能力的又一个重要参数。由于受岩石颗粒粗细、孔隙弯曲度、孔喉半径、流体性质、粘土分布形式等诸多因素影响，使测井响应与渗透率关系非常复杂，各影响因素之间尚无精确的理论关系，所以只能估计渗透率。

目前，国内外已经发展了多种估算渗透率的解释方法，目前,获得储层渗透率的途径主要有岩心实验室测量渗透率、地震解释渗透率、电缆地层测试。

（三）含油气性评价

储集层的含油性是指岩层孔隙中是否含油气以及油气含量大小。地质上对岩心含油级别的描述分为饱含油、含油、微含油、油斑及油迹，其含油性依次降低。应用测井资料可对储集层的含油性作定性判断，更多的是通过定量计算饱和度参数来评价储集层的含油性。

通常计算的饱和度参数有：地层含水饱和度Sw，束缚水饱和度Swb，可动水饱和度Swm；含油气饱和度Sh或含油饱和度So，含气饱和度Sg，残余油饱和度Sor，可动油饱和度Som以及冲洗带可动油体积Vom=φSom和残余油体积Vor=φSor。应用这些参数来评价储集层的含油性。

1.定性判断油、气、水层

三者都存在于储集层中，它们测井上都具有其储集层测井曲线特征：

水层：自然电位负异常，幅值偏大，电阻率低值，径向电阻率梯度显示增阻侵入(淡水泥浆)的特点。　

油层：自然电位负异常，幅值偏小，自然伽马能谱中铀U为高值，电阻率高，径向电阻率梯度显示减阻侵入特点，声波曲线中△t变大，密度测井测Pb变小，中子测CNL孔隙度变小。　

气层：除具与油层相同特征外，尚具Δt明显变大或“周波跳跃”，Pb明显变小，DEN-CNL重叠图中镜像特征，中子伽马高值，一般测井曲线中具“三高一低”特点。

2.定量评价

评价油气层是测井资料综合解释的核心。而含水饱和度又是划分油、水层的主要标志，所以含水饱和度是最重要的储集层参数。

确定含水饱和度的基本方法，通常是以电阻率测井为基础的阿尔奇（Archie）公式：,

其中Sw为含水饱和度；a为与岩性有关的比例系数，一般为0.6~1.5；m为岩石胶结指数，常取2左右；b为与岩性有关的常数，常取1；n为饱和度指数，常取2；Rw为地层水电阻率；Rt为地层含油时的电阻率；Φ为岩石孔隙度。

虽然阿尔奇公式本来是对具有粒间孔隙的纯地层得出的，但实际上，它们可用于绝大多数常见储集层。

在目前常用的测井解释关系式中，只有阿尔奇公式最具有综合性质，它是连接孔隙度测井和电阻率测井两大类测井方法的桥梁，因而成为测井资料综合定量解释的最基本解释关系式。

实际应用时，一般先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度，用阿尔奇公式计算地层因素F，再根据地层真电阻率Rt和地层水电阻率Rw，由阿尔奇公式计算地层含水饱和度Sw或含油气饱和度Sh。

四、实际资料处理

（一）岩性划分

利用第二部分所用原理，用所给的测井资料做出相应的图件。并在所做的图件上进行相应的岩性剖面划分，并利用自然伽马计算泥质含量的公式，计算出泥质含量。

1．定性划分

运用自然伽马GR、自然电位SP、井径曲线的特征对研究段进行岩性划分。可将研究段划分为六段，其中三段的自然伽马值较低、自然电位为负异常、可判断出此三段为砂岩层；相反的可判断出三段为泥质含量较高的岩层段。

2．定量计算

定量评价是利用自然伽马计算泥质含量的公式：

Vsh =? △GR =?

对研究段的泥质含量进行计算，所求结果如表

岩层段（m）	平均泥质含量（％）	岩 性
1252.86m ~ 1254.7m	18.6	砂岩
1271.34m ~ 1284.06m	13.2	砂岩
1289.38m ~ 1312.42m	14.3	砂岩

（二）物性评价

物性评价是对以划分出的三段砂岩层的孔隙度与渗透率进行相关的说明与计算。

1. 定性评价

孔隙度曲线主要有：声波时差、密度和中子测井测井曲线。从声波时差测井曲线中可以看出：上述划分的砂岩段中的曲线幅度较为稳定，孔隙度较好。对于渗透率，一般认为孔隙度大的井段渗透率也相应较好。

2. 定量计算

对储集层的物性评价是通过对相应砂岩层的孔隙度计算，本课程设计通过已计算出的泥质含量和声波时差值代入式求得了所划分的砂岩段的孔隙度分别为：18.4%、18.1%、17.5%.

（三）含油气性评价

含油气评价主要是根据已给数据的电阻率曲线形态及相关数据分析其含油性好坏，计算含油饱和度或含水饱和度。

1．定性评价

从所绘曲线定性评价各个目的层段含油气性时，主要是观察电阻率曲线形态，一般电阻率越大含油性越好。

2．定量计算

计算含油饱和度主要是利用阿尔奇公式：， So = 1- Sw求得所划分砂岩段的含油饱和度分别为：1252.86m ~ 1254.7m含油饱和度为51％；1271.34m ~ 1284.06m的含油饱和度为62％；1289.38m ~ 1312.42m的含油饱和度为60％。

相关参数值：a=b=1,m=n=2,Rw=0.2,GCUR=2, Tma=160,Tf=600,TSH=170。

五、结果分析

根据所给测井数据和经过相应处理、计算得到的数据利用软件可得到以下解释曲线(如图所示)：

研究段主要的的储集层段有：1252.86m ~ 1254.7m、1271.34m ~ 1284.06m1289.38m ~ 1312.42m、三段。其泥质含量的平均值分别为18.6%、13.2%，14.3%;孔隙度平均值分别为18.4%、18.1%、17.5%；含油饱和度平均值分别为51％、62％、60％。

六、结论

在对测井数据处理时以一般使用自然伽马、自然电位、井径及微电阻率测井曲线进行岩性识别，使用自然伽马、自然电位、井径及微电阻率测井曲线进行储层划分，用声波速度、密度及中子曲线进行储层物性评价。根据划分出的渗透层，读出储层电阻率值并根据阿尔奇公式计算裸眼井原始含油饱和度和剩余油饱和度。

地球物理测井对油气勘探以及含油气井段评价有十分重要的意义，通过各种测井资料的分析与解释，能够很好的估测油层的岩性物性和含油气性对油田的实际探测与开采能起到十分重要的作用。

七、心得与体会

通过本次课程设计，我深刻体会到了测井工作的意义，对于平时上课所学的知识也有了更加深刻的理解，通过自己亲自用软件制图，对储集层进行物性划分，进行孔隙度，泥质含量，含油饱和度，含水饱和度的计算，强化了自己运用所学知识处理实际问题的能力，为以后的工作打下了一定的基础，课程设计过程中，老师耐心指导，同学们互相帮助，为我提供了很大的支持。

参考文献：赵军龙.测井方法原理[M].西安：陕西人民教育出版社.2008