簡(jiǎn)述幾種測(cè)井方法的原理和特點(diǎn)

曹　靜　吳燦燦　楊　光　金紅娣　李　雪　劉　浩

摘要：測(cè)井技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于油田、煤田等地質(zhì)勘探、深海鉆探、大洋鉆探、國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃、德國(guó)的大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃等項(xiàng)目。采用測(cè)井曲線研究古環(huán)境、古氣候，確定地層性質(zhì)等方面取得了進(jìn)展，使測(cè)井技術(shù)由油氣、煤炭測(cè)井的地層分析上升到測(cè)井地質(zhì)的成因研究，也滲透到提取古氣候信息的領(lǐng)域上。

關(guān)鍵字：測(cè)井；電阻率測(cè)井；電化學(xué)測(cè)井；聲測(cè)井

1概述

測(cè)井方法是許多應(yīng)用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測(cè)井)中的一種，是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性測(cè)量地球物理參數(shù)的方法?？梢院?jiǎn)單的認(rèn)為是把地面上的勘探方法移動(dòng)到了井內(nèi)，這主要是由于單純的在地面做勘探具有它的局限性，比如地面電法勘探中，雖然能得到電阻率曲線然后綜合分析，但是卻是地下勘探體積內(nèi)的電阻率的綜合反映，并不能得到地層的真電阻率，而測(cè)井技術(shù)中的電阻率卻可以反映真電阻率。而且很多其他地球物理方法勘探完之后都會(huì)合理的布置井眼用以驗(yàn)證所測(cè)資料的準(zhǔn)確性。

目前測(cè)井技術(shù)主要應(yīng)用于石油的勘探與開(kāi)發(fā)，煤田的勘探等，隨著科技的發(fā)展和地質(zhì)勘探的要求，測(cè)井的方法也在不斷創(chuàng)新，有電阻率測(cè)井、電化學(xué)活動(dòng)性測(cè)井、低頻電磁法測(cè)井、聲測(cè)井、放射性測(cè)井(密度測(cè)井、自然伽瑪測(cè)井、伽瑪-伽瑪測(cè)井、X射線熒光測(cè)井、中子測(cè)井)等，最近發(fā)展起來(lái)的測(cè)井方法有核磁共振測(cè)井、聲波成像測(cè)井、井間電磁成像測(cè)井、電阻率成像測(cè)井、多極子聲波測(cè)井、高分辨率感應(yīng)測(cè)井等。

2測(cè)井方法原理

2.1自然伽馬測(cè)井

自然伽馬測(cè)井(GammaRayLog)(GR)是以記錄鉆孔剖面上自然伽馬射線強(qiáng)度或能量為基礎(chǔ)的核測(cè)井方法。測(cè)井巖層中放射性元素(主要為K、Th、U)通過(guò)原子衰變放射出來(lái)的伽馬射線的強(qiáng)度，不同的巖性中放射性元素的含量不同，種類也有所差異。根據(jù)各種巖性具有不同的伽馬射線強(qiáng)度，測(cè)井過(guò)程便可以得到相關(guān)的伽馬強(qiáng)度值，間接分析地下巖層的性質(zhì)。各地層的天然伽馬值隨巖石泥質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)含量的增多而增大，隨巖石粒度的增大而減小(含礦層除外)，自然伽馬曲線可以反映沉積地層的變化情況，從而反映沉積環(huán)境的情況。由于值與巖石成份有關(guān)，因此自然伽馬曲線可以反映沉積地層的變化情況，從而反映沉積環(huán)境的情況。

2.2電阻率測(cè)井

電阻率測(cè)井是根據(jù)自然界中各種不同巖石和礦物的導(dǎo)電能力不同的特點(diǎn)，區(qū)別鉆井剖面上的巖石性質(zhì)的一種方法。它是基于在井中測(cè)量被鉆孔穿過(guò)的礦、巖石的電阻率，并根據(jù)電阻率的差異，來(lái)劃分鉆孔地質(zhì)剖面，研究和解決井下的一些地質(zhì)問(wèn)題。影響巖石電阻率的因素有很多，（1）巖石礦物成分的影響：巖石電阻率與巖石中礦物的成分、含量及其分布特征有關(guān)。（2）巖石含水性的影響：巖石中含水量的多少，地層電阻率與含有飽和水的地層相比，所測(cè)得的電阻率值要比含水的值大，天然氣水合物層位在電阻率測(cè)井曲線上具有相對(duì)高的電阻率偏移。（3）沉積構(gòu)造的影響：巖石的電阻率具有明顯的方向性，即沿層理和垂直層理的導(dǎo)電性不同。還有巖石電阻率隨粒度的增大而增加，隨泥質(zhì)含量的增加而減小等。利用這些就可以分析得出地下巖性的分布情況，達(dá)到勘探的目的。

2.3聲波時(shí)差測(cè)井

聲波時(shí)差測(cè)井是根據(jù)不同波阻抗的物質(zhì)、表面的粗糙程度不同，對(duì)聲波的反射能力不同，通過(guò)測(cè)量巖石對(duì)聲波的反射情況(回波的幅度和傳播時(shí)間)的一種測(cè)井方法。聲波也可以被當(dāng)做一種彈性波，在地下傳播時(shí)對(duì)不同的巖石，所反映的聲波時(shí)差曲線不同，主要是因?yàn)閺椥阅Ａ坎煌斐刹ǖ膫鞑ゲ煌?，得到的曲線也不同。所以影響聲波時(shí)差測(cè)井的因素可以從波的傳播和巖石性質(zhì)來(lái)綜合考慮。比如與飽和水或游離氣的層位相比，含天然氣水合物層位聲波時(shí)差就要低一些。

2.4自然電位測(cè)井

自然電位形成原因較為復(fù)雜，按電化學(xué)作用種類的區(qū)分主要有擴(kuò)散與擴(kuò)散吸附作用、氧化還原作用以及電極極化作用等。自然電位測(cè)井是測(cè)量鉆井的井中電極與地面電極之間的電位差。 鉆探引起的水合物分解除了造成水合物分布層段井徑的擴(kuò)大外，還使得該井段泥漿離子濃度降低，從而導(dǎo)致泥漿活度降低，水合物上下巖層的高活度地層水向該井段擴(kuò)散(氯離子擴(kuò)散速度比鈉離子大)，最終使水合物賦存井段泥漿中負(fù)電荷數(shù)增多而呈現(xiàn)負(fù)的電位異常。

2.5中子孔隙度測(cè)井

中子測(cè)井是一類利用中子與巖石相互作用的各種效應(yīng)，來(lái)研究鉆井剖面巖層性質(zhì)的測(cè)井方法。中子測(cè)井反映的是巖層中的氫含量，是石油和煤田測(cè)井中常用的方法。對(duì)于砂質(zhì)沉積物而言，大體反映了為流體充滿的孔隙度， 中子孔隙度測(cè)井:含天然氣水合物層位中子孔隙度略微增加，這與含游離氣層位中子孔隙度明顯降低恰好相反。

2.6密度測(cè)井

密度測(cè)井是以康普頓效應(yīng)為理論依據(jù)，研究地層對(duì)伽馬射線的散射和吸收特性，通過(guò)在鉆孔中測(cè)定地層的散射伽馬射線強(qiáng)度解決地質(zhì)問(wèn)題的一種人工伽馬測(cè)井方法。由于煤系地層中煤層與巖層有明顯的密度差異，因而密度測(cè)井是判別煤層的最有效方法。密度測(cè)井經(jīng)常被用在解釋煤層、區(qū)分巖性及劃分鉆孔地質(zhì)剖面、確定巖層的孔隙度、劃分巖溶、裂隙發(fā)育帶和破碎帶等。

2.7成像測(cè)井技術(shù)

成像測(cè)井技術(shù)是美國(guó)率先推出的具有三維特征的測(cè)井技術(shù)，是當(dāng)今世界最新的測(cè)井技術(shù)。傳統(tǒng)的測(cè)井只能獲取井下地層井眼周向和徑向上單一的信息，它適用于簡(jiǎn)單的均質(zhì)地層。而實(shí)際上地層是非均質(zhì)的，尤其是裂縫性油氣層的非均質(zhì)性最為明顯，在地層的周向和徑向上的非均質(zhì)性也非常突出。地層微電阻率掃描成像測(cè)井儀，是在多個(gè)極板上分別安裝若干個(gè)間距很小的鈕扣狀的小電極，當(dāng)電極扣向井壁地層發(fā)射電流的時(shí)候，電極接觸的巖石成分、結(jié)構(gòu)及所含的流體的電阻率差異會(huì)引起電流的變化，據(jù)此生成電阻率的井壁成像。高分辨率電阻率成像測(cè)井是根據(jù)巖層中巖石、流體電阻率的不同，通過(guò)測(cè)量井壁各點(diǎn)的電阻率值，然后把電阻率值的相對(duì)高低用灰度(黑白圖)或色度(彩色圖)來(lái)表示的測(cè)井方法，可以進(jìn)行詳細(xì)的沉積和構(gòu)造解釋。

3結(jié)束語(yǔ)

地球物理測(cè)井是應(yīng)用地球物理方法劃分鉆孔剖面、評(píng)價(jià)地層，進(jìn)而解決某些地質(zhì)問(wèn)題的一門(mén)技術(shù)科學(xué)，是地質(zhì)勘探和工程勘探的重要手段。在具體施工的過(guò)程中，我們要根據(jù)不同的地區(qū)的特性，利用多種測(cè)井方法的原理和特點(diǎn)，配合有效的測(cè)井方法來(lái)達(dá)到勘探的目的。

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