测井知识（二）

==自然伽玛测井==

自然伽马测井是沿井身测量岩层的天然伽马射线强度的方法。通过测井结果就有可能划分出所钻地层的地质剖面、确定砂泥岩剖面中砂岩泥质含量和定性地判断岩层的渗透性。

1、自然伽玛测井原理

岩石中的自然放射性元素主要是铀(238U)、钍(232Th)及其衰变产物和钾的同位素(40K)。岩石中的自然放射性取决于U 、Th、K的含量。不同岩石放射元素的种类和含量是不同的。火成岩的放射性较强，变质岩次之，沉积岩最弱。钾、钍这两种物质的沉积主要跟岩石的吸附作用(颗粒越细，吸附的放射性物质越多)有关，而铀的沉积与氧化环境、还原环境及有机质的富集与否密切相关。沉积岩中又以泥岩(粘上)的放射性较强，砂岩、石灰岩、白云岩的放射性较弱，且随泥质含量的增加，而放射性增强。因此，利用自然伽马测井有可能区分岩性。特别是从剖面中识别非泥质地层，并估计储集层的泥质含量。

当自然伽马射线穿过钻井液和仪器外壳进入探测器。经过闪烁计数器，将伽马射线转化为电脉冲信号，经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。地面仪器把每分钟电脉冲数转变成与其成正比例的电位差进行记录，并下仪器沿井身移动，就连续记录出井剖面上自然伽马强度曲线，称为GR。

2、影响因素

1、测井速度：测速大，测井曲线形状发生畸变；

2、统计起伏：衰变和射线探测的随机性；

3、井眼条件的影响：井径、泥浆密度、套管、水泥环等。

3、自然伽玛测井的作用

1、划分岩性

根据不同的岩性然伽射线强度不同可以划分岩性。在砂泥岩剖面，纯砂岩GR最低，粘土最高，泥质砂岩较低，泥质粉砂岩和砂质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增加而升高。在碳酸盐岩地层中，纯石灰岩和纯白云岩最低，泥岩和页岩最高，泥灰岩较高，泥质石灰岩，泥质白云岩界于它们之间，也是随泥质增加曲线数值增高。膏盐剖面中，石膏层的数值最低，泥岩最高，砂岩在二者之间。

2、进行地层对比

(1)、一般与孔隙流体无关。储层含油、含水或含气对曲线影响不大，或根本没什么影响，用自然电位和电阻率进行对比，同一储层由于含流体性质不同差别很大。含水时自然电位异常幅度大，电阻率低。含油气时异常幅度小，电阻率高。在套管井也可以进行地层比。

(2)、很容易识别风化壳、薄的页岩等，曲线特征明显。

(3)、在膏盐剖面及盐水钻井液条件下，自然电位和电阻率曲线变化较小，就显示出了自然伽马曲线进行对比的优越性。

(4)、砂泥岩剖面：低GR的为砂岩储集层，在厚层状态下可以用半幅点分层；碳酸盐岩剖面:低GR说明含泥质少的纯岩石，结合高孔隙度、低电阻率可划分出储集层。

3、确定泥质含量

在地层岩石中，火山岩和变质岩本身含有放射性矿物，可以发射伽马射线；沉积岩则不含有放射性矿物，其放射性主要由泥质吸附放射性物质引起的。因此可以通过放射性的大小来判断泥质含量的高低。

==自然电位测井==

1、自然电位形成原因

由于泥浆与地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应，产生电动势，形成自然电场，主要有扩散电动势和扩散吸附电动势。

一般地层水为NaCl溶液，当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势，即高深度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移，这种过程叫离子扩散。在扩散过程中，各种离子的迁移速度不同，如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子)，这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)，形成一个静电场，电场的形成反过来影响离子的迁移速度，最后达到一个动态平衡，如此在接触面附近的电动势保持一定值，这个电动势叫扩散电动势记为Ed。

若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜，同样离子将要扩散，但泥岩对负离子有吸附作用，可以吸附一部分氯离子，扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠孩子而带正电，浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电，这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda.

此外还有过滤电动势，这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的，只有在压力差较大时才考虑过虑电动势的影响。

2、自然电位曲线

在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上，电极M用电缆放在井下，提升N电极，沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP)。

由自然电场分布特征可以看到，在砂岩和泥岩交界处，自然电位曲线有明显变化。在相当厚的纯属砂岩和纯属泥岩交界面附近的自然电位变化最大，它是产生自然电场的总电动势记为E.

通常把E称为静自然电位，记为SSP，Ed的幅度为砂岩线，Eda的幅度为泥岩线。实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线(零线)—泥岩基线。偏离泥岩基线为异常幅度。

等效电路：一般自然电流要经过泥浆、砂岩、泥岩，当砂岩层为有限厚时它的自然电位为自然电流，在泫经泥浆等效电阻上的电位降，即自然电位曲线SP。

3、SP曲线特点

1、曲线对称地层中点；

2、厚地层SP=SSP曲线半幅度点正对地层界面；

3、厚度减小SP减小，地层中间取得幅度最大值。

4、实际曲线与理论曲线类似，但没有理论曲线规则且没有"绝对零点"，在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高，因此在砂岩层段出现"负异常'。

4、SP曲线影响因素

1、溶液成分的影响；

2、岩性的影响，比如泥岩和砂岩是不一样的；

3、温度的影响；

4、地层电阻率的影响；

5、地层厚度的影响，厚度增加SP增加；

6、井眼的影响，井径扩大截面积增加，泥浆电阻变小，SP变小。

5、自然电位曲线应用

1、划分渗透层：砂泥岩剖面井段的特点，泥岩基线，砂岩异常幅度；

2、估算泥值含量；

3、确定地层水电阻率。

4、判断水淹层位。

==电阻率测井==

1、普通电阻率测井

普通电阻率测井是地球物理测井中最基本最常用的测井方法，它根据岩石导电性的差别，测量地层的电阻率，在井内研究钻井地质剖面。岩石电阻率与岩性、储油物性、和含油性有着密切的关系。普通电阻率测井主要任务是根据测量的岩层电阻率，来判断岩性，划分油气水曾研究储集层的含油性渗透性和孔隙度。普通电阻率测井包括梯度电极系、电位电极系微电极测井。

2、电极系

在电极系的三个电极中，有两个在同一线路供电线路或测量线路中，叫成对电极或同名电极，另外一个和地面电极在同一线路（测量线路或供电线路）中，叫不成对电极或单电极。根据电极间的相对位置的不同可以分为梯度电极系和电位电极系。

3、视电阻率曲线的特征

假定只有一个高电阻率地层，上下围岩的电阻率相等，并且没有井的影响，采用理想电极系进行测量。

1、梯度电极系视电阻率曲线特征

1)曲线与地层中点不对称，对着高阻层，底部梯度电极系曲线在地层底界面出现极大值，顶界面出现极小值，顶部梯度电极曲线在高阻层顶界面出现极大值，底界面出现极小值，这是确定地层界面的重要特征，来确定高阻层的顶底界面。

2)地层厚度很大时，再地层中点附近，有一段视电阻率曲线和深度轴平行的直线，其值等于地层的真电阻率曲线(用来确定地层的真电阻率)。

3)对于h>L的中厚度岩层，其视电阻率曲线与厚度曲线形状相似，单随着厚度的减小，地层中部视电阻率曲线的平直段变小直到消失。

2、电位电极系视电阻率曲线特征

1)当上下围岩电阻率相等时，电位电极系的视电阻率曲线关于地层中心对称。

2)当地层厚度大于电极距时，对应高电阻率地层中心，视电阻率曲线显示极大值地层厚度越大，极大值越接近于地层真电阻率。

3)当地层厚度小于电极距时，对应高阻层中心，曲线出现极小值。

4)对厚层取曲线的极大值作为电位电极系的视电阻率数值，围岩上下界面对应界面处平直段的中点。

4、视电阻率曲线影响因素

1)采用不同电阻率的泥浆钻井时，会对渗透性地层产生泥浆高侵和泥浆低侵现象，视电阻率会受到影响。

2)另外，井位、电极距、上下围岩性质都会对视电阻率产生影响。

因此，在用视电阻率曲线来确定地层真电阻率时，必须经过多次校正。

5、微电极测井

微电极测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法，它采用特制的微电极测量井壁附近地层的电阻率,普通电阻率测井能从剖面上划分出高阻层，但它不能区分这个高阻层是致密层还是渗透层，另外，含油气地层经常会遇到砂泥岩薄的交互层，由于普通电极系的的电极距较长，尽管能增加探测深度，但难以划分薄层(这是一对矛盾)。因此，为解决上述实际问题，在普通电极系的基础上，采用了电极距很小的微电极测井。