简述几种测井方法的原理和特点

曹　静　吴灿灿　杨　光　金红娣　李　雪　刘　浩

摘要：测井技术现已被广泛应用于油田、煤田等地质勘探、深海钻探、大洋钻探、国际大陆科学钻探计划、德国的大陆科学钻探计划等项目。采用测井曲线研究古环境、古气候，确定地层性质等方面取得了进展，使测井技术由油气、煤炭测井的地层分析上升到测井地质的成因研究，也渗透到提取古气候信息的领域上。

关键字：测井；电阻率测井；电化学测井；声测井

1概述

测井方法是许多应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、测井)中的一种，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性测量地球物理参数的方法。可以简单的认为是把地面上的勘探方法移动到了井内，这主要是由于单纯的在地面做勘探具有它的局限性，比如地面电法勘探中，虽然能得到电阻率曲线然后综合分析，但是却是地下勘探体积内的电阻率的综合反映，并不能得到地层的真电阻率，而测井技术中的电阻率却可以反映真电阻率。而且很多其他地球物理方法勘探完之后都会合理的布置井眼用以验证所测资料的准确性。

目前测井技术主要应用于石油的勘探与开发，煤田的勘探等，随着科技的发展和地质勘探的要求，测井的方法也在不断创新，有电阻率测井、电化学活动性测井、低频电磁法测井、声测井、放射性测井(密度测井、自然伽玛测井、伽玛-伽玛测井、X射线荧光测井、中子测井)等，最近发展起来的测井方法有核磁共振测井、声波成像测井、井间电磁成像测井、电阻率成像测井、多极子声波测井、高分辨率感应测井等。

2测井方法原理

2.1自然伽马测井

自然伽马测井(GammaRayLog)(GR)是以记录钻孔剖面上自然伽马射线强度或能量为基础的核测井方法。测井岩层中放射性元素(主要为K、Th、U)通过原子衰变放射出来的伽马射线的强度，不同的岩性中放射性元素的含量不同，种类也有所差异。根据各种岩性具有不同的伽马射线强度，测井过程便可以得到相关的伽马强度值，间接分析地下岩层的性质。各地层的天然伽马值随岩石泥质含量、有机质含量的增多而增大，随岩石粒度的增大而减小(含矿层除外)，自然伽马曲线可以反映沉积地层的变化情况，从而反映沉积环境的情况。由于值与岩石成份有关，因此自然伽马曲线可以反映沉积地层的变化情况，从而反映沉积环境的情况。

2.2电阻率测井

电阻率测井是根据自然界中各种不同岩石和矿物的导电能力不同的特点，区别钻井剖面上的岩石性质的一种方法。它是基于在井中测量被钻孔穿过的矿、岩石的电阻率，并根据电阻率的差异，来划分钻孔地质剖面，研究和解决井下的一些地质问题。影响岩石电阻率的因素有很多，（1）岩石矿物成分的影响：岩石电阻率与岩石中矿物的成分、含量及其分布特征有关。（2）岩石含水性的影响：岩石中含水量的多少，地层电阻率与含有饱和水的地层相比，所测得的电阻率值要比含水的值大，天然气水合物层位在电阻率测井曲线上具有相对高的电阻率偏移。（3）沉积构造的影响：岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理和垂直层理的导电性不同。还有岩石电阻率随粒度的增大而增加，随泥质含量的增加而减小等。利用这些就可以分析得出地下岩性的分布情况，达到勘探的目的。

2.3声波时差测井

声波时差测井是根据不同波阻抗的物质、表面的粗糙程度不同，对声波的反射能力不同，通过测量岩石对声波的反射情况(回波的幅度和传播时间)的一种测井方法。声波也可以被当做一种弹性波，在地下传播时对不同的岩石，所反映的声波时差曲线不同，主要是因为弹性模量不同造成波的传播不同，得到的曲线也不同。所以影响声波时差测井的因素可以从波的传播和岩石性质来综合考虑。比如与饱和水或游离气的层位相比，含天然气水合物层位声波时差就要低一些。

2.4自然电位测井

自然电位形成原因较为复杂，按电化学作用种类的区分主要有扩散与扩散吸附作用、氧化还原作用以及电极极化作用等。自然电位测井是测量钻井的井中电极与地面电极之间的电位差。 钻探引起的水合物分解除了造成水合物分布层段井径的扩大外，还使得该井段泥浆离子浓度降低，从而导致泥浆活度降低，水合物上下岩层的高活度地层水向该井段扩散(氯离子扩散速度比钠离子大)，最终使水合物赋存井段泥浆中负电荷数增多而呈现负的电位异常。

2.5中子孔隙度测井

中子测井是一类利用中子与岩石相互作用的各种效应，来研究钻井剖面岩层性质的测井方法。中子测井反映的是岩层中的氢含量，是石油和煤田测井中常用的方法。对于砂质沉积物而言，大体反映了为流体充满的孔隙度， 中子孔隙度测井:含天然气水合物层位中子孔隙度略微增加，这与含游离气层位中子孔隙度明显降低恰好相反。

2.6密度测井

密度测井是以康普顿效应为理论依据，研究地层对伽马射线的散射和吸收特性，通过在钻孔中测定地层的散射伽马射线强度解决地质问题的一种人工伽马测井方法。由于煤系地层中煤层与岩层有明显的密度差异，因而密度测井是判别煤层的最有效方法。密度测井经常被用在解释煤层、区分岩性及划分钻孔地质剖面、确定岩层的孔隙度、划分岩溶、裂隙发育带和破碎带等。

2.7成像测井技术

成像测井技术是美国率先推出的具有三维特征的测井技术，是当今世界最新的测井技术。传统的测井只能获取井下地层井眼周向和径向上单一的信息，它适用于简单的均质地层。而实际上地层是非均质的，尤其是裂缝性油气层的非均质性最为明显，在地层的周向和径向上的非均质性也非常突出。地层微电阻率扫描成像测井仪，是在多个极板上分别安装若干个间距很小的钮扣状的小电极，当电极扣向井壁地层发射电流的时候，电极接触的岩石成分、结构及所含的流体的电阻率差异会引起电流的变化，据此生成电阻率的井壁成像。高分辨率电阻率成像测井是根据岩层中岩石、流体电阻率的不同，通过测量井壁各点的电阻率值，然后把电阻率值的相对高低用灰度(黑白图)或色度(彩色图)来表示的测井方法，可以进行详细的沉积和构造解释。

3结束语

地球物理测井是应用地球物理方法划分钻孔剖面、评价地层，进而解决某些地质问题的一门技术科学，是地质勘探和工程勘探的重要手段。在具体施工的过程中，我们要根据不同的地区的特性，利用多种测井方法的原理和特点，配合有效的测井方法来达到勘探的目的。

参考文献：

[1]李斌凯,马海州,谭红兵.测井技术的应用及其在科学钻探研究中的意义[J].地球物理学进展,2007,10(22)．

[2]吴鹏程，陈一健，杨琳等.成像测井技术研究现状及应用[J].天然气勘探与开发,2007,6(30)．

[3]高兴军,于兴河,李胜利等.地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用[J].地球科学进展,2003,4(18)．

[4]地球物理测井.中国矿业大学资源科学学院,2008．