实 验
钻井地球物理勘探是通过地球物理方法解决钻孔中的地质与工程问题的一套测井技术方法，因此它具有很强的实践性，为培养学生的实践能力，增加学生的感性认识，本课程共安排四个实验课内容，使之与课堂理论教学互相配合，提高学生的测井知识水平。实验课内容： 1 ．实验 1 ：水槽地层模型视电阻率测量。 学时： 2
时间安排： 第一章普通电阻率法讲完之后 实验目的： 1 ．了解视电阻率测井曲线测量原理。 2 ．了解视电阻率测井仪器工作原理。 3 ．认识测井电极系
实验设备： 1 ．模型水槽（含不同厚度的地层模型） 2 ．测井仪器（轻便型 JDC － 1 测井仪） 3 ．缩微电极系
实验课上课方式： 1 ．由实验教师介绍仪器工作原理 2 ．学生操作，每人测一条模型地层视电阻率测井曲线
实验报告要求： 1 ．整理好测井曲线图，标明深度，划分出地层 2 ．简述测井仪器工作原理
2．实验2：感应测井原理与应用 学时： 2
时间安排： 第三章感应测井讲完之后
实验目的： 1 ．认识感应测井仪，了解感应测井仪非原理。 2 ．通过刻度测量了解感应测井仪的纵向特性及径向特性。
实验设备： 1 ．感应测井仪 2 ．感应测井刻度环 3 ．可变电视箱
实验课上课方式： 1 ．实验教师讲解感应测井仪框图及结构 2 ．实验教师讲解刻度方法
3 ．学生分组进行操作，每给将测量结果整理成曲线图
实验报告要求：
1 ．感应测井仪工作原理简述。
2 ．整理出感应测井仪纵向特性及径向特性曲线，分析仪器性能及存问题。 3．实验3：声波测井水槽模型实验 学时： 2
时间安排： 第五章声波测井讲完之后 实验目的：
1 ．通过声波测井仪示教板，了解声波速度测井工作原理，及声波信号处理流程。2 ．认识声波传感器。
实验设备： 1 ．声波测井示教板。 2 ．声波实验水槽。
3 ．声波发射与接收传感器。 4 ．示波器，高、低压直充电源。
实验课上课方式： 1 ．实验教师介绍声波速度测井仪原理。 2 ．学生动手调试示教板参数，观察波形变化。 3 ．通过移动接收与发射传感器，观察声波波形的变化。
实验报告要求： 1 ．绘出声波速度测井信号处理流程图，并作出简要说明。
21
4．实验4：自然伽马测井V·て影响 学时： 2
时间安排： 第六章自然伽马测井讲完之后 实验目的： 1 ．了解自然伽马测井曲线测量方法。 2 ．了解自然伽马测井仪电路原理。
实验设备： 1 ． Mount －Ⅲ数探测井仪。 2 ．放射性地层模型。
实验课上课方式： 1 ．由实验教师介绍 Mount －Ⅲ数控测井仪操作方法。 2 ．学生操作，每人测一条模拟的放射性测井曲线。
实验报告要求：
1 ．简述放射性测井仪器原理。
2 ．整理好实测的模型地层放射性测井曲线（包括深度、厚度）并与实际情况对比，观察测量精度。 5 ．实验 5 ：操作数控测井仪 学时： 2
时间安排： 第九章中子寿命测井及其它核测井讲完之后 实验目的： 1 ．了解数控测井仪测量方法。 2 ．掌握一些基本的数控测井仪操作。
实验设备： 1 ． Mount －Ⅲ数探测井仪。 2 ．各种测井仪器。
实验课上课方式： 1 ．由实验教师全面介绍每种测井仪器对应的 Mount －Ⅲ数控测井仪操作方法。 2 ．学生操作，每种测井仪器每人测一条模拟的放射性测井曲线。
实验报告要求：
1 ．简述数控测井仪控制面板原理。
2 ．整理好每种测井仪器测量时数控仪控制面板的操作步骤。
三、教学中应注意的问题
1 ．本课程以测井方法原理为主要内容，教学中应使用通俗易懂的语言，密切联系实际事例，讲清楚测井基本原理和基本概念，培养学生分析解决问题的思路，培养学生利用地球物理方法解决综错复杂地质及工程问题的能力。 2 ．本课程安排了一定数据的实验及课后作业，安排了答疑时间，以促进学生的学习，加深对测井知识理论的理解和掌握。
四、教学时间分配表 章次 绪言 一 二 三 四 五 六 七 八 九 普通电阻率法测井 聚流电极系电阻率法测井 感应测井 自然电位测井 声波测井 自然伽马测井 密度测井 中子测井 中子寿命测井及其它核测井 内容 学时 2 6 6 6 4 8 6 6 6 4 讲课总计： 54 学时 实验课： 10 学时 22
《应用地球物理4：钻井地球物理勘探 大纲》
课程编号：0801223022
课程名称：应用地球物理4：钻井地球物理勘探
课程英文名称：Applied geophysics 4: Geophysical Well logging 总学时：64 学分：3.5
开课单位：地球探测科技学院，地球物理系
授课对象：地球探测科技学院，勘查技术与工程专业本科生 前置课程：普通物理 一、教学目的与要求
《应用地球物理4：钻井地球物理勘探》是应用地球物理系列课程之一，是勘查技术与工程专业的学科基础课程，本教学大纲适用于勘查技术与工程专业的本科教学。
通过本课程教学，使学生掌握电测井、声测井、核测井及研究油井的其它测井方法的基本原理，了解与测井资料解释与处理与测井数据采集有关的基础知识和基本概念，为进一步学习《测井资料解释与数据处理》、《测井数据采集原理与技术》课程打下基础。
通过对本课程的学习，学生应掌握各种主要测井方法的工作原理，了解如何根据地质与工程问题选择测井系列的能力。 二、教学内容 绪论
钻井地球物理勘探——在钻孔中进行的各种地球物理勘探方法的总称。又称为：地球物理测井、矿场地球物理、油矿地球物理。简称为“测井”。
1．石油勘探与开发过程的几个阶段（测井在其中的位置）；
1）地质调查—查明含油气盆地、提出含油气远景区；
2）物探—帮助查明盆地状况，通过详查找出有利储油的构造； 3）钻探—了解地质分层，寻找出油气层；
4）测井—划分渗透性地层，判别渗透层含油气情况；
5）试油与采油—为了解油井动态变化及研究井的技术状况，还须进行测井。 测井是贯穿在整个石油勘探与开发过程中的一个不可缺少的环节。 2．有关“井”的几个概念
1）钻井—又称钻孔，井孔，井眼
2）泥浆—用于将钻井过程中产生的岩屑排出地面；保持对地层产生适当压力，防止发生井喷。 3）裸眼井与套管井
3．测井发展简只（从评价油气层的角度来看）
第一阶段：测井始于1927年，法国； 我国1939年在四川首次测井。
仅有普通电阻率法及自然电位法两种测井，只能测量视参数，定性估计储层情况。 第二阶段：研究出一套根据视参数确定岩层电性参数的解释方法—横向测井； 1942年Archie提出了研究电阻率、饱和度、孔隙度之间关系的Archie公式。 上述进展使储层评价进入半定量阶段。 （介绍孔隙度、饱和度、渗透率概念）。
第三阶段：50年代中后期开始，出现一批新型测井方法，使储层评价进入定量阶段。
新出现的测井方法：感应测井、侧向测井、微侧向测井；声波测井；密度测井与中子测井等。 第四阶段：60年代以后，计算机技术引入测井；
对各种的理参数与储量参数和参数之间的关系有了进一步的认识； 解释模型更接近实际地层；
综合解释方法成为求解岩石成分及储量参数、饱和参数的主要方法。 4．测井可解决的油气勘探开发问题
23
1）划分钻孔的岩性剖面，找出含油气储杂层，确定油气层的埋深及厚度； 2）定量或半定量估计岩层的储杂性能（孔隙度、渗秀率）； 3）确定岩层的含油气性质（含油气饱和度及油气的可动性）； 4）研究岩层产状，进行剖面对比，研究岩性变化及构造；
5）在油田开发过程中，研究油层动态情况（油水分布的变化情况）； 6）研究钻孔的技术状况（井径、井斜、井温、固井质量）； 7）研究地层压力、岩石强度等问题。 5．常用石油测井方法
1）以岩石导电性为基础的一组方法；
普通电极系电阻率法测井；微电极系测井；侧向测井及微侧向测井；感应测井、阵列感应测井、介电测井；微电阻率扫描成像测井。
2）以岩石电化学性质为基础的一组方法； 自然电位法;人工电位法
3）以岩石弹性为基础的一组测井方法
声波速度测井；声波幅度测井；声波电视测井；声波井壁成像测井； 4）以物质的原子物理和核物理性质为基础的一组侧井方法；
自然伽马测井；密度测井及岩性密度测井；中子测井；中子寿命测井；中子活化测井； 能谱测井；同位素示躁测井核磁测井。 5）其它测井方法 热测井 气测井 地层倾角测井 检查井内技术状况的测井（井径、井斜） 6．测井仪器发展概况 1）半自动模拟记录仪器 2）全自动模型记录仪器 3）数字记录仪器 4）数控测井仪器 5）成像测井仪器
现代测井仪器及测井技术发展特征 方法系列化； 仪器综合化； 记录数字化； 损伤程控化； 解释自动化。 本课程学习要点：
本课程是地球物理勘探的一个独立分支，与其它物探方法相比，物理原理基本一致，差别在于所用仪器的传感器可直接靠近地层，因此表层（或中间层）的影响远小于地面的探方法；有些测井方法，地面无法使用；测井不仅可在单井中进行而且可在井间进行。 学习本课程时应充分注意测井的特殊性。 本课程各章讲述重点：
1．各种测井方法的基本原理； 2．各种测井方法的影响因素； 3．各种测井方法的主要用途； 4．各种测井方法中的基本概念。 第一章 普通电阻率测井
电阻率法测井—根据岩石导电能力的差异，在钻孔中研究岩层性质和区分它们的一套测井方法。它包括普通电极系电阻率法测井，微电极系测井，侧向测井，感应测井等方法。
普通电阻率法测井—使用普通电极系的电阻率法测井。
电阻率法测井的物理依据—石油和水的电阻率相差很大，同样的储杂层，含油时比含水时电阻
24
率要高。
§1－1 电阻率法测井的基本知识 1．岩石电阻率
电阻率的概念：导线电阻用r = R·L/S式表示，式中系数R与物质的材料有关，称为电阻率。单位为Ω·m。
岩石电阻率的影响因素：矿物成份、孔隙度、孔隙流体的性质、温度等。 储杂层岩石导电性（电导率）可用下式表示：
σt = A·σw + Bσm
式中 σw—孔隙中流体的电导率；
σm—粘土表面导电性造成的附加电层率； A, B—系数。
不含粘土的砂岩层，电阻率可表示为：
Rt = A′·Rw
式中，A′= 1/A — 与岩石孔隙结构、孔隙大小是否含油气有关，可将上式改写为：
Rt = F·I·Rw
式中F—与孔隙结构、孔隙大小有关的系数，称为“地层因素”。F可写成：
F = a /υm
式中υ为孔隙度，a和m与岩性及胶结程度有关的系数。
I—称为电阻率指数或电阻增大率，与岩石含油气有关。 I与岩石中含油气饱和度有关
I?1(1?S0)n?1式中Sw、S0分别为含水饱和度和含油饱和度，n为系数。孔隙流体的电阻率为Rw，它与含盐多少、盐的类型及温度有关。
2．电阻率测井现场的一般情况
电阻率法测井，首先是研究在一定供电电流的情况下电场分布的问题，然后再根据电场与电阻率的关系确定出岩层电阻率，并划分出不同电阻率的地层。 3．描写电场分布的基本方程和边界条件
极定电流场基本方程为拉普拉斯方程：
▽2V = 0
根据测井具体情况，解方程的边界条件有4项：
①在接近点电源的点上，电位V的表示式与在单一介质中的情况相同； ②在无限远点（r→∞），V→0；
③在两种介质的界面上，V是连续的，即V1 = V2； ④电流穿过介质界面时，电流密度结向分量连续。
根据基本方程和边界条件，可计算出在一定介质分布情况下，电场的分布（这就是地球物理正演问题）。
4．均匀无限各向同性介质中电场的分布
在均匀无限各向同性介质中，稳定电流场分布的基本公式：
Sw
n 25