恒达新创地球物理勘探设备
恒达新创(北京)地球物理技术有限公司
恒达新创(北京)地球物理技术有限公司专门从事地球物理勘探设备的销售和服务，并致力于资源工程勘查和 *** 研究，同时也是加拿大凤凰地球物理公司、法国IRIS公司以及捷克GF仪器公司的中国独家 *** 和技术服务中心。
VIP/ELREC大功率激电仪
法国IRIS公司的高压技术目前还没有任何生产厂家能够超越，专为找矿设计的大功率激电仪VIP5000/VIP10000发射机更大输出可达3000V，更大电流20A，尤其适于高阻地区工作；ELRECPro10通道同时观测，大大提高了生产效率，更可贵的是配备扩展电极转换盒SwitchPro(24,48,72,96)为野外移动线缆带来了极大方便；仅900克便携式手持ELRECLite2通道接收机的出现，大大减轻了野外作业时仪器设备的重量。
VIP10000发射机，53kg
VIP5000发射机，23kg
ELRECLite2道，0.9kg，手持便携式
SwitchPro电极扩展转换盒
ELRECPro10道，6kg
VIP发射机特性
◆5,10kW时间域IP发射机；
◆微处理器全自动控制，易于操作；
◆使用50～60Hz标准发电机发电；
◆电流控制提高了IP极化率读数质量；
◆高压输出（3000V）更适合于高阻地区实现均衡的高电流。
REC接收机特性
◆同步通道接收机：2通道（ELRECLite）；
◆10通道（ELRECPro）；
◆电阻率及极化率观测，20个IP极化率窗口；
◆一次场信号波形自动同步，每次脉冲均重新同步外接；
◆可驱动24/48/72或96个电极的扩展SwitchPro转换盒。
SCALPro高密度电法仪
法国IRISInstruments公司依托法国地调局BRGM及日本OYO领先地质技术集团研发力量，致力于研制开发、设计、制造、培训专业从事环境工程、地下水资源勘探、矿产勘探、工程物探方面的电磁法仪器。
地球物理仪器汇编及专论
SYSCAL系列电阻率仪早在20世纪80年代因其强信号穿透性的特性引进中国，SYSCALPro高密度电法仪更是具有优越同类产品的特性：
●更大输出：800V，2.5A，外接大功率发射机时更大输出达3000V，强信号穿透力；
●10道同时观测，高速数据采集，每分钟可达1000个记录；
●自动多道转换系统，适应多种大线（24,48,72,96,120）；
●电阻率和极化率观测，20个极化率窗口；
●用特殊的拖揽式大线在地面上实现拖拽式的动态连续观测；
●使用水上拖揽式大线时，可使用轻型小艇驱动，实现水面的连续动态电阻率观测（湖泊、河流或浅海）；
●使用SYSCALProDeepMarine可进行海水环境勘探；
●使用井下大线时，可做井间电阻率成像。
SYSCALPro–浅地表连续观测
井中电阻率成像
SYSCALPro—水上连续观测
MISPoly核磁共振找水仪
核磁共振技术是目前世界上唯一直接找水的地球物理 *** 。20世纪90年代中期，法国地调局BRGM以技术合作开发协议将苏联通过几十年研究的核磁共振找水技术专利成果 *** 给IRISInstruments公司，十几年来，法国IRIS公司的核磁共振找水仪在全世界超过40个国家和地区实地进行了大量的野外数据验证，理想的应用效果使之成为唯一成熟的核磁共振技术商品化的物探仪器。之一代核磁共振找水系统自1996年生产以来，在探测深度、提高信噪比、适于野外工作方面都有了很大提高和完善，最新一代多通道核磁共振找水仪NUMISPoly更大探测深度150m，大大缩短了野外数据采集时间，进一步提高了信号读数质量。
4通道NUMISPoly核磁共振仪
NUMISPoly主要特性
●更大输出：4000V，600A；
●通过激发水分子中的氢原子直接找水；
●探测150m深度范围内的地下含水层；
●测量含水率，估算渗透率；
●确定含水层深度及厚度；
●通过远参考技术（提高信噪比）提高信号读数质量。
核磁共振信号参数
●E0信号初始振幅（nV），与含水率（%）正比；
●T2*信号衰减时间常数（横向弛豫时间，ms），与平均孔径（渗透率）有关；
●I.Δt激发脉冲力矩（A·ms），与观测深度（m）有关。
地球物理仪器汇编及专论
PROMIS三分量电磁成像仪
IRIS公司基于国际市场对频率域水平线圈电磁法（HLEM）的研究、认同及需求，研制了这款快速、便捷可测深和剖面式观测系统，与传统HLEM系统仅观测垂直磁场，只能对异常体的水平位置进行定位不同，PROMIS系统可进行3分量观测，同时能提供异常体的走向信息；PROMIS系统探测深度可达200m，操作简单轻便。
发射机
●电源：可装入腰带的镍电池（10Ah）；
●可持续观测10频率的200个数据；
●20℃下100m极距时可持续观测3频率的500个数据；
●从110Hz到56320Hz的10个频率；
●2个水平仪用于方向调整。
接收机
●微处理器自动控制；
●4道连续同时采集：Hx，Hy，Hz和电流；
●观测频率数目可选；
●分辨率：一次场的0.01%；
●50Hz输电线频率滤波；过载保护；
●2个水平仪，可连接GPS。
地球物理仪器汇编及专论
地球物理仪器汇编及专论
观测
地球物理仪器汇编及专论
V8 *** 化多功能电法仪
加拿大凤凰地球物理公司生产的V8 *** 化多功能电法仪，是目前世界上技术更先进、功能最齐全的电法类勘探仪器之一。该设备由四大系统组成：即发射系统、采集（接收）系统、定位系统、数据记录处理系统。
地球物理仪器汇编及专论
●发射和接收无连接，始终采用GPS同步，避免了每天需要校对时钟同步的麻烦和出错的可能性；
●每道采用24位A/D转换器，并对数字信号进行处理（DSP），保持了更高的动态范围和分辨率；
●可接收任意多个频点的信号，大大提高了测量垂向分辨率和勘探精度；
●不受地域限制，高精度同步叠加、扫频，可任意增加叠加次数和扫频时间；
●采用无线 *** 技术实时监测每道数据的曲线和数值；
●采用TXU–30发射机，功率大，频率高，在提高观测信号的同时可有效避免工业干扰信号；
●发电机可根据用户需要在国内采购，价格低且便于维护；
●先进的模块化设计，配置可灵活选择。
发射系统
采集（接收）系统
MTU卫星同步大地电磁采集系统
MTU卫星同步大地电磁采集系统是加拿大凤凰地球物理公司自1975年以来，在非常成熟的V5System2000和V6A的基础上研制开发的，包含天然场的远参考大地电磁（MT）和音频大地电磁（AMT）。MTU系列具有重量轻、功耗低、可单机作业的特点，是专门为在复杂地区设计的地球物理野外数据采集系统。至今已有500套以上产品在中国使用。
应用领域
●2D测线方式大区域构造研究；
●3D网格式细致研究；
●4D台站式监测；
●地震研究、长周期的连续监测；
●金属/非金属矿产勘查；
●油气勘察/深部构造/地下水/地热/工程地质。
特点
●新一代的MTU系列采集系统灵活轻便，扩展性强；
●在勘探领域，既可以进行滚动的单站观测，也可以进行多站互为参考的参考式排列观测；
●每道采用24位A/D转换器，并对数字信号进行处理（DSP），保持了更高的动态范围和分辨率；
●大面积、高精度GPS同步采集，避免每天需要校对时钟同步的麻烦和出错的可能性；
●野外数据质量、效率高；系统稳定性高；
●高、低频磁探头分开设计，全频段用超低噪声非线性、线性放大。
地球物理仪器汇编及专论
地球物理仪器汇编及专论
主要测井 ***
近几十年来，人们为了通过测井使裂缝更容易被探测与评价，已做出了很大努力。然而，人们也发现裂缝的定性和定量评价比原来预计的情况复杂得多。各种 *** 都基于这一事实，即在井眼尺寸不变的均质地层中，裂缝带将在探测的正常响应上产生异常。如果裂缝是张开的，则这种异常相当大；如果是闭合的，这种异常则微不足道。裂缝的分布极为复杂，裂缝性储集层产量变化大而递减快，高产井、低产井、干井交替出现，开发这类储层需付出很高的代价。随着测井技术的进步，对裂缝性储层的描述与开发已形成了一定的技术系列。以声波及放射性为主的裂缝测井系列与地震资料结合，进行横向预测，可以划分裂缝发育带及其分布，对裂缝发育带应用微电极扫描和井下声波电视测井，可以直观地把裂缝形态、宽度、长度、走向，以及它们的含油产状展示在人们面前。虽然有了这些技术上的进步，但由于地震资料受到地质因素的影响，在一个新区判断裂缝发育带仍然有很大的多解性。这些技术只能提高我们的成功率而不能在任何条件下得出单一而又肯定的解释。由于裂缝发育的随机性，以及层理、岩性等因素的影响，导致了测井响应的多解性，在一定程度上影响了用测井资料探测裂缝的成功率。探测裂缝及其分布规律的主要依据是裂缝与基质岩块具有不同的地质、地球物理特征，故在多数测井曲线上都有相应的显示。用测井来探测裂缝只能限于那些张开或部分充填的裂缝，很难把天然裂缝从人工诱导缝中区分开来。
1.电测井 ***
①双侧向测井。这种仪器强烈地受到裂缝的影响，因为裂缝 *** 构成低电阻率通道，这种通道具有分流电流的作用。在与钻井轴成亚平行的裂缝情况中，如果钻井液比存在于裂缝中的导电流体导电性更强，则浅侧向电阻率RLLS比深侧向电阻率RLLD低，曲线呈现双轨；而在致密带内，孔隙少，无裂缝，RLLS与RLLD读出的电阻率值相近，两条曲线基本重合。②微侧向测井。与双侧向相同，应用电阻率的异常来确定裂缝带，微侧向测井受垂向电阻率变化的影响，由于它们具有极板，因此面向极板的裂缝才能观测到。但是，一般说来，由于钻孔在裂缝附近易破碎，井眼成椭圆形，而极板有沿着长轴定向的趋势。微侧向测井仪器探测的深度很浅，裂缝系统的存在将大大影响这些仪器的响应。③感应测井。在假设裂缝产生电阻率异常的前提下，感应测井可用于确定裂缝的存在，由于其感应电流的分布是呈环状的，所以感应测井受水平电阻率变化的影响，微侧向测井与感应测井之间的振幅差异可用于显示垂直与水平裂缝的存在。④电磁波传播测井。千兆级高频电磁波探测很浅的地层，具特高垂向分辨率，使传播时间和衰减曲线反映很薄的岩性变化。对水平和低角度裂缝有不同的反映特征，水平缝以两条曲线的尖锐高尖出现，泥页岩的衰减更剧烈。如果极板遇上高角度缝，则出现较长井段的相应异常。
2.核测井 ***
①补偿密度测井。当井身结构较好时，补偿密度曲线能较好地反映地层岩性和进行裂缝识别。②岩性密度测井。当采用重晶石钻井液钻井时，由于重晶石的光电吸收截面指数Pe值很大，Pe曲线在裂缝段将急剧增高。如果裂缝段井壁上形成重晶石泥饼，则裂缝段不仅有高的Pe值，而且还会有负的补偿密度曲线值。③自然伽马能谱测井。由于裂缝是流体循环的好场所，所以在漫长的地质年代里，如果有铀或其他放射性元素存在，NGS就能探测到裂缝。
3.声波测井 ***
①声幅测井。这种 *** 可能比其他 *** 更多地用于探测裂缝。据Marris（1964）和其他学者的研究，纵波遇到垂直或高角度裂缝时减弱，而横波遇到水平或低角度裂缝时更敏感。当纵波遇到充满流体的裂缝时，由于接触面上的反射，它的振幅降低。当横波遇到充满流体的裂缝时，它的振幅基本消失（AquileraVanpoollen，1977）。另外，Welex把相长和相消干涉描述为平行井身但并不横切井身的裂缝标志。然而，经验表明，由于岩性变化及仪器居中状况会使幅度产生像裂缝引起那样大的变化。实际上，由于裂缝中固体颗粒的连接会使声特性的不连续消失。因此，很难普遍使用这种 *** 。②变密度测井。变密度测井记录的是在一个声波传送脉冲后，深度和振幅与时间的变化关系，大部分声波波列被记录下来并以近似地震道的形式显示在测井记录上。测井记录上的阴影变化表明了振幅变化。暗色阴影表明更大的正振幅，淡色阴影表明更大的负振幅。根据Aguilera和Vanpoollen（1977）的工作，这种 *** 就是通过在测井记录上寻找两个独特平行波组之间的跳跃或杂乱带来表现裂缝。一些学者不是依靠跳跃带而是寻找特殊的W形图案来发现裂缝。然而，无论哪种情况，如果分析者未能很好地了解地层剖面，那么，可能把岩性变化误认为裂缝带。由于岩性与孔隙度的变化在图上可能产生类似于裂缝产生的突变，因此，解释这种测井图必须特别小心。③环形声波测井。记录沿井壁呈水平环形传播的声波，以声波幅度的衰减来探测垂直高角度裂缝。实践表明，这种 *** 是一种很有潜力的高倾角裂缝探测系统。④阵列声波测井。通过时间窗口控制，可获得纵波、横波、斯通利波的能量曲线。利用斯通利波的衰减来探测裂缝，是一种探测裂缝的新途径。斯通利波是一种频率为2～5Hz的波，它对裂缝有很强的响应。斯通利波在裂缝面产生的机理是由于入射波在裂缝面的压缩作用产生的流体脉冲进入井筒，使井壁产生压缩及膨胀。因为流体由裂缝压入井眼和流体进入裂缝，使转换的斯通利能量消耗，因此能量衰减与裂缝发育有密切的关系。
4.成像测井 ***
利用电流束和声波波束对井轴进行扫描，从而得到有关井壁的“图像”的一类测井 *** 。它是近20年发展起来的，并在继续发展和完善中。通过成像测井可得到有关地层产状、溶孔、溶洞等其他测井 *** 无法获得的重要信息。这对地层、构造、岩性和裂缝性储层的研究等方面意义都很大。包括：①井下电视。显示井眼表面声波响应的连续图像。这种仪器能给出一张井壁声波影像。它是通过记录一部分声波能量获得的，由声源发出并由井壁折回，反射到本身发射极，因此它起着接收器的作用。当岩石致密而光滑时地层的反射能量更高。如果岩石表面粗糙，有裂缝或者孔洞，那就会存在能量失散，而这些不规则出现在胶片上更阴暗。这种仪器不仅能够探测裂缝而且能够确定裂缝的产状，能很好地显示岩石表面的形状。它只能发现宽的、开启的破裂面。当时间和振幅测井双重显示时，可发现充填物与基质具有声波差异的裂缝。由于这是一种新的定向 *** ，因而也能确定裂缝的方向（Wily，1980；Aillet，1981）。这种 *** 在裂缝定量方面具有较好的应用前景。但是为了避免能量失散和有花斑的图像的出现，不仅要求在钻井液中没有呈现悬浮状态的组分，而且没有厚的泥饼，还要求井眼不是椭圆形井眼，钻井液中不含天然气。②微电阻率扫描测井（FMS）。井壁附近的电阻率是重要的岩石物理性质之一，可用来描述地层的细微结构。微电阻率测井沿井壁测量，探测浅而垂向分辨率高，因而对井壁地层的电性不均匀极为敏感。微电阻率测井无法确定裂缝的产状，无法区分裂缝、小溶洞、溶孔，这些问题可以通过微电阻率扫描来解决。当致密层中存在裂缝时，钻开后高电导率的钻井液或滤液就回流或渗入地层中。FMS仪器扫描到此处时，就记录下裂缝的高电导信息。在相应的FMS图像上显示为深灰或黑色，而没有裂缝的地方，岩石为高电阻率，对应的FMS图像上为浅灰或白色。FMS记录的信息的清晰程度取决于以下几个因素：ⓐ裂缝的张开度，如果裂缝的张开度大，钻井液进入得就多而深，裂缝处的FMS图像颜色就深，否则就浅；如果裂缝是闭合的，FMS就扫描不出来。ⓑ钻井液性质，钻井液电导率越大，对应裂缝处的FMS图像就越暗。ⓒ钻井液侵入程度，钻井液取代地层中的烃越多，对应的FMS图像就越暗。利用FMS图像研究裂缝是一种新的测井手段，它能给出其他识别裂缝的测井 *** 不能给出的裂缝视产状，能把裂缝和溶孔两种不同的储集层区分开，能估计裂缝视宽度而不受其他参数控制。这种 *** 是测井识别裂缝的补充和发展，它以直观、简单两大特点使解释人员易懂易用。③全井眼地层微扫描测井（FMI）：20世纪80年代中期，斯伦贝谢公司推出了之一支电法成像仪———地层扫描仪。这种仪器与倾角仪相似，但较之倾角仪，它安装了大量的附加电极“电扣”去采样电流，获得的数据经处理后产生一幅对应于井壁的高清晰度图像。1991年推出的FMI具有更大的井眼覆盖率和更高的分辨率。FMI极板安装在8in井眼中应有80%的覆盖率、0.2in的垂向分辨率。FMI极板有192个电扣，能测定92条微电阻率曲线，能对井内每一条微电阻率曲线精确定位。现在已能用诸如FRACVIEW程序来分析井眼图像电导率所反映的裂缝密度、张开度和孔隙度。张开度是根据裂缝加在电图像背景上的电导率计算的；计算裂缝密度时计入井眼偏移并作为“校正密度”供井间对比使用；孔隙度用每一条裂缝的平均开度计算。
5.地层倾角测井 ***
①双井径曲线。在很好地掌握了地层剖面后，井径测井是发现井中裂缝带的有效 *** 。简言之，若井眼钻遇高密度裂缝带，则井径扩大。特别是钻遇高角度裂缝时，往往在与形成区域性裂缝的最小应力方向相平行的方向上产生井眼定向扩径。②电导率异常检测。该 *** 是排除地层层理引起的电导率异常，突出与裂缝有关的电导率异常。求出各极板与相邻两个极板的电导率读数之间的最小电导率正差异，把这个最小正差异叠加在该极板的方位曲线上，作为识别裂缝的标志。③地层倾角矢量图。在地层倾角测井矢量图中，裂缝或者表现为层段之间无法进行对比，或者表现为倾角看起来很杂乱。也可根据孤立的高倾角显示识别裂缝的存在。
6.其他测井 ***
①温度测井。钻井液中的温度梯度受开启裂缝带存在的影响，由于裂缝网隅被钻井液侵入，使地层变冷，从而使温度降低。②磁粉测井。可探测流体能与井眼流体交换的任何裂缝以及它们的方位和范围。③重复式地层测试器（RFT）。系统测取地层压力和钻井液柱压力，能分析压力系统、寻找新裂缝系统。能直观地认识地层渗透性，计算渗透率，评价生产能力。从仪器推靠和封闭成败及预测压力恢复情况，分析地层是干层、较小裂缝或孔隙、纵向连通很好的大裂缝，还是分散孤立的高角度裂缝，这也有助于研究高角度裂缝。
从以上的分析可以看出，在过去40年中，裂缝的探测与分析对电缆服务来说一直是个持续的挑战。井下声波电视测井（Taylor，1983）是一种成功的 *** ，然而却难以区分开启与闭合裂缝；环形声波测井（Guy，1987）可用于探测垂直的或近于垂直的裂缝。斯通利波的能量衰减能显示开启裂缝的特征（Brie，1988），尤其是用阵列声波仪器规一化的差值能量。然而垂向平均间隔仍很大。除声波 *** 外，在水基钻井液中应用微电场获得了成功。很久以来在裂缝性储集层中一直使用倾角测井和SHDT（Lehne，1988），但仍然存在井眼粗糙度的影响问题。已经证明地层微扫描仪（Ekstrom等，1986）是富有成效的，但受粗糙度的影响，并且有时开启与闭合裂缝的存在而使问题更加繁琐。因此，对测井来说可靠的裂缝分析 *** 仍然是一种挑战。
地球物理测井包括哪些 *** ？
油气田的地球物理法包括地球物理勘探和地球物理测井。地球物理勘探已在前一节中做了介绍，本节将介绍地球物理测井 *** ，简称测井。
地球物理测井已广泛应用于石油地质勘探和油气田开发过程中。应用测井 *** 可以划分井筒地层剖面、确定岩层厚度和埋藏深度、进行区域地层对比，还可以探测和研究地层的主要矿物成分、裂缝、孔隙度、渗透率、油气饱和度、倾向、倾角、断层、构造特征、沉积环境与砂岩体的分布等参数，对于评价地层的储集能力、检测油气藏的开采情况、精细分析和研究油气层等具有重要的意义。
目前，常用的测井 *** 主要有电法测井、声波测井和放射性测井等。
一、电法测井不同岩石的导电性不同，岩石孔隙中所含各种流体的导电性也不同。利用该特点认识岩石性质的测井 *** 称为电法测井。电法测井包括自然电位测井、电阻率测井和感应测井等。
1.自然电位测井1)基本原理自然电位测井是根据油井中存在着扩散吸附电位进行的。在打井钻穿岩层时，地层岩石孔隙中含有地层水。地层水中所含的一定浓度的盐类要向井筒内含盐量很低的钻井液中扩散。地层水所含的盐分以氯化钠为主，钠离子带正电，氯离子带负电。由于氯离子移动得快，大量进入井筒内钻井液中。致使井内正对着渗透层的那段钻井液带负电位，形成扩散电位。而这种电位差的大小与岩层的渗透性密切相关。地层渗透性好，进入钻井液里的氯离子就多，形成的负电位就高；地层渗透性差，氯离子进入钻井液里就少，形成的负电位就低。因此，含油渗透层在自然电位曲线上表现为负值，而不渗透的泥岩层等则显正值(图3-2)。
图3-2 自然电位曲线
2)测井 *** 自然电位测井装置如图3-3所示。将电极M放于井中，同时在地面放置另一电极N。两电极之间用电位差计连接起来，就可测得它们之间产生的电位差。若将井孔中的电极由下向上移动，则可测得一条与岩石及孔隙中液体有关的曲线。该曲线即为自然电位曲线。
图3-3 自然电位测井
3)自然电位曲线的主要用途自然电位测井是电法测井中必不可少的一项测井内容，自然电位曲线的主要用途有：
(1) 判断岩性，确定渗透性层位；(2) 估算地层的泥质含量；(3) 判断水淹层位。
2.电阻率测井1)基本原理各种物质的导电性可以用电阻率来表示。电阻率小的物质导电性好，电阻率大的物质导电性差。地下各种岩石的电阻率不同。即使岩石相同，若其孔隙中所含的流体不同，所含油、水、气的比例不同，其电阻率也不同。含油砂岩的电阻率高；含水砂岩的电阻率低。所以，测量电阻率的 *** 可以了解地下油层和岩石的性质。
2)测井 *** 自然电位测井是在不供电的情况下进行的。但是，电阻率测井必须供电，造成人工电场，用以激发被测物质的导电特性，从而测量出激发物质中任意两点之间的电位差。
如图3-4所示，设整个空间是均匀介质，A和B是供电电极，M和N是测量电极。测井时，当地面供电后，电流从A点流出来，流向四周的岩层和井眼钻井液中去，然后流回到B点。M、N两点之间的电位差由检流计测得。
图3-4 视电阻率测井
在均匀介质中，测量电阻率的计算公式为：
式中K为井中电极A、M、N所组成的电极系的系数，其大小只与三个电极之间的距离有关。上式表明：均匀介质的电阻率与测量电极系的结构、供电大小(I)及测量电位差(ΔV)有关。当电极系的结构和供电大小一定时，均匀介质的电阻率与测量电位差成正比。因此，当把电极系沿着井眼移动时，检流计所记录的电位差的改变就反映了M、N所在地层的电阻率的变化。
但在实际测井时，电极是放入了充满钻井液的井中。井筒周围是各种不同厚度、不同电阻率的地层。对于渗透性地层还有钻井液侵入，侵入带的电阻率往往不同于原地层的电阻率。在这种情况下，电流的分布是很复杂的，要从理论上得出电阻率的计算公式是很困难的。因此，我们从实测曲线上求出的地层电阻率有所失真，是近似值，称为视电阻率。这种曲线就叫做视电阻率曲线。地层的视电阻率不同于地层的真电阻率，但它们之间有一定的关系。一般来说，地层真电阻率越大，其视电阻率也越大。因而在井内测得的视电阻率曲线能反映井剖面的地层电阻率的相对变化，可用于研究井剖面的地质情况。
各种地层的电阻率是不同的。石灰岩、白云岩的电阻率高，砂岩的电阻率中等，泥岩、页岩的电阻率很低。就是同一种地层，电阻率也会不同。这是因为地层中所含流体和导电矿物不同、其温度和压力等也是不同的，它们都会引起地层电阻率改变。如果砂岩中含盐水，电阻率就低；若含淡水，电阻率就高。石油的电阻率很高。在一个储集层中，若上部含油下部含地层水，则含油部分的含水饱和度低，电阻率高，而含水部分的含水饱和度高，电阻率低。根据该层的电阻率自下而上由低升高的位置，在油井下套管以前就能把油水分界面的位置确定出来，如图3-5所示。
图3-5 视电阻率曲线
3)视电阻率曲线的主要用途视电阻率曲线的主要用途有：
(1) 研究储集层的渗透性、孔隙性和含油性；(2) 划分油层、气层和水层；(3) 进行地层对比；(4) 判断岩性。
3.感应测井前面讨论的电阻率测井 *** 需要井内有导电的液体，因此只能用于导电性能较好的钻井液中。然而，在油田的勘探过程中，为了获得地层的原始含油饱和度，个别井中需要使用油基钻井液。这种情况下井内没有导电介质，不能使用直流电法测井。为此进行研究，产生了感应测井。感应测井不仅可以用于油基钻井液的井中，还可以用于淡水钻井液的井中，是中等和低电阻地层的主要测井 *** 。在一定条件下，感应测井比电阻率测井法优越，因此已被广泛应用。
感应测井是利用电磁感应的原理来了解地层的导电性能。测量出的视电导率随井眼深度的变化曲线称为感应测井曲线。感应测井曲线的主要用途与电阻率测井曲线的主要用途相似。
二、声波测井利用不同岩石对声波的吸收能力和传播速度的差异，研究井下岩层、油层、气层、水层以及检查固井质量的测井法称为声波测井。
1. 岩石的声学性质与岩性的关系声波通过灰岩的速度快，通过砂岩的速度中等，而通过泥岩的速度小。岩石越致密，声波通过的速度越大。因此，储集层的孔隙度愈大，声速愈小；反之亦然。在砂泥岩地区，可用声速计算储集层的孔隙度。在储集层岩性和孔隙度相同的情况下，声速与储集层所含流体的性质有关，尤其是含气层，声速明显降低。此外，声速还与岩石结构有关。裂缝发育的岩石会造成声速明显降低。几种常见物质的声学特性见表3-3。
几种常见物质的声学特征
2.测量原理图3-6为声波时差测井原理图。当发声器发出一个声脉冲后，声波向四面传播。由于岩层比钻井液致密，井壁就成为声波的反射和折射面。声波传播到井壁时发生反射和折射。其中有一束折射波(又叫滑行波)沿井壁方向传播，并产生子波传到接收器，使之收到声波脉冲。在声波路径不变的情况下，通过这一路程的传播时间t与钻井液和岩石的声学特性有关。
图3-6 声波时差测井原理图
为了消除钻井液的影响，实际测井时常采用双接收器的仪器进行声波时差测井(图3-6)。当井径不变时，间距为Z的两个接收器收到的首波时间差Δt，就只与岩层的声学特性有关。因此，当测井仪沿着井眼由下往上移动时，就可测量出声波时差随井眼深度的变化曲线，该曲线称为声波时差测井曲线，其主要用途是：
(1)判断和划分岩性；(2)确定储集层孔隙度和划分裂缝性渗透层；(3)划分油层、气层、水层；(4)检查固井质量。
三、放射性测井放射性测井是根据岩石和介质的核物理性质研究钻井地质剖面、寻找油气藏以及研究油井工程问题的地球物理 *** 。根据探测射线的类型，放射性测井可分为两类，即探测伽马射线的伽马测井和探测中子的中子测井。
1. 伽马测井伽马测井 *** 包括自然伽马测井、伽马—伽马测井和放射性同位素测井等 *** 。这里只介绍自然伽马测井。
自然伽马测井是通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射性测井 *** 。自然伽马测井在井内所测得的伽马射线，是由岩层中自然存在的放射性元素的原子核在衰变过程中发射出来的。
1)基本原理不同岩石中放射性元素的种类和含量不同。岩石的放射性元素含量与岩石的岩性及岩石形成过程中的物理化学条件有关。一般来说在三大岩类中火成岩的放射性最强，其次是变质岩，最弱的是沉积岩。由于泥质颗粒细，具有较大的比面，使得它吸附放射性元素的能力较大。而且因为沉积时间长，有充分时间使放射性元素从溶液中分离出来与泥质颗粒一起沉积下来，所以泥质、粘土的放射性较高。
2)测量原理自然伽马测井的测量原理如图3-7所示。测量装置由井下仪器和地面仪器组成。井下仪器有探测器(闪烁计数器)、放大器、高压电源等几部分。自然伽马射线由岩层穿过钻井液及仪器外壳进入探测器。探测器将伽马射线转化为电脉冲信号，经过放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。地面仪器把每分钟形成的电脉冲数转变成与其成比例的电位差进行记录。
图3-7 自然伽马测井原理图
1—高压电源；2—放大器；3—探测器；4—电缆；5—地面仪器井下仪器沿井身自下而上移动，就连续记录出井剖面上岩层的自然伽马强度曲线，该曲线称为自然伽马测井曲线。
在油气田勘探和开发中，自然伽马测井曲线主要用于划分岩性、确定储集层的泥质含量以及进行地层对比。
2. 中子测井中子测井是以中子源轰击岩石的测井 *** 的统称。根据源的不同，分成化学源和脉冲中子源。根据记录信息可划分为中子伽马测井、热中子测井、超热中子测井、脉冲中子测井、脉冲中子伽马能谱测井等。
当中子源产生的中子(叫快中子)高速射入地层后，由于不断地与地层中各元素的原子核碰撞，其速度减慢、能量降低。当其能量降低到0.025eV时即成为热中子。热中子在地层中作热运动，最终被地层中的某些原子核俘获。所产生的新的原子核能放出伽马射线，此射线称为中子伽马射线，也称俘获伽马射线或次生伽马射线。地层中各种元素的原子核对中子的减速、俘获作用是不相同的。中子能量的损失是碰撞角度和靶核的相对质量的函数。下面以中子伽马测井为例介绍中子测井的基本原理。
中子伽马测井是用仪器在井中测定中子伽马射线的强度。测井时用电缆把仪器放到井底，在向上提升仪器的同时进行测量。装在下井仪器下部的中子源向周围地层发射快中子。记录中子伽马射线的装置距离中子源约50～60cm(叫源距)，两者用铅屏蔽隔开。记录的射线强度转变成电脉冲后由电缆送到地面仪器。地面仪器把脉冲信号转变成与计数率成正比的电位差，再由照相记录仪记录成随深度变化的测井曲线。
中子伽马探测器在单位时间内测得的伽马射线数与地层中热中子的密度成正比。快中子与氢的原子核碰撞时损失的能量最多。当地层中氢含量大时，中子源发射出的快中子在中子源附近很快就变成热中子了，很快被地层吸收。只有很少一部分能达到探测器，因此中子伽马测井计数率就低；当地层中含氢少时，快中子能量衰减慢，在离中子源比较远的地方(即探测器附近)，多数中子才变成热中子，被俘获后放出的伽马射线多，则中子伽马测井计数率高。因此，中子伽马测井能够反映出地层的含氢量。
如果储集层岩石的骨架不含氢，地层岩石的含氢量就为孔隙空间的含氢量。若地层的孔隙空间饱含水或油，那么水或油的体积就是地层的孔隙体积，岩石的含氢量就只取决于孔隙度。因此，可以用中子伽马测井曲线来计算孔隙度。
四、测井资料的综合解释要正确应用测井数据、曲线等资料解决地质问题，必须对其进行综合解释。
一方面要对各种测井 *** 本身进行综合解释。这是因为每一种测井 *** 都是从某一种物理性质上间接反映地层的情况，而地层情况是千变万化的。因此，为了全面了解油气层的性质，人们通常在同一口井中用几种以至几十种不同的 *** 进行测量和综合分析。图3-8是应用5种测井 *** 测得的曲线来划分油层、气层、水层的。自然电位曲线上反映的油层、气层、水层的幅度值都较其他岩层高，据此可首先找到将油层、气层、水层。但是哪一层是油层、哪一层是水层、哪一层是气层？由于油层、气层、水层的自然电位接近，只根据自然电位曲线不能分析判别出来。然而在声波和中子伽马曲线上，气层的值比油层、水层的值都高，据此即可把气层和油层、水层分开。再利用油层比水层电阻率高的性质，通过视电阻率测井曲线把油层和水层分开。
图3-8 判断油气水层的测井资料综合解释
另一方面要对测井以外的资料(如该井的钻井、地质和工程资料等)进行综合分析和解释，搞清楚油层、气层和水层的岩性、储油物性(孔隙度和渗透率)、含油性(含油饱和度、含气饱和度或含水饱和度)等。
思 考 题
1. 什么叫油气田？什么叫含油气盆地？
2. 区域勘探和工业勘探分别可划分为哪两个阶段？
3. 地球物理勘探法主要包括哪些 *** ？简述各种 *** 的基本原理。
4. 地球化学勘探法的主要原理是什么？具体包括哪些 *** ？
5. 地质录井包括哪些 *** ？
6. 地球物理测井主要包括哪些 *** ？分别主要有哪些用途？
7. 简述声波测井的基本原理。
核磁共振测井 ***
（一）测井仪器
1.组合式核磁共振测井仪（CMR）
CMR测井仪采用磁性很强永久磁铁产生静磁场，磁体放入井中，在井眼之外的地层中建立一个比地磁场强度大1000倍的均匀磁场区域，天线发射自旋回波脉冲序列（CPMG）信号并接收地层的回波信号。CMR原始数据由一系列自旋回波幅度组成，经处理得到T2弛豫时间分布。T2分布为主要的测井输出，由此T2回波串可导出孔隙度、束缚流体饱和度、自由流体饱和度和渗透率。
CMR为小型滑板型仪器，连接长度4.33 m，重148 kg，额定温度177℃，额定压力138 MPa，其结构及横截面见图5-54。
CMR必须用弓形弹簧、用偏心器或动力井径仪进行偏心测量。探测器极板更大宽度5.3 in，带有滑套弓型弹簧的更大总直径为6.6 in。
对于一般的井眼条件，推荐的最小井径为6.25 in。当井眼条件很好，CMR可在5.785 in以下的井眼中进行测井。
（1）CPMG脉冲序列参数的选择
核磁共振测量为周期性的，而不是连续的。测量周期由等待时间和自旋回波采集时间段组成。采集时间比等待时间短许多。在等待时间段，氢核重新回到仪器磁场方向。等待时间根据孔隙流体的T1而定。在采集时间段，仪器的发射线圈快速发出自旋回波。隔一定的时间段（回波间隔）收集回波。
等待时间、采集的回波数和回波间隔被称为脉冲序列参数。这些参数决定了NMR的测量，必须在测井前加以说明。参数的优化选择与岩性和流体类型有关，并与CMR仪是连续测量还是点测有关。
图5-54 实验型脉冲NMR仪器
1）测量周期。为校正电子路线的偏置，自旋回波序列成对采集，称为相位交替对。
采集一个相位交替对的总周期时间为
地球物理测井
式中：TW为等待时间，s；NE为回波数；TE为回波间隔，s。
周期时间长可提高CMR测井的精度。但是，对于环境变化大的井，长周期导致低测速和长的点测停留时间。
2）测速。在连续测井中，调节仪器测速确保在井下每个采样率段（通常为6 in，即15.24 cm）中完成一次新的测量周期。更大测井速度为
地球物理测井
图5-55为更大测速与等待时间和采集回波数的关系。大多数CMR测井速度在45.7～183 m/h之间。在束缚流体测井模型下测速可达244 m/h以上。
3）脉冲参数选择的约束条件。①回波间隔。为提高对快速衰减组分（即小孔隙及高黏度油）测量的敏感性，CMR测井通常采用最小回波间隔（0.28 ms）。随着硬件的改进，期望最小回波间隔随之减小。为增强扩散弛豫，也增长回波间隔。这适用于不含大量微孔隙的纯净地层。为保持对小孔隙的敏感性，回波间隔很少超过1ms。②回波数。采集的回波灵敏度为：200，300，600，1200，1800，3000，5000 和8000。回波间隔0.28 ms时对应的采集时间分别为：0.056 s、0.084 s、0.17 s、0.34 s、0.50 s、0.84 s、1.40 s和2.24 s。在连续测井时采集的最多回波数常为1800。计算机模拟和现场经验表明：再增加回波数对CMR孔隙测井造成的变化可忽略。③等待时间。理想情况下等待时间足够长，以使氢核完全极化。因为不完全极化的氢对自旋回波幅度的贡献不完全。实际上，等待时间受制于井场效率的要求，对不完全极化要进行校正。通常，等待时间比孔隙流体的平均T1长三倍。④最小等待时间。由于发射线圈频宽比的限制，最小等待时间约为采集时间的两倍。实际上，这不成为一种限制，因为等待时间和采集时间均由孔隙流体的弛豫时间控制（T1和T2），具有长T2的孔隙流体也有长T1，因此需要长的等待时间。
图5-55 更大测速与等待时间和采集回波数的关系
4）参数选择。脉冲序列参数选择基于预工作计划和现场测量进行。
预工作计划包括估算孔隙水和侵入带烃（原有烃或油基泥浆）的平均弛豫时间（平均T1）。对于一般的仪器操作，等待时间近似为这两种T1中较大值的四倍。
在估算孔隙流体弛豫时间时，通常假设岩石为水湿润性。在此情况下，烃以体积速率弛豫，油的体积弛豫根据储层条件下的黏度估算。气体的体积弛豫与储层温度和压力有关。T1和T2与流体黏度的关系曲线见图5-49。
脉冲序列检查常常通过在产层段的一次长等待时间测井后再用短等待时间重复测井实现。产生精确CMR孔隙度和小的极化校正（例如小于2 p.u.）的最小等待时间用于主要测井。
在一个地区或地层几次CMR测井之后，常可确定出更优序列。该序列便可用于后续CMR测井。
下面介绍已成功用于现场测试的几种预定义脉冲序列。
A.具有中至高黏度油（大于4 mPa·s）的储层。中高黏度油的T1值相对短，CMR脉冲序列主要根据孔隙水的T1选择。
孔隙水的T1由面弛豫而定，它随着孔隙尺寸和岩性不同而变化。碳酸盐岩的表面弛豫比砂岩弱，需要较长的等待时间。当岩石具有很大孔隙时（例如孔洞性碳酸盐岩），弛豫时间接近体积水的值（为已知的温度函数）。但是，CMR仪探测侵入带，其中原生水被钻井泥浆滤液驱替，由于滤液中存在溶解的顺磁离子，因此减小了体积泥浆滤液的T1。
实际上，孔隙水的T1值是很难确定的，因此脉冲序列根据适用于大部分井下环境的最小周期时间而定。根据经验，推荐用于连续测井的脉冲序列见表5-3。表中第二列为油的黏度阈值，超过阈值需要较长的等待时间。如果储层含有特别大孔隙（例如，高渗透率、未固结砂岩和孔洞碳酸盐岩），也需要较长等待时间。
表5-3 常规连续测井
B.具有低黏度油（小于4 mPa·s）储层。当储层含轻油或当用油基泥浆钻井时，CMR脉冲序列根据油的T1确定。需要长的等待时间和慢的测速。表5-4为MAXIS测井软件中预定义的脉冲参数。若已知储层条件的油黏度，该序列的等待时间须修正。这时，由图5-49估算平均T1，而等待时间设定为3T1。当井眼条件允许使用较高测速，推荐使用9 in采样率，测速提高1.5倍。
表5-4 MAXIS测井软件中预定义的脉冲参数
C.含气储层。在潜在含气层中，CMR测井的主要应用是识别传统测井曲线（例如中子-密度）未示出的气层。CMR孔隙度低估了气层的孔隙度。原因如下：气体氢指数明显小于1；在较宽的温度和压力范围内，气体具有长T1（大于3 s），因此在连续测井中不能完全极化；由于扩散影响，气体T2较短（约400 μs）。因此高的T1/T2比使极化校正失效。
气体信号幅度值为
地球物理测井
式中：HI为气体氢指数；Vg为侵入域的气体体积，p.u.；T1effect为等待时间中极化气体的部分影响，即1-exp（-Tw/T1g）（T1g为气体的T1；Tw为等待时间）。
许多环境中，气体信号太小而不能被检测到，这发生于浅地层（气体氢指数太小）和低至中孔隙地层（含少量残余气体积）中。这些地层中，最有效的 *** 是用相对短的等待时间测井，只要有足够时间使水极化即可（例如，砂岩或碳酸盐岩序列）。这使气信号幅度变为最小，CMR孔隙度的减小可能是由于气体影响造成的。
在深部高孔隙地层中，气信号可能大于3 p.u.或4 p.u.。在这些地层中，单独的CMR测井通过改变等待时间和回波间隔就可识别出气层。
用这种 *** 通过改变等待时间而改变T1分布。之一次测井用使水充分极化的一种等待时间（例如砂岩或碳酸盐岩序列）。第二次测井用一种较长的等待时间，以增高气信号的幅值。于是通过第二次测井得出的CMR孔隙度的增量可识别出气体。第二次测井的等待时间应选择能得到至少4p.u的额外气信号。额外气信号计算如下：
地球物理测井
式中：T1w为之一次测井的等待时间；T2w为第二次测井的等待时间；T1g为气体的T1。
在良好的环境下，通过处理不同回波间隔的两次测井采集的自旋回波序可以计算出孔隙流体的扩散系数（Flaum等，1996）。于是通过其与油和水相关的高扩散系数可识别气体。4 p.u.的最小气信号是希望值，所需的等待时间由等式（5-42）计算。通常需要4 s或5 s的最小等待时间，两次测井都用相同的等待时间，表5-5中的脉冲序列已成功用于几种高孔隙砂岩中计算扩散系数。
表5-5 不同回波间隔测井
D.束缚流体。束缚流体具有低T1，通常在砂岩和碳酸盐岩中分别小于50 ms和150 ms。因此，束缚流体测井曲线用短等待时间、高测速的测量得出。束缚流体测井的推荐参数见表5-6。
表5-6 束缚流体测井
5）点测参数选择。进行点测是为提高CMR孔隙度测井精度并获取详细的T2分布。测量原理与连续测井相同，但点测没有周期时间的限制。一般使用较长的等待时间，收集更多的回波数以便与连续测井进行比较。表5-7给出预定义的砂岩，碳酸盐岩和轻质油/油基泥浆的脉冲序列。
表5-7 点测脉冲序列
（2）信号处理
在CMR仪器研制的同时，必须设计一种经济完整的数据采集和信号处理 *** ，用于分析以CPMG脉冲序列期间采集到的成百上千的自旋回波幅值。信号处理主要是计算T2分布曲线。
在仪器研制的早期就意识到有关反演 *** 不适于CMR测井数据的实时处理。特别是实时计算连续T2分布需多台计算机完成大量采集数据的计算。由于成百上千的自旋幅值组成的一个自旋回波序列仅包含几个线性相关的参数，而NMR测量的核心参数近似于线性，所以自旋回波数据有冗余量，它可被压缩成几个数值而不丢失信息。用现场的计算设备可实时地利用采集的压缩数据计算T2分布。
数据压缩算法必须适应性强，且可与实时数据采集和处理环境兼容。井下数据压缩使用仪器电子盒内的数字信号处理芯片，这需要一个快速的压缩算法。井下数据压缩减少了对遥测能力的需求，及磁盘和磁带的存储量。未压缩数据也能传输到井下并存储在磁盘中，用于后期处理。一种新的反演和相关数据压缩算法——窗处理算法（WP）已开发出来。
通过确定在预选T2值处的信号幅度计算出T2分布。再由幅度拟合出一条曲线以显示出一连续函数。预选的T2值等间隔位于T2min和T2max之间的对数坐标上。预选T2值的数目为分布中的组份数。
T2的计算和测井曲线输出首先选择一组处理参数：多指数弛豫模型中的组份数目；计算的T2分布中的T2更大值T2max和最小值T2min；自由流体截止值；输入的T1/T2；泥浆滤液的弛豫时间。输入上述参数用于计算T2分布、自由流体和束缚流体孔隙度的相对数量、平均弛豫时间。
1）组份数。现场数据的模拟和处理指出，若使用至少10个组份模型，组份数对CMR测井输出的影响可以忽略。若要得到平滑T2分布则必须增加更多的组份。通常，连续测井用30个组份模型，点测使用50个组份模型。
2）T2min。根据测量对短弛豫时间固有的敏感性确定最小T2值，这与测量的回波间隔有关。当使用回波间隔为0.28 μs时，T2min为0.5 μs。
3）T2max。T2max值的选择在T2分布中的最长弛豫时间与测量可分辨的最长弛豫时间之间取折中，后者根据采集时间（即采集的回波数和回波间隔）确定。模拟显示在合理的取值范围内，CMR测井输出对T2max值不敏感。对采集600～1800个回波的连续测井，T2max取3000 μs。对于点测，一般采集3000～8000个回波，T2max定为5000 μs。
4）T1/T2比。极化校正时需输入T1/T2。当储层含黏滞油时，推荐T1/T2定为2。当存在轻质油，T1/T2增至3。
（3）刻度和校正
在车间中用含氯化镍稀释液的一种混合物完成精确刻度。溶液的信号幅度代表标准的100 p.u.。
在测量周期的等待时间中完成电子刻度。在此期间，一个小信号被送入位于天线上的一个测试线圈中。信号由天线采集并被处理，然后信号幅值被用于系统增益中由操作频率、温度和周期介质电导率产生的变化进行校正。
信号幅度必须作温度校正、磁场强度校正（磁场强度随温度和附在磁体上金属碎屑量而变化）、流体氢指数校正（当地层水或泥浆滤液矿化度较高时，该校正十分重要）。
图5-56 MRIL仪器框图
此外，CMR测井须对氢核不完全极化进行校正。
（4）测井质量控制
测井质量控制包括：仪器定位、采样率和测速、叠加与精度、仪器调谐、泥浆滤液弛豫时间等。
2.核磁共振（成像）测井（MRIL）
（1）仪器说明
MRIL仪器，由三部分构成：探头（长8 in，直径为4.5 in或6.0 in）；长13 ft、直径3.626 in的电子线路短节和长10 ft、直径为3.626 in的储能短节（图5-56）。
仪器的探头由永久磁铁、调谐射频（RF）天线和测量射频磁场幅度的传感器组成。磁场呈圆柱形轴对称，磁力线指向地层，磁场幅度与径向距离的平方成反比。调整RF磁场形状，使其符合磁场空间分布，且使RF磁场与静磁场相互垂直，这种结构形成一个圆柱形共振区域。其长度为43 in（或24 in，这取决于RF天线的张角）、额定厚度为0.04 in。有两种探头可供选择，直径为6 in的标准探头，用于直径7.785～12.25 in的井眼；直径为4.5 in的小井眼探头，用于直径6.0～8.5 in的井眼。仪器的工作频率为650～750 kHz，共振区域半径19.7～21.6 cm（对于标准探头）。
仪器为数字化仪器，原始回波按载波被数字化处理，所有的后续滤波和检测均在数字域实现。
（2）仪器特点
1）多频工作。MRIL的C型仪器具有灵活的变频特性，可从一个频率跳变到另一个频率。对于17×10-4 T/cm的额定磁场梯度，一个15 kHz的频率跳跃对应于共振区域半径0.23 cm的变化，该设计也支持在两种频率下同时测量，双频测量的几何图见图5-57。
2）测低阻井。低阻井相当于一种对射频天线的负载，负载常用天线因子Q表示。在直径8.5 in的井眼中，Rm＞10 Ω·m的淡水泥浆井眼中天线Q值为100；而在Rm=0.02 Ω·m的井眼中，Q值变为7，低Q值对MRIL信号质量有不良影响。
3）信噪比（SWR）高。测量频率为725 kHz时，在淡水泥浆井眼环境下，仪器的单回波信噪比（SWR）为70∶1。计算结果经多次回波提高了信噪比，其自由流体指数（FFI）的信噪比为240∶1。
4）调幅与调相功能。C型仪对每个回波提供完全幅度和相位调制。
5）测速快。测速取决于MRIL输出的单次实验信噪比、期望的测井精度纵向张角及地下T1能允许的测量周期时间Tc。在单一共振体内，要使恢复达到95%以上，恢复时间TR必须满足：
图5-57 MRIL双频测量示意图
地球物理测井
由于多频工作的结果，周期时间稍长于标准化所用频率数的T2。在双频工作情况下，TC=TR/2。在T1=500 ms、1000 ms和2000 ms的条件下，地层极化完全恢复对应于周期为750 ms、1500 ms、3000 ms。依测井环境不同，C型仪测速约为B型的4.4～14.4倍。
6）垂向分辨率高。通过减小射频天线的纵向张角可得到更高的分辨率，目前探头设计张角为43 in，C型仪可兼容更小的张角（24 in）。
（3）脉冲参数选择
MRIL采用CPMG脉冲序列完成对T2的测量。其CPMG脉冲参数选择方式基本上与CMR的脉冲参数选择方式相同。
图5-58 双频MRIL探头及探测区域剖面图
C型仪的回波间隔时间约为1 ms。每个深度测量点上，记录的回波串为：在淡水泥浆井眼中约为1200个回波；在咸水泥浆井眼中，约300～500个回波。
（4）MRIL的垂向分辨率和信噪比
NMR仪的垂向分辨率受控于永久磁场及射频磁场的形状，即决定于磁体物理尺寸及射频天线。理论上，MRIL仪的探测体积为一圆环（图5-58），圆环大小受射频天线的张角影响。
MRIL数据的垂向分辨率和信噪比不仅受控于NMR的物理特性和传感器的设计，而且与数据采集及处理过程有关。C型仪的操作模式为双频双相交替方式。脉冲序列依次为：频率2，原相位；频率1，原相位；频率1，反相位；频率2，反相位。相位交替改变了NMR回波的符号，而干扰信号的相位不变。通过改变所有反向回波的符号并将所有测量求和，相干干扰被消除。根据井眼环境，在完成回波数据转换之前，需要进行附加的求均值以提高信噪比。在井场或后续处理中应用滤波技术进行后续的处理。
使用时序分析法通过比较某一特定层段中两次或多次测井数据可以定量评估垂向分辨率和信噪比。在0.9 m·min-1、3.0 m·min-1和9.1 m·min-1测速下分别进行重复测井得到三对测井曲线，用时序分析计算出相关系数和信噪比与空间频率的关系，平均低频信噪比特征见表5-8。
表5-8
（5）仪器的刻度和环境影响
C型MRIL用100%的标准水进行刻度，水装于一个高1 m、长2 m、宽1 m的屏蔽容器内（在调幅频带内操作）。改变井眼负荷的 *** 是加入井眼流体或在射频天线上加电阻。在存在井眼负载时，将回波幅度与已知的标准水的简单指数衰减比较进行刻度。仪器还需进行二次刻度。此外，在井场，测井前和测井后还要用标准探头对电子线路进行校对，仪器所有参数都要记录并与标准值比较。
对于使用新的24 in张角的MRIL仪器，实施采集数据进行时序分析现场曲线时可以看出，24 in张角仪器的数据显示出明显的层界，并可分辨出薄层。其时序分析结果见表5-9。与表5-8中43 in张角的结果比较可见，24 in张角的垂向分辨率提高。低频信噪比二者无差别。根据简单的几何推理，我们预计24 in张角的信噪比应降2.5 dB；且信噪比的这种降低与测速无关。测试井的时序分析指出，信噪比降低至小于5 dB。
表5-9
NMR回波幅度随地层温度升高而降低，地层温度与刻度温度之比用于回波输出的校正。MRIL输出对烃密度敏感，故需进行温度、压力对液态烃密度影响的校正；天然气可减小MRIL孔隙度，但不可校正。
（二）信号处理和输出
MRIL测得的原始数据是所接收到的回波串，如图5-59。它是求各种参数和各种应用的基础。
目前C型仪用的信号处理 *** 是从原始回波串中提取T2分布谱（如图5-60）。
对于一个孔隙系统，可能会存在着多个弛豫组分T2i，每个回波都是多种弛豫组分的总体效应。通常，回波串的衰减速率表现出双指数或多指数特征；所以可以将回波幅度看成是多指数分量之和。
地球物理测井
式中：ai为第i个横向弛豫时间所对应的回波幅度；T2i为第i个横向弛豫时间；n为所划分的T2i个数，通常n取8。
图5-59 MRIL测得的回波串
由一组固定T2弛豫（4 ms，8 ms，16ms，32 ms，64 ms，128 ms，256 ms和512 ms）作出基本函数拟合回波串。这样一组NMR测量信号（回波）Aj（t）（设有m个，m＞n）可以得到一组超定方程组，该方程组的最小二乘解求得一组与固定划分的T2i对应的ai，经内插和平滑后得到T2分布谱。每个圈定的T2对应一部分孔隙，各T2分量ai求和经过刻度得到φNMR；FFI为T2大于或等于32 ms对应的孔隙之和，由T2大于截止值的各项ai之和，经过刻度（归一化）得到φFFI；BVI为4ms、8ms和16ms的T2值对应的部分孔隙之和，由T2小于截止值的各项ai之和，经过刻度（归一化）得到φbvi。
图5-60 自旋—回波串的多指数拟合及T2分布谱
通过合理地设置MRIL的测量参数TR、TE，测量两组或多组回波串，得到不同的T2分布谱。对它们进行谱差分或谱位移处理，可以定性地识别储层中流体的类型。
（三）核磁共振测井的测量模式（MRIL-C型仪器）
1.标准T2测井
提供一般的储层参数，如有效孔隙度、自由流体体积、束缚流体体积、渗透率等。
一般选取等待时间TW=3～4 s，标准回波时间间隔Te=1.2 ms，回波个数Ne≥200。
2.双TW测井
根据油、气、水的弛豫响应特征不同，采用不同等待时间TW进行测量，可定性识别流体性质：
短等待时间TWS：水信号可完全恢复，烃信号不能完全恢复；
长等待时间TWL：水信号可完全恢复，烃信号也能完全恢复。
将用两种等待时间（TWS和TWL）测量的T2分布相减，可基本消除水的信号，剩下部分烃的信号，从而达到识别油气层的目的。
3.双TE测井
地球物理测井
式中：T2CPMG为采用CPMG脉冲法测量的弛豫时间；D为地层流体的扩散系数；G为磁场梯度；TE为回波间隔；γ为氢核的旋磁比。
从上式可看出，增加回波间隔TE将导致T2减小；且T2分布将向减小的方向移动（移谱）。由于油气水的扩散系数不同，在MRIL-C型测井仪的梯度磁场中对T2分布的影响程度不一样，采用长短TE测井，油气水的T2分布变化的程度也不同，据此可定性识别流体性质。
（四）核磁共振测井的测量模式（MRIL-P型仪器）
测量模式就是测井期间控制仪器的一系列参数。MRIL-P型测井仪测井时有4种基本测量方式，根据不同的参数组合成77测井模式。
1.DTP方式
为等待时间TW和粘土束缚水模式。它分5个频带2组测量方式（A，PR），4频带上为PR组信号（TE=0.6 ms，NE=10，TW=0.02 s），共采集8组回波串，用于计算粘土束缚水体积。在0～3频带上为A组信号（TE、TW自定），共采集16个TW信号。每个周期共有24组回波串。该方式主要用于计算总孔隙度、有效孔隙度；确定可动流体体积、毛管束缚流体体积和粘土束缚流体体积、渗透率等参数。
2.DTW方式
又称双TW模式。该模式采用5个频带3组测量模式（A，B，PR）。4频带上为PR组信号（TE=0.6 ms，NE=10，TW=0.02 s），共采集8组回波串，用于计算粘土束缚水体积。在0～3频带上分别采集16个A组和B组信号，A、B组回波间隔TE相同，等待的时间TW不同，A、B之间为长等待时间TWL，B、A之间为短等待时间TWS。每个周期共有40个回波串，根据长、短不同等待时间的T2谱识别油气。
3.DTE方式
又称双TE模式。该模式采用了5个频带3组测量模式（A，B，PR）。4频带上为PR组信号（TE=0.6 ms，NE=10，TW=0.02 s），共采集8组回波串，用于计算粘土束缚水体积。0～3频带各采集16个A、B组信号，A、B组共有相同的等待时间TW，不同的回波间隔TE。A组为短回波音隔TES，B组为长回波间隔TEL，共40个回波串。其主要目的是应用两个不同回波间隔的数据作扩散加权，进行气检测等。
4.DTWE方式
又称双TW+双TE模式。该模式采用5个频带5组测量模式（A，B，D，E，PR）。4频带上为PR组信号（TE=0.6 ms，NE=10，TW=0.02 s），共采集8组回波串，用于计算粘土束缚水体积。0～1频带上各采集8个A、B组信号，2～3频带上各采集8个D、E组信号，其中A、B为短TE双TW模式，D、E为长TE双TW模式。共40个回波串。包含了双TE和双TW测井，一次下井可获得所有信息，大大地提高了工作效率。
实际测井过程中，基本测量方式确定后，根据不同的测量参数从77种测量模式中选取合适的模式进行测井。表5-10列出了常见的10种测量模式参数。
表5-10 常用的10种测量模式参数
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