测井模拟器

测井模拟器（精选3篇）

测井模拟器 篇1

0 引言

在实际的测井过程中, 存在着油水井处于连续生产状态、井况复杂多变、整体施工过程需要多人配合才能完成的情况, 难以对单一个体进行操作培训和考核, 不能与实际生产紧密结合, 以至于长期以来对操作技能的培训考核采用提问、口述、笔试的方式进行, 造成培训效果不理想和考核评价准确性下降。此外, 在某些发生概率极小, 但是一旦发生就会产生严重后果的井况, 很难通过普通的培训方式来处理。

研制测井培训考核模拟系统的目的就是为了用现代的计算机仿真技术[1]来解决测井工程技术人员的岗位培训和技能考核问题, 使人员的培训和考核能跟上技术发展和生产建设的需要, 使测井工程主要技术队伍的技术水平的提高有保证。

1 系统功能

测井培训考核模拟系统主要包括培训和考核两大功能, 具体分为7个模块, 如图1所示。

每一个模块具体功能如下。

(1) 测试现场操作模拟训练的主要功能:

完成对井口工、绞车工的操作培训。井口工、绞车工的操作通过教师机发送到图形机, 用三维动画形式显示其操作过程和结果。

(2) 测试现场工艺模拟训练的主要功能:

按照注入井、产出井、工程类三类测井工艺完成对各工种人员的模拟培训。其中, 注入井主要包括:五参数测井、电磁流量测井、氧活化测井、相关流量测井;产出井包括:阻抗、噪声、同轴线相位找水仪;工程类包括:井径、单磁定位、前磁定位、声波。

(3) 测试操作与工艺考核的主要功能:

对各工种人员的操作按照操作步骤进行考核, 并给出相应的成绩。

(4) 测试理论培训的主要功能:

通过多媒体教学、交互式三维动画形式完成对井口工、绞车工、操作员的理论培训, 使培训人员学习和掌握测井的基本知识、仪器的组成、结构、工作原理以及操作方法。

(5) 测试理论考核的主要功能:

从试题库中抽取一定数量的试题对学员进行理论考试并给出成绩评定。试题只涉及选择题。

(6) 学员与成绩管理的主要功能:

完成对培训人员基本信息和培训考核成绩的管理和打印。

(7) 历史测井数据管理的主要功能:

对已测井的历史数据进行管理。操作员进行培训和考核时, 其原始数据就来自历史井的数据。

(8) 系统自检的主要功能:

检测井口装置、绞车、模拟机各设备是否能正常工作。

2 系统结构

系统分为三个子系统[2]:主控软件子系统, 工艺软件模拟子系统, 多媒体子系统。三者通过网络连接, 完成数据交换;主控软件子系统与井口设备和绞车、工艺软件模拟子系统与模拟机前端都是通过PLC[3]连接和通讯;数据库采用SQL Server。总体结构框图如图2所示。

2.1 主控软件子系统

该系统为管理员操作, 主要对各工种的学员的基本信息、培训考核成绩进行管理;完成对使用工艺软件模拟子系统的学员进行通信, 包括发送历史测井数据, 接收学员培训考核完之后的成绩;与多媒体子系统之间的通信, 使学员可以通过动画来了解和学习测井仪器现场组装施工过程及井下测井仪器的工作情况;完成对井口、绞车等设备信号采集与自检。

系统界面是在C++builder6.0[4]编程环境下进行开发, 使用iocomp控件与绞车控制台和井口设备的PLC[5]通讯, 读取绞车控制台、井口装置的状态。通过SQL Server数据库, 完成对题库管理, 测井历史数据的存取及对学员的培训考核后的成绩管理。通过网络, 根据当前学员的操作发送数据包到多媒体子系统, 完成与多媒体子系统的通信。

2.2 工艺软件模拟子系统

该系统主要对学员进行各种测井工艺的培训及考核;接收从主控软件子系统传来的测井历史数据, 还原为现场测井所采集的数据;根据测井数据实时会址曲线, 完成测井数据的实时打印;与实时绘制的曲线同步显示井深结构、底层、测井仪器的状态;判断学员在每一种测井工艺的操作流程是否正确, 并在考核状态下, 进行评分并将分数传送到主控软件子系统, 并完成对模拟机的自检。

系统界面也是在C++builder6.0编程环境下进行开发, 使用iocomp控件与模拟机上的各种器件进行通讯, 通过ADLINK DAQ2501来模拟测井仪器的各种信号, 使用热敏绘图仪完成测井曲线的绘制。

2.3 多媒体子系统

该系统通过接收主控软件子系统的命令来显示响应的图形和三维实时动画[6], 包括:测井现场, 对各种测井设备的使用说明、原理及内部构造的展示;测井现场操作及测井仪器状态, 如井场环境、绞车、井口设备、测井仪器、地层等部分。

该系统主要通过3ds max进行三维模型的绘制, 包括整个测井场景的三维建模, 井口 (油井、水井、气井) 、仪器车、吊车, 所有测井仪器的三维建模, 测井与试井仪器的内部结构, 井下三维建模:套管、油管、底层等;使用三维模型制作三维动画, 展示每种设备的组成、工作原理、工作条件与连接方式;使用Adobe Premiere编辑生成的动画片断, 配音;使用Authorware7对动画进行组织, 制作多媒体交互式教学软件;把所有三维模型生成数据文件;使用C++Builder6.0和OpenGL2.0编写三维显示程序。

3 系统硬件结构

通过在测井现场调研、分析、讨论, 测井培训考核模拟系统硬件结构如图3所示。

系统包括以下几个部分:

(1) PL2000模拟机

PL2000模拟机由操作员操作。模拟真实PL2000地面操作系统的面板功能和测井软件功能。同时接收教师机发出的模拟井下仪器信号, 完成模拟测试信号的接收、显示、记录和打印功能;向教师机发送井下仪器的控制信号以及操作员的操作信息、参数设置信息等。

(2) 教师控制机

教师控制机由教师操作, 实现功能有:测试模拟系统管理;完成特定地层特征的模拟、井况模拟、管柱结构参数的设置、仪器状态、测试故障设置以及测试信号的产生;接收各操作员的操作信息;记录学员的操作并加以评判及管理等。

(3) 图形机

图形机负责图形动画处理。包括测试场景的显示、井口操作的动画、井下管柱结构图形模拟、井下仪器升降过程的动画模拟、出现故障时的井内动画等。结果送往投影仪, 在幕布上显示。

(4) 绞车操作台

绞车操作台由绞车工操作, 它模拟真实绞车控制台面板和操作功能。实现的功能包括测试电缆的起下控制、电缆速度控制、仪器遇阻和遇卡的判断、应急处理和井深、张力等参数显示等。

(5) 井口装置

井口装置由井口工操作, 包括油井井口、水井井口和气井井口。该装置模拟井口现场操作的功能, 井口阀门开关状态、井口工的操作顺序等信息反馈到可编程控制器。

(6) 可编程控制器

实现对井口装置的数据采集, 绞车相关参数的显示;利用现场总线实现与教师机的数据通信, 将学员对井口装置及绞车的操作情况发送至教师机, 同时接收教师机发送来的参数信息并在井口装置及绞车操作台上显示。

4 应用前景分析

通过测井模拟考核系统, 可以对测井工程技术人员和测井专业的学员进行部分测井工艺原理及测井新工艺技术方面的直观教学和训练;对测井岗位的技术工人进行本岗位的操作训练和考核;能解决测井专业学员在课程中的演示性实验、操作训练和熟悉工艺过程及操作过程的训练, 缩短培训周期, 提高培训效率。

5 结束语

综上所述, 由于传统培训、技能鉴定需要投入大量的设备和能源及原材料消耗, 因此, 培训、鉴定的成本高, 严重制约了我国培训和技能鉴定工作的开展。而模拟培训是当前技能培训的发展方向和趋势, 它可以极大的降低培训费用, 节约能源和原材料的消耗, 它研制成功必将开辟一条测井培训、鉴定、考核的新思路, 为测井技术的继续教育以及我国测井行业的进一步发展做出贡献。

摘要：通过在测试现场的考察, 发现测井技术技能培训存在效果不理想、考核评价结果不准确等问题。针对大庆测试服务公司研制的PL2000测试地面装置, 采用计算机模拟仿真技术、三维实时动画技术、网络技术、电子测控技术及数据库技术与测井技术相结合, 开发了测井培训考核模拟系统, 从而达到了提高测井行业培训及考核的效率的目的。从系统的需求分析、功能、结构与硬件模块等几个方面详细说明了系统的设计方法。

关键词：测井,计算机模拟仿真系统,培训考核

参考文献

[1]肖田元, 等.系统仿真导论[M].北京:清华大学出版社, 1999.

[2]郝海亮, 薛安克, 孔亚广.采油仿真培训系统设计[J].机电工程, 2008, 1:18-21.

[3]宋伯生.PLC编程理论、算法及技巧[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[4]Herbert Schildt, 等.C++Builder技术大全[M].周海斌, 等译.北京:机械工业出版社, 2002.

[5]SIEMENS Inc.SIMATIC S72200 Programmable Controller SystemManual[M].SIEMENSInc, 2004.

[6]张静, 陈汶滨, 刘组云, 等.基于面向对象的钻井模拟器图形系统设计[J].西南石油大学学报, 2007, 29 (2) :144-146.

测井模拟器 篇2

1、测井：油气田地球物理测井，简称测井well logging，是应用物理方法研究油气田钻井地质剖面和井的技术状况，寻找油气层并监测油气层开发的一门应用技术。

2、电法测井：是指以研究岩石及其孔隙流体的导电性、电化学性质及介电性为基础的一大类测井方法，包括以测量岩层电化学特性、导电特性和介电特性为基础的三小类测井方法。

3、声波测井：是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，来了解岩层的地质特性和井的技术状况的一类测井方法。

4、核测井：是根据岩石及其孔隙流体的核物理性质，研究钻井地质剖面，勘探石油、天然气、煤以及铀等有用矿藏的地球物理方法，是地球物理测井的重要组成部分。

5、储集层：在石油工业中，储集层是指具有一定孔隙性和渗透性的岩层。例如油气水层。

6、高侵： 当地层孔隙中原来含有的流体电阻率较低时，电阻率较高的钻井液滤液侵入后，侵入带岩石电阻率升高，这种钻井液滤液侵入称为钻井液高侵，RXO

7、低侵：当地层孔隙中原来含有的流体电阻率比渗入地层的钻井液滤液电阻率高时，钻井液滤液侵入后，侵入带岩石电阻率降低，这种钻井液滤液侵入称为钻井液低侵，一般多出现在地层水矿化度不很高的油气层

8、水淹层：在油气田的勘探开发后期因注水或地下水动力条件的变化，油层发生水淹，称为水淹层，此时其含水饱和度上升、与原始状态不一致，在SP、TDT和电阻率等曲线上有明显反映。

9、周波跳跃(Travel time cycle Skip)：因破碎带、地层发育裂缝、地层含气等引起声波时差测井曲线上反映为时差值周期性跳波增大现象。

10、中子寿命测井：是一种特别适用于高矿化度地层水油田并且不受套管、油管限制的测井方法，它通过获得地层中热中子的寿命和宏观俘获截面来研究地层及孔隙流体性质，常用于套管井中划分油水层、计算地层剩余油饱和度、评价注水效率及油层水淹状况、研究水淹层封堵效果，为调整生产措施和二、三次采油提供重要依据，是油田开发中后期的主要测井方法之一。

11、含氢指数：是指1立方厘米的任何岩石或矿物中氢核数和同样体积的淡水中氢核数的比值。

12、光电效应：指当一个光子和原子相碰撞时，可能将它所有的能量交给一个电子，使电子脱离原子而运动，光子本身则整个被吸收。这样脱离开原子的电子统称为光电子，这种效应则称为光电效应。

13、挖掘效应：当地层中含气时，超热中子测井、热中子测井测出的孔隙度都不能反映地层的实际的孔隙度，其测量值将比实际地层的含氢指数还小，这种现象称为“挖掘效应”。此时需要进行含气影响校正。

14、电子对效应：能量大于1.022Mev的γ光子在通过原子核附近时，与核的库伦场相互作用，可以转化为一个正电子和一个负电子，而本身被全部吸收，这种效应称为电子对效应。

15、康普顿效应：指伽马光子与原子外层的电子发生作用时，把一部分能量传给核外电子，使电子从某一方向射出，而损失了部分能量的伽马光子向另一方向射出。

16、电子密度：是吸收介质单位体积中的电子数，即ZNAρb/A。

17、地层体积密度：每立方米岩石的质量，单位为g/cm3

18、岩石体积光电吸收截面:每立方厘米物质的光电吸收截面。

19、宏观热俘获截面：指1cm3物质中所有原子核的微观俘获截面之和。

20、中子寿命：是指从快中子变为热中子的瞬时起，到热中子大部分（63.2%）被岩石俘获止，热中子所经历的平均时间，一般用符号τ表示

21、视电阻率Ra：把电极系放在井中某一位置，能测得该点的一个电阻率值，该值受井眼、围岩、泥浆侵入等环境影响，不等于地层的真电阻率，称为视电阻率。当电极系沿井身连续移动时，则可测得视电阻率随井身变化的曲线。这种横坐标为视电阻率Ra，纵坐标为深度H的曲线叫视电阻率曲线。

22、光电吸收截面指数：称为岩性识别系数，分为岩石的质量光电吸收截面指数和体积光电吸收截面指数，是描述发生光电效应时物质对光子吸收能力的一个参数，是光子与岩石中一个电子发生作用的平均光电吸收截面，Pe单位为：巴/电子，而U=Pe*b 单位为b/cm3。

23、核磁共振测井：它利用地层孔隙中富含氢原子的液体（油。水）中氢核受激发后产生的核磁共振信号，通过测井解释获知储集层的孔隙度，可动流体指数。渗透率和岩石孔径分布等油气资源评价所需要的基本参数，进而计算出油层储量的一种测井方法。

24、随钻测井：随钻测井是在MWD基础上发展起来的、用于解决水平井地层评价及地质导向钻井而发展起来的一项新兴的测井综合应用技术，在钻井的同时进行地层参数测量（边钻边测）。

25、生产测井PL：泛指油气田投产后，在生产井或注入井中进行的一系列井下地球物理观测。它是监测油气田开发动态的主要技术手段，是油气田储集层评价、开发方案编制和调整、井下技术状况检测、作业措施实施和效果评价的重要手段。根据测量对象和应用范围，生产测井大致可分为生产动态、产层评价和工程技术三类。

26、地层评价：用测井资料划分井剖面的岩性和储集层，评价储集层的岩性（矿物成分和泥质含量）、储油物性（孔隙度和渗透率）、含油性（含油气饱和度和含水饱和度）、生产价值（预期产油、气、水的情况）和生产情况（实际产油、气、水的情况及生产过程中储集层的变化），称为地层评价。

27、.岩性评价：是指确定储集层岩石所属的岩石类别，计算岩石主要矿物成分的含量和泥质含量甚至确定泥质在岩石中分布的形式和粘土矿物的成分。

二、写出下列符号对应的测井含义

1)SP:自然电位测井（或自然电位测井曲线），是由于泥浆矿化度与地层水矿化度存在明显差异而引起的，由Ed,Eda,Ef组成。

2)Rxo:冲洗带地层电阻率, RxoRt增阻侵入(泥浆高侵）。常有“感高侧低，即感应测井适用于高侵剖面………., 侧向测井适用于低侵剖面…………..”

3)AC:常规声波时差(声速)测井：声波时差测井一次下井可以提供一条时差曲线，常记为t、AC或DT，其单位为us/ft 或us/m

4)CHFR:过套管地层电阻率测井（TCRL）：CHFR测井是一种有效的在套管井中间接测量地层电阻率的侧向测井方法，其测井资料可用于识别死油气层、评价油层水淹情况和定量计算剩余油饱和度。

5)SHDT:高分辨率地层倾角测井仪，可输出9条曲线，例如P1AZ,C13,C24,FC1-FC4,RB,AZ 6)DSI:偶极横波成像测井,可得到纵横波、ST波信息、快慢横波信息等。7)CBL:水泥胶结测井,其曲线值越高，常表示第一界面胶结质量不好。与VDL、SBT曲线一起判释固井质量。

8)NGS:自然伽马能谱测井，输出4条曲线，包括自然伽马曲线和铀(U)、钍(Th)、钾(K)曲线。9)MDT:是RFT的新产品，模块式地层动态测试器，可以获取地层流体样品、渗透率和地层压力等参数。

10)ADN: 随钻方位密度--中子测井，可以提供井眼不同方位的地层密度值及中子测井值，常用于随钻地层评价和地质导向钻井中。

三、综述题

1、电阻率测井资料通常需要进行哪些环境影响因素校正？请写或画出侵入剖面组成，并简要说明高、低侵剖面形成的常见条件。

答：电阻率测井曲线井眼、围岩和侵入及井斜（或地层倾斜）等环境影响校正。

侵入剖面由冲洗带、过渡带和原状地层构成

高侵：侵入使地层电阻率增加的现象；

常见条件：水层，淡水泥浆钻井； 低侵：侵入使地层电阻率增加的现象；

常见条件：油气层；淡水层（盐水泥浆滤液侵入淡水层）

2、根据岩石体积物理模型，写出含泥质岩石的补偿声波时差、密度、中子相应方程。

声波：ACVshΔtshφΔtf(1Vshφ)Δtma 密度：DENVshρshφρf(1Vshφ)ρma

中子：CNLΦNVshΦNshφΦNf(1Vshφ)ΦNma 体积平衡方程：1=Vsh+POR+Vma

3、当前的测井方法分哪几类？用途是什么？

答：当前的测井方法虽然内容很多，但可以归纳如下几个类别：

(1)电测井；(2)声速测井；(3)核测井；(4)热测井；(5)磁测井；(6)机械测井；(7)生产测井等几大类。测井方法分了上述7大类，侧重面也各有不同，但其共同特点都是围绕者如何正确认识油层的形体和性质两大范畴进行的。归纳起来有如下几个用途：

(1)划分井身的岩性剖面，准确地确定地层的深度和厚度。

(2)定量的解释或定性的估计油层的空隙度、渗透率和含油气饱和度。(3)进行地层对比研究构造形态、沉积环境和岩相古地理问题。(4)在油田开发过程中，提供部分油层的动态资料。

(5)研究井下技术状态，如确定井斜、井温等基本参数，检查固井质量等。

4、影响自然电位的因素有哪些？

答：(1)泥浆滤液电阻率与地层水电阻率比值(Rmf/Rw)的影响。(2)岩性的影响。(3)温度的影响。

(4)泥浆和地层水化学成份的影响。(5)地层的厚度及电阻率的影响。(6)井径扩大和侵入带的影响。

5、双侧向测井资料有哪些主要应用？ 答：双侧向测井资料的主要应用有：(1)划分地质剖面；

(2)快速直观判断油（气）水层；(3)确定地层电阻率。

6、常说的储层四性是哪四性？

答：即岩性、电性、物性、含油性。自然伽码测井原理和应用？

答：自然伽码测井是放射性测井中一种最基本最简单的测井方法，它是采用探测器直接测量井孔剖面地层产生的放射性伽码射线的总强度。由于岩层沉积条件的不同，不同岩性吸附放射性含量各不相同，从而自然伽码测井资料可以反映各种不同的地层岩性剖面，用以划分岩层砂泥岩剖面进行地层对比，以及求地层泥质含量。

7、井内自然电位产生的主要原因是什么？扩散和扩散吸附电位是怎样产生的？

答：自然电位是井内流体与岩石中地层水等物理作用和电化作用的结果，其成因可分为扩散电位.过虑电位和氧化还原电位.(1)扩散电位的产生：当两种不同浓度的溶液直接接触时，在渗透压的作用下，高浓度的溶液的离子向低浓度溶液中扩散，由于正负离子迁移率不同，浓度小的溶液就会出现较多的负离子，浓度大的溶液就会出现较多的正离子，因而产生电动势形成电场.当电动势增加到正负离子迁移速度相同时使扩散达到平衡，电动势保持一定数值.这种电动势叫扩散电位.(2)扩散吸附电位的产生：地层水除了在岩石层直接与泥浆滤液接触外，还通过与砂岩层相邻的泥岩也相互接触，二者之间的浓度差也会形成扩散，不过这种扩散要经过泥岩才能进行，由于泥岩的电化作用特别，其颗粒表面对CL-离子有选择性的吸附作用，因而氯离子在泥岩中不能移动.只剩下钠离子单独在进行扩散.最终结果就只形成接触界面两侧的正极性电荷浓度差.很显然.这是负离子的迁移率等于零的一种扩散电动势.因泥岩颗粒的吸附作用的参与，所以称其为扩散吸附电动势即扩散吸附电位.8、声波曲线的主要用途是什么？

答：其主要用途是⑴帮助识别岩性；⑵进行地层对比；⑶ 分析判断地层；⑷计算岩层孔隙度。

9、油田勘探开发过程中测井资料的应用有哪些

答：①利用测井资料可以了解储集层岩性，沉积相、构造，其中SP、GR和电阻率测井可以用来进行地层划分对比；孔隙度和电阻率测井可以帮助计算储层孔渗饱，油气层厚度等参数；生产测井可以测量温度、压力以及开展油气藏地质特征研究，为油气田开发方案的编制、储量评价、油藏数值模拟等提供基础参数； ②测井资料可以帮助建立岩性剖面、岩石力学剖面、应力剖面和地层三压力剖面，为钻头选型、钻井破岩、井壁稳定、井眼轨迹设计、完井、压裂以及射孔等提供岩石地质力学依据；③综合评价钻井液侵入油气藏状况；④复杂地层条件下的深井、大位移井随钻地质导向钻井技术；⑤固井质量评价及套管损害监测；⑥油气井生产动态监测；⑦水淹层及剩余油评价。

10、双侧向测井的原理是什么 答：①双侧向电阻率测井原理：双侧向电极系分为深侧向LLd和浅侧向LLs两部分。它们共用一个主电极A0、两对监督电极M1M’1和M2M’2，一对屏蔽电极A1A’1。屏蔽电极A2A’2，在深侧向中把它与A1A’1连在一起作为双屏蔽电极，流出屏蔽电流；在浅侧向中把它作为屏蔽电流的回路电极，屏蔽电流从A1A’1流出，A2A’2流出。测量时，深浅侧向35Hz和280Hz的电流供电，达到互不干扰目的。深侧向测井，主电极A0流出主电流I0，屏蔽电极A1A’1和A2A’2流出与主电流相同极性的屏蔽电流，通过自动控制系统使主电流呈层状水平流进地层，约1.8m才散开。浅侧向测井，与深侧向测井原理大致相同，不同的是屏蔽电流从A1A’1流出，到A2A’2流入，主电流流进地层不远就散开，约0.75m左右，屏蔽作用不强，探测深度较浅。测量公式Ra=K VM1N/I

11、什么是“周波跳跃”现象？它有何主要用途？

答：在一般情况下，声波测井仪的两个接收换能器是被同一脉冲首波触发的，但是在含气疏松地层或裂缝性储层情况下，地层大量吸收声波能量，声波发生较大的衰减，这时常常驻是声波信号只能触发路径较短的第一接收器的线路，而当首波到达第二接收换能器时，由于经过更长的衰减不能使接收换能器线路触发，第二接收换能器的线路只能被后续减波至所触发，因而在声波时差曲线上出现“忽大忽小”的幅度，急剧变化现象，这种现象就叫周波跳跃。

用途：声波时差曲线来回摆动急剧增大的现象，可用来识别气层或裂缝带。

简答题二 1.自然电位测井的影响因素及其主要应用.答：（1）影响因素有：

地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响；②、岩性的影响；③、温度的影响；④、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响；⑤、地层电阻率的影响；⑥、地层厚度的影响；⑦井径扩大和泥浆浸入的影响。（2）主要应用

①划分渗透性岩层；②、估计泥质含量；③、确定地层水电阻率；④、判断水淹层。2.Archie公式，并标出公式中的各符号的意义，并说明确定Archie参数的方法和该公式的用途。

（1）地层因素公式：

F=Ro=Rwam1mor

式中，F为地层因互，无量纲；Ro为岩石完全为水饱和的电阻率 Ω.m，Rw为盐水（地层水）的电阻率，φ为孔隙度%；m为胶结指数。（2）电阴增大率公式： I=Rt=1orb

RaSnwSnh式中，I为地层因素，无最纲；Ri为岩石真电阻率，Sw为地层含水饱和度%；n为饱和度指数。

（3）通常用Archic（岩电）实验确定，可用来计算地层含油气饱和度。简答题

3.简述双发双收波测井仪的井眼补偿方法。

答：采用双发双收声系进行井眼补偿，T1、T2交替发射声脉冲，分别测量时差△t，再取其平均值为记录时差，消除井眼影响，消除深度误差，T1上、T2下交替工作，T1工作时，得到△t1，T2工作时，得到△t2，取其平均值为记录进差，即消除了扩径的影响。4.什么是“周波跳跃”现象？它有何主要用途？

答：在一般情况下，声波测井仪的两个接收换能器是被同一脉冲首波触发的，但是在含气疏松地层或裂缝性储层情况下，地层大量吸收声波能量，声波发生较大的衰减，这时常常驻是声波信号只能触发路径较短的第一接收器的线路，而当首波到达第二接收换能器时，由于经过更长的衰减不能使接收换能器线路触发，第二接收换能器的线路只能被后续减波至所触发，因而在声波时差曲线上出现“忽大忽小”的幅度，急剧变化现象，这种现象就叫周波跳跃。

用途：声波时差曲线来回摆动急剧增大的现象，可用来识别气层或裂缝带。5.简述如何利用放射性同位素测井检查地层的压裂效果

答：压裂时将吸放射性同位素的活化砂（作为指示剂）压入地层的缝隙中，在压裂前测一条参考曲线，压裂后并经洗井，然后现测一条放射性同位素测井曲线，将两条曲线重叠对比便可知压裂效果，曲线差别大，则说明地层被压开。6.简述补偿中子测井的补偿原理。

在热中子测井中，组成沉积岩的核素中氯的热中子俘获截面最大，因此地层含氯量决定了 岩石的俘获特性，如何期望热中子计数率大小反映了岩层含氢量，进而反映岩层孔隙度值，氯含量是个干扰因素，所以采用源距不同的两个探测器，记录两个计数率，取这两个计数率比。

N(r)=r2eN(r)r11112-(r1-r2)/ls

当源距是足够大时，从上式可以看出比值只与减速性质（H含量）有关，因而消除了氯元素的影响。

7.按岩石物理体积模型，写出含油气泥质双矿物岩石体积密度的响应方程。ρb=ρma1Vma1+Vma2Vma2+VshVsh+ρwφSw+ρhφSh

8.简述原始含水饱和度、束缚水饱和度和残余油饱和度的概念，并指出三者综合判断油水层的标准。

答：原始含水饱和度Sw是地层未被钻开时（原状地层）的含水饱和度，束缚水饱和度Swi指在通常压力下不能流动的水的饱和度，残余油饱和度Sor指不能流动的原油的饱和度。当Sw=Swi,且1-Sw＞Sor,为油层； 当Sw＞Swi且1-Sw＞Sor,为油水同层； 当Sw＞Swi，且1-Sw=Sor或Sw=1时，为水层。

1.分析自然电位的成因，写出扩散电动势，扩散吸附电动势，总电动势的表达式。答：自然电场是由于泥浆和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接触产生电化学过程，结果产生的电动势而造成的，它主要是由扩散电动势、扩散吸附电动势和过滤电动势组成。

扩散电动势产生的原因：泥浆和地层水矿化度不同—电化学过程—电动势—自然电场 Ed=(2.3RT/F)*(nu-nv)/(znu+znv)*lgCw/Cm 扩散吸附电动势产生原因：泥浆和地层水矿化度不同—产生阳离子交换—产生电动势—自然电场

Eda=Kda*lgCw/Cm 过滤电动势产生原因：泥浆柱与电层之间的压差造成离子的扩散。E总=Ed-Eda=Klg(Rmf/Rw)2.不同Cw、Cmf情况下自然电位测井曲线有哪些特征？ 答：Cw>Cmf时，淡水泥浆，自然电位曲线出现明显的负异常。Cw

Cw=Cmf时，自然电位曲线无异常。

3.描述砂泥岩剖面井筒中自然电场分布示意图。

答：在砂泥岩剖面井中，由于Cw>Cmf，所以砂岩层段井内富集有负电荷，而泥岩层段井内富集有正电荷。

1.电极系的测量深度主要决定于什么？

答：随着电极距L的增大，电极系的横向探测深度加深。2.举例说明侧向测井的应用特点？

答：A.三侧向受井眼影响、围岩影响小，纵向分辨能力加强，尤其在高阻剖面和盐水泥浆

s中更为突出，但地层侵入较深时，Rd受侵入带影响较大，而RLL3LL3受原状地层影响较大，即说明深三侧向测井探测深度不够深，而浅三侧向测井探测深度又不够浅，难以判断油水层。

B.七侧向探测深度比三侧向有改进，但深、浅七侧向电极系、电极距不相同，受围岩影响不同，纵向分辨率能力不同，给资料解释带来困难，为此使用不甚广泛。

C.双侧向测井探测深度比三侧向深，深、浅侧向的纵向分辨率能力一致，资料便于对比，使用效果较好

3.简述高阻井剖面地层中双侧向电阻率测井资料识别油水层原理Rmf>Rw，并画出示意图。答：将深、浅侧向电阻率曲线重叠绘制，在Rmf>Rw时，深三侧向视电阻率大于浅三侧向视电阻率，即出现正幅度差 含油气井段深三侧向视电阻率小于浅三侧向视电阻率，即出现负幅度差含水井段

1.微电极系包括哪两种电极系？它们分别测量什么电阻率？试举例说明微电极系测井曲线的主要应用？

答：微电极系包括：微梯度电极系和微电位电极系两种电极系。微梯度电极系所测视电阻率主要反映渗透层井段的冲洗带电阻率；微电位电极系测量的结果主要反映泥饼电阻率 主要应用：

①划分岩性剖面 是否有幅度差，区分渗透层和非渗透层 ②确定岩层界面 主要应用在砂泥岩剖面 ③确定含油砂岩有效厚度

④确定井径扩大井段 极板无法捱靠井壁，测量值主要反映泥浆 ⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度Hmc 2.对比微电极，微侧向，侧井在探测深度上的主要区别？ 答：微电极包括：微电位探测深度为100mm； 微梯度探测深度为40mm，微侧向约为80mm，邻近侧向约在150~250mm，探测深度约在150~250mm，3.什么是微电极测井曲线的幅度差（正、负）？其影响因素包括哪些？

答：微电位和微梯度两条测井值的差异叫做幅度差。当微电位曲线幅度大于微梯度曲线幅度时，称正幅并差；当微电位曲线幅度小于微梯度曲线幅度时，称负幅度差。

其影响因素包括：泥浆的侵入、；泥质含量。幅度差的大小决定于Rmc/Rxo值以及泥饼的厚度。

4.哪种微电阻率测井对确定Rxo最好？为什么？ 答：确定Rxo最好的微电阻率测井是微球形聚焦测井。

微侧向测井探测深度浅，受泥饼影响较大，聚焦弱，邻近侧向测井受侵入带影响大，探测深度加大，泥饼的影响相对较小，但在侵入较浅的情况下，测量结果受原状地层电阻率Rt的影响，仍得不到准确的Rxo值。而微球形聚焦测井探测深度适当，适用范围宽，测量的微球形聚焦视电阻率，Rmsfl受泥饼影响小且不受Rt影响。因此它是目前确定Rxo的最好方法。

1.何谓纵波？何谓横波？试对二者的速度及幅度进行对比。答：纵波：当波的传播方向和质点振动方向一致时叫纵波。

横波：当波的传播方向和质点振动方向相互垂直叫横波。

纵波速度永远大于横波且纵波可在固、液、气中传播，横波只能在固体中传播，滑行横波幅度远大于滑行纵波。2.滑行波的概念及产生机理？

答：声波通过传播速度不同的两种介质时1和2，在分界面会发生反射和折射，并遵循反射与折射定律，随着入射角的增大，折射角也增大，当入射角大到一定程度时，折射角=90度，此时折射波将在2介质中以2介质声速沿界面传播，此时折射 波叫滑行波。3.然后根据声波幅度测井判断水泥环的胶结程度？

答：（1）根据水泥环胶结测井（CBL）的相对幅度来判断，相对幅度越大，说明固井质量越差，一般有：

相对幅度小于20%为胶结良好

相对幅度介于20%~40%之间的为胶结中等 相对幅度大于40%为胶结不好（串槽）

9（2）根据声波变密度测井显示判断，如下题

4.如何利用声波测井和声幅测井划分裂缝和溶洞性底层？

答：首先根据声波在裂缝形、溶洞性地层中有较大的衰减，地层波幅度很小，所以利用声幅测井将这两种地层找出来，在声幅测井曲线上显示均为最低值，又因为裂缝性地层在声波时差曲线上显示为周波跳跃，找出裂缝性地层。5.如何利用威利公式计算地层孔隙度

答：（1）对于固结压实纯地层：①φ在18%-25%时，φ=φs。②φ为25%-35%时，要对φs进行流体校正：气校正系数0.7，油层为0.8-0.9(2)对于固结而不够压实的砂岩，引入压实校正φ=φs/Cp(3)对于含泥质的非纯地层引入泥质校正φ=φs/(2-α), α=SP含泥质砂岩/SSP纯砂岩

6.能量不同的伽马射线和与物质相互作用，可能发生哪几种效应，各种效应特点是什么？ 答：光电效应 γ光子整个被吸收，释放出光电子（低能γ光子和物质作用以此为主）康普顿效应 γ射线强度减弱（中能γ光子和物质作用发生此效应几率最大）

电子对效应 γ光子被吸收，转化为一负一正电子（发生在γ光子能量大于1.022MeV情况下）

7.自然伽玛测井曲线为什么能反映地层的泥质含量？怎样用其求取地层泥质含量？ 答：由于泥质颗粒细小，具有较大的比面，使它对放射性物质有较大的吸附能力，并且沉积时间长，有充分时间与溶液中的放射性物质一起沉积下来，所以泥质具有很高放射性，在不含放射性矿物情况下，泥质含量多少就决定了沉积岩石的放射性强弱。(1)相对值法Vsh=2GCURIGR2GCUR1 IGR=

GRMAX1GRGRMIN

GRMIN(2)Vsh=ρbGRB0

ρshGRshB08.自然伽玛能谱测井测量哪几种放射性元素？各种元素主要反映地层的什么信息？ 答：铀、钍、钾。铀-泥岩，钍-砂岩，钾-碳酸盐岩 9.密度，岩性密度测井分别主要应用伽玛射线的什么效应？

答：密度测井是利用康普顿效应；岩性密度测井主要应用康普顿效应和光电效应。10.怎么利用密度测井求取孔隙度？

答：在已知ρma 和 ρf 情况下，可以由密度测井ρb 求取纯岩石的φ，可用公式 φ=(ρma-ρb)/(ρma-ρf)计算，也可应用图版求取。

11.中心与物质的作用是什么？

答：中子射入物质时，要和物质的原子核发生一系列核反应，即快中子非弹性散射；快中子对原子核的活化；快中子的弹性散射和中子的俘获。

12.影响热中子计数率(中子孔隙度),补偿中子(中子孔隙度),中子伽玛计数率的因素? 答:热中子计数率与含氢量与含氯量有关,补偿中子计数率与含氢量有关,中子伽玛计数率Nn-r与源距L关系:①Nn-r随L升高而按指数规律递减②L≈35cm时, Nn-r与含氢量无关,随含氯量升高而升高③L>35cm时,随含氢量升高而Nn-r减少.13.如何用好SNP，CNL，N向测井资料？

答：SNL，CNL主要用来确定地层岩性与孔隙度,N向测井主要用来划分地层。简答题：三

1、声波（时差）测井的主要用途？

答：（1）声波（时差）测井可以用来求储层孔隙度；（2）与中子或密度结合可以确定岩性；（3）识别气层，气层纵波时差有周波跳跃现象。

2、如何用声变测井资料评价套管固井质量？

答：声变测井资料包括声幅（首波）及全波变密度信息，声幅大说明固井质量差，反之固井质量好。当胶结好时，地层波信号很强，套管波信号很弱，当胶结不好时，相反。

3、、水层的主要电性特征？

1）自然电位异常大，一般大于油层，这是地层岩性较纯、渗透性较好和厚度较大的水层的标志；

2）深探测电阻率数值低，砂泥岩剖面水层电阻率一般为2—3欧姆米； 3）明显高侵、即浅探测电阻率明显大于深探测电阻率

淡水泥浆中，水层由于泥浆侵入的影响，使浅探测电阻率较高，有时会接近于油层，淡水层的深探测电阻率明显低值。

4）含油饱和度数值接近0或小于30%。

4、油层的主要电性特征是什么？

1）电阻率高，特别是深探测电阻率明显高是油气层在常规测井曲线上最基本的特点，一般是岩性相同的邻近水层电阻率的3—5倍以上，而且含油饱和度越高，岩性越粗电阻率数值也越高。

2）自然电位略小于邻近水层

3）浅探测电阻率小于或等于深探测电阻率即侵入性质为低侵或无侵；

4）计算的含油饱和度值在 50%以上，如油层可达60-80%。

4、确定地层水电阻率主要有哪几种方法？

答：确定地层水电阻率主要有试水资料法，自然电位法，电阻率测井法，孔隙度—电阻率交会图法等。

5、、自然伽玛测井曲线的主要用途？

答：自然伽玛测井在油田勘探中，主要用来划分岩性，确定储集层的泥质含量，地层对比和射孔工作中的跟踪定位等。

6、自然伽玛曲线有何特点？

答：（1）对于放射性物含量均匀各向同性的岩层，当上、下围岩的放射性深度相等时，曲线对称于地层中点，否则曲线不对称。

（2）对着地层中点，曲线呈现极大值，并且随着岩层厚度h增加而增大，当h>3do（do为井径）时，极大值为常数，曲线的极大值与地层放射性强度成正比。

（3）当h>3do时，由曲线的半幅点确定的岩层厚度为真厚度。

7、影响自然电位的因素有哪些？

答：（1）地层和泥浆中含盐浓度比值。（2）岩性的影响。（3）温度的影响。（4）泥浆和地层水化学成分的影响。（5）地层的厚度及电阻率的影响。（6）井径扩大和侵入带的影响。

8、微电极曲线有哪些主要特点？

1）由于微电极系的电极距很小，测井时仪器紧贴井壁，因此不受围岩、高阻邻层和泥浆等因素的影响，电阻率高低反映清楚，岩性变化反映明显，曲线刺刀状尖峰很多。2）由于微梯度和微电位探测深度不同，一个受泥饼影响较大，一个受冲洗带影响较大，在有侵入情况下，微电位所测视电阻率与微梯度所测视电阻率不同，因此两曲线重迭在渗透层一般会出现差异现象。

9、气层的主要特征？

气层的基本特征与油层相同，电性显示为明显的高阻层，一般比油层电阻率还高，纯气层与油层的不同之处是：声波时差数值明显增大或出现“周波跳跃”现象，中子孔隙度读数降低，体积密度明显减小或密度孔隙度增加。

10、测井曲线在水淹层上反应特征是什么？

1）电阻率曲线在水淹部位幅度降低，视电阻率曲线表现为梯度电极系的极大值上移（正旋回地层），深浅探测电阻率的差值变小，侧向曲线形状不再是对称型而产生形变； 2）自然电位曲线在水淹层基线偏移，曲线幅度降低；

3）声速曲线在水淹层部位数值增高，尤其在高压层更为明显；

4）微电极曲线在高压层表现为高数值并无差异，此时，自然电位为平直，声速时差数值增加，井径曲线增大（此时无泥饼，或泥饼很薄）；

5）在水淹程度较高的油层内，由于富集了放射性元素铀，而使自然伽玛曲线本来的低值变为较高的正异常。

1、油、气、水层在侵入性质上的一般特点？

答：用淡水泥浆钻井的水层一般具有典型的高侵特性，即冲洗带电阻率明显大于地层真电阻率Rt，对于少数具有高矿化度地层水的油气层，也可能有高侵特性，但Rxo与Rt的差别相对于水层要小。油气层一般具有典型的低侵特性，即Rxo明显小于Rt，当泥浆滤液电阻率小于地层水电阻率时，即Rmf

2、选择测井系列的主要原则？

答：（1）能有效地鉴别油井剖面地层的岩性，估算地层的主要矿物成分，含量与泥质含量，清楚地划分出渗透性储集层。

（2）能较为精确地计算储集层的主要地质参数，如孔隙度，含水饱和度束缚水饱和度和渗透率等。

（3）能可靠地区分油层、气层和水层，准确地确定含油（气）饱和度，可动油（气）量和残余油（气）量，油气层有效厚度以及计算油气地质储量。

（4）尽可能地减少和克服井眼泥浆侵入，围岩等环境因素的影响，至少能通过适当的校正来有效地减少和消除这些与地层性质无关的环境因素的影响，获得较为真实地反映岩层及孔隙流体性质的质量，较好的测井资料。

（5）具有研究、解决地质构造、沉积相等地质问题和油田开发及有关的工程问题的能力。

核磁共振测井仪模拟测试盒设计 篇3

核磁共振测井技术作为一项新兴的技术, 现在已经越来越多地应用于现场实际测试作业中[1]。该技术可以通过对地层中氢原子的核磁共振激发与回波采集反演从而直接分离地层中的油、气、水等信息, 因而被广泛应用于现场测井作业中[2]。本文主要介绍了一种核磁共振测井仪的模拟测试盒, 通过该测试盒可以有效模拟实际真实仪器的井下工作状态与数据传输机制, 因而可以有效验证地面软件的性能, 大大缩短整个仪器的研制进程。

2 模拟测试盒设计

2.1 模拟测试盒设计方案

核磁共振井下模拟测试盒是利用软件模拟核磁测井的主要过程, 并实现与地面系统的通信, 模拟测试盒主要分成两个部分:模拟测试盒控制器和模拟测试盒上位机软件。如图1所示为该模拟测试盒结构设计功能框图, 地面系统通过AMI脉冲接口或者EDIB总线 (一种有线电缆测井总线协议) 与核磁共振井下模拟测试盒相连, 模拟测试盒上位机软件与模拟测试盒控制器通过USB接口相连, 图1中虚线部分为模拟测试盒。

整个核磁共振模拟测试盒的工作过程如下:地面系统发送指令, 控制器接收到指令通过USB总线传至上位机软件, 模拟测试盒上位机软件接收到指令后根据指令进行相应的操作:测井模式参数的接收, 根据参数进行软件的初始化;扫频功能;刻度功能以及根据参数的设置进行回波数据的生成等功能;软件模拟测井过程并生成相应的数据, 并将生成相应的数据进行回传至地面系统, 由于传输的数据量大, 因此对数据传输速率要求较高[3]。

2.2 测试盒流程设计

测试盒是主要模拟井下核磁仪器的实际工作状态, 其基本功能是通过接收命令来模拟相应核磁仪器的井下实际工作状态并将模拟处理完成的数据回传到地面系统进行相应的处理显示。

当模拟测试盒在上电时进行上电初始化加载操作, 包括复位缓存, 当该步骤完成后, 进入等待程序等待地面系统下发相应的命令。当收到下发的命令或者仪器参数表数据时, 模拟测试盒则将内存中的参数表或者命令存储与更新;如果收到扫频或刻度命令时, 测试盒则产生对应的数据回传地面系统;如果测试盒收到相应的采集命令, 则由通讯板模块产生测井模拟数据或者通过一定的算法生成扩展测井数据;当收到传数命令后, 则将上步准备好的数据回传地面系统。

2.3 测试盒上位机软件设计

测试盒上位机软件基于VC++6.0平台下编写, 通过对USB接口程序的调用来实现读写操作, 按照规定的协议实现与地面系统的高速通信。在软件中采用了多线程技术来实现软件的读和写操作, 避免了同时对同一个设备即读又写从而发生的冲突, 大大缩短数据的读写时间。在VC++6.0平台上, 通过对话框和消息的通知机制实现软件编制, 同时调用USB接口的驱动程序实现硬件的读写控制。

在软件编写过程中调用USB接口驱动程序寻找USB硬件并连接上硬件设备, USB接口具有热插拔功能, 每次插拔都需要寻找驱动, 根据驱动来寻找设备;连接设备后并由软件对USB设备进行配置;根据驱动程序提供的函数来对USB总线进行读和写操作, 并利用线程来保证读和写分开操作。VC++6.0是一款基于消息机制的编制平台, 该上位机软件采用菜单的结构实现功能。

一级菜单分为:设备管理、扫频管理、刻度管理、回波数据管理、测试模式、对象管理以及帮助。设备管理菜单主要进行对USB总线的控制, 在开始工作初期实现对硬件设备的连接, 打开设备子菜单查询对应的USB设备接口实现连接, 配置通信工作模式, 同时发送20个0XFFFF字串来启动软件与控制器之间的通信, 实现与地面系统的通讯连接, 此后运行新线程程序监听下发的命令, 完成USB总线的读操作。值得注意的是USB设备在每次热插拔时需要重新寻找驱动并安装驱动, 这需要时间, 如果在操作软件是打开设备时打开设备失败, 这时可以多试几次打开设备, 等USB接口安装驱动后设备即可以正常打开;关闭设备子菜单主要实现断开与地面系统中的连接, 此时地面系统的指令接收不到, 同时也没有回传数据;退出系统子菜单即退出整个软件, 推出前关闭创建的新线程。扫频管理由当前扫频数据、导入扫频数据、修改扫频数据以及导出扫频数据四个子菜单组成, 通过四个子菜单实现仪器天线主频扫频数据的管理操作。在修改扫频数据子菜单下可以弹出子对话框, 在子对话框中可以完成对仪器扫频数据的相关修改操作, 同时可以显示扫频曲线图。刻度管理菜单由当前刻度数据、导入刻度数据、修改刻度数据和导出刻度数据这些子菜单组成, 可以完成对仪器住刻度及相关孔隙度刻度数据的管理操作。在修改刻度数据子菜单下可以打开子对话框, 实现仪器刻度数据的修改操作。回波数据管理由当前回波数据、导入回波数据、修改回波数据以及导出回波数据四个子菜单组成, 实现模拟地层核磁回波数据的管理。修改回波数据子菜单下打开子对话框, 实现模拟地层核磁回波数据的修改与显示操作。对象管理中子菜单下弹出来数据生成子对话框, 在子对话框中可以选择不同的对象和设置不同的TE、NE、TW来生成新的回波数据, 并回传至地面系统[5]。

3 回波数据仿真模型设计

测试盒回波数据的仿真模型分为孔隙度模型与渗透率模型。测试盒通过上述两种模型的计算公式生成模拟地层核磁回波信号所对应的回波数据以及孔隙度与渗透率仿真数据, 并发送回地面软件系统进行相关处理与解释分析。这里主要针对孔隙度模型进行相关介绍。

3.1 模拟回波信号孔隙度模型

核磁共振测井中地层孔隙度主要受自观测信号强度以及地层流体中氢原子含量的影响。测试回波信号0时刻幅值的大小与地层孔隙中的含氢总量成正比。因此经过一定的比例关系换算刻度, 可以把回波信号0时刻幅度值标定为孔隙度[6]。经过孔隙度刻度换算后, 可以直接从T2分布计算得到地层孔隙度, 即

从上可知地层孔隙度能够被分解成不同弛豫时间的孔隙度分量, 即可以得到孔隙度的分布P1, P2, …, Pn。其是与T2谱反演弛豫时间T2i (i=1, …, n) 对应的各孔隙分量[7]。通过地层孔隙度各个分量信息的分析, 可以更好地知道地层储量信息。当孔隙度分布集中在比较小的弛豫时间上, 即弛豫时间较小时间分量上时, 地层以微孔为主, 如果是泥岩;当孔隙度分布集中在比较大的弛豫时间上, 即弛豫时间靠后的分量上时, 地层以大孔隙为主, 主要是分布可动流体。在孔隙度模型下模拟回波信号原始数据的生成是根据事先设定的孔隙度 (P1, P2, …, Pn) 大小, 及对应的弛豫时间 (T2i) 区间分布, 再加入地层模拟噪声信号, 来实现对地层回波模拟数据的生成:

式 (2) ~ (4) 中, t (i) =i TE, i=1, 2, …, n, 这是采集第i个回波的时间;noise为随机白噪声。可以看出, 回波原始数据的模拟计算和回波拟合是一个相反的过程, 如下图2所示。

4 结束语

本文主要对核磁共振测井仪模拟测试盒进行了一个简要介绍, 从测试盒的设计结构到测试盒的软件设计流程以及上位机程序构架进行了相关说明, 最后对该测试盒的相关仿真数据模型进行了介绍。通过该测试盒可以有效模拟实际真实仪器的井下工作状态与数据传输机制, 因而可以有效验证地面软件的性能。目前该测试盒已经应用到实际的仪器功能测试中, 取得了很好的效果。

参考文献