地层水矿化度检测的地球物理测井方法

地层水矿化度检测的地球物理测井方法

探、地质和水文资料确定地下水矿化度的研究逐渐发展起来.虽然目前核磁共振、放射性、化探等各种方法均已试验或正在试验中[3],结果均不理想.由于钻井取样对矿化度的分析更具有直接性和定量化的特点,故矿化度问题的研究必须以取样井为主,在取样井的基础上,做纵向和横向的外推.但在目前,利用已有石油地球物理资料研究矿化度的检测问题,可利用的水样取样井较少.以鄂尔多斯盆地为例,目前已有的各种钻井和钻孔数千口(包括石油、煤炭和水文井),主要分为以下3类:(1)水文探井:包括测井曲线、水样分析成果和岩芯,极小部分石油探井也包括这些资料,但水样一般为深层(即目的油气层)的油田水.而且深层地下水的取样井数量很少,不足以形成区域性的矿化度预测;(2)石油探井:只有测井曲线和岩芯,大部分油气探井属于此范畴.而且这部分井的数量很多,为石油部门所掌握;(3)煤田钻井:只有岩芯或少量的测井数据,大部分煤田钻孔是这种类型.

因此如果能够充分地利用大量的石油井,从中提取目的层处地层水的矿化度,就可以大大地增加已知地层水矿化度的点的数量,提高区域性水质评价的精度.

2 用地球物理测井技术检测地层水矿化度的原理

不同的岩石具有不同的地球物理特征,地球物理测井方法就是在井中测量井壁周围岩石的这些特征,例如电性、速度、放射性等.其中电测井是通过测量岩层的电阻率来研究岩石的导电性质,求取地层水的矿化度和岩石的泥质含量;声波测井利用岩石的声波特征来计算岩石的孔隙度和速度;放射性测井利用岩石的自然放射性特征来研究岩石的泥质含量,并可以利用放射性物质和地层的作用来获取地层的孔隙度.

2.1 石油地球物理测井

按石油测井行业标准,石油探井测9条曲线,它们分别是:①井径CAL、自然电位SP、自然伽玛GR;②三电阻率,包括微球聚焦电阻率MSFL、深侧向电阻率RT、浅侧向TI;③三孔隙度,密度DEN、补偿中子CNL、声波时差AC.

井径、自然电位、自然伽玛反映地层的渗透性;三电阻率反映地层电阻率的大小;密度、补偿中子、声波时差反映地层孔隙度的大小.有了这些曲线,就可计算出几十个参数.如果将这些测井系列进行优化和重组,就可用于水文测井.在测井资料综合解释中,利用CAL,SP和GR曲线划分出渗透层;再通过电阻率曲线的高低和三孔隙度曲线就可确定是油层或水层,对于复杂岩性要加测一些特殊的测井项目.在用测井数据计算地层水的矿化度之前,首先必须综合多种测井曲线确定含水层,具体方法标准必须结合实际研究地区的地质情况.找到水层后,可利用SP曲线计算地层水电阻率,然后计算出矿化度.下面将介绍利用石油测井中的自然电位数据计算地层水矿化度的原理与方法.

2.2 自然电位的形成机理

自然电位曲线SP最能反映地层水矿化度的变化.自然电位的产生是由于:1)电子导电与溶液界面的电位跃迁,产生了氧化还原电位;2)因地层水的含盐浓度与泥浆的含盐浓度不同,引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用,产生了扩散吸附电位;3)因地层孔隙中的地层水向孔内、或泥浆向孔隙性地层内的过滤作用,产生了过滤电位.地层由于以上的原因而产生的自然电动势的这种特性,称为自然电位,它与岩石的成分、组织结构以及地层水和泥浆的物理化学性质有关.

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