标题：钻孔地球物理勘探
基本信息

学科：
正文

运用物理学的原理和方法,使用专门的仪器设备,沿钻孔（钻井）剖面测量穿透的地层或其周围地质体的各种地质和地球物理特征的地球物理勘探方法。按工作方式和探测范围的不同，钻孔地球物理勘探可分为地球物理测井（简称测井）和井中地球物理勘探（简称井中物探）。 
测井的探测半径是以井轴为中心、几厘米至几十厘米的范围。它是油气田勘探与开发中一种重要的方法，也是固体矿产普查勘探和水文、工程与环境地质调查勘察中不可缺少的手段。测井的应用范围十分广泛，主要方面有:①确定井剖面的岩石性质,评价油(气)水层，查明煤、金属与非金属、核金属等矿床(见矿床工业分类)，并确定其埋藏深度和有效厚度；②测量计算储量所需的各种地质参数，如岩性成分、孔隙度、渗透率、饱和度，煤的灰分、含碳量，金属与非金属矿的品位，含水层的水质、水量等；③确定地层倾角，岩层走向和方位以及钻孔倾角和方位角；④检查井下技术状况，如检查固井质量和套管破裂情况等。 
井中物探的探测半径为几十至几百米。它用来解决井周空间地质问题，主要有:①发现井旁或井底盲矿,确定其空间位置（埋藏深度、距钻孔距离、相对于钻孔方位等）；②评价井周矿体的形态、产状、延伸等，用以指导钻井，合理布置钻孔。它在寻找深部隐状矿体，解决水文、工程与环境地质问题中广泛应用，是一种重要的手段。
发展简史
地球物理测井方法于1927年由法国人C.施兰贝尔热和M.施兰贝尔热兄弟始创。1939年翁文波在中国开始地球物理测井工作，测井仪器由刘永年等设计制造，使用的测井方法有自然电位测井，视电阻率测井。主要用来鉴别岩性，划分油（气）水层、煤层、金属矿层以及地层对比等。 
50年代至60年代中期，出现了声波测井、感应测井、侧向测井、自然γ测井等，并开始采用单一岩性的测井解释模型及简单的数理统计方法，对岩层作物理参数计算以进行半定量或定量解释，但对碳酸盐岩，泥质砂岩（见砂岩）以及其他复杂岩性的油气层评价仍十分困难。在煤田和金属矿则开始应用 γ-γ测井、激发极化测井、电极电位测井、滑动接触测井、磁化率测井等。这些测井方法能有效地查明煤层、金属与非金属矿床，确定其埋深和有效厚度。60年代后期至70年代中期，相继出现了岩性－孔隙度测井系列（中子测井、密度测井、声波测井等）和深、浅侧向测井，深、中感应测井，微侧向测井等测井系列及地层倾角测井，对单一岩性和复杂岩性地层进行岩性、物性、含油（气）性、煤质等作定量解释，同时开展了以地层倾角为核心的地质分析。在金属矿床及水文、工程与环境地质调查勘察中，出现了中子活化测井、X荧光测井、超声波成像测井等,同时逐渐发展了一套井中物探方法，如井中自然电位法、井中电阻率与激发极化法、井中磁测法、井中重力法、井中低频电磁法（时域与频域的）、井中电磁波法，井中声波法、井中地震法等。70年代末期,出现了数控测井仪,应用电子计算机处理和解释测井信息，实现了测井系列化、组合化和数字化。80年代，中国研制成功数字测井系统。在井中物探方法中微机的开发应用迅速发展，使钻孔地球物理勘探的方法逐步进入数字化时代。
方法
测井与井中物探的方法很多，它们以电学、磁学、电磁学、声学、热学、核物理学以及电化学等理论为基础，研究岩石、矿石的物理性质。测井方法
测井方法 　主要有电法测井、声波测井、核测井、地层倾角测井、地层测试测井、气测井、随钻测井、生产测井等。 
①　电法测井。据油（气）层、煤层或其他探测目标与周围介质在电性上的差异，采用井下装置沿钻孔剖面记录岩层、矿层的电阻率、电导率、介电常数、激发极化特性及自然电位变化。如电阻率测井、微电极测井、侧向测井、感应测井、介电测井、激发极化测井、自然电位测井等。 
②　磁测井。利用磁测井仪沿钻孔剖面测量地磁场强度或岩石、矿石磁化率变化，如垂直磁场强度测井、磁化率测井等（见图）。 　　③　声波测井。利用岩石的声波传  钻孔地球物理勘探播特性，研究钻孔剖面岩层地质特征和井下工程情况。声波测井按其探测目的不同，可分为声速测井和声幅测井两类。常用的声波测井方法有：声速测井（纵波速度和横波速度）、幅测井、声波变密度测井（或称微地震测井）、声波电视测井等。 
④　核测井。测量井剖面岩石的天然放射性射线强度，或测量经过放射性源照射后，岩石所产生的次生放射性射线强度,用以发现核金属矿藏，确定岩石成分,计算岩石地质或物性参数，判断气层等。 
⑤　地层倾角测井。测量地层的倾角与方位角，能够确定真实的地层倾角和方位的变化。可用于研究构造变化，确定断层、不整合、交错层、砂坝、岩礁，以及研究地质沉积环境等。此外，地层倾角测井还可以探测井壁附近地层裂缝带，确定裂缝走向和方位，通常又称为裂缝识别测井。 
⑥　地层测试测井。使用电缆式地层测试器，在裸眼井进行地层流体（油、气、水）取样，测定地层流体恢复压力，通过计算获得原始地层压力及有效渗透率。它可用于探井中途测试，是一种直接找油、找气的探测方法。 
⑦　气测井。测定钻开岩层后进入泥浆中的烃类气体（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）和非烃类气体的含量及其化学组分，用以发现探井中油（气）层，提供测试层位。它是石油勘探中一种直接找油、找气的测井方法。 
⑧　随钻测井。将电阻率、自然γ、井斜等传感器装在钻挺内，边钻进边测量，脉冲信号通过泥浆传输到地面记录系统，可以消除泥浆对油（气）层侵入的影响，能反映油（气）层的负电阻率，提高地层评价精度。井斜信息能及时确定井眼斜角和方位角，控制钻井质量。这种方法目前已在世界海洋钻井工作中使用。 
⑨　生产测井。测量套管井内流体的流量、含水率、压力、温度等参数。它是在射孔作业以后进行的油井生产动态测井。此外，在水文地质勘探中也有广泛用途。生产测井可以分为流量测井、含水率测井、压力测井及温度测井等。井中物探方法井中物探方法 　按理论体系分，有 3类十几种方法。 
①　基于求解拉普拉斯方程(或泊松方程)，研究电位、重磁位场畸变响应的方法。如井中自然电位法、井中电阻率和激发极化法、井中磁测法、井中重力法等。 
②　基于求解矢量扩散方程，以频率域或时间域研究电磁感应现象的方法。如井中低频电磁法、井中脉冲瞬变电磁法等。 
③　基于求解波动方程，研究弹性波或电磁波传播(速度、衰减吸收等)的方法。如单孔或跨孔地震法、单孔或跨孔电磁波法、井中声波法等。
数据处理和解释
各种测井仪所记录的测井信息，分为数字磁带记录和连续的模拟曲线记录两类。后者属于老的记录方式，当需要使用计算机处理时，必须通过数字化仪对连续的模拟曲线进行采样，并将数据记录在数字磁带上。数据处理 数据处理
测井数据处理的对象是记录在磁带上的由测井仪器所获得经过采样的各种物理信息。在磁带上记录的有地层电阻率、电导率、岩石体积密度、声波时差、自然电位以及人工放射性和自然放射性射线强度等。 
测井数据的处理，首先要进行野外磁带的检查与预处理。野外磁带的检查，是用程序将磁带上记录的数据打印出来，以检查各种数据文件的鉴别号、深度值、采样间距、采样数据是否合理、准确。预处理的目的是将野外磁带处理成便于计算机使用的室内磁带。其内容是改变记录格式，对野外磁带数据进行转换、刻度、校正及归类排列，从而得到采样间距一致、深度对齐、数据正确的室内磁带。其次，应用各种测井分析程序对室内磁带上的测井数据进行自动处理解释，获得钻孔中目的层的有效孔隙度、含水饱和度、原始油气体积、可动油气体积、渗透率、次生孔隙度指数、岩石矿物成分等十几个地质参数，并以数据或连续曲线图的方式显示出来。在处理中还可以采用交会图技术，检查原始测井数据质量，选择解释模型及解释参数等。解释解释 　根据处理后所得到的数据或地质参数曲线，对钻孔的目的层作出定性、定量评价。对石油勘探与开发，则包括判断岩性、判断油气层和水层、计算油气储量等；对煤田勘探，则主要是划分煤层，并对煤层的品质作出评价。
参考书目
李舟波著：《钻井地球物理勘探》，地质出版社，北京，1986。 　蔡柏林著：《钻孔地球物理勘探》，地质出版社，北京，1986。  
[1]