井下地层是由各类岩石所组成的，不同的岩石具有不同的物理、化学性质，为了研究各类岩石的物理性质及井下地层是否含有石油天然气和其他有用矿产，建立了一门实用性很强的边缘学科——测井学，简称“测井”。它以地质学、物理学、数学为理论基础，采用计算机信息技术、电子技术及传感器技术，设计出专门的测井仪器，沿着井身进行测量，得出地层的各种物理化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息，为石油天然气勘探、油气田开发提供重要数据和资料。测井的井场作业由测井地面仪器、绞车和电缆组成，通过电缆把下井仪器放到井底，在提升电缆过程中进行测量。地球物理测井包括以下方法：
(1)电测井，如视电阻率测井、侧向测井、感应测井、阵列感应测井等，能在各种井眼条件下测量地层电阻率。
(2)电磁波传播测井，测量岩石介电常数，利用地层电阻率和介电常数能准确地划分出油气层。
(3)地层倾角测井，确定井下地层的产状和构造。
(4)全井眼地层微电阻率扫描成像测井，能研究地层结构、层理及裂缝等，并能给出井壁成像。
(5)声波测井，如声速测井、阵列声波测井、偶极声波成像测井等，可用于确定地层孔隙度、渗透率、裂缝及机械特性等。井下声波电视可提供井壁图像，是成像测井系列的重要方法之一。
(6)核测井(放射性测井)，自然伽马测井用于测量岩石的自然放射性，自然伽马能谱测井可确定岩石中铀、钍、钾的含量。用伽马射线源照射地层可确定地层的岩性和密度，称为岩性密度测井。用中子源照射地层可研究地层的中子特性，包括中子测井、中子寿命测井、碳氧比测井、中子活化测井等，用于确定井下地层的岩性、孔隙度及含油饱和度，是划分油、气、水层的重要方法。
(7)近年来又兴起一种新的测井方法——核磁共振测井，能测量地层孔隙度、束缚水及可动流体饱和度。
(8)热测井，测量井下地层温度。
在油井生产过程中测量各地层的油气产量的方法统称生产测井。
地球物理测井已成为勘探地下油气藏及其他有用矿产的重要方法，在能源、矿产资源建设中起着重要作用。
测井技术是油气勘探的“眼睛”。中国的隐蔽性油气藏多，客观要求这双眼睛特别明亮、敏锐，可是常规测井技术只能对地层性质做大致的划分，精度不够，需要一种新的测井手段，就是成像测井。这种技术采集信息多，精度高，不受干扰，能准确确定地层的真正电阻率，是解决复杂储层测井评价的有力手段。从20世纪90年代起，我国开始进口国外的成像测井装备。后来，中国测井技术人员研制出拥有自主知识产权的测井成像装备，整体性能达到国际在用设备先进水平。这标志着中国测井技术进入成像时代。
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