测井解释基础

第一章 测井解释基础 1 储集层的分类及需要确定的储集层参数 2 岩石导电性 3 储集层的泥浆侵入特性 4 测井系列的选择 1 储集层的分类及 需要确定的储集层参数 测井资料在油气 、 田的勘探与开发中有广泛的用途 ， 大体可分为在 裸眼井 中的应用和 套管井中的应用 ， 以及其它一些专门的应用 。 在裸眼井中 ， 测井资料主要用于寻找油 、 气层 ， 并对储集层的孔隙性 、 渗透性和含油性作出评价 ，为油 、 气田的开发决策提供信息； 在套管井中 ，测井资料主要用于开发过程中油 、 气层的动态分析 ， 为油 、 气田开发的合理调整提供资料 。 裸眼井的测井资料解释 ， 除可详细划分岩层 、准确地确定产层的深度和厚度外 ， 还可提供一系列的地质参数 ， 它包括： 地层体积分析 骨架岩性成分 、 泥质和 /或粘土含量 、 孔隙度； 孔隙流体分析 地层水 、 可动烃和残余烃的相对体积；油 、 气分析 含水饱和度 、 烃相对体积 、 单位体积岩石中烃的重量； 渗透性分析 渗透率 、 颗粒平均密度 、 次生孔隙度；裂缝分析 裂缝发育程度 、 裂缝的倾角和方位 。 测井资料与其它资料配合 ， 还可进行区域性的油 （ 气 ） 藏描述 。 由于每种测井方法仅反映岩层某一物理参数，而它们又只是间接地、有条件地反映了岩层地质特性的一个侧面。因此，要全面而准确地认识地层特性并进而发现和研究油气层，往往需要应用几种测井方法进行综合解释，同时还应重视有关录井的第一性资料，如岩心分析、岩屑录井、井壁取心、地层测试等资料。 第一节 储集层的分类及需要确定的储集层参数 一、储集层的分类及特点 二、需要确定的储集层参数 地层中 ， 能作为储集层的岩石类别甚多 ，其储集特性各异 。 储集层的分类方法有多种 ， 测井分析者习惯于采用以岩性或储集空间结构来分类 。 按岩性可分为 碎屑岩储集层 、 碳酸盐岩储集层和特殊岩性储集层 ； 按储集空间结构可分为 孔隙性储集层 、 裂缝性储集层和洞穴性储集层 。 碎屑岩储集层的岩性包括砾岩、砂岩、粉砂岩和泥质砂岩等。目前，世界上已发现的储量中大约有 40%的油气储集在这一类储集层。该类储集层也是我国目前最主要、分布最广的油气储集层。 测井分析者认为砂岩的骨架成分是石英。 由于储集层中的泥质除对储集层的岩性 、 物性和含油性有显著影响外 ， 对各种测井值均有影响 ， 所以测井分析者把泥质当作骨架以外的一种独立成分予以考虑 。 碎屑岩储集层的围岩一般是粘土岩类，构成砂泥岩剖面。 2、碳酸盐岩储集层 在世界油气田中，碳酸盐岩储集层占相当大比重，目前世界上大约有 50%的储量和 60%的产量属于这一类储集层。我国华北的震旦系、寒武系和奥陶系的产油层，四川的震旦系、二迭系和三迭系的油气层，均属于这一类储集层。 碳酸盐岩属于生物 、 化学沉积 ， 主要由碳酸盐矿物组成 。 主要岩石类型是石灰岩和白云岩 ， 过度类型的泥灰岩也属此类 。 石灰岩的矿物成分主要是方解石；白云岩的矿物成分主要是白云石 。 以石灰岩 、 白云岩为主的地层剖面称碳酸盐岩剖面 。 从储集层评价及测井解释的观点出发，习惯于将碳酸盐岩的储集空间归纳为两类：原生孔隙（如晶间、粒间、鲕状孔隙等）和次生孔隙（如裂缝和溶洞等）。 碳酸盐岩储集层以孔隙结构为特点可分为三类：孔隙型、裂缝型和溶洞型。 （ 1）孔隙型碳酸盐岩储集层 它与碎屑岩储集层的储集空间极为相似 ， 包括两类孔隙 。 一类是粒间孔隙 、 晶间孔隙和生物腔体孔隙等；另一类是白云岩化及重结晶作用形成的粒间孔隙 。 孔隙型碳酸盐岩储集层的储集物性 、 孔隙分布 、油气水的渗滤以及泥浆侵入特点等均与砂岩相似 ， 适用的测井方法和解释方法也基本相同 ，它也是目前测井资料应用最成功的一类储集层 。 （ 2）裂缝型碳酸盐岩储集层 （ 3）洞穴型碳酸盐岩储集层 碳酸盐岩剖面中的测井解释任务 ， 是从致密围岩中找出孔隙型 、 裂缝型和洞穴型储集层 ， 并判断其含油 （ 气 ） 性 。 碳酸盐岩储集层一般具有较高的电阻率 ，所以须采用电流聚焦型的电阻率测井方法 ， 如侧向测井 、 微侧向测井等；自然电位测井在碳酸盐岩剖面一般使用效果不好 ， 为区分岩性和划分渗透层 （ 非泥质地层 ） 须采用自然伽马测井；由于储集层具有裂缝 、 溶洞 ， 为评价其孔隙度一般需要采用中子 （ 或密度 ） 测井和只反映原生孔隙的声波测井组合使用 。 3. 特殊岩性储集层 除碎屑岩和碳酸盐岩以外的岩石所形成的储集层 ， 如 岩浆岩 、 变质岩 、 泥岩 等 ，人们习惯于称它们为特殊岩性储集层 。当这些岩层的裂缝 、 片理 、 溶洞等次生孔隙比较发育时 ， 也可成为良好的储集层 ， 特别是古潜山的风化壳 ， 往往可获得单井高产的油气流 。 对于这类储集层 ，目前的测井解释效果也比较差 ， 尚有一些技术难关需要克服 。 二、需要确定的储集层参数 在储集层评价中 ， 需要由测井解释确定的基本参数有岩层厚度 （ ） 、 孔隙度（ ） 、 含烃饱和度 （ ） 和渗透率 （ ） 。 h kS 隙度 岩石在形成过程及后期作用中 ， 造成的粒间（ 晶间 ） 孔隙 、 裂缝及溶洞等 ， 称岩石孔隙度 。根据孔隙流体在孔隙中能否运动的状态 ， 孔隙可分为总孔隙和有效孔隙 。 总孔隙 （ 绝对孔隙是指岩石中所有孔隙空间的总体 ， 不论其孔隙的大小 、 形状以及是否连通； 有效孔隙 是指互相连通且在一定压力条件下流体可以在其中流动的那部分孔隙 。 根据孔隙成因 ， 孔隙可分为岩石成岩过程中形成的 原生孔隙 和成岩后期作用中形成的 次生孔隙 。 岩石孔隙体积与岩石总体积之比称 孔隙度 ， 通常以百分数 （ %） 表示 。显然 ， 孔隙度的概念可分为总孔隙度 、 有效孔隙度；原生孔隙度 、 次生孔隙度 。 一般地说，孔隙度测井所提供的孔隙度是总孔隙度（ t）。 对于碎屑岩储集层 , S、 t。 纯地层，通常认为总孔隙度 e （即 t = e ）； 含泥质地层，有效孔隙度 简单形式的校正量为 。 对于碳酸盐岩储集层， 2= S （或 S ）。 对于复杂岩性（双矿物或多矿物岩性），须采用两种或三种孔隙度测井组合确定总孔隙度，但当储集层含有次生孔隙时，声波测井不能参加组合。 2、饱和度 储集层的含油性可由其饱和度来度量 。 孔隙中油气所占孔隙的相对体积称含烃饱和度 ， 通常用百分比 （ %） 表示 。 显然 ， 储集层孔隙中的含烃饱和度与含水饱和度之和为 1（ 100%） 。因此 ， 通常用含水饱和度来描述储集层的含油性 。 原状地层的含水饱和度和冲洗带含水饱和度 ，可分别由原状地层电阻率 、 冲洗带电阻率与孔隙度按有关公式确定 。 对于纯地层采用阿尔奇公式；对于含泥质地层要采用比较复杂的公式 。 目前 ， 测井解释中应用的饱和度概念有以下几种： 1） 原状地层的含烃饱和度 如果用 则 定义对于含油 、 气 、 水的储集层 ，显然有 w=1。 2） 冲洗带的残余烃饱和度 1 3） 可动油 （ 烃 ） 饱和度 4） 束缚水饱和度 岩层厚度是指岩层上 、 下界面之间的距离 ， 岩层分界面以岩性或孔隙度 、 渗透率的变化为其特征 。 因此 ， 确定岩层厚度所使用的测井曲线应该是对这种变化反应灵敏且具有良好的垂直分辨能力 。 通常使用的测井曲线是自然电位 、自然伽马 、 微电阻率 、 井径曲线等 。 根据测井资料确定的油气层厚度 ， 用于储量计算 。 一般根据计算油气层有效厚度的给定标准：孔隙度 、 含烃饱和度的下限和泥质含量的上限 ，由微电阻率测井确定的储集层界面深度 ， 进而得到油气层厚度 。 3、岩层厚度 4、渗透率 实践表明 ， 多相流体与单相流体在同一介质中的渗透能力并不相同 ， 所以在表述含油气岩层的渗透性时 ， 就有绝对 、有效和相对渗透率的概念 。 一般所说渗透率 ， 是指绝对渗透率 。 根据油层的类型 ， 其变化于 （ 104） 10- 由于在进行测井时 ， 流体并未通过孔隙而流出 ， 所以渗透率这个动态参数不能用测井方法准确地确定 。 目前 ， 用测井资料计算渗透率只能达到数量级精度 ， 所以只能称之为 “ 估计 ” ， 而且只能对具有粒间孔隙的储集层作渗透率估计 。 通常 ，利用测井资料提供的孔隙度和束缚水饱和度来估计渗透率 ， 而关系则由资料统计得出或采用经验关系 。 2 岩石的导电性 一、岩石导电性的基本参数 也许 ，但 , 可视为单位岩石的电阻。 111 222 根据电阻定律，一导电均匀导体上某一点的电阻， 但在井内，由于井径的大小实际上是不相同的，各处的电阻大小不同，就算是其它条件相同，也会得到不一致的结论，怎么才能用一个一致的参数来体现地层真实的情况呢？ 那就是电阻率 。 基础理论 我们知道不同的岩石有不同的导电性，那岩石是由哪些部分组成的呢？ 骨架 、 泥质 、 孔隙 、 流体 . 1岩石骨架的导电性 岩石固体部分 一般油田 沉积岩： 砂岩 自由电子很少 绝缘体 碳酸盐岩 自由电子也很少，导电性很差 近于绝缘 白云石（ 因此，一般情况下，骨架通常认为是不导电的，但也有特殊情况，比如，含有黄铁矿等一些金属矿物之后，它的导电性就会急剧变好。 岩 石 名 称 电阻率 （ M） 岩 石 名 称 电阻率 （ M） 粘 土 泥 岩 页 岩 疏 松 砂 岩 致 密 砂 岩 含油气砂岩 贝壳石灰岩 石 灰 岩 白 云 岩 玄 武 岩 花 岗 岩 12 102 560 10100 250 201000 21000 202000 505000 505000 500105 500105 硬 石 膏 石 英 白 云 母 长 石 石 油 方 解 石 石 墨 磁 铁 矿 黄 铁 矿 黄 铜 矿 104106 10121014 4 1011 4 1011 1091016 5 1035 1012 10 100 1000要岩石矿物的电阻率 2泥质 i) 粘土矿物中含有 因此 ， 导电性增强 。 粘土颗粒的表面容易带负电荷 ， 因为粘土被水润湿后 ， 容易 发生这样一些作用 。 易被 其它一些金属离子置换 ， 缺少了阳离子 ， 阴离子就多出来了 。 b. 4- 被离解 粘土矿物表面容易形成 双电层 阳离子的交换作用 ， 使岩石导电 （ 离子是导电的 ） 。 3孔隙流体的导电作用 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 1） 温度 （ T） ：温度不同 ， 离子的运动速度也不相同 。 一般来讲 ， T 离子 （ 运动速度 ） 迁移速度加快 单位时间内通过某一截面的离子数量增加 导电性变好 溶解度随温度升高而增大 离子数增加 溶解度随温度升高而降低 R 但我们在油田中所遇到的绝大部分的情况是TCR 。 孔隙中的流体有：油、气、水、泥浆滤液 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 2） 盐类成分 不同的盐类 ， 导电性的强弱是不同的 ，如： 单位时间内通过的离子数量一样 ， 但带走的电荷数量是不同的 ， 因而导电性不同 。 3）浓度的影响： 浓度 离子数目 导电性好 R 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 定量计算不同孔隙流体对岩石导电性的影响如何来温度和浓度下的电阻率 ， 这都需要通过研究和一系列的测试：比如： 10000 5 0 100 再将测得的数据点到图上 ,得到的交汇点进行回归 ， 得到一条回归直线 ， 改变矿化度 ， 又可得到一条 ， 最后得到电阻率与温度浓度关系的图版 。 3）浓度的影响 已知溶液的矿化度 ， 温度来求 就容易了 。 该图版的基础条件是 因为大多数地层水都是 际上还有别的盐类 ， 还可做成其他图版 ， 但太烦琐 ， 于是研究人员采用了等效电阻的概念 ， 比如： 1000 9000 建立一种等效关系， 形成等效图版 。 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 3）浓度的影响 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 3）浓度的影响 当某种离子的矿化度为某一值时 ， 它与 实际上的过程要复杂得多 ， 可以不去理会其中的细节 ， 我们只要知道 ， 等效图版是如何使用的 。 i 求水样的总矿化度 通过专门的实验设备，测定每一种离子的浓度 例如 1000 2000 2000 总矿化度 6000 1000波多分量勘探技术 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 3）浓度的影响 1 0.6 定离子的换算系数 效矿化度 1000 000+2000+1000 400 影响水、泥浆滤液导电性的基本因素： 4） 完全含水 的 纯 的 单矿物 岩性地层的电阻率 记为 岩石 100%含水时岩石的电阻率 ：孔隙空间的大小 流体性质 R0=f( R) 对于某一块具体的岩石来说， R0=f（ 电阻率的高低仅与流体性质有关 ， 而且 但对于不同的岩石来说 ， 阿尔奇的试验 。 对同一块岩石，饱和不同的水溶液时，水溶液的电阻率分别为 对应测定的岩石电阻率分别为 对数据进行整理后发现 4完全含水的纯单矿物岩性地层的电阻率 此时，不管饱和的是什么溶液， 岩石电阻率不断随含水电阻的变化而变化 ， 二者的比值为一常数 ， 另一个试验是：对不同岩石 ， 饱和同一种流体 ， 比如水： 4完全含水的纯单矿物岩性地层的电阻率 发现 这说明 ， 仅与岩石也就是地层有关 ， 而与流体无关 ， 令 ， 只与岩石的性质有关 。 既然是地层因素 ，就与地层的岩性 、 孔隙形状 、 大小 、 胶结物的含量和胶结方式等有关 。 一步的分析试验表明： a比例系数 ， 其值决定于岩性 ， 1.5 m胶结系数 ， 随岩石胶结程度不同而不同 ， 一 般为 2 ； 3 岩石孔隙度 * 取岩样 ， 每次测得 ， 、 F， 为横坐标 ， 取对数 。 * 取岩样，每次测得 、 F， 为横坐标，取对数。 5含烃地层的电阻率 阿尔奇通过实验将同一类岩石作统计分析 ,测得 )(0为了排除孔隙度的影响 ， 用此值 ， 通常记作 : )01(n饱和度指数； 含水饱和度 ， 具地区性； b系数 ，可用实验方法测定； 岩样烘干，饱和地层水 油，每次得到一组 出 。以 为纵坐标， 由于实际上 ， ， 地层不可能 100%纯含水 ， 也不可能是单一矿物 ， 因此 ， 0， 因此 ， 又称为电阻增大系数 ，主要取决于不导电的物质有多少 ， 此外 ，还取决于油气场分布 。 0)01(0这就是著名的阿尔奇公式 。 可以求出地层的含油气饱和度 ， 孔隙度 。 6泥质对岩石电阻率的影响 泥质以骨架的形式分布于地层中时，就会使岩石电阻率降低， ，泥质充填孔隙或喉道时， ，不同地区，影响是不同的。 第三节 储集层的泥浆侵入特性 一 、 井眼附近介质电阻率分布 （ 主要针对渗透层 ） 泥浆柱的压力略大于地层压力 ， 泥浆由固体和液体组成的 ， 一般只会在渗透层发生侵入 ， 能侵入到地层中的是泥浆中的液体 ，称为 泥浆滤液 ， 泥浆中固体颗粒就会粘在井壁上 ， 称为 泥饼 ， 侵入时间不同 ， 泥浆比重不同 ， 泥饼的厚度也不同 。 1） 泥饼： 泥浆滤液 泥浆 泥浆滤液进入地层 ， 要把地层中原有流体驱走； 2） 形成冲洗带 （ 地层流体完全被驱走 ， ； 3） 形成过渡带 （ 只挤走了部分可动流体 ） 其深度用侵入带直径 泥浆侵入到地层的程度 ， ） 原状地层；与岩石的结构 ， 孔隙水的性质等有关 ， 入带 洗带 ： 岩石孔隙受到 泥浆滤液的强烈冲洗， 原始流体被挤走，孔隙 中为泥浆滤液和残余地 层水或残余油气 。 过渡带： 距井壁有一定的距离，泥浆滤液减少，原始流体增加 。 未侵入带： 未受泥浆侵入的原状地层 测 井 环 境 描 述 二、井眼附近电阻率的变化 一般情况下 ， 冲洗带 、 过渡带 ， 原状地层中 ， t，增阻侵入 ， 水层， t，i) 低阻环带 二、 侵入剖面 根据电阻率的径向变化特点 ， 侵入带主要有两种类型： 过渡型。从径向看，电阻率 低阻环型。含油（气）层在发生泥浆侵入时，由于油（气）的相对渗透率大于地层水，混合驱动的效果，油（气）被泥浆滤液推得比孔隙水更快些。这样，在冲洗带与未侵入带（原状地层）之间就形成了一个地层水饱和度较高的环带，若 个环带的电阻率 t，故称为低阻环型 。 4 测井系列的选择 砂泥岩剖面：泥岩、砂岩为主的砂泥岩地层。 碳酸盐岩剖面：灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩地层。 复杂岩性剖面：火成岩、变质岩、砾岩及其它复杂碎屑岩地层。 测井方法 分类 测 井 声波测井 地层倾角测井 气测井 成像测井 声波速度测井 声波幅度测井 声波全波列测井 放射性测井 非电法测井 生产测井 自然电位测井 普通电阻率测井 侧向测井 感应测井 电磁波传播测井 自然伽马测井 伽马能谱测井 中子测井 密度测井 电法测井 其它测井 裸眼井测井系列的选择 测井系列选择原则 能体现其先进性、有效性及可行性； 能有效地划分储层；具有不同径向探测能力，能有效地求解地层真电阻率； 能定量计算储层孔隙度、渗透率、含水饱和度及其它地质参数； 能有效识别地层、构造、沉积环境、裂缝以及地应力等地质情况； 能有效地判断油、气、水层； 能进行地层对比。 一、 泥质指示测井方法的选择 泥质指示测井系列也有人称之为岩性测井系列 ， 主要用于划分泥质或非泥质地层 ， 以及确定储集层的泥质含量 。 一般 ， 自然电位测井 （ 主要用于 的砂泥岩剖面；而自然伽马测井 （ 在碳酸盐岩剖面 、 膏盐剖面以及 的砂泥岩剖面是必不可少的 。 由于 不必另外占用井场的测井时间 。 因此 ， 人们已普遍认为裸眼井的测井系列中应同时包括 R， 除非不适用于该地区 。 自然伽马能谱测井（ 岩性密度测井（ 适用范围更广泛、效果更好的岩性测井方法，但由于技术复杂、测井成本较高，目前一般只在 一些有特殊要求的井中使用。 R R 自然电位测井 主要用途：计算泥质含量；储层划分；地层对比；划分水淹层；相对的判断油水层。 适用条件 ： 碎屑岩储集层， w 。 100岩基线偏移应小于 10 基本用途： 计算泥质含量；储层划分；地层对比；划分水淹层；判断地层界面（例如太古界高伽马）。 与自然电位测井互补。 自然伽马测井 基本用途：寻找高放射性储集层；研究流体流动情况；计算泥质含量； 自然伽马能谱测井 研究沉积相和粘土矿物类型；生油层；地层对比；划分水淹层；判断地层界面。 :大于 7为陆相沉积，氧化环境或风化壳；小于 7为海相沉积，灰色和绿色泥岩；小于 2为海相黑色泥岩。 U/K：估计泥岩生油能力，愈高愈好。 自然伽马能谱测井 二、 微电阻率测井方法的选择 微电阻率测井方法有微电极测井 （ 、 微侧向测井 （ 、 微球形聚焦测井 （ 邻近测井 （ 。 除可作为泥饼指示而用于划分渗透层外 ， 它们的主要用途在于准确反映冲洗带电阻率 。 因此 ， 这四种微电阻率测井方法一般只选用一种 ， 不兼用 。 通常，淡水泥浆（矿化度小于 8 104砂泥岩剖面选用；盐水泥桨的砂泥岩剖面、碳酸盐岩剖面、膏岩剖面选用或；对于泥饼厚度比较大，且侵入深度大时可选用。 微电位 ： 泥饼外地层电阻率 微梯度 ： 泥饼电阻率 储集层泥饼厚度 阻率约是泥浆电阻率的1洗带电阻率约是泥饼电阻率 3 微电极测井 微电极测井 主要用途：储层划分、确定储层的有效厚度； 在井壁规则处纯泥岩层段微电位与微梯度曲线应基本重合； 渗透层微电位与微梯度曲线应有明显正幅度差。 主要用途：确定冲洗带电阻率 。 主要影响因素：井眼不规则及泥饼等 。 微聚焦测井 三、电阻率测井方法的选择 目前 ， 测量地层电阻率所采用的两类基本测井方法是感应测井和侧向测井 ， 最常用的是感应测井 。 由于感应测井 （ 和侧向测井 （ 采用了探测深度适当的纵向聚焦系统 ， 使其测井值受井眼和围岩的影响较小 ， 也就是说需要作的校正量一般较小 。 所以 ， 利用这些测井值可以在较宽的条件内求得准确的岩层真电阻率 。 为获取这些有价值的饱和度参数，必须采用具有浅、中、深探测深度的三种电阻率测井方法组合。 电极系分类：梯度电极系和电位电极系。 长电极：电极距在 1米以上； 短电极：电极距在 1米以下。 电极系测井 双侧向测井 适用条件：盐水泥浆，储集层为高阻薄层，低浸，碳酸盐岩等高阻剖面。 当钻井液滤液电阻率 侧向测量值应大于浅侧向测量值 (低浸）。 在泥岩层或非渗透层段，双侧向曲线基本重合。 在稠油层，无钻井液滤液浸入时，双侧向曲线应基本重合；仪器进套管后，双侧向测量值应回零 。 适应条件 ： 淡水泥浆 、 砂泥岩剖面 、储集层为中低阻 、 中厚层 。 ， 在在仪器动态范围内 ，对砂泥岩剖面地层井眼规则井段 ， 测量值符合以下规律：在泥岩层或非渗透层段 ， 双感应 八侧向曲线基本重合； 当 水层的双感应 八侧向曲线呈高浸特征 ， 油层呈低浸或无浸特征 。 双感应 四、孔隙度测井方法的选择 实际地层条件下 ， 岩性可能并不是单一矿物成分 。 于是 ， 骨架岩性参数的不确定性将造成求孔隙度的困难 。 此时 ， 必须