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第五章碳酸盐岩储层评价方法 一 碳酸盐岩裂缝储集层主要特点 非均质性强 储积空间复杂 二 碳酸盐岩储集层评价的基本任务 1 求岩石成分 判断岩石结构 构造类型 识别孔隙空间结构特征 2 确定储集层的各种孔隙度 饱和度 K H有效 储集层 流体性质 估计产能 3 多井评价 为储量计算 开发方案提供依据 第一节碳酸盐岩储层储集空间特征 一 碳酸盐岩储层空隙空间类型 碎屑岩储层的空隙空间 主要以沉积时就存在或产生的原生孔隙为主 碳酸盐岩储层空隙空间 以沉积以后 在成岩阶段后生或表生期的改造过程中形成的次生空隙为主 由于次生改造作用的千差万别 使得碳酸盐岩储层的空隙空间结构远比碎屑岩储层复杂的多 因此 要认识和评价碳酸盐岩储层 最关键 也最困难的问题在于研究它的空隙空间特征 碳酸盐岩储层与碎屑岩储层的最本质的区别 在于储层的储集空隙空间结构 碳酸盐岩储层储集空隙空间类型 按其成因的不同分为 孔隙 洞穴 溶洞 喉道和裂缝四种类型 1 孔隙 直径小于2mm 按孔径大小分 分微孔 细孔 中孔 粗孔 酸盐岩储层储集空间类型 按直径的大小分 小洞 2 5mm 中洞 5 10mm 和大洞 直径大于10mm 按其成因分 孔隙性溶洞 砾间孔洞和裂缝性溶洞 溶洞在碳酸盐岩储层中分布极为广泛 而其比裂缝还要强的非均质性 使得常规测井评价洞穴型储层非常困难 2 洞穴 直径大于2mm 3 喉道 喉道是指连结孔隙或孔洞之间的狭窄通道或孔隙内部变窄之处 根据喉道的形态可将其分为三种类型 一是管状喉道 二是孔隙缩小部分 三是片状喉道 在储层的空隙空间中 喉道所占比例虽小 但其对孔隙型型储层的有效性影响非常之大 裂缝是指岩石受外力作用 失去内聚力而发生各种破裂或断裂所形成的片状空间 它切割岩石组构 4 裂缝 裂缝是碳酸盐岩储层最基本的地质特征 它对储层的储集性能响极大 它既是碳酸盐岩储层的渗滤通道 同时也是裂缝性储层的储集空间 影响着地层中原状流体的分布状况和泥浆或泥浆滤液侵入的特征 因此 要评价碳酸盐岩储层 必须研究裂缝的发育状况 裂缝的分类 酸盐岩储层储集空间类型 二 碳酸盐岩储层储集结构类型 碳酸盐岩储层空隙空间成因类型不同 其储集空间结构亦不同 综合考虑不同类型空隙空间的组合关系 通常将碳酸盐岩储层分为6种储集类型 注意 储层的储集类型不同 储层的渗滤控制因素也不同 其测井响应特征亦不同 因此 在进行碳酸盐岩储层评价时 首先必须搞清楚储层的储集类型 然后对症下药 进行储层特征的定性定量分析 1 碳酸盐岩储层储集空隙空间类型有那几种 各自特征如何 2 碳酸盐岩储层储集结构类型有哪几种 特征如何 3 简述裂缝的分类 第二节储层定性评价 储层定性评价是储层定量评价的基础 没有准确的储层定性评价 储层的定量评价就是盲目的 甚至是错误的 最终影响射孔 试油及整个完井工作 因此 储层测井定性评价在储层评价工作中 具有极重要的作用 常规测井资料评价储层所面临的两个突出的问题 一是如何准确判断储层空隙空间的类型 二是如何评价这些空隙空间的有效性 即储层的有效性 思路 在常规测井资料分析评价的基础上 应用成像测井 偶极横波测井 核磁共振测井等测井新技术能够有效的精细评价碳酸盐岩储层 测井面临的主要任务是储层评价 同时 随着测井技术的发展 测井在研究井周局部构造 沉积微相及一些钻井工程问题 如分析井漏 具有独到之处 但是 现场测井时 油公司要求以尽量低的测井成本 解决尽量多的地质问题 这就要求在众多的测井项目中 合理的选择测井系列 测井系列的选择 主要取决地层特征与所需解决的地质问题 因此 不同类型储层 不同勘探阶段 所适用的测井系列也不相同 一 碳酸盐岩储层测井系列选择 碳酸盐岩地层不同勘探阶段测井系列选择 二 碳酸盐岩储层划分方法 影响碳酸盐岩储层划分的主要因素 第一 碳酸盐岩储集类型多 测井响应特征变化大 不易掌握 第二 储层非均质性强 特别是裂缝型 洞穴型储层 测井响应与储层物性好坏的对应关系变差 第三 真假储层的测井响应特征相似 稍微的疏忽或测井信息不足 都会造成错划或漏划储层 充分应用各种测井资料 根据不同的储集类型 去伪存真 碳酸盐岩储层划分思路 碳酸盐岩储层划分划分一般步骤 1 鉴别岩性 去掉明显的非储集层段 致密层 电阻率值高 视孔隙度低值自然伽马低值 高含泥质层 高GR 炭质层 低GR DEN 高CNL AC RT 非均质岩石构造 结合区域地质分布规律 应用各种测井信息综合判别 2 寻找具有一定孔隙度且电阻率相对降低的层段 3 寻找裂缝发育的层段 在没有成像测井信息时 通常根据双侧向测井的幅度和差异 声波波形和变密度形态特征 裂缝识别测井方法等综合分析划分裂缝发育段 如有成像测井资料 寻找裂缝发育段则比较直观和简单 只需在成像测井图象上人工识别即可 储层发育段 举例 裂缝型储层 举例 三 裂缝性储层评价 常规测井方法评价裂缝性储层 有两个难以逾越的困难 一是不能精确确定裂缝的产状及其组合特征 带来的后果就是经常漏划高角度裂缝性的储层 二是难于对裂缝的有效性作出可靠的判断 带来的后果就是真 假裂缝 天然裂缝与诱导裂缝 对储层产能有无贡献的裂缝分不开 最终导致错划储层 成像测井技术的应用使上述两个问题得到了基本的解决 用成像测井资料不仅可以判断裂缝产状和组合特征的效果 与其它测井信息结合还可以对裂缝有效性进行判断 怎么办 1 裂缝的测井相应特征 实验和数字模拟结果表明 裂缝的产状与深 浅双侧向的 差异 有着直接关系 高角度 一般75 以上 裂缝 双侧向呈 正差异 低角度 一般60 以下 裂缝 双侧向呈 负差异 裂缝越发育 裂缝张开度 裂缝密度 裂缝孔隙度 裂缝径向延伸深度越大 双侧向测井电阻率比基质岩石电阻率下降幅度也越大 双侧向测井响应 双侧向水槽模型实验结果 井眼规则时 微侧向或微球聚焦测井响应特征 在裂缝发育段 将在双侧向测井电阻率背景上发生上下起伏变化 在致密岩层段 微侧向或微球聚焦测井曲线的起伏变化则基本与双侧向曲线一致 在泥岩层段 微侧向或微球聚焦测井曲线在低电阻率背景上发生起伏变化 茅二B 灰岩 云化 方解石半自形晶为1 2 见方解石充填缝一条 半充填张开缝两条 缝壁全为白色自形晶方解石晶体 酸前 气30 1万方 日 酸后 气103 59万方 日 举例 龙会2井 声波测井响应特征 纵波速度 或时差 对高角度裂缝基本没有响应 但对低角度裂缝有响应 其响应特征是时差曲线出现局部增高 甚至发生跳波 纵 横波声波能量在高角度裂缝发育段基本不衰减 在低角度裂缝发育段有一定衰减 斯通利波速度和能量对裂缝的响应与裂缝的状态有关 对大量实际测井资料分析表明 高角度裂缝易引起斯通利波能量衰减 网状裂缝易引起斯通利波时差增加 斜交缝在斯通利波时差和能量上具有响应 举例 卧127井 地层倾角测井资料对裂缝的响应也与裂缝的产状有关 地层倾角测井响应特征 判别方法 高角度裂缝 在对称 相差180 的极板上出现连续的电导率异常 水平裂缝 在四个 六臂倾角为六个 极板上同时出现电导率异常 斜交度裂缝 四个 六臂倾角为六个 极板上不规则地出现电导率异常 DCA处理成果图 温泉6井 举例 井壁成像 方位成像 偶极横波相结合判断裂缝的有效性 无效天然裂缝 有效效天然裂缝 凉东1 1井 成像测井响应特征 垂直裂缝显示为竖直的深色条带水平裂缝显示为水平的深色条带斜交裂缝显示为深色正弦波条带状 张开裂缝在微电阻率成像测井和超声波成像测井图象上均表现为连续或间断的深色条带 其形状取决于裂缝的产状 举例 渡1井 高角度裂缝 2 宏观地质特征的直观识别 因此 常常用微电阻率成像测井资料识别以下地质现象 2 宏观地质特征的直观识别 1 真假裂缝识别2 特殊岩石构造识别3 天然裂缝与诱导裂缝的鉴别4 真 假孔洞的定性鉴别 1 真假裂缝识别 a 地层界面b 缝合线c 小断层d 泥质条带e 裂缝 1 真假裂缝识别 a 地层界面 b 缝合线 c 小断层 d 泥质条带 e 裂缝 天马山组 Ktms 与蓬莱镇组 J3p 之间呈明显的岩性突变接触关系 左 白马5 右 白浅45 天马山组 Ktms 蓬莱镇组 J3p 蓬莱镇组 J3p 天马山组 Ktms 夹关组 K2j 与蓬莱镇组 J3p 之间呈明显的岩性突变接触关系 左 白浅26 右 白浅40 蓬莱镇组 J3p 蓬莱镇组 J3p 夹关组 K2j 夹关组 K2j 2 特殊岩石构造识别 a 薄层状构 b 眼球眼皮构造 c 燧石结核构造 茅一A顶部眼皮眼球状构造 茅一A底部眼皮眼球状构造 茅一C顶部眼皮眼球状构造 茅一C下部眼皮眼球状构造 栖一B 燧石结核 栖一B顶部 薄层状构造 栖一B下部 薄层状构造 3 天然裂缝与诱导裂缝的鉴别 钻井过程中由于钻具振动形成的机械破碎裂缝 重泥浆与地应力不平衡性造成的压裂缝 应力释放裂缝 第一 诱导裂缝是就地应力作用下即时产生的裂缝 因此只与就地应力有密切的关系 故排列整齐 规律性强 而天然裂缝常为多期构造运动形成 又遭地下水的溶蚀与沉淀作用的改造 因而分布极不规则 第二 天然裂缝因常遭溶蚀和褶皱的作用 故裂缝面总不太规则 且缝宽有较大的变化 而诱导裂缝的缝面形状较规则且缝宽变化很小 第三 诱导裂缝的径向延伸都不大 故深侧向测井电阻率下降不很明显 诱导裂缝与天然裂缝在形态上的主要区别 诱导裂缝与天然裂缝在形态上的主要区别 a 机械破碎裂缝 b 重泥浆压裂缝 c 应力释放裂缝 d 天然裂缝 飞四压裂缝 诱导缝的识别 储层孔隙 裂缝评价 诱导缝识别 裂缝识别 诱导裂缝的鉴别 坡1井 泥质粉砂岩中见到的充填缝 左 白浅40 和张开缝 右 白浅40 天26井 高阻充填裂缝 罗家5井斜交裂缝 罗家5井FMI成像图 罗家5井FMI成像图 四川龙会3井石炭系高角度天然缝 该层测试结果产气6万多方 日 罗家5井飞仙关组高阻缝特征 3 天然裂缝有效性的评价 井下天然裂缝有效与否 决定于它的张开程度 径向延伸和连通状况 因此裂缝有效性的评价就是对这三个因素的描述和评价 从裂缝张开程度来评价裂缝的有效性用双侧向测井的差异和电阻率值定性描述 再根据图版或公式来求取张开度 但是该方法受到的影响因素太多 如裂缝的产状 裂缝的组合 储层的含流体性质 泥浆的侵入特征等都将影响计算的结果 因而误差很大 用来评价其有效性的效果自然就很差 应用微电阻率扫描 如FMI EMI 和方位电阻率成像 如ARI 相结合 从裂缝在井壁上的形态特征来评价裂缝的张开程度就要准确得多 从裂缝的径向延伸特征来判断裂缝的有效性高角度裂缝的径向延伸状况对其有效性评价至关重要 但是要精确计算它们的延伸深度是极其困难的 目前只能作一些近似的估计 A 用深浅双侧向测井响应来近似估计裂缝的径向延伸情况 浅侧向 30 50cm深双侧 2m以上 裂缝径向延伸 0 5m 无效高角度裂缝 深浅双侧向都因主要反映基岩的高电阻率 呈高阻特征 且电阻率差异也不大 其深浅双侧向比值小于5 裂缝径向延伸 0 5 2m 浅侧向就基本只受侵入带影响 电阻率明显降低 深侧向还将受到基岩电阻率较大的影响 而深侧向电阻率仅略有降低 所以出现大幅度的正差异 其比值可达5 11 对于径向延伸深度在2m以上的有效高角度裂缝 以上三种测井参数都将受到裂缝的影响 故ARI图象有明显的高电导异常 深 浅侧向电阻率也将降低 深 浅双侧向正差异幅度减小 其比值小于5 探测深度 2 碳酸盐岩剖面常见的非均匀岩石构造 这些构造在测井曲线上的某些特征 与储集层类似 但试油多为干层 即使对这些构造进行酸化 压裂 仍无效果 解释时必须注意 三 碳酸盐岩储集空间的基本类型 1 孔与喉 了解 2 裂缝 1 裂缝的密集程度 用来描述裂缝的发育程度采用三个物理量 裂缝线密度 单位岩石长度上的裂缝条数 裂缝孔隙度 单位体积岩石中裂缝体积所占的百分数 裂缝的张开度 地层裂缝的张开宽度 由于裂缝孔隙度很低 又不直观 所以地质上多用裂缝线密度来描述裂缝的发育程度 但在测井响应上却又很难反映裂缝线密度 3 以井轴为准的裂缝分类 高角度裂缝 裂缝面与井轴的夹角 15 低角度裂缝 裂缝面与井轴的夹角 70 斜交裂缝 裂缝面与井轴的夹角15 70 其它分类方法 单组系裂缝 某一层段只有一种裂缝 具有方向性 网状裂缝 某一层段有多种裂缝同时发育 无方向性 可看成均匀体系 与碎屑岩储集层不同的 碳酸盐岩具有储集空间类型多 次生变化大 分布上的复杂性 严重的非均匀性等特点 砂岩和碳酸盐岩孔隙的比较表见P288表5 2 四 储集层按孔隙空间类型划分 第三节碳酸盐岩储集层的测井响应 用测井资料识别裂缝性是评价碳酸盐岩储集层的重要方法 裂缝是构成产层的首要条件 准确地识别裂缝是及其重要的 一 孔 喉的测井响应 三高两低 高Dt TPL FN 低Rt和rb 储集层夹在非储集层中 曲线在纵向呈 U 型 储集层 扫描一章图碳酸盐岩 U 二 裂缝性储集层的测井响应 1 双侧向测井 裂缝性地层的Rlld和Rlls间的差异与流体性质无关 与裂缝的产状 裂缝的倾角 有关 水槽实验结论 低角度裂缝 Rlld Rlls 负差异 电阻率高 尖锐 高角度裂缝 Rlld Rlls 正差异 电阻率低 对于孔隙性地层 Rlld与Rlls的差异仍与地层的流体性质有关 2 电磁波测井 EPT TPL曲线 传播时间 EATT 衰减率 EPT的探测半径很小 只探测到冲洗带 但纵向分辨率高 贴井壁测量 低角度裂缝 TPL高 尖 EATT明显高 高角度裂缝 TPL高 井段长尖 EATT高 取决于测量极板是否与井眼相遇 赵良孝的碳酸盐岩储集层评价P18图3 14 3 地层倾角测井 1 FIL 裂缝识别测井 利用高分辨率地层倾角仪低电平进行测量 将相邻两个极板的电阻率曲线进行重叠 根据重叠曲线的幅度差来判断裂缝存在的可能性 并在有幅度差的地方涂上黑色 FIL P293图5 5 1 水平裂缝 四条为电导率曲线在同一深度上出现一边倒的尖刺状异常 2 斜交裂缝 四个极板先后在不同深度与裂缝相遇 4条微电导率曲线出现异常的深度不同 3 垂直裂缝 井眼遇上垂直裂缝 异常出现在相差180度的极板上 例 1 3 2 4 井眼未遇上垂直裂缝 异常出现在两个相邻极板上 异常显示的井段长 也有可能无异常 为解决上述问题 设计了电导率异常检测程序 处理出DCA资料 弱点 常因倾斜较大的薄层 条带或砾石与裂缝有同样的显示 即不能把凡是涂上黑色的都认为是裂缝 2 检测电导率异常DCA DCA不是一种单独的测井方法 而是对FIL资料进行计算机处理的一种结果 把FIL资料处理成DCA曲线时 对下列三种情况进行了判断 电导率超过某一值 各电导率间有足够的幅度差 反映电导率异常的深度段要大于某一值 用DCA评价裂缝非常直观 能够识别构造有效缝 判断裂缝发育程度 组系及其产状 P293图5 5 图5 6 以上三个界限值需要解释人员根据地区情况具体确定 这样提高了对裂缝的识别能力 4 井径测井 用清水或轻泥浆钻井时 在裂缝带井径没有明显的变化 钻遇较发育的裂缝或洞时 CAL曲线增大 如果用重泥浆钻井时 在网状裂缝与裂缝 孔隙发育带形成泥饼 产生缩井 在压应力的作用下 井壁受到向井筒方向的推力而造成跨塌 产生椭圆形井眼 椭圆形井眼的长轴方向就代表了井眼附近地层受压应力的方向 而压应力的方向为构造主裂缝发育方向 双井径有幅度差或不等则为椭圆形井眼 5 声波测井 1 声波时差测井 因声波传播时 按最短时间选择路径 传播过程中将尽可能绕过裂缝 因此对高角度裂缝反映差 对低角度裂缝反映好 高角度裂缝 裂缝切割井眼时 声波沿岩石骨架直接传播 不反映裂缝 2 长源距声波测井 全波列测井WF 长源距声波测井以8 12ft的源距双发双收测量 除了较好地消除了井眼影响外 还改善了测井曲线的质量 更为重要的是它记录了声波在井下传播的全波列 声波的各种形式 纵波 横波 瑞利波 泥浆波 斯通利波 长源距声波测井的特点 清楚地区分波列中的纵波和横波 Vp Vs 但是横波的幅度 纵波的幅度 实际资料表明 声波全波列波形图虽然可以反映裂缝但 不如变密度图的显示直观 3 变密度测井 变密度测井是长源距声波测井的另一种显示方式 它将全波列波形处理为黑白相间的条带 全波列的正半周对应黑色条带 负半周对应白色条带 正半周的幅度与黑色条带的深浅成正比 裂缝在VDL的几种特征 1 条带的颜色变浅 反差变弱 全波列的信号幅度降低 2 条带中断或呈现扭曲 破碎状 全波列信号的严重衰减 波的干涉 3 条带出现台阶状变化或 人字型 条纹 传播路径上的声学反射界面 薄的低角度裂缝 浅的台阶状 台阶状的两侧纵横波均有明显的 人字形 干涉条纹 台阶状异常的宽度约等于仪器的源距 斜交缝 使纵波产生 人字形 而横波却不明显 后续波有严重的干涉 出现条纹的扭曲 扰动现象 完全垂直或高角度裂缝 P31在VDL无明显的特征 纵波 横波的斜率变化泥岩在VDL上的特征 纵横波的幅度剧烈衰减 使条带几乎消失 仅存在微弱的泥浆波及斯通利波 4 声副测井 当仪器穿过裂缝带时 声波幅度要衰减 书上的结论具有地区性 不同的地区可能结论不同 6 放射性测井 1 造成裂缝段高GR的两个原因1 地层本身富含有机质2 地层水中的铀元素的作用地下水活跃 地层水在裂缝中运移 当为还原环境时 水中铀元素被析出沉淀在裂缝壁上 GR高 Th K高 U低 2 密度测井与岩性密度测井 1 密度测井 对于低密度泥浆的影响 使规则的井眼也出现一个正的Dr 密度测井是贴井壁测量 对低角度裂缝及网状裂缝在某种程度上有所显示 对于高角度裂缝的识别则取决于极板与裂缝的相对位置 重晶石泥浆 2 补偿中子测井 因泥浆滤液侵入裂缝带 大大地提高了地层整体的含氢量 使得裂缝带的FN远高于非裂缝带的FN 7 成像测井 电成像 声成像 放射性成像可直观显示裂缝的存在 可知裂缝的位置 产状 用颜色的深浅或不同的颜色表示导电性 声波能量的高低 第四节碳酸盐岩地层评价 一 碳酸盐岩储集层的划分 1 排除五种非渗透层 1 致密层 特征 Rt高且 2000 m F 1 FIL或TPL无显示 VDL条纹清晰 黑白反差强 GR值低 2 泥质层 GR高 Rt低 F2 71g cm3 3 碳质层 GR不高 FN高 密度小 时差高 Rt高 地区不同可能结论不同 4 硬石膏层GR最低 各种F低 密度大 2 98 Pe高 Rt