测井资料综合解释.doc

测井资料综合解释 测井资料综合解释就是把多种测井方法探测到的测井信息转换成地质信息。简单表示为 为什么要进行测井资料综合解释？ 1）测井方法多达近百种，每种测井方法都有它本身的探测特性和适用范围，仅反映地层某一方面的物理特性局限性。 2）各种测井方法又都是间接地，有条件地反映地层特性的一个侧面间接性。 3）井下地质情况非常复杂，如岩石种类多，孔隙结构多变，流体性质和含量各不相同，以致不同的地层在某种测井曲线上很可能有相同的显示。如GR，这就是单一测井资料解释的多解性。 因此，要全面准确地认识井下地层特性，需要用多种测井方法进行综合解释。同时还要参考钻井、取心等资料。第一章 测井储集层评价的基础第一节 储集层的特点一储集层1什么是储集层石油和天然气是储存在地下具有孔隙、孔洞或裂缝 ( 隙)的岩石中的。自然界的岩石种类虽然很多,但并不是所有岩石都能储存石油和天然气。能够储存石油和天然气的岩石必须具备两个条件：一是具有储存油气的孔隙、孔洞和裂缝（隙）等空间场所；二是孔隙、孔洞和裂缝（隙）之间必须相互连通,在一定压差下能够形成油气流动的通道。我们把具备这两个条件的岩层称为储集层。简单地说,储集层就是具有连通孔隙，即能储存油气,又能使油气在一定压差下流动的岩层。2储集层的特点孔隙性 储集层或者说岩石具有由各种孔隙、孔洞、裂缝（隙）形成的流体储存空间的性质；渗透性 在一定压差下允许流体在岩石中渗流的性质称为渗透性。孔隙性和渗透性是储集层必须同时具备的两个最基本的性质,这两者合称为储集层的储油物性。我们常说的油层、气层、水层、油水同层、含油水层都是储集层，因为它们不管产什么，都具备以上两个条件；而泥岩层只具有孔隙性，无渗透性，所以不是储集层。储集层是形成油气层的基本条件,因而是应用测井资料进行地层评价和油气分析的基本对象。3储集层的分类 通常按成因和岩性把储集层划分为三类:碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层与其他岩类储集层。前两类是主要的储集层。不同类型的储集层具有不同的地质特征。 这里只介绍碎屑岩储集层特征。二碎屑岩储集层碎屑岩储集层为陆源碎屑岩,主要包括砂岩、粉砂岩、砂砾岩和砾岩。它们的储集空间以碎屑颗粒之间的粒间孔隙为主,有时伴有裂隙(缝)、微孔隙以及成岩过程中所产生的各种次生孔隙。在碎屑岩储集层的上下一般以泥岩作为隔层,故在油井剖面中常常是砂岩、泥岩交替出现,测井解释称之为砂泥岩剖面。碎屑岩主要是由各种矿物碎屑、岩石碎屑、胶结物(泥质、灰质、硅质和铁质)及孔隙空间组成。决定碎屑岩岩性特征的主要因素是碎屑的成分和颗粒的大小,并以它们作为碎屑岩分类和命名的主要依据。1碎屑物的矿物成分目前已发现的碎屑矿物约有160种,最常见的约20种。但在一种碎屑岩中,其主要碎屑矿 物通常只有35种,常见的碎屑矿物主要有石英、长石、云母和粘土以及重矿物。石英是碎屑岩中分布最广、含量最多的一种碎屑矿物, 它主要出现在砂岩和粉砂岩中(其含量可达 50%90%),在砾岩中的含量较少, 在粘土岩中的含量更少。长石在碎屑岩中的含量仅次于石英,通常,砂岩中长石的平均含量为10%15%,远小于石英含量, 但在有些砂岩中,长石的含量相当高,可达50%。白云母和黑云母的碎屑颗粒是砂岩中常见的次要组分。白云母多分布在粉砂岩和细砂岩中；而黑云母则常出现在砾岩或杂砂岩中。碎屑岩中密度大于2.86g/cm3的矿物称为重矿物,它们在岩石中的含量很少,一般不超过1%。重矿物的种类很多,常见的有辉石、角闪石、荧铁矿、磁铁矿、重晶石、锆英石、电气石、金红石等等。这些含量很少的重矿物,在地质工作中常用于划分地层和地层对比,而且它们对密度、岩性密度等测井响应也有着重要影响。岩石碎屑(岩屑)是母岩经机械破碎形成的岩石碎块,一般由两种以上的矿物集合体组成,保留着母岩的结构特点,因此岩屑是判断母岩成分及沉积来源的重要标志。2碎屑颗粒的粒度1）粒度的定义及作用粒度是指颗粒的大小,用粒径表示。它是碎屑颗粒最主要的结构,直接决定着碎屑岩的分类命名和性质。2）粒度的分类根据粒度大小将碎屑分成砾、砂、粉砂三类,表1-1是我国广泛采用的碎屑颗粒的粒度分类表。表1-1碎屑颗粒的粒度分类表碎屑名称颗植直径（mm）巨砾1000砾粗砾1000100中砾10010细砾101粗砂10.5砂中砂0.50.25细砂0.250.1粉砂粗粉砂0.10.05细粉砂0.050.01粘土（泥）75%者为好,含量在50%70%者为中,含量20%,油和水相对渗透率相等的点A有较高含水饱和度(Sw50%), 而残余油饱和度较低。亲油储集层与此相反,一般Swb 15%, 点A的Sw3002.22.65高值高值基值低，平直低，平直大于钻头直径煤3504501.32.65SNP40CNL70低值异常不明显或很大正异常（无烟煤）高值，无烟煤最低接近钻头直径砂岩2503802.12.5中等低值明显异常中等，明显正差异低到中等略小于钻头直径生物灰岩200300比砂岩略高较低比砂岩还低明显异常较高，明显正差异较高略小于钻头直径石灰岩1652502.42.7低值比砂岩还低无异常高值，锯齿状正、负差异高值小于或等于钻头直径白云岩1552502.52.85低值比砂岩还低大片异常高值，锯齿状正、负差异高值小于或等于钻头直径硬石膏约164约3.0约为0最低基值高值接近钻头直径石膏约171约2.3约为50最低基值高值接近钻头直径岩盐约220约2.1约为0最低（钾岩很高）基值极低高值大于钻头直径 例如，在淡水泥浆井中，地层剖面由砂岩、致密灰岩、生物灰岩和泥岩四种岩石组成。如果测井资料由SP、微电极、声波时差和电阻率，则可以按下列步骤区分它们： 1）用SP曲线和微电极曲线把渗透层和非渗透层区分开。砂岩和生物灰岩得SP曲线有明显得负异常，微电极有正幅度差；而致密灰岩、泥岩的SP无异常,微电极无幅度差。2）利用声波时差和微电极测井曲线区分砂岩和生物灰岩。砂岩声波时差要高于生物灰岩,而微电极曲线则表现出砂岩的曲线幅度值低于生物灰岩的特征。3）利用电阻率可区分泥岩和致密灰岩,致密灰岩为高阻,泥岩为低阻。二划分储集层储集层就是具有一定孔隙性和渗透性的岩层。在人工解释中,划分储集层是根据测井资料,并结合其他地质资料,把一口井中那些可能含油气的储集层划分出来,并确定其顶、底界面的深度及厚度,以便进一步对储集层作出评价。关于碳酸盐岩及裂缝性储集层的划分将在第五章介绍,这里只介绍砂泥岩储集层的划分。砂泥岩剖面中的储集层得岩性主要是砂岩、粉砂岩以及少数砾岩,个别地区可能还有薄层碳酸盐岩储集层（如生物灰岩等）。在储集层的上下围岩通常都是厚度较大而稳定的泥岩隔层。一般采用常规测井系列,便可准确地将渗透性地层划分出来。常用的测井方法是自然电位SP(或自然伽马GR)、微电极系测井（ML）、井径曲线。人工解释划分砂泥岩剖面储集层的方法是：1）将本井的取心、岩屑录井、钻井中油气显示、气测井等第一性资料标注在综合测井图上,并与邻井对比,找出本井钻井的目的层位,把测井资料分为若干解释井段,每段的地层水有基本相同的含盐量(矿化度),图3-3示出的就是一个解释井段。2）对每个解释井段,大致按以下方法划分出每个储集层。自然电位SP或自然伽马GR法。砂岩储集层的SP曲线的明显特征是相对于泥岩基线来说，对淡水泥浆（RmfRw）,在SP曲线上显示负异常；反之,当Rmf20Rm, 且曲线成尖锐的锯齿变化，幅度差的大小、正负不定时,则为非渗透性致密层。当渗透层的岩性渐变时,微电极系测井曲线值与幅度差也常呈渐变形式显示。此外,在砂泥岩剖面中,渗透层处存在着泥饼,使实测井径值一般小于钻头直径,且井径曲线较平直。因此可参考井径曲线来划分渗透层。孔隙度测井曲线可反映地层孔隙度大小,对划分渗透层也有参考价值。一般来说, 先用SP（或GR）曲线、ML曲线及井径曲线确定渗透层位置后,再用ML曲线准确确定渗透层上、下截面。图3-3示出我国砂泥岩剖面中常用的测井系列及综合测井图,并用上述方法划分出渗透层。按划分储集层的要求,用水平分层线逐一标出所细分的储集层界面。此时应注意几点A要兼顾所有曲线的合理性来画分层线。B油层、气层和油水同层中有0.5m以上的非渗透夹层时,应把夹层上下分为两个层解释。C遇到岩性渐变层的顶界（顶部渐变层）或底界（底部渐变层）,就分到岩性渐变结束、纯泥岩或非储集层开始为止。 D在一个较厚的储集层中,若有两种或两种以上的解释结论,则应分层解释。三储集层评价要点对测井来说,储集层评价是地层评价的基本任务,这包括单井评价与多井评价。单井储集层评价就是在在油井地层剖面中划分储集层，评价储集层的岩性、物性、含油 性及产能。多井评价是油藏描述的基本组成部分,它是着眼于在面上对一个油田或地区的油气藏整体的多井解释和综合评价,主要任务包括:全油田测井资料的标准化、井间地层对比、建立油田参数转换关系、测井相分析与沉积相研究、单井储集层精细评价、储集层纵横向展布与储集层参数空间分布及油气地质储量计算。二者关系：单井评价是多井评价的基础,而多井评价则是更高层次发展,是在全油田测井资料基础上对测井资料更高水平的统一解释和对整个地区油气藏的综合地质评价。 这里主要介绍单井储集层评价要点。1岩性评价储集层的岩性评价是指确定储集层岩石所属的岩石类别,计算岩石主要矿物成分的含量和泥质含量, 还可进一步确定泥质在岩石中分布的形式和粘土矿物的成分。1）岩石类别：测井地层评价是按岩石的主要矿物成分确定岩石类别,如砂岩、泥质砂岩、粉砂岩、砾岩、石灰岩、白云岩、石膏、硬石膏、盐岩、花岗岩、变质岩、石灰质白云岩等。2）泥质含量和粘土含量：泥质含量是岩石中颗粒很细的细粉砂(小于0.1mm)与湿粘土的体积占岩石总体积的百分数, 用符号Vsh表示。当需要把泥质区分为细粉砂和湿粘土时,则要计算岩石的粘土含量,它表示岩石中湿粘土的体积占岩石体积的百分数,用Vclay表示。岩石中除了泥质以外的其他造岩矿物构成的岩石固体部分,我们称为岩石骨架,这是测井的专用术语。所谓确定岩石矿物成分及其含量,就是确定岩石骨架的矿物成分及其体积占岩石体积的百分数。由于岩石的矿物成分较复杂,而测井的分辨能力有限,故一般只考虑一、二种主要矿物成分,最多能考虑六种矿物成分,其他忽略不计。同时,测井只注重矿物的化学成分,如方解石微CaC03,白云石为CaC03.MgC03,石膏为CaS04(HzO)2,硬石膏为CaS04等。3）泥质分布形式：泥质分布形式是指泥质在岩石中分布的状态,一般三种形式: 分散泥质,是分布在粒间孔隙表面的泥质,其体积是粒间孔隙体积的一部分,故它使泥质砂岩的有效孔隙度减少；层状泥质,是呈条带状分布的泥质,其体积取代了相应纯砂岩颗粒及粒间孔隙度；结构泥质,是呈颗粒状分布的泥质,但不改变其粒间孔隙度。因此,泥质分布形式,对泥质砂岩的有效孔隙度有很大影响。粘土矿物的成分主要成分有：高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石。2含油性评价储集层的含油性是指岩层孔隙中是否含油气以及油气含量大小。地质上对岩心含油级别的描述分为饱含油、含油、微含油、油斑及油迹,其含油性依次降低。应用测井资料可对储集层的含油性作定性判断,更多的是通过定量计算饱和度参数来评价储集层的含油性。通常计算的饱和度参数有：地层含水饱和度Sw，束缚水饱和度Swb，可动水饱和度Swm，含油气饱和度Sh或含油饱和度So，含气饱和度Sg,残余油饱和度Sor，可动油饱和度Som，以及冲洗带可动油体积Vom=Som和残余油体积Vor=Sor。应用这些参数来评价储集层的含油性。含油气饱和度Sh或含水饱和度Sw无疑是评价储集层含油性的基础和依据。因此长期以来采用含油气饱和度或含水饱和度作为划分油（气）与水层的主要标准,并取得显著效果。然而,实践表明,只有Sh或Sw 来划分油气、水层,有时并不能准确判断地层的产液性质,特别是那些束缚水含量高的低电阻率油气层更是如此。例如,有的油气层的Sw50%,甚至高达60%70%, 竟然只产油气而不出水。因此,含油性只是产层的静态特性的反映,是判别油 气、水层的必要条件,但不是充分条件。因为它不能完整地描述储集空间油气的储集和渗流的动态规律。我国著名测井分析家曾文冲从藏藏物理学的基本原理入手,以油、气、水在地层孔隙内的分布与渗流理论为依据,提出应用可动水分析法与相对渗透率分析法来评价油、气、水层 的解释理论与方法,并在我国许多油田得到广泛应用,取得较好的效果。其要点是:油气层是储集层与所含流体(油、气、水)之间形成的统一体,以彼此之间的物理作用相维系。当多相流体并存时，储集层产出流体的性质将服从多相流体渗流理论所描述的动态规律。储集层所产流体性质归根结蒂是取决于储集层内油、气、水各相的相对渗透率大小,即取决于油、气、水在地层孔隙中的相对流动能力。只含束缚水，不含“可动水”,即水的相对渗透率Krw=0,是油气层普遍共有的特征。油气层具有渗流孔隙与高比例的微孔隙组成的双孔隙系统是导致高束缚水饱和度形成大多数低油气饱和度特点的根本原因。因此,产层的含油气饱和度大小主要取决于它们的束缚水含量的变化。这意味着储集层的含油性只是描述与区别油气层的必要条件,并非充分条件。对于油和水共渗体系,可建立如下的概念模型A当储集层的Sw=Swb，Swm=0，无可动水时,则Krw=0(见图3-2),而Kro1,故地层只产油不出水,属于油层。B当Sw Swb,Swm0,有可动水时,则0Kro1,0KrwRw）时，发生泥浆高侵。因此，淡水泥浆钻井的水层一般是高侵，部分具有高矿化度地层水的油气层也可能是高侵，但Rxo与Rt差别较小。 2）低侵剖面：Rxo明显低于Rt，称为泥浆低侵或减阻侵入，低侵地层电阻率径向变化称为低侵剖面。一般在泥浆滤液电阻率大于地层水电阻率（Rmf60%时,几乎不再出现低阻环带。同时,泥饼的存形成就使泥浆侵入速度迅速降低,泥浆滤液由径向渗滤转为纵向渗滤。后者主要是由于油、气与水的密度不同产生的重力分异作用所引起的。在纵向渗滤中，滤液将向下移动，可动油气将向上去代替它们，这就有可能在前述低阻环带之前形成一个含油气饱和度相对高，地层水较少而滤液较多的环带，即出现一个电阻率Rxo和Rt都要高的高阻环带。纵向渗滤期间：泥饼厚度达到最大时,由于泥饼渗透性很差(0.0110-3 m2), 滤液的 径向渗滤很小，而纵向渗透将占优势。侵入带中的滤液和低阻环带中的地层水都要向下移动,可动油与将去代替它们,以致低阻环带将逐渐消失，冲洗带范围将缩小，而高阻环带将向冲洗带方向扩大, 直到最后达到平衡。固井以后：由于油气水的重力分异作用，井眼周围所有可以移动的地层水和滤液将继续向下往油水接触面分散，可动油气则向上代替它们，并逐渐恢复到泥浆侵入前的状态。这时的水并不是原始的地层水，而是它与滤液的混合物。二测井方法的探测深度1. 岩性孔隙度测井岩性 -孔隙度测井的探测范围均比较小,多限于冲洗带以内。自然伽马测井的探测深度约为15cm，在通常的测井条件下,自然伽马测井的地层分辨力约为1m。补偿密度测井对于中等密度的地层,其探测深度约为10cm。补偿密度测井的地层分辨力约为1m。岩性密度测井的探测深度约为5cm。中子测井的探测深度与地层孔隙度及源距有关。对于裸眼井中孔隙度为22%的地层，其探测深度约为25cm；井壁中子测井的探测深度约为18cm。中子测井的地层分辨力约为1m。补偿声波测井的探测深度很浅，对均匀地层来说，约为13m。由上可知,岩性孔隙度测井方法的探测深度均较浅。主要探测井壁附近冲洗带地层的岩性及孔隙度。2. 电阻率测井系列测井方法冲洗带侵入带原状地层感应测井深感应（6FF40）双感应普通电阻率测井电位电极系梯度电极系（188”）侧向测井三侧向七侧向双侧向八侧向（LL8）球形聚焦（SFL）微电阻率测井微电极测井（ML）微侧向测井（MLL）邻近侧向测井（PL）微球形聚焦测井（MSFL） 由上可知，从探测深度来看，电阻率测井大致分为深、中、浅、微四类： 1）深探测电阻率测井有：这些电阻率测井的探测深度均为1m以上，可探测原状地层的真电阻率。 2）中探测电阻率测井有：它们的探测深度约为（0.31m），可探测泥浆侵入带电阻率。 3）浅探测电阻率测井：它们的探测深度较浅（0.450.9m），可探测冲洗带到过度带的电阻率。 4）冲洗带电阻率测井：主要探测冲洗带电阻率；它们的电极距都很小，探测深度很浅，故称为微电阻率测井。三测井系列的选择选择测井系列的原则对油气勘探开发来说,一个地区所选用的测井系列是否合理有效,主要取决于它们能否有效地鉴别岩性,划分渗透性地层,较为精确地计算储集层主要地质参数,可靠地对储集层进行油气评价,以及解决其他地质问题。归结起来,选择测井的主要原则是：能有效地鉴别油井剖面地层的岩性，估算地层的主要矿物成分含量与泥质含量,清楚地划分出渗透性储集层；能较为精确地计算储集层的主要地质参数，如孔隙度、含水饱和度、束缚水饱和度和渗透率等；能可靠地区分油层、气层和水层、准确地确定含油气饱和度,可动油(气量和残余油气量、油气层有效厚度以及计算油气地质储量；尽可能地减少和克服井眼、泥浆侵入、围岩等环境因素的影响,至少能通过适当的校正来有效地减少和消除这些与地层性质无关的环境因素的影响,获得较为真实地反映岩层及孔隙流体性质的、质量较好的测井资料。具有研究、解决地质构造、沉积相等地质问题和油田开发及有关的工程问题的能力。具有良好的经济效益，在保证能有效地完成预期的油气勘探开发任务的前提下,应力 求测井系列简化与经济有效,提高投入产出比,但切忌牺牲解决地质问题的能力,片面追求经 济效益而使测井系列过分简化。第三节 纯岩石模型及测井响应方程为了应用计算机技术对测井资料处理解释,就必须根据所要解决的问题应用适当的数学 物理方法,建立相应的测井解释模型、导出测井响应值与地质参数之间的数学关系,然后对测 井资料加工处理和分析解释,把测井信息转变为尽可能反映地质原貌特征的地质信息,供地质勘探开发使用。目前,在测井数据处理中采用的解释模型有许多种,可按不同角度对它们大致分类。按岩性分类有：纯岩石和含泥质岩石模型；单矿物、双矿物和多矿物模型；砂泥岩、碳酸盐岩、火成岩、变质岩模型。按储集空间特征分类有:孔隙型、双重孔隙型、裂缝型和孔隙-裂缝型模型。按孔隙流体性质与特征分类有：含水岩石和含油气岩石模型以及阳离子交换模型(瓦克斯曼-史密菠模型和双水模型)。按建模方法分类有:岩石体积模型,最优化模型和概率统计模型。此外,还可以从其它角度来对解释模型分类。为了便于叙述,我们将以建模方法为线索, 一、岩石体积物理模型由测井方法原理可知,许多测井方法的测量结果,实际上都可看成是仪器探测范围内岩石物质的某种物理量的平均值。如岩石体积密度,可以看成是密度测井仪器探测范围内物质(骨架和孔隙流体)密度的平均值,即单位体积岩石的质量(g/cm3)。岩石中子测井值可以看成中子测井探测范围内岩石物质含氢指数的平均值,即单位体积岩石的含氢指数。总之,上述测井方法有两个共同特点：它们测量的物理参数可以看成是单位体积岩石中各部分的相应物理量的平均值；在岩性均匀的情况下,无论任何大小的岩石体积,它们对测量结果的贡献,按单位体积来说,都是一样的。根据这些特点,我们在研究测井参数与地质参数的关系时,就可以避开对每种测井方法微观物理过程的研究,着重从宏观上研究岩石各部分（孔隙流体、泥质、矿物骨架）对测量结果的贡献,从而发展了所谓岩石体积物理模型(简称体积模型)的研究方法。用这种方法导出的测井响应方程与相应测井理论方法和实验方法的结果基本一致,是一种很好的近似方法。此法的特点是推理简单, 不用复杂的数学物理知识,除电阻率测井外,对其它具有前述“平均”概念的测井方法,均可导出具有线性测井响应方程,既便于人们记忆使用,又便于计算机计算处理。所谓岩石体积物理模型,就是根据测井方法的探测特性和岩石中各种物质在物理性质上的差异按体积把实际岩石简化为性质均匀的几个部分,研究每一部分对岩石宏观物理量的贡献,并把岩石的宏观物理量看成是各部分贡献之和。这种方法的要点有二：按物质平衡原理,岩石体积V等于各部分体积Vi之和,即；如用相对体积Vi表示,则=1。岩石宏观物理量M等于各部分宏观物理量Mi之和,即。当用单位体积物 理量(一般就是测井参数)表示时,则岩石单位体积物理量m就等于各部分相对体积Vi与其单位体积物理量mi乘积之总和,即。石油测井中遇到的地层虽然很复杂,岩性类型很多,但是油气储集层主要是砂泥岩和碳酸盐岩两大类。从测井解释来看,由于泥质成分与岩石骨架成分在物理性质上有显著的区别,故可把岩石划分为含泥质岩石和纯岩石(不含泥质或含泥质甚少)两类。从数学物理观点看,不管岩石骨架成分如何,均可把储集层简化为两种简单的岩石体积模型：纯岩石模型,由岩石骨架及其孔隙流体组成；含泥质岩石体积模型,由泥质、岩石骨架及其孔隙流体组成。当地层岩性复杂、骨架矿物的物理性质明显不同时,还可以把骨架矿物分为两种或多种,从而建立双矿物岩石体积模型和多矿物岩石体积模型。但最