测井资料处理与解释（简化版）.ppt

测井资料处理与解释 1测井资料数据处理系统及资料的预处理 测井资料数据处理是借助计算机技术并应用数学方法处理测井信息 解决地质问题的应用学科 测井资料数据处理始于上世纪60年代 1961年开始用计算机处理倾角资料 国内测井资料处理始于上世纪70年代 1975 1976年胜利油田与华东石油学院合作 在IRIS 60机上研制了沙泥岩测井资料处理程序 卫星传送 各种磁带格式转换 测井曲线数字化 表格数据录入 数据库 资料预处理 单井处理与解释 多井处理与解释 服务程序 交会图 直方图 数据统计分析 数据库 解释成果的显示与输出 成果归档 图形显示 硬件拷贝 绘图仪输出 数据输入 第一节测井数据处理系统 测井数据处理系统主要包含 计算机系统磁带数据处理软件 测井分析程序 一 计算机系统 二十世纪八十年代前 PE机 3700 之后 出现了以Sun工作站为主的计算机系统 该计算机系统具有以下优势 完全开放的系统 强大的计算能力 丰富的图形功能 灵活的网络连接 二 磁带 一般把存储数据的介质叫做数据载体 测井中所用的数据载体常为磁带或磁盘 早期的测井信息采用模拟曲线记录 随着数控测井技术的发展 大量的测井信息记录在磁带上 磁带具有 存储容量大 存储时间短 可重复使用 保存时间长 三 测井分析程序 是用于计算储集层参数与地层评价的软件 是测井专用软件系统的主要部分 目前比较有名的测井分析程序有 Schlumberger公司的GeoFrame Bake Atlas公司的Express Halliburton公司的Dpp 中国石油的Forward 测井解释程序的通用结构 测井解释程序 数据块子程序 1个 主程序 调用用户子程序 若干 调用系统服务子程序 若干 系统服务子程序 也称测井公用程序 功能是测井数据的读入 输出和解释参数的输入 常用的有 RDFLNM 读参数文件中的数据文件名 IN 读数据文件的标题块和数据 OUT 输出标题和数据到数据文件中 CONST 读用户参数文件的内容 并将其中的参数赋给程序中相应的变量 参数文件 存放数据文件名 解释深度及解释参数 形式为 文件名起始深度1 终止深度1参数名11 参数值11 参数名12 参数值12 参数名1n 参数值1n 起始深度n 终止深度n参数名n1 参数值n1 参数名n2 参数值n2 参数名nn 参数值nn 解释井段1 解释井段2 测井分析程序的基本流程 开始 系统服务程序 RDFLNM IN OUT CONST 读测井数据 IN 处理完 作某些校正 处理 输出 OUT No 结束 Yes 第二节测井资料预处理 为什么要做资料的预处理 测井数据处理是按深度逐点进行计算的 对测井曲线的深度和幅度的准确性要求严格 野外作业及井下环境影响 往往造成同一口井不同曲线之间的深度不一致 测井曲线的幅度也受到非地层因素的影响 因此 测井资料的预处理是保证测井解释与数据处理精度的重要保障 资料的预处理包括 测井曲线的深度校正 平滑滤波处理 环境校正 交会图技术 一 测井曲线的深度校正 为什么要作深度校正 1 利用深度控制曲线进行深度校正 通常是用GR曲线作为深度控制曲线 每次测量都带测一条GR曲线 并以某次测量的GR曲线为基准 把其他次测量的曲线深度向它对齐 GR0 GR1 声波时差 CNL 2 利用相关函数进行深度校正 基本原理 2条测井曲线相当于等长的2个离散序列xn yn 各有N个采样点 利用它们之间的线性相关程度来判断2曲线的深度是否在同一层位上 一般用固定窗长相关对比法 原理是 以标准曲线上的一个固定的相关窗长 如n个采样点 内测井数据的深度为准 将对比曲线上相同窗长的n个测井数据在某一个对比活动范围内与之对比 找出相关系数最大的两个层位 再确定它们的深度是否一致 每对比一次 相关窗长移动一个深度间隔 这个间隔称为相关步长 设窗长为N个采样点 x i 为标准曲线的第i个采样点测井数据 y i 为对比曲线相应长度内的第i个测井数据 若两者厚度相当 形状相似 则它们之间有线性关系 y i ax i b标准曲线与对比曲线的线性相关程度用下列相关系数来表示 3 曲线深度编辑 作用 在经曲线间的深度对比 找到曲线间的深度差别后 需要由深度编辑使不同曲线间的深度一致 包括 深度对齐曲线压缩和伸展 深度对齐 设标准曲线的深度为h0 对比曲线的对应深度为hi 若每米有8个采样点 每个采样点的数据占1个单元 则对比曲线应在仪器存储器移动的单元数M为 M h0 hi 8h0 hi M 0 2曲线深度一致 不需移动 h0 hi M 0 对比曲线应向前 深度减小 移动M个单元 h0 hi M 0 对比曲线应向后 深度增加 移动M个单元 h0 hi h0 hi 标准曲线 对比曲线 3 曲线深度编辑 在经曲线间的深度对比 找到曲线间的深度差别后 需要由深度编辑使不同曲线间的深度一致 包括 深度对齐曲线压缩和伸展 曲线压缩与伸展 C1 C2 d11 d12 d21 d22 压缩和伸展的步骤 以C1为标准曲线 首先在在C2曲线上找出与C1曲线采样深度dx对应的深度dy C1 C2 d11 d12 d21 d22 dx dy 第二步 根据dy 从曲线C2的测井数据中找出点y前后相邻的采样点 i i 1 的测井值Vi Vi 1 利用线性插值的方法求出点y的测井值Vy C1 C2 d11 d12 d21 d22 dx dy i i 1 Vi Vi 1 第三步 逐次移动dx 并根据以上两式求出dy Vy 4 斜井曲线校正 为什么要进行斜井曲线校正 H0 h0 首先 在A点之上选1个参考点 设其垂直深度为H0 斜井深度为h0 井斜角为 0 参考点处有H0 h0 H0 h0 H1 h1 0 1 A 第二步 计算点A的垂直深度H1 A点的斜井深度h1与h0之差可以近似看成等于垂直深度 则有 H1 H0 h1 h0 H0 h0 H1 h1 0 1 A 第三步 计算任意点B的垂直深度H2 设井段AB的井斜角 的变化率为一常数 即有 H0 h0 H1 h1 0 1 A B h2 2 H2 C dh dH 三 测井曲线的平滑滤波处理 为什么要作平滑滤波处理 对核辐射测井曲线 由于原子核衰变的随机性将引起曲线上与地层性质无关的统计起伏变化 对其他测井曲线 由于各种原因 将出现与地层性质无关的毛刺干扰 不进行平滑滤波处理 将给接下来的地质参数计算带来很大误差 1 最小二乘滑动平均法 原理 根据最小二乘法原理对当前采样点附近几个点作拟合曲线 算出拟合曲线在当前采样点处的滑动平均值 作为该点的采样值 用此方法进行逐点计算 便得到一条平滑的曲线 包括 a 线性函数平滑公式 b 二次函数平滑公式 a 线性函数平滑公式 任意取相邻3个采样点Ti 1 Ti Ti 1 且它们之间有线性关系 可用一条直线Z拟合 即 Z a0 a1tt是从当前点算起的采样点序号 当t 0时 则Z0 a0 显然Z0就是假定采样值为线性变化时 当前采样点i对应的理论值 即滑动平均值 Ti 1 Ti Ti 1 Z Z0 用最小二乘法来确定a0与a1 即应使残差的平方和Q最小 即位Ti点的滑动平均值 1 最小二乘滑动平均法 原理 根据最小二乘法原理对当前采样点附近几个点作拟合曲线 算出拟合曲线在当前采样点处的滑动平均值 作为该点的采样值 用此方法进行逐点计算 便得到一条平滑的曲线 包括 a 线性函数平滑公式 b 二次函数平滑公式 b 二次函数平滑公式 即采用下列二次函数对相邻5个采样点值进行拟合 Ti 1 Ti Ti 1 Z0 Z a0 a1t a2t2 Z 同样利用最小二乘法 即 四 测井曲线的环境校正 为什么要做环境校正 井眼环境如井径 泥浆密度及矿化度 泥饼 井壁粗糙程度 水泥环等对测井曲线产生影响 地层环境如泥浆侵入 地层温度及压力 地层岩性及流体 围岩等对测井曲线产生影响 其他环境如仪器外壳 仪器与井壁之间的间隙等对测井曲线产生影响 这些因素都将对测井解释结果产生严重影响 环境影响校正的方法 解释图板法由理论计算和实验结果做出的少受环境影响 更真实反映地层性质的测井值 再利用人工方法进行校正 缺点 效率低 只能对少数储集层的某些曲线做出校正 计算机自动校正法主要是根据理论研究或解释图板得出校正公式 编制校正软件程序 用计算机对全井段进行自动处理 TNPHO 0 0333 R3 1 4000 R2 4 1667CAL 12 0000TNPH5 0 0008 R3 0 0613 R2 0 5076CAL 3 6284TNPH10 0 0029 R3 0 1512 R2 1 4378CAL 10 4400TNPH15 0 0014 R3 0 0956 R2 0 3848CAL 8 2795 优点 简单 全面 迅速 有效 五 交会图技术 定义 交会图是用于表示地层的测井参数或其他参数之间关系的图形 常用的交会图有 交会图图版 频率交会图 Z值图和直方图等 作用 检查测井曲线质量 进行曲线校正 鉴别矿物成分 确定地层岩性组合 分析孔隙流体性质 选择解释模型和解释参数 计算地层的地质参数 检验解释成果及评价地层 1 交会图图板 定义 用来表示给定岩性的两种测井参数之间关系的解释图版 都是根据纯岩石的测井响应关系建立的理论图板 是测井解释和数据处理的依据 主要包括 岩性 孔隙度交会图 识别岩性的M N交会图 2 频率交会图 就是在x y平面坐标上 统计绘图井段上各个采样点的A B两条曲线的数值 落在每个单元网格内的采样点数 称为频率数 的一种直观的数字图形 图中的数字代表落在该处采样点的个数 次数 频率 表示在该解释井段上 满足 N 15 b 2 42的采样点有2个 3 Z值图 是在频率交会图的基础上引入第三条曲线Z 称为Z曲线 做成的数据图形 Z值图的数字表示同一井段的频率图上 每个单元网格中相应采样点的第三条曲线Z的平均级别 表示在该解释井段上 满足 N 15 b 2 42对应的2个采样点处的GR的平均级别是2 Z值图是在频率交会图的基础上引入第三条曲线绘制而成的 没有频率交会图就不可能有Z值图 一般联合应用 主要是为了识别岩性 检验井壁垮塌或凹凸不平 第三条曲线常选用GR SP 电阻率或井径曲线 4 直方图 表示绘图井段内某测井值或地层参数的频数或频率分布的图形 横坐标代表测井值或地层参数 纵坐标显示为频数 采样点个数 或频率 直方图具有简便直观的优点 可以很方便地研究给定井段内测井值或地层参数的分布特征 在测井解释中常用来检查测井曲线的质量 进行曲线标准化 确定地层岩性 选择解释参数等 第一章小结 了解测井资料处理系统的具体组成 了解资料预处理的方法包括测井曲线深度校正的方法 斜井曲线校正方法 平滑滤波处理方法 环境影响校正的方法 交会图的一些知识 掌握测井解释处理系统的3个组成部分 资料预处理包含的内容 为什么要进行数据处理 为什么要作测井曲线的环境校正 常用交会图有哪几种 交会图的作用 频率交会图和Z值图上数字的含义 第二章储集层评价 第一节储集层及其特点 第二节储集层参数 第三节储集层的侵入 第四节测井系列选择 第五节储集层评价 具有储存油气的孔隙 孔洞和裂缝 隙 等空间场所 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 一 什么是储集层 第一节储集层及其特点 孔隙性储集层具有由各种孔隙 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其中渗流的性质 二 储集层的特点 碎屑岩储集层碳酸盐岩储集层其他岩类储集层 三 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 1 岩性 陆源碎屑岩 包括粉砂岩 细砂岩 砂岩 砂砾岩 砾岩 碎屑岩储集层的上 下一般以泥岩层作为隔层 在油井剖面上就形成了砂岩层和岩泥层交互的砂泥岩剖面 2 储集空间 以碎屑之间的粒间孔隙为主 伴随有裂缝等 碎屑岩储集层 3 碎屑岩的孔隙分类按孔隙成因分 碎屑岩储集层 粒间孔隙 微孔隙 溶蚀孔隙 微裂缝 按孔径大小分类 把孔隙分为 超毛细管孔隙毛细管孔隙微毛细管孔隙 孔径 0 0002mm或裂缝宽度 0 0001mm以上的孔隙 流体一般不能在其中流动 孔径在0 0002 0 5mm或裂缝宽度在0 0001 0 25mm以上的孔隙 只有当外力作用大于本身的毛管力时 流体才能在其中流动 孔径 0 5mm或裂缝宽度 0 25mm以上的孔隙 一般情况下 流体可在其中自由流动 有效孔隙无效孔隙 按流体的渗流情况分类 把孔隙分为 就是孔径在0 0002mm以上互相连通 在自然条件下流体可在其中流动的孔隙空间 就是岩石中那些孤立的 互相不连通的孔隙及微毛细管孔隙 第二节储集层参数 孔隙度渗透率饱和度储集层厚度 评价储集层物性的参数 评价储集层含油性的参数 孔隙度定义 孔隙度 岩石中孔隙的体积 岩石总体积 100 孔隙体积 骨架体积 它是说明储集层储集能力相对大小的基本参数 一 孔隙度 测井解释中孔隙度的分类 总孔隙度有效孔隙度无效孔隙度缝洞孔隙度 总孔隙度有效孔隙度无效孔隙度缝洞孔隙度 全部孔隙体积占岩石体积的百分数 用 t表示 t Vt V 100 有效孔隙占岩石体积的百分数 用 e表示 e Ve V 100 有效缝洞孔隙占岩石体积的百分数 用 f表示 f Vf V 100 无效孔隙体积占岩石体积的百分数 用 r表示 r Vr V 100 三孔隙度测井主要指哪三种测井方法 三孔隙度测井 密度测井 声波时差测井 补偿中子测井 渗透性 在有压力差的条件下 岩层允许流体流过其孔隙孔道的性质 渗透率 反映岩石渗透性大小的参数 单位 标准单位10 3 m2 习惯用毫达西 mD 0 98710 3 m2 性质 决定油气藏能否形成和油气层产能大小的重要因素 1 渗透率定义 二 渗透率 2 渗透率的分类 渗透率 绝对渗透率 有效渗透率 相对渗透率 绝对渗透率 当岩石孔隙中只有一种流体时测量的渗透率 常用符号K表示 由于常用空气测量 也称空气渗透率 性质 大小只与孔隙结构有关 与流体性质无关 测井解释上以及实验室所测量的渗透率就是绝对渗透率 有效渗透率 当两种上以上的流体同时通过岩石时 对其中某一流体测得的渗透率 油 气 水的有效渗透率分别用Ko Kg Kw表示性质 大小除了与岩石结构有关外 还与流体的性质 相对含量 流体之间的相互作用及流体与岩石之间的相互作用有关 由试油资料得到的渗透率就是有效渗透率 相对渗透率 岩石的有效渗透率与绝对渗透率之比称为相对渗透率 其值在0 1之间 通常用Kro Krg Krw分别表示油 气 水的相对渗透率 岩石对某一流体的相对渗透率取决于其他流体的含量 饱和度 及性质 1 饱和度定义及性质 性质 饱和度是用来表示岩石孔隙空间所含流体的性质及其含量的 饱和度 某种流体所充填的孔隙体积 总孔隙体积 100 三 饱和度 2 饱和度的分类 饱和度 含水饱和度SW 含油气饱和度Sh 可动水饱和度Swm 束缚水饱和度Swb 可动油气饱和度Shm 残余油气饱和度Shr 被吸附在岩石颗粒表面的薄膜水 无效孔隙及狭窄孔隙喉道中的毛细管滞留水 在自然条件下是不能自由流动的 称之为束缚水 离颗粒表面较远 在一定压差下可以流动的地层水 称为可动水或自由水 岩石孔隙总是含有地层水的 储集层的各个部分均含有束缚水 在油气层 油气和束缚水共存 在水层 可动水与束缚水共存 在油水同层 可动水 束缚水 油气共存 SW Sh 1SW Swb Swm在油层 SW So 1在气层 SW Sg 1 有如下基本常识 3 亲水 亲油岩石饱和度与相对渗透率的关系 岩石的润湿性岩石颗粒表面被液体附着的能力称为岩石润湿性 水和油对岩石都有一定的润湿性 容易被水附着的岩石称为亲水岩石 容易被油附着的岩石称为亲油岩石 天然气对岩石是非润湿性的 定义 储集层顶底界面之间的厚度即为储集层的厚度 通常用岩性变化 如砂岩到泥岩或碳酸盐岩到泥岩 或孔隙性与渗透性的显著变化来划分储集层的界面储集层的有效厚度 是指在目前经济技术条件下能够产出工业性油气流的油气层实际厚度 标准的储集层厚度扣除不合标准的夹层 如泥质夹层或致密夹层 剩下的厚度 四 储集层厚度 泥浆侵入侵入剖面侵入特性 第三节储集层的侵入 钻井时 由于泥浆柱压力略大于地层压力 此压力差驱使泥浆滤液向储集层渗透 在不断渗透的过程中 泥浆中的固体颗粒逐渐在井壁上沉淀下来形成泥饼 由于泥饼的渗透性很差 当泥饼形成以后 可认为这种渗滤作用就基本上停止了 在这之前 主要是泥浆滤液径向渗透的过程 此后 泥浆滤液在纵向的渗滤作用将显著表现出来 油 气 水和滤液重新重力分异 以上过程称为泥浆侵入 泥浆侵入及其具体过程 为什么要研究储集层泥浆侵入 正是由于泥浆的侵入 改变了储集层的原有特性 如流体类型 流体饱和度 渗透率 声 电 核等特性 使得测井测量值不能反映真实地层的性质 同时 储集层的侵入特性是进行测井系列选择的基本依据之一 泥浆侵入侵入剖面侵入特性 第三节储集层的侵入 侵入剖面主要针对储集层的电学特性讨论的 侵入带 泥浆侵入以后 井壁附近受到泥浆滤液强烈冲刷的部分称为冲洗带 冲洗带特点 径向厚度约10 50cm 它大致是与井轴同心的环带 孔隙流体主要是泥浆滤液 还有残余水 水层 和残余油气 油气层 冲洗带后面是一个过渡带 是储集层受泥浆侵入由强到弱的过渡部分 过渡带特点 原来地层的流体逐渐增多 直到没有泥浆滤液的原状地层 过渡带的径向厚度不定 与钻井条件和储集层性质有关 侵入剖面 未侵入带即原状地层 是储集层未受泥浆侵入影响部分 通常所说的侵入带包括冲洗带和过渡带 其外径用侵入带直径Di表示 其大小取决于地层的孔隙度和渗透率 泥浆性能 泥浆柱压力与地层压力之差 以及地层被钻开后所经历的时间 泥浆侵入侵入剖面侵入特性 第三节储集层的侵入 侵入特性 泥浆侵入引起储集层电阻率在径向上的变化 Rt RXO 侵入特性 高侵剖面 低侵剖面 无侵 RXO明显大于Rt 称为泥浆高侵或增阻侵入 高侵地层电阻率径向变化称为高侵剖面 一般在泥浆滤液电阻率大于地层水电阻率 Rmf Rw 时 发生泥浆高侵 因此 淡水泥浆钻井的水层一般是高侵 高侵剖面 到井轴的距离 电阻率 Rm Rmc RXO Rt 原状地层 过渡带 冲洗带 井眼 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 Rmf Rw 时 发生泥浆低侵 油气层多为低侵或侵入不明显 到井轴的距离 电阻率 Rm Rmc RXO Rt 原状地层 过渡带 冲洗带 井眼 第四节测井系列的选择 测井技术及分类 测井仪器的探测特性 测井系列的选择原则 测井仪器的探测特性 记录点 也叫测量点 measurepoint 是探测器测量的物理参数记录的深度参考点 探测深度 为探测器总信息量提供50 90 信息的地层径向深度为探测深度 investigationdepth 纵向分辨率 是指测井仪器在纵向上能分辨出不同性质岩层的最小厚度 verticalresolution 测井曲线的形态测井数据处理测井数据综合解释储集层评价 第五节储集层评价 曲线异常就是构成测井曲线的基本元素 也称曲线元素 测井曲线就是不同形态的曲线元素构成的 地层界面代表值 平均值作为代表值 测井曲线的形态测井数据处理测井数据综合解释储集层评价 第五节储集层评价 测井数据的处理 是用计算机处理和解释测井数据所做的各项工作主要包括测井数据预处理和测井数据地质分析两个方面 其中测井数据预处理主要包含以下几项 深度对齐 斜井曲线校正 平滑滤波处理 环境校正 数据标准化 解释模型和解释参数的确定 测井数据分析 按照确定的解释模型 选用相应的测井分析程序 在计算机上用测井数据计算出各种地质或工程参数 并用形象直观的图标显示出来 测井曲线的形态测井数据处理测井数据综合解释储集层评价 第五节储集层评价 测井数据综合解释 地质信息 第一性资料 测井资料综合解释 测井信息 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 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 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 1 为什么要进行测井数据综合解释 是直接反映地层和油气藏情况的各项资料 包括 钻井取心井壁取心和地层测试钻井显示岩屑录井气测井试油资料 2 什么是第一性资料 3 测井解释分类 定性解释 定量解释 4 测井综合解释的三个层次 依据综合解释的地点 解释方法的难易程度 使用手段 解释结果的准确性 把综合解释分为三个层次 级别依次提高 井场解释测井公司解释油田研究 测井曲线的形态测井数据处理测井数据综合解释储集层评价 第五节储集层评价 1 划分储集层 在测井解释中 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 这里只介绍砂泥岩储集层的划分 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 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 砂泥岩储集层的特点 划分步骤 将本井的取心 岩屑录井 钻井显示 气测井等第一性资料标准在综合测井图上 并与邻井对比 找出本井钻井的目的层 把测井资料分为若干个解释井段 每段的Rw基本相同 对每个解释井段 大致可按以下方法划分出储集层 1 SP和GR法 2 一般泥岩层的微电极系测井视电阻率为低值 没有或只有很小的正或负幅度差 渗透性地层处的微电极系视电阻率值为中等值 且有明显的正幅度差 即微电位电极系测井视电阻率值大于梯度电极系测井视电阻率值 地层渗透性越好 正幅度差也越大 3 逐一标出储集层的上 下界面 需注意 要兼顾所有曲线的合理性来划分层线 油气层或油水同层中若有0 5m以上的非渗透层夹层 应把夹层上下作为两个层来解释 遇到岩性渐变层的顶界面或底界面 就分到岩性渐变结束 在一个较厚的储集层中 若有两种或两种以上解释结论 则应分层解释 储集层评价分为 单井评价与多井评价 单井储集层评价是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 多井储集层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 2 储集层评价的分类 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 3 单井储集层评价要点 岩性评价含油性评价产能评价 岩性评价是人们按照 有比较才有鉴别 的道理 利用测井曲线形态特征和测井曲线值相对大小 从长期生产实践中积累起来的划分岩性的规律性认识 具体是指确定划分储集层的岩石类型 计算岩石中主要矿物成分的含量和泥质含量 确定泥质在岩石中分布的形式和粘土矿物的成分 1 岩性评价 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 火山岩等 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 粘土的矿物成分主要是 高岭石 蒙脱石 伊利石和绿泥石 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 如方解石为CaCO3 白云石为CaCO3 MgCO3 石膏为CaSO4 H2O 2 硬石膏为CaSO4等 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 层状泥质 结构泥质 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 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 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 对岩石的有效孔隙度有很大影响 分散泥质 层状泥质 结构泥质 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 当测井资料只有SP 微电极 声波时差和电阻率时 如何划分这几种岩性呢 例子 用SP曲线和微电极曲线把渗透层和非渗透层区分开 砂岩和生物灰岩的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 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 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 答 含油性评价就是评价岩石孔隙中是否含油气以及油气含量大小 一般是通过计算饱和度参数来评价储集层的含油性 这些饱和度参数是 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 2 含油性评价 可动水分析法 分析产层的含水饱和度Sw和束缚水饱和度Swb间的关系 来确定产液的性质 相对渗透率分析法 就是根据Sw和Swb导出油和水的相对渗透率 Kro和Krw 在进一步确定产层的产水率Fw 1 Fo 最终对产层的产液作出定量评价 一般 可用两种评价模式实现对油气层的评价 若一个地层的含水饱和度是70 这个地层是油层还是水层 3 产能评价 产能评价是通过定性分析与定量计算 对储集层产出流体的性质和产量做出结论 主要解释结论有 油层气层油水同层含油水层水层干层 产出有工业价值的油流 不含水或含水小于10 产出有工业价值的气流 不含水或含水小于10 含水大于90 或见到油花 油水同出 含水10 90 完全产水 不论产什么 因产量极低 被认为没有生产能力 产能评价包括 预期产能评价 实际产能评价和油气层有效厚度 预期产能评价 是在储集层未向井内产出流体得情况下 用裸眼睛或套管井得地层评价测井资料对储集层产能作出的评价 实际产能评价 在油井正常生产的情况下 用生产测井资料对储集层产能作出的评价 油气层有效厚度 在目前经济技术条件下 能够产出有工业价值油气流的油气层实际厚度 第二章小结 了解的内容是测井系列的选择包括测井仪器的探测特性和测井系列的选择原则 必须掌握的内容有储集层的定义 性质 分类 储集层参数 孔隙度 渗透率 饱和度 储集层厚度 的定义 性质和计算 三孔隙度测井 泥浆侵入的定义 过程 泥浆侵入剖面 泥浆侵入特性 测井资料为什么要综合解释 第一性包括什么 储集层评价的分类及二者之间关系 储集层评价的要点 泥质的三种分布形态 粘土矿物的4种成分 问题 当一个地层的可动水饱和度为40 时 这个层一定能产出水 泥质的三种分布形式中 分散泥质不改变岩石的粒间孔隙度 孔隙度和饱和度是储集层的物性参数 测井解释上的渗透率是有效渗透率 测井解释结论中的油层是100 含油地层 淡水泥浆钻井时往往发生泥浆高侵 不论是什么地层 其中总是含有水 当一个地层的含水饱和度大于含油饱和度时 该层为水层 当一个地层中水的相对渗透率大于油的相对渗透率时 该层为水层 当泥饼形成后 泥浆侵入的过程即宣告停止 水和油对岩石都有一定的润湿性 岩石体积物理模型的概念纯岩石水层模型及测井响应方程纯岩石油层模型及测井响应方程Archie公式 第三章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 1 为什么要建立岩石体积模型及测井响应方程 2 测井解释的模型 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 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 在测井数据处理中采用的解释模型有多种 3 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 b 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 岩石体积物理模型的引出 这些测井方法有两个共同点 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 岩石体积物理模型的定义 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 该定义的要点有二 按物质平衡原理 岩石体积V等于各部分体积Vi之和 即V Vi 如用相对体积vi表示 则 vi 1 岩石宏观物理量M等于各部分宏观物理量Mi之和 即M Mi 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 vimi 1 石油测井中遇到的地层很复杂 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 含泥质岩石模型 由泥质 岩石骨架及其孔隙流体组成 4 纯岩石和泥质岩石模型的引出 岩石体积物理模型的概念纯岩石水层模型及测井响应方程纯岩石油层模型及测井响应方程Archie公式 第三章纯岩石模型及测井响应方程 1 纯砂岩水层岩石结构特点 砂岩骨架矿物颗粒的物理性质比较接近 且与孔隙中的水或泥浆滤液的物理性质有很大差别 如石英等矿物颗粒几乎是不导电的 而地层水是可导电的 矿物颗粒的密度比地层水的密度大一倍以上 矿物颗粒传播声波的速度也比地层水大得多 因此 从物理性质上考虑 可把纯砂岩分成岩石骨架和和孔隙两部分 设沿井轴截取一块长为L 体积为V的纯岩石正方体 设想把岩石骨架集中在一起 矿物颗粒间没有孔隙 成为一块物理性质均匀 长为Lma 体积为Vma的岩石骨架 而孔隙部分则是长为L 总体积为V 这就是与纯砂岩等效的体积模型 2 纯砂岩水层模型 显然有以下关系 3 电阻率测井的响应方程 对纯砂岩来说 认为岩石骨架基本上是不导电的 只有岩石孔道中的流体导电 而岩石孔道是弯曲的 电流在岩石中也是曲折流动的 其岩石体积模型简化为 根据电阻并联原理有 岩石的电阻 骨架的电阻 地层水的电阻 由于 Lw L 孔隙孔道的弯曲程度常称为孔道曲折度 Ro Rw一饱含水的纯岩石电阻率与地层水电阻率之比值 通常称为地层因素或相对电阻率 用F表示 上式表明 饱含水的纯岩石电阻率Ro与地层水电阻率Rw成正比 与孔隙度成反比 并与孔隙孔道的曲折度有密切关系 1942年Archie发表了他的实验研究结果 对于饱含矿化度大于20000mg L的地层水的纯砂岩样品 孔隙中100 含水时的电阻率Ro与地层水电阻率Rw之比值 即地层因素F为一常数 该常数大小只与岩样的孔隙度 胶结程度和孔隙形状有关 与地层水电阻率Rw无关 4 Archie公式1 a一与岩石有关的比例系数 一般为0 6 1 55 m一岩石的胶结指数 是与岩石胶结情况和孔隙结构有关的指数 一般为1 5 3 常取2左右 阿尔奇公式中的a与m是两个重要的解释参数 它们对解释结果有着重要的影响 而且a与m是相互制约 密切相关的 一般说 a大 m就小 a小 m就大 由于a和m值与岩石性质 胶结情况 孔隙结构等有密切关系 因此 应根据本地区的岩性来合理选择m和a值 需强调的是 同理 当冲洗带岩石孔隙完全被泥浆滤液饱和时 则有类似的关系式 Rxo和Rmf一分别为饱含泥浆滤液的冲洗带电阻率和泥浆滤液电阻率 Fxo一冲洗带的地层因素 5 冲洗带Archie公式1 岩石体积物理模型的概念纯岩石水层模型及测井响应方程纯岩石油层模型及测井响应方程Archie公式 第三章纯岩石模型及测井响应方程 纯砂岩油气层的孔隙中 除了地层水外还有油气 纯砂岩油气层的岩石结构 1 纯砂岩油气层模型 对冲洗带 同样有 2 纯砂岩油气层电阻率响应方程 rma ro rw 纯含水地层 纯含油地层 Rt R0表示一个地层在含油气时的电阻率Rt比它完全含水时的电阻率R0所增大的倍数 称为电阻率增大系数 用I表示 L w Lw表示含油气岩石导电电阻增大系数或孔隙结构的复杂性 它不仅与岩石原来的孔隙结构有关 而且还与油 气 水在孔隙中的分布状况有关 上式表明 油气层的电阻增大系数I不仅与地层含水饱和度Sw有关 而且与比值L w Lw有更为密切的关系 与地层水电阻率Rw和岩石孔隙度等因素无关 Archie同样用实验发现 对于同样纯砂岩 在地层水电阻率和孔隙度一定时 岩样的含油饱和度So越高 则岩石的电阻率也越高 含油饱和度So越低 岩石电阻率亦越低 为了消除地层水和孔隙度的影响 采用电阻增大系数I 3 Archie公式2 b一与岩性有关的常数 一般很接近于1 常取1 n一饱和度指数 与油 气 水在孔隙度中分布状况有关 其值在1 0 4 3之间 常取n 2 应根据实验和统计资料确定每个地区的b值和n值 对冲洗带同样有 Fxo则为冲洗带的真地层因素 Fxo等于真正的地层因素F 4 含油气纯地层冲洗带Archie公式2 岩石体积物理模型的概念纯岩石水层模型及测井响应方程纯岩石油层模型及测井响应方程Archie公式 第三章纯岩石模型及测井响应方程 1 Archie公式总结 Ro 100 饱含地层水的岩石电阻率 m Rw 地层水电阻率 m 岩石有效孔隙度 小数 a 与岩性有关的岩性系数 一般为0 6 1 53 m 胶结指数 与岩石胶结情况和孔隙结构有关的指数 常取2左右 F 地层因素 它是100 饱和地层水的岩石电阻率R0 与所含地层水电阻率Rw的比值 其大小主要取决于地层孔隙度 且与岩石性质 胶结情况和孔隙结构等有关 但与地层水电阻率Rw无关 Rt 岩石真电阻率 m b 与岩性有关的系数 一般接近于1 常取l n 饱和度指数 与油 气 水在孔隙中的分布状况有关 其值以1 5 2 2者居多 常取2 Sw 岩石含水饱和度 小数 Sh 岩石含油气饱和度 小数 I 电阻增大系数 它是含油气岩石真电阻率Rt与该岩石100 饱含地层水时的电阻率R0的比值 其大小基本决定于此Sw 或Sh 但与地层的孔隙度和地层水电阻率无关 虽然Archie公式是对纯地层得出的 但它可用于绝大多数常见储集层 在目前常用的测井解释关系式中 只有Archie公式最具有综合性质 它是连接孔隙度测井和电阻率测井两大类测井方法的桥梁 因而成为测井资料综合定量解释的最基本解释关系式 2 Archie公式地位 第一步 一般先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度 第二步 用Archie公式计算地层因素F 第三步 根据地层真电阻率Rt和地层水电阻率Rw由Archie公式计算地层含水饱和度Sw或含油气饱和度Sh 例如 典型的声 感组合测井资料解释 就是先用声波时差 t计算 再利用感应测井视电阻率作Rt 由Archie公式定量计算Sw或Sh 由此对储集层含油气水性质作出评价 3 Archie公式的应用步骤 4 Archie公式的几个经典应用 在定性判断油水层中常采用同一井相邻油水层电阻率比较的方法 如地层电阻率Rt大于等于标准水层电阻率的3 5倍 即Rt R0 3 5 则该层可能就是油气层 这种比较方法的依据 就是解释井段内各地层均有相近的R0值 即只能在Rw相同的井段内 将孔隙度 和岩性与标准水层基本相同的地层作比较 但不能将Rw 和岩性相差大的地层互相比较 由Archie公式得RW R0 F R0 m a 在解释井段内选出岩性均匀 含泥质少 较厚的标准水层 采用深探测电阻率和孔隙度测井资料 即可用此式计算出地层水电阻率RW 标准水层 在解释井段内 岩性均匀 泥质含量少 较厚较大的水层 任一地层真电阻率Rt与其地层因素的比值Rt F称为视地层水电阻率Rwa Rwa Rt F Rt m a视地层水电阻率Rwa是测井解释中的一个重要概念 显然 对标准水层 Rwa Rw 对油气层 由于Rt R0 故Rwa Rw 一般把Rwa Rw 3 5作为含油气层的标志之一 Archie公式假设地层是纯岩石 不含泥质和其他导电矿物 岩石骨架不导电 岩石的导电性取决于连通孔隙中的地层水 故用电阻率资料按Archie公式计算的孔隙度 代表地层水所占的孔隙度 称为含水孔隙度 用 w表示 因它是用深探测电阻率计算的 故又称电阻率孔隙度 R R即 w 对于含油气地层 由于油气不导电 故按Rt Rw a m计算的孔隙度 仍然代表地层含水孔隙度 因此 对纯或较纯地层来说 用孔隙度测井资料计算出地层有效孔隙度 e 用Archie公式计算得到地层含水孔隙度 w 当地层100 饱含水时 w e 当地层的含油气饱和度较高时 由于Rt R0 故 e w 一般常把 e w 3 5作为判断油气层的一个重要标志 Archie公式中的m a n b及Rw等参数 对应用Archie公式的效果有十分重要的影响 而且它们又是随地区甚至解释层段而变的 故应根据本地区地质特征 用实验统计方法得出适合于本区的这些解释参数值 应用Archie公式的理想条件应是具有颗粒孔隙的纯地层 对泥质含量少的地层也可取得较好结果 但对含粘土或泥质较多的地层和裂缝性地层 直接应用Archie公式解释时 往往得不到令人满意的结果 此时应作相应的改进 应用范围 5 应用Archie公式的注意点 第三章小结 必须掌握 为什么要建立岩石体积物理模型 岩石体积物理模型的定义及特点 纯岩石水层和纯岩石油气层电阻率测井响应方程的推导 Archie公式1和2 公式中各参数的物理意义 Archie公式的地位 Archie公式的应用步骤 Archie公式的几个经典应用 Archie公式的应用范围 视地层水电阻率和标准水层的定义 为什么需建立体积物理模型 纯岩石水层模型和纯岩石油气层模型分别有哪几部分组成 Archie公式是联系哪两大类测井方法的桥梁 R0表示什么 Rt表示什么 m n与岩性有关 电阻率增大系数I与Rw有关 有关 地层因素F与Rw有关 Archie公式求出的孔隙度是地层有效孔隙度 问题 泥质含量和岩性的确定孔隙度和饱和度的确定束缚水饱和度和渗透率的确定快速 直观判断油气水层应用统计方法建立地区井解释模型 第四章储集层的评价方法 各种测井方法的测量参数都受到泥质含量的影响 原则上都可以用来确定泥质含量 相对值法的基本原理是认为泥岩的测井读数 GMAX 代表泥质含量100 的测量结果 而纯岩石测井读数 GMIN 代表泥质含量为0时的测量结果 把两者差值作为泥质含量为100 时引起的测井读数变化 而每一资料点的测井值SHLG与GMIN的差值代表由这一资料点的泥质含量引起的测井读数变化 1 泥质含量的相对值确定法 根据相对值法的基本原理 相对值为 粗略计算时 SH就可以作为泥值含量 大多数测井读数都可按相对值法计算泥质含量 但应用最好的是自然伽马测井 SHLG GMAX GMIN 2 泥质含量的经验公式确定法 为了与地区的地质参数有更好的对应关系 引入一个经验系数GCUR 于是泥值含量Vsh为 通常多用GR SP CNL NLL和RT都可以这样计算泥质含量 3 岩性识别方法1 岩性密度测井法 根据光电效应和康普顿效应 用能谱分析方法来测量地层的体积密度和岩石的光电吸收截面指数的测井方法称为岩性密度测井 岩性密度测井中得到的光电吸收截面指数Pe对地层的岩性非常敏感 可用其来直接识别岩性 岩性 孔隙度交会图是用来研究解释层段的岩性和确定地层孔隙度的交会图 这类交会图主要有中子 密度交会图 中子 声波交会图 声波 密度交会图 密度 光电吸收指数交会图等 确定岩性和孔隙度的所有交会图图版都是对饱和液体的纯地层制作的 井内为淡水泥浆或盐水泥浆 采用含水纯岩石响应方程 4 岩性识别方法2 交会图图板法 1 岩性 孔隙度交会图 图上有四条按单一矿物制作的纯岩石线 孔隙度为0的点为骨架点 对每一种纯岩石 每给定一个孔隙度值 按 b f 1 ma计算其体积密度 而按补偿中子测井响应实验关系确定 CNL 便绘出各纯岩石线 由于 CNL是对石灰岩刻度的 所以只有石灰岩线是线性变化的 其它岩性线都略有弯曲 骨架点 i 交会图上的每一条纯岩石线代表孔隙度为各种数值的单矿物岩石 由点的位置确定其孔隙度 P 表示P点的岩性为砂岩 孔隙度为20 ii 任两条纯岩石线之间 代表由相应的两种矿物组成的各种双矿物岩石 由点的位置确定两矿物的含量和孔隙度 点子靠近哪条岩性线 就以哪种矿物为主 P 岩性 可能是白云质灰岩或砂质白云岩 应视解释井段岩性特点而定 一般按白云质灰岩解释 孔隙度17 5 通过P点引一条线与石灰岩和白云岩线上的等孔隙度线平行 与两线的交点处的孔隙度即为P点孔隙度 P iii 矿物含量的求取 A B 方解石相对体积0 75 l 0 175 62 而白云石相对体积为 1 0 175 0 62 20 5 以上解释方法称为双矿物法 选用的两个矿物称为矿物对 选用矿物对的方法有两种 一种叫标准四矿物选择法 就是按地质上常见的组合 将石英 方解石 白云石 硬石膏依次组成三个矿物对 石英 方解石 方解石 白云石 白云石 硬石膏 资料点落在哪两条岩石线之间 就按该矿物对解释 另一种叫指定双矿物解释法 就是根据解释人员的判断 包括地区经验 指定一种矿物对 不论点子落在何处 都按此矿物对解释 比较而言 中子 密度交会图确定岩性和孔隙度最好的交会图 对各种岩性都有较好的分辨能力 岩性线之间距离较大 并且可做油气校正 其次是中子 声波交会图 岩性分辨力也强 但声波不能做油气校正 M N交会图的提出原因 上述确定岩性和孔隙度的