测井资料解释基本原理

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、砂粗粉砂0.10.05细粉砂0.050.01粘土（泥）<0.01碎屑颗粒的分选性是指颗粒大小的均匀程度。按碎屑岩中主要粒度的含量可将分选性划 为好、中、差三等。主要粒度的含量>75%者为好,含量在50%70%者为中,含量<50%者为差。分选差,大小混杂,大颗粒间形成的孔隙就被小颗粒所充填,使岩石的孔隙性和渗透性变差。3胶结物定义：胶结物是指把松散的砂、砾胶结成整体的物质。常见的胶结物有：泥质、钙质(又称灰质)、硅质及铁质,其中主要是泥质、钙质。胶结物与储集层储油物性的关系：通常泥质胶结的砂岩较疏松,孔隙性及渗透性较好；钙质胶结次之；硅质及铁质胶结的砂岩一般均致密坚硬,储油物性

8、差。胶结物不但有粘接碎屑颗粒的作用,同时还会充填粒间孔隙,使孔隙缩小和被堵塞。因而胶结物含量是影响储油物性的重要因素 , 随着胶结物含量的增加 , 储集层的孔隙性和渗透性变差。4碎屑岩的孔隙分类 碎屑岩储集层孔隙空间的大小和形状是多样的。有三种孔隙分类方法：1） 按孔隙成因,有:1）粒间孔隙：在碎屑颗粒、基质及胶结物之间的孔隙空间称为粒间孔隙,这是碎屑岩中 最主要最大量的储集空间。粒间孔隙的多少、孔径大小及分布是碎屑颗粒的粒度、分选、磨圆程度、颗粒排列及填充因素变化的结果。2）微孔隙：孔径小于0.5m的孔隙称微孔隙。在碎屑岩中,它们有时可占岩石体积的百分之十几，数量相当可观。最常见的是基质内微

9、孔隙及粘土矿物重结晶间隙。在泥质砂岩中 , 微孔隙普遍发育,但渗透性极差。由于孔径很小,表面积大,故微孔隙中吸附有大量的不能流动的束缚水。3）溶蚀孔隙：这是由碎屑颗粒、自生矿物胶结物或交代矿物中的可溶组分被溶解形成 的,包括溶孔、颗粒内溶孔、胶结物内溶孔等。当碎屑岩的胶结物是以碳酸盐为主时,溶解产生的次生粒间孔隙可形成良好的储集层。4）微裂缝：在碎屑岩成岩过程中,由于岩石组分的收缩作用或构造力作用而形成的微 裂缝十分发育。仅由微裂缝提供的孔隙空间是很少的,通常只占岩石体积的1%, 最多也只有 百分之几。但它将提高碎屑岩的渗透能力,尤其是具有发育的微孔隙或孤立溶蚀孔隙的储集 层，微裂缝则成为主要

10、渗滤通道。此外,在碎屑岩中还有沉积作用形成的纹理缝或层理缝等等, 但它们所能提供的储集空间均很有限。上述各类孔隙中, 粒间孔隙及纹理缝、层理缝是沉积时形成的,叫原生成因； 微孔隙属原生及次生混合成因；溶蚀孔隙及微裂缝均属次生成因。2按碎屑岩孔隙的孔径大小，可把孔隙分为三类：1）超毛细管孔隙：孔径在0.5mm、裂缝宽度在0.25mm以上的孔隙。在自然条件下,除岩石颗粒表面被吸附的一层不能流动的薄膜水以外,其他流体均可在超毛细管孔隙中自由流 动。胶结疏松或未胶结的砂层中,大多数属超毛细管孔隙。2）毛细管孔隙：孔径在0.50.0002mm、裂隙宽度在0.250.0001mm的孔隙。除了颗粒表面的薄膜

11、水不能流动外,在某些毛细管弯曲度较大的地方还有不能流动的毛细管滞留水。在一般孔隙形成的毛细管中,只有当外力的作用大于本身的毛细管力时,薄膜水和毛细管滞留水以外的流体才能在其中流动。一般砂岩的孔隙多属此类。3）微毛细管孔隙：孔径小于0.0002mm、裂隙宽度小于0.0001mm 的孔隙。由于孔隙截 面极微小,孔壁表面分子的作用力达到或几乎达到孔隙孔道的中心,致使流体不能在其中流 动。一般粘土层或泥岩的孔隙均属这一类,因而称它们为非储集层,是形成油气藏的生油层或 盖层。 对于油气运移、聚集及开采来说 , 有用的是那些互相连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙。因为它们不仅可储存油气 , 而且还允许流体在其

12、中流动。3）对流体的渗流情况可把孔隙分为有效和无效孔隙。所谓有效孔隙,就是孔径在0.0002 mm以上的互相连通,且在自然条件下流体可在其中流动的孔隙空间。所谓无效孔隙 (或“死孔隙”) 就是岩石中那些孤立的、互不连通的孔隙及微毛细管孔隙。碎屑岩储集层基本上就是砂岩和粉砂岩储集层,砾岩储集层较少,泥岩储集层(有裂缝才 具储集性质)更少。一般砂岩储集层的储集性质(孔隙度和渗透率)主要取决于砂岩颗粒大小,同时还受颗粒均匀程度(分选程度)、颗粒磨圆程度和颗粒之间胶结物的性质及含量的影响。一般来说,砂岩颗粒越大、分选越好、磨圆程度越好、颗粒之间充填胶结物越少, 则其孔隙空间越大、连通性越好,即储油物性

13、越好。第二节 储集层的基本参数储集层的基本参数包括评价储集物性的孔隙度和渗透率,评价储集层含油性的含油气饱和度、含水饱和度与束缚水饱和度, 以及储集层的厚度等。用测井资料进行储集层评价及油气分析,就是要通过测井资料数据处理与综合解释来确定这些储集层参数,并对储集层的性质给以综合评价。一孔隙度1定义：储集层的孔隙度是指孔隙体积占岩石体积的百分数,它是说明储集层储集能力相对大小的基本参数。测井解释中常用的孔隙度概念有总孔隙度、有效孔隙度和缝洞孔隙度。 其中，总孔隙度是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数，用t表示；有效孔隙度是指具有储集能力的有效孔隙占岩石体积的百分数，用e表示； 缝洞孔隙度是指有效缝

14、洞孔隙占岩石体积的百分数，用f表示，它是表征裂缝性储集层储集物性的重要参数,因为缝洞是岩石次生变化形成的,故常称为次生孔隙度或次生孔隙度指数。这三种孔隙度的定量表达为：t =( Vt /V)×100%e =(Ve/V)×100%2=(Vf/ V)×100%式中 V与Vt一岩石体积与孔隙总体积；Ve与Vf一有效孔隙体积与缝洞孔隙体积。此外 ,有时还用“残余孔隙度”概念,它表示岩石中的无效孔隙或“死孔隙”体积（即互不连通的孔隙及微毛细管的体积）占岩石体积的百分数。一般来说,未固结的和中等胶结程度的砂岩,其e与t接近；但胶结程度高的砂岩,特别是碳酸盐岩,其中t通常比e大

15、很多。同时,随着地层的埋藏深度增加,胶结和压实作用增强, 砂岩的孔隙度也降低。砂岩的总孔隙度一般在5%30%；储油砂岩的有效孔隙度一般变化在 10%25%。孔隙度低于5%的储油砂岩,除非其中有裂缝、孔穴之类,一般可认为无开采价值。在碳酸盐岩储集层中,还要将有效孔隙中的粒间孔隙(又称基块孔隙)与缝洞孔隙加以区别。因为碳酸盐岩一般都比较致密,原始基块孔隙性和渗透性都比较差,只有裂缝和孔洞比较发育时才具有生产能力。因此,碳酸盐岩的缝洞孔隙度是其产能的重要标志。现在广泛应用测井资料来计算地层的孔隙度及泥质含量。测井地层评价理论认为:泥质和其他岩石所含泥质的孔隙是微毛细管孔隙,不是有效孔隙；计算的纯岩石

16、孔隙度为有效孔隙度。泥质砂岩中包含泥质孔隙在内的孔隙度是总孔隙度,泥质岩石中除去泥质孔隙外的孔隙度为有效孔隙度, 即e =t -Vshsh, Vsh与sh分别为泥质含量和泥质孔隙度。那么三孔隙度测井主要反映哪种孔隙度？对碎屑岩储集层，、都等于，若纯地层也就是； 含泥质地层：接近；、都反映；=-对碳酸盐岩地层：由于、能反映次生孔隙，计算得到的孔隙度是总孔隙度；而不反映次生孔隙，反映的原生粒间孔隙，这样将三种孔隙度结合就可以求出次生孔隙度，也是缝洞孔隙度。电阻率测井计算的是地层含水孔隙度，它只适用于不含油气的纯地层；对油气层有。二渗透率1定义：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称

17、为渗透性。岩石的渗透性的大小是决定油气藏能否形成和油气层产能大小的重要因素。常用渗透率来定量表示岩石的渗透性。常用单位是10-3m2实践证明,当只有一种流体通过岩样时,所测得的渗透率与流体性质无关,只与岩石本身的结构有关；而当有多种流体 (如油和水)同时通过岩样时,不同的流体则有不同的渗透率。为了区分这些情况,常用绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率。1）绝对渗透率：是岩石孔隙中只有一种流体(油、气或水)时测量的渗透率,常用符号K表示。其大小只与岩石孔隙结构有关，而与流体性质无关。因为常用空气来测量,故又称空气渗透率。测井解释上通常所说的渗透率,就是指岩石的绝对渗诱率。根据岩石绝对渗透率大小,按

18、经验可把储集层分为：小于1到15×10-3m2,属差到尚可；15×10-3m250×10-3m2的,属中等；50×10-3m2250×10-3m2的属好；250×10-3m21000×10-3m2的,属很好；大于1000×10-3m2的,属极好。2）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, 称为岩石对该流体的有效渗透率或相渗透率,岩石对油、气、水的有效渗透率分别用Ko、Kg、Kw表示。有效渗透率大小除与岩石孔隙结构有关外, 还与流体的性质和相对含量、各流体之间的相互作用以及流体与岩

19、石的相互作用有关。由试油资料求得的渗透率是有效渗透率。多种流体同时通过岩石时,各单相的有效渗透率以及它们之和总是低于绝对渗透率的。这是因为多相共同流动时,流体不仅要克服自身的粘滞阻力,还要克服流体与岩石孔壁之间的附着力、毛细管力以及流体与流体之间的附加阻力等等, 因而使渗透能力相对降低。实践证明,流体的有效渗透率与它在岩石中的相对含量有关,当流体的相对含量变化时,其相应的有效渗透率随之改变。为此,引入相对渗透率的概念。3）相对渗透率：岩石的有效渗透率与绝对渗透率之比值称为相对渗透率,其值在01之间。通常用Kro、Krg、Krw分别表示油、气、水的相对渗透率。在储集层孔隙中充满不同含量的油、气、

20、水时,岩层对某一种流体的相对渗透率取决于其他流体的数量(饱和度)及性质。某一流体的相对渗透率随该流体的饱和度增加而增加,直到该流体全部饱和孔隙空间达到绝对渗透率值为止。因1-1示出油水两相流动时相对渗透率与含水饱和度的关系：三饱和度1定义：饱和度是某种流体(油、气或水)所充填的孔隙体积占全部孔隙体积的百分数。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。2分类1）含水饱和度：岩石含水孔隙体积占总孔隙体积百分数,称为含水饱和度, 用Sw表示。 岩石孔隙总是含有地层水的,其中被吸附在岩石颗粒表面的薄膜水和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；

21、而离颗粒表面较远, 在一定压差下可以流动的地层水,称为可动水或自由水。相应地,有束缚水饱和度Swb与可动水饱和度Swm, 且有Sw=Swb+Swm。储油层的各个部分均含有束缚水。在含油(气)部分,油（气）与束缚水共存；在含水部分,可动水与束缚水共存；在油-气过渡带,油、气与束缚水三相共存。3束缚水与岩性储集层的束缚水含量取决于它的岩性。地层的泥质含量越多,岩石颗粒越细、孔隙孔道越窄,其束缚水饱和度越大。因此,不同岩性的储集层,它们的油、水层饱和度界限也是不同的。为了准确评价储集层的含油性,往往需要将地层水的含水饱和度Sw与束缚水饱和度Swb进行比较。当Sw小,且SwSwb时,即只含束缚水时为油

22、(气)层；反之, 当Sw高,且SwSwb时,为水层；界于这两者之间的则为油水同层。储集层中的束缚水饱和度Swb一般为20%50%,Swb低于10%的情况很少。但当油气聚集在天然裂缝或洞穴中时, Swb值很低。储集层中的束缚水含量直接影响着油气的最终采收率,对油层的电阻率也有重要的影响。低电阻率油气层在很多情况下就是束缚水的含量过高造成的。研究束缚水的影响是当前电阻率测井资料解释的重要课题之一。2）含油气饱和度：岩石含油气体积占总孔隙体积的百分数,用Sh表示,且Sw+Sh=1。当地层只含油时,用So表示含油饱和度,且Sw+So=1；当地层只含气时,用Sg表示含气饱和度,且Sw+Sg=1。地层条件

23、下的石油一般含有溶解气,故常用含油气饱和度,它又常简称为含油饱和度或含烃饱和度。当地层的含水饱和度Sw很高,即含油饱和度So很低时,油的相对渗透率Kro接近于零,这 部分油称为残余油,其饱和度称为残余油饱和度,用Sor表示。由图1-1可进一步说明油层与水层在饱和特性上的显著区别：在油水两相流动的情况下,油层是只含束缚水的储集层，Sw=Swb，油的相对渗透率Kro很高,而水的相对渗透率Krw接近于零,地层只产油而不出水；水层是一点不含油（纯水层）或只含残余油的储集层，SwSwb，So=Sor，Krw很高，Kro接近于零，地层出水而不产油。油水同层界于两者之间。由图1-1还可以看出,岩石的润湿性对

24、储集层的相对渗透率、束缚水饱和度和残余油饱和度的大小有相当大的影响。岩石的润湿性是指岩石颗粒表面被液体附着的能力。一般认为天然气对岩石是非润湿性的,而油和水对岩石都有一定的润湿性,但大部分岩石总是被首先存在的液体润湿的。相对而言,容易被水附着的岩石称为亲水储集层,而容易被油附着的岩石称为亲油储集层。在亲水储集层中,束缚水饱和度较高,大多是Swb>20%,油和水相对渗透率相等的点A有较高含水饱和度(Sw>50%), 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Sw<50%,Sor较高。点A是油水同出的典型代表,但油水同出的范围很大。虽 然岩石的润

25、湿性影响较大,但目前测井资料还没有能识别润湿性的方法,一般要根据岩心测定的资料,由地区经验确定岩石的润湿性。通常不含油的地层是亲水的,而含油层可以是亲水和亲油的,由于长期被油饱和,原来亲水的地层也可能变成亲油的。四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(如巨 厚致密碳酸盐岩中的裂缝带)来划分储集层的界面。储集层顶底界面之间的厚度即为储集层的厚度。在油气储量计算中,要用油气层有效厚度,它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,即符合油气层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。第三节 划分岩性与储集

26、层及储集层评价一.定性划分岩性定性划分岩性是人们按照“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。对解释人员的要求是：首先要掌握岩性区域地质特点,如井剖面岩性特征、基本岩性特征、特殊岩性特征、层系和岩性组合特征及标准层特征等。其次,要通过钻井取心和岩屑录井资料与测井资料作对比分析,总结出用测井资料划分岩性的地区规律。表1-2为主要岩石的测井特征。但要注意：在应用表中总结的特征时不能等量齐观，而应针对某一具体岩性找出有别于其他岩性的一二种主要特征。在淡水泥浆砂泥岩剖面，目前的测井方法中密度测井和中子测井及自然伽马测井曲线是划分

27、岩性的主要方法；微电极、自然电位变得非常有用。在碳酸盐岩和盐水泥浆砂泥岩剖面中,自然伽马变得非常有用,电阻率和井径也可作为一般参考。表 3-2 主要岩石的测井特征声波时差s/m体积密度g/cm3中子孔隙度(%)自然伽马自然电位微电极电阻率井径泥岩>3002.22.65高值高值基值低，平直低，平直大于钻头直径煤3504501.32.65SNP>40CNL>70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

28、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

29、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

30、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

31、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（Rmf>Rw）,在SP曲线上显示负异常；反之,当Rmf<Rw，SP微正异常。对同一地层水系的地层,SP异常幅度取决于Rmf/Rw比值和地层泥质含量。 Rmf与Rw差别越大,异常也越大,反之亦然。地层泥质含量越多,SP异常越小。 在盐水泥浆中，由于Rmf与Rw接近，SP曲线平直，不能划分储集层。此时，可用GR曲线，并参考孔隙度测井曲线显示。通常,泥质含量低的砂岩的GR 值低,并有相对高的孔隙度显示。 微电极系测井曲线。微电极系测井曲线主要反映泥饼的影响。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

32、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。砂岩中的灰质致密夹层,其微电极系测井曲线呈明显的高尖峰锯齿,而幅度差可大可小,可正可负。通常用微电极系测井曲线判断地层的渗透性大致界限是: Ra10Rm,且有较大的正幅度差, 则为渗透性好的地层；当Ra（1020）Rm，只有较小的正幅度差，则为渗透性较差的地层；当Ra>20Rm, 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,

33、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

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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

39、的Sw>50%,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

40、。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。

41、B当Sw> Swb,Swm>0,有可动水时,则0<Kro<1,0<Krw<1(图3-2),地层既产油、又出水,故属油水同层。C当SwSwb,Sw1, SoSor时,即地层中不含油或只含残余油而无可动油时,则Krw1, Kro0(图3-2),地层不产油,只出水,故属水层。根据上述原理,可建立两种评价模式来实现对油气层(包括低电阻率油气层与水淹油层的最终评价:1）可动水分析：分析产层的含水饱和度Sw与束缚水饱和度Swb间的关系,用可动水饱和度Swm= Sw -Swb来确定产液的性质。2）相对渗透率分析：根据Sw与Swb导出油和水的相对渗透率(Krw=0和Kro)

42、,再进一步得出产层的产水率Fo=(1-Fw), 最终达到对产层产液的定量评价。3产能评价产能评价是在定性分析与定量计算的基础上,对储集层产出流体的性质和产量做出综合性的解释结论。常用的主要解释结论有油层:产出有工业价值的原油油流,不产水或含水小于10%；气层:产出有工业价值的天然气气流,不产水或含水小于10%；油水同层：油水同出, 含水10%90%；含油水层：含水大于90%,或见油花；水层:完全产水,有时也把含油水层归入水层；干层:不论产什么,因产量极低,而被认为无生产能力。由图 3-2 可以看出:油气层是含水饱和度接近于束缚水饱和度的储集层；水层是不含油或仅含有残余油的储集层；油水同层界于两

43、者之间；干层是孔隙性和渗透性都很差的地层。这些是产能评价的基本出发点。 产能评价包括： 1）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得评价。 2）实际产能评价：在油井正常生产的情况下，用生产测井测得得资料对储集层产能作出得评价，是实际产能评价。 3）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。油气层的有效孔隙度、含油气饱和度和有效厚度是计算油气地质储量的重要参数。第二章 测井系列的选择第一节 储集层的侵入特征一泥浆侵入钻井过程中,泥浆侵入渗透性储集层是一种不可避免的现象。因此,受泥浆侵入的储集层是测

44、井仪器测量和测井分析的基本对象。储集层的泥浆侵入特性是选择测井系列的基本依据之一。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,其厚度约0.52.5cm,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,这个过程称为泥浆侵入。二侵入剖面由于泥浆滤液电阻率与地层水电阻率不同,泥浆侵入将改变储集层电阻率的径向特性。这种泥浆侵入引起储集层电阻率在径向上的变化,称为储集层

45、的侵入特性。图1-3示出储集层侵入特性示意图。设储集层的电阻率原来在径向上是均匀的,都是真电阻率Rt。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 ,其径向厚度约1050cm,它大致是与井轴同心的环带（图1-3a）,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)。其电阻率比较均匀,用冲洗带电阻率Rxo表示；其含水饱和度称为冲洗带含水饱和度,用Sxo表示；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,原来地层的流体逐渐增多,直到没有泥浆滤液的原状地层,其电阻率由Rxo渐变Rt。过渡带的等效电阻率用Ri表示,过渡带的径向厚度不定,与钻井条件和储集层性质

46、有关。未侵入带即原状地层,是储集层未受泥浆侵入影响部分,其电阻率为地层真电阻率Rt,其含水饱和度为Sw。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。侵入带直径Di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。一般来说,在其他条件相同的情况下，地层孔隙度和渗透率愈低,泥浆侵入愈深,Di愈大。有人定性估计地层的孔隙度与侵入带直径Di的大致关系: =5%10%,Di=1Od；=10%15%,Di=5d；=15%20%,Di=2.5d。这里d为井径。这种定性估计出自假设：井壁上的泥饼一旦形成,泥浆侵入就基本停止,而单位厚度地层上

47、形成一定厚度的泥饼所需要的泥浆滤液量是一定的,所以地层孔隙度越大侵入带直径就越小。三储集层的侵入特征根据Rxo和Rt的相对大小, 通常把储集层的侵入特性分为高侵、低侵和无侵(侵入不明显)三种情况。1）高侵剖面：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，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

48、率（Rmf<Rw）时，发生泥浆低侵。油气层多为低侵或侵入不明显（Rxo与Rt差别较小）。部分水层特别是盐水泥浆钻井得水层也可能低侵（当泥浆滤液得电阻率明显小于地层水电阻率），但Rxo与Rt差别较小。测井解释总是离不开对侵入带特别是冲洗带) 与未侵入带的深入研究。表1-3列举了油气层与纯水层在侵入性质上的主要差别(淡水泥浆)。这些差别既是电阻率测井判断油气层与 水层的重要依据之一 , 又是发展更完善的解释方法必须考虑的问题。表 1-3 油气层与纯水层在侵入性质上的差别(淡水泥浆)油气层纯水层冲洗带含盐量相对较低的滤液,残余水和油气含盐量相对较低的滤液,残余地层水孔隙流体未侵入带油气为主,少

49、量含盐量相对较高的地层水含盐量相对较高得地层水冲洗带大于50%100%含水饱和度未侵入带一般小于40%100%电阻率RxoRtRxoRt侵入性质泥浆低侵或侵入不明显泥浆高侵 3）高渗透油气层侵入剖面随时间变化。图1-4说明渗透油气层侵入剖面随时间变化的情况。现分述之。泥饼形成以前：以泥浆滤液的径向渗滤为主,电阻率径向特性曲线与低侵剖面很相似。 但因正处于径向渗滤的过程中,冲洗带和过渡带的径向厚度将逐渐扩大,直到泥饼形成为止。 最厚的泥饼形成时：在含轻质油或气层中,由于油气的相对渗透率大于地层水,在滤液径向渗流的过程中，油气会被排挤得更快些,以致会在未侵入带之前形成一个地层水饱和度相对较高的环形

50、空间，其电阻率比Rxo、Rt都低，即出现一个低阻环带。原生地层水饱和度Sw低，即油气饱和度高时,低阻环带比较明显。当Sw>60%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(0.01×10-3 m2), 滤液的 径向渗滤很小，

51、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

52、,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

53、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

54、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

55、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

56、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