测井解释第三章

1、钻井地球物理数据处理与解释吉林大学测井教研室目录0 绪 论1 若干重要基本知识的回顾2 地层泥质性质及其含量的确定3 岩性和孔隙度的确定4 饱和度的确定5 渗透率和生产能力目录目录0 绪 论1 若干重要基本知识的回顾2 地层泥质性质及其含量的确定3 岩性和孔隙度的确定4 饱和度的确定5 渗透率和生产能力岩性和孔隙度的确定 确定地层岩性是测井解释储集层的一项重要工作，只有搞清岩性才能正确选择解释模型和解释参数。例如，在研究地层孔隙度时，若没有岩性资料，孔隙度就不能准确确定。当地层岩石骨架参数已知，并且不变的情况下，用简单的一种孔隙度测井方法就可以确定出地层的孔隙度。实际上，地层的岩性在纵向和横向

2、往往总要发生某些变化，因此，在确定孔隙度时，首先必须对岩性做出判断，并且在判断岩性的同时，常常也可以给出孔隙度，所以经常把确定岩性和孔隙度结合起来讨论。岩性和孔隙度的确定 声波、中子和密度测井是三种常用的孔隙度测井方法。三种测井方法确定孔隙度都是基于岩石骨架与孔隙流体的差异，孔隙度越大，这种差异三种测井方法上的响应也越大。三种孔隙度测井结果不仅与孔隙度有关，还与构成岩石骨架的矿物成分、泥质含量和分布形式以及孔隙中流体性质有关，在某些情况下还与孔隙结构有关。当岩石骨架成分或流体性质发生变化时，不同测井结果的反映是不同的。因此，把这些方法结合起来，就有可能做出关于岩性和孔隙度的判断。岩性和孔隙度的

3、确定 当然，判断岩性和孔隙度不仅限于中子、密度和声波这三种测井方法。对于岩性，光电截面指数Pe、自然伽马GR和自然伽马能谱NGS都对岩性有很好的识别作用，通过它们的组合可以较好地判断地层岩性；而对于孔隙度，核磁测井可以提供与岩性无关的孔隙度值，相对于中子测井来说，虽然两者测井结果都是与氢含量有关，但是中子测井是利用氢原子核对中子的特殊减速作用，尽管其他一些元素的减速作用较小，但仍然存在影响，然而核磁测井对核素有选择性，只对氢核响应。其次，种子测井结果受岩石骨架中氢核的影响，而核磁测井只观测孔隙中流体的质子。一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法三、确定岩性和孔隙度的数值法

4、四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法岩性和孔隙度的确定一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法三、确定岩性和孔隙度的数值法四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法岩性和孔隙度的确定一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定1.重叠法确定岩性 重叠法是一种快速划分岩性、判断泥浆侵入性质和含油性等的有效方法。它是利用不同测井曲线对地层某种性质反映的差异，将不同的曲线用相同的参考刻度标准化后重叠起来，从而发现和区分地层的不同性质。重叠法的种类很多，在划分岩性和估计孔隙度时，中子-密度孔隙度测井曲线重叠法的应用比较普遍。对于单一矿物地层，运用重叠法可以迅速地判断地层的岩性。一、单矿物地层岩性和孔隙度

5、的确定1.重叠法确定岩性 中子-密度孔隙度测井曲线重叠法通常采用视石灰岩孔隙度刻度。2.密度测井 对于单矿物含水纯地层，地层密度值可表示如下：一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定3.中子测井 一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定 对于单矿物含水纯地层，地层中子值可表示如下：4.声波测井 对于单矿物含水纯地层，地层声波时差值可表示如下：一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定 压实系数CP可利用岩心孔隙度，或其他来源的真孔隙度，如利用中子或密度曲线计算的含水纯岩石孔隙度与上式计算的 相比较而求得也可采用邻近非压实泥岩的时差tsh与压实泥岩时差比较，一般压实泥岩时差在300330 s/m，国外通常用300 s/m

6、作为压实泥岩的标志，这样CP= tsh /300。4.声波测井一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定 现代核磁测井仪采用自旋回波法记录横向弛豫的衰减过程当选择的回波间隔TE足够小，且等待时间TW足够长时，核磁测井记录的信号最大幅度与岩石孔隙流体中质子总量 （可刻度成孔隙度）成比例但是，由于孔隙尺寸不同会影响质子极化强度的衰减速度，所以极化强度信号表现为多指数的形式。5.核磁测井一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定 式中Pi为横向弛豫时间等于T2i成分的初始强度。因为总信号强度Pi对应于总孔隙度，则Pi对应于横向弛豫时间等于T2i部分的孔隙度。因此，含流体岩石的T2分布如下图，基本上反映了岩石的孔隙尺寸分

7、布，因为核磁测井的探测范围是在储集层的冲洗带内，残余天然气的影响比较小。5.核磁测井一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定 5.核磁测井一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定6.含泥质影响 对于已知岩性的含泥质的地层，只要不含天然气或轻质油，也可用任何一种孔隙度测井资料计算其有效孔隙度，其方法是在计算含水纯岩石孔隙度方法基础上附加泥质含量校正下面是按体积模型建立的含泥质岩石孔隙度关系式：其中声波公式没有考虑泥质分布形式对声波测井的影响。一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定6.含泥质影响 、 、 分别为泥质的视密度孔隙度、视中子孔隙度和视声波孔隙度，其表达式分别为一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定6.含泥质影响

8、如果把泥质分成粘土和粉砂时，将粘土和粉砂的参数代入，可得到如下表达式。一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定6.含泥质影响 考虑压实作用影响和泥质分布形式，声波测井公式可表达为一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法三、确定岩性和孔隙度的数值法四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法 用一种孔隙度测井资料确定孔隙度的方法，只是在岩性已知并且岩性简单的特定情况下，才能得到好的效果然而，实际情况往往是很复杂的，如岩石骨架是由两种或两种以上矿物组成，并且组合的比例也是未知如果在仪器探测范围内岩石孔隙中还含有油气，会

9、使确定岩性和孔隙度变得更加复杂二、确定岩性与孔隙度的作图法 另外，岩石的孔隙结构和几何特征对三种孔隙度测井响应的影响是不同的，声波测井主要反映均匀分布的原生孔隙（粒间和晶间孔隙），而中子测井和密度测井反映的是总孔隙度，即原生孔隙和次生孔隙（孔洞、裂缝、裂隙等）之和 在上述复杂情况下，必须综合利用多种孔隙度测井方法确定岩性和孔隙度究竟选择哪些测井方法进行组合，要根据具体情况而定二、确定岩性与孔隙度的作图法 当地层是由两种矿物组成时，利用两种孔隙度测井的交会图可以确定岩性和孔隙度交会图种类很多，为了有效地识别各种岩石类型的混合矿物，需要采用不同类型的交会图 （1）中子-密度交会图 （2）声波-密度

10、交会图 （3）声波-中子交会图 （4）密度-光电吸收截面指数交会图1.交会图法二、确定岩性与孔隙度的作图法 右图是中子-密度交会图中的一种该图的纵坐标是体积密度或按纯石灰岩刻度的密度视孔隙度，横坐标为按纯石灰岩刻度的中子视孔隙度。在图上预先按照单一矿物的纯地层作出四种岩性线。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 最上边的一条为纯含水砂岩线，代表骨架密度为2.65 g/cm3、孔隙度从0至30的纯砂岩，孔隙中的水为淡水，其密度为1.0 g/ cm3；第二条为纯含水石灰岩线，代表由方解石组成的，骨架密度2.71 g/cm3、孔隙度从0至30含淡水的石灰岩。1.交会图法（1

11、）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 第三条为纯含水白云岩线，代表由白云石组成的，骨架密度为 2.87 g/cm3、孔隙度从0至30含淡水白云岩；第四条为硬石膏线，代表骨架密度为2.98 g/ cm3的硬石膏。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 这四条岩性线的制作过程是：首先假设孔隙度为0，5，10，30（用百分数表示），然后根据砂岩骨架密度ma为2.65 g/cm3和淡水密度f为1.0 g/cm3按岩石体积密度公式计算出对应上述各孔隙度时的砂岩密度值b，用求得的b和ma =2.71， f =1.0用下式计算出各点的密度孔隙度D（视石灰岩孔隙度单位）；1.

12、交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 同理，根据砂岩骨架中子Nma为-0.035和淡水中子Nf为1.0 按岩石体积中子公式计算出对应上述各孔隙度时的砂岩中子孔隙度值N 1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 根据作图原理可以看出，交会图上的每一条岩性线代表孔隙度为不同值的单矿物岩石；任何两条岩性线之间，代表由相应的两种矿物组成的孔隙度为各种数值的过渡岩性，点子靠近哪条岩性线，就以那种矿物为主。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法在应用这个图版时，把对应某一岩层的

13、密度值和中子孔隙度值分别代入图版，如果岩层为某一单一矿物组成，纵横坐标交点将落在相应的岩性线上，并根据岩性线上的孔隙度值读出孔隙度当岩石由两种矿物组成时，纵横坐标交点将落在岩性线之间的某个位置，如图上的P点。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法如果已知岩层是由白云石和方解石两种矿物组成，则作AB线并使其平行于白云岩和石灰岩线相同孔隙度点的连线，孔隙度由A和B在岩性线上的位置而定，两种矿物成分的混合比例由P点在AB线上的位置确定。图中P点的白云石含量为PA/AB，方解石含量为PB/AB。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法矿物组合选择一是根据地

14、质上可能性；二是根据其他岩性交会图。如果图中P点不是由白云石和方解石组成，而是由石英和白云石组成，所求出的孔隙度基本上是一样的。也就是说，在矿物组合的选择不太准确的情况下，这种交会图仍能给出比较准确的孔隙度值。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法根据矿物的百分含量及其密度，可计算过渡岩性的视骨架密度(ma)a。如果在图上内插若干视骨架密度线，则可直接读出(ma)a。右图是用来确定( ma)a的中子-密度交会图。1.交会图法（1）中子-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 右图是声波-密度交会图解释图版，单矿物岩石线是按着含水纯岩石公式计算的，因而都是直线1.交会图法

15、（2）声波-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 这种交会图对分辨石英、方解石和白云石的能力很低，如果矿物组合选择错误，或者声波时差和岩石密度读数有微小误差，都会给确定的孔隙度带来很大误差 但是由于图中岩盐、石膏和硬石膏点分开距离较大，因此对岩盐、石膏等蒸发岩类矿物有较好的分辨力，在膏盐剖面判别岩性的效果较好1.交会图法（2）声波-密度交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法声波-中子交会图与密度-中子交会图一样，对砂岩、石灰岩和白云岩分辨能力较好，当矿物组合选择错误时，对孔隙度求取只有较小的影响但是，该图对蒸发盐类分辨能力很差1.交会图法（3）声波-中子交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 一般情

16、况下，利用光电吸收截面指数Pe曲线就能较好地识别骨架矿物它轻微地受到孔隙度的影响，但是，在处理简单岩性（单一矿物骨架）时，它的影响不足以妨碍对骨架的识别Pe几乎不受孔隙中流体的影响1.交会图法（4）密度-Pe交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法密度和光电吸收截面指数的交会图可以用来确定孔隙度和鉴别单矿物骨架的矿物在已知双矿物骨架矿物种类的情况下，它也可以用来确定孔隙度和矿物含量比例。1.交会图法（4）密度-Pe交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 在使用密度-Pe交会图进行解释时，必须已知或假定在骨架中的矿物类型肋线是任何两种假设矿物混合骨架的等孔隙度近似值 从测井数据点到纯矿物脊线的距离，近似与

17、骨架中矿物的相对含量成反比1.交会图法（4）密度-Pe交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法如果从这种交会图版中得到的孔隙度等于从密度-中子交会图版得到的孔隙度值，说明矿物选择是正确的，并且孔隙充满流体，如果两个结果不一致，另选矿物对直到差异消除为止 1.交会图法（4）密度-Pe交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法用 ma - Pe交会图也可以计算出双矿物混合岩性的视骨架密度，方法与中子-密度交会图法相同1.交会图法（4）密度-Pe交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法 如果在岩石骨架中除了基本矿物之外，还含有其他一些矿物(如粘土矿物)，或者孔隙流体中含有天然气时，将使数据点在交会图上发生移动，使交会图

18、确定的岩性和孔隙度出现误差。因此，需要对这些因素进行校正，进行校正时，要沿着图上标出的方向进行。校正量的大小，则和它们的含量多少有关。2.影响岩性-孔隙度交会图的因素二、确定岩性与孔隙度的作图法 当地层含泥质时，泥质引起交会图上的数据点向图中所谓泥岩点方向移动，泥岩点在交会图中的位置可通过解释层段的纯泥岩数据（ sh， Nsh， tsh）做交会得到一般，泥岩点在中子密度和声波-密度交会图上的右下方；在中子-声波交会图上的右上方，在密度-光电吸收截面指数交会图下部中央位置2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二

19、、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法 对含泥质地层用上述交会图版直接确定岩性和孔隙度时，由于数据点偏移而造成岩性判断错误，所求孔隙度偏高因此，对含泥质岩石若用上述交会图确定孔隙度和判断岩性时，须先对数据点进行泥质校正2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-

20、孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响泥质校正和求孔隙度的过程可以用图解说明如右图所示，图中C点是解释层段的泥岩点（粘土点）位置，L点代表某一含泥质地层的测井数据点，X是经过泥质校正后的点，它的位置是在CL延长线上按XL/XC =Vsh找出的。二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（1）泥质的影响它和原来的地层有同样的骨架相对体积和孔隙空间，只是去掉了泥质。根据X点所在位置确定的孔隙度是原含泥质地层去掉泥质后纯地层部分的孔隙度，将这个孔隙度值乘以（1- Vsh）就得到原含泥质地层的孔隙度（如果不用作烃

21、校正）。二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响当岩石孔隙中含有天然气或轻质油时，由于它们对测井响应的影响，引起中子测井孔隙度减小和密度测井视孔隙度升高（岩石密度减小）在中子-密度交会图上导致数据点向左上方（相对同孔隙度充满液体的点）移动，移动方向大约与等孔隙度线平行 。二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响由于天然气使N值减小，在声波-中子交会图上含气层的点也要发生移动同样，由于天然气存在使b减小，在声波-密度交会图上含气层的数据也将移动在未压实地层，声波时差也会因天然气的影响而增加天然气对光电吸收截面指数影响很小，当

22、有天然气存在时，在b - Pe交会图上资料点因受密度减小的影响而向正上方移动，求得孔隙度将增大二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响如果没有考虑这一影响，不作天然气校正，直接从交会图上读出的孔隙度可能有些偏低而图上的岩性指示可能是十分错误的因此，在有油气影响时，必须进行油气校正。二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图

23、的因素（2）油气的影响 密度测井与中子测井油气影响校正量可根据含油气地层密度与中子测井响应方程写出。对于密度测井。式中油气影响的校正量为二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响 对于中子测井式中油气影响的校正量为如果考虑挖掘效应影响，则二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响右图显示出油气对中子-密度交会图的影响校正方向图中箭头BA表示轻烃校正的方向测井数据点B是含密度为0.1 g/cm3天然气的纯石灰岩点校正后的A点落在石灰岩线附近并且可以直接读出孔隙度烃移动量 b和 N可由上式给出二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩

24、性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响烃类的平均分子式可写为CnHnx，这时油气的密度和中子测井值为：二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（2）油气的影响图中右下方的箭头表示在 Shr = 15%时，对不同的烃密度按上述关系计算的烃影响的近似大小和方向（假设为淡水泥浆滤液，并且忽略挖掘效应），上面给出的 Shr值，可能出现在含气砂岩层（例如 = 20%，Shr = 75）。二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（3）次生孔隙的影响 声波测井对次生孔隙的响应与中子和密度测井不同声波对缝洞和裂缝孔隙反映极不敏感，而主要是对粒间孔隙度的响应中子和密度测井

25、反映的是总孔隙度 于是，在有声波测井的交会图上，次生孔隙度会导致数据点偏离正确的岩性线，并且得到的孔隙度小于总孔隙度，而中子-密度交会图得出总孔隙度二、确定岩性与孔隙度的作图法2.影响岩性-孔隙度交会图的因素（3）次生孔隙的影响 利用这个特点，可以确定次生孔隙度指数（ISP）在骨架参数已知、充满流体的纯碳酸盐岩地层中，次生孔隙度指数可以由总孔隙度t与声波测井孔隙度s之差计算出， 总孔隙度由中子和密度测井确定 有时，还将次生孔隙度指数与总孔隙度的比值定义为相对次生孔隙度指数二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图 岩性识别图也叫矿物识别图，是专门用来识别岩性或矿物的。前面介绍的岩性孔隙度交会图

26、主要是针对两种矿物岩石，当含有两种以上矿物时，难以进行正确的岩性解释，其原因是岩性孔隙度交会图受孔隙度的影响，为了弥补这一缺点而发展起来的岩性识别图，其基本思路是消除孔隙度的影响，使任何孔隙度的单矿物岩层在岩性图上只由一个点反映出来，如M-N交会图和骨架识别图等。二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图 M-N交会图是为识别地层中未知矿物，和估计它们之间的比例关系而设计的M和N是用两种孔隙度测井数据计算出的复合变量（1） M-N交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图在中子-密度交会图上，如果把某一单矿物骨架点（ =0）和水点（ =100%）引一直线，则由这种矿物组成的各种孔隙度的岩

27、石，按照体积模型的概念，都将落在这条线上（1） M-N交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图N就定义为这条直线的斜率，即 因此，N值将和孔隙度无关，而只反映岩石的矿物成分二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图在声波密度交会图上，把类似的斜率定义为M值，即（1） M-N交会图式中乘上0.01是为了使M和N值大小相当，以便于在M-N图上刻度二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图 根据上式以及岩石骨架和流体参数，在淡水泥浆和盐水泥浆两种情况下，可以计算几种矿物的M和N值。二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图下图是画出

28、几种单矿物地层点的M-N交会图在利用测井资料计算M和N时，把测井值t、 b和N分别代替上式中的tma， ma和 Nma. 如果岩石是由一种矿物组成的含水纯岩石，求得的M和N值画在M-N交会图上时，将和相应的矿物点重合如果岩石为两种矿物组成，求得的M和N值将落在M-N交会图上相应两种矿物点的连线上二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图如果岩石是由三种矿物组成，求得的M和N值将落在M-N交会图相应的三种矿物所构成的三角形之内，对于这种情况，判断具有不定性二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会

29、图 例如，混合岩性的N = 0.55，M = 2.60，在图中此点落在石灰岩、白云岩、石英三点围成的三角形内因此，在大多数情况下它将被解释为方解石、白云石和石英组成但也可能是方解石、白云石、硬石膏混合物或许是白云石、石英、石膏组成因为这个点也位于这些三角形之内，这时应根据它们在地层中存在的地质可能性来决定选择哪种组合二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图 例如，混合岩性的N = 0.55，M = 2.60，在图中此点落在石灰岩、白云岩、石英三点围成的三角形内因此，在大多数情况下它将被解释为方解石、白云石和石英

30、组成但也可能是方解石、白云石、硬石膏混合物或许是白云石、石英、石膏组成因为这个点也位于这些三角形之内，这时应根据它们在地层中存在的地质可能性来决定选择哪种组合二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图 如果存在次生孔隙度、泥质或孔隙中含有天然气时，M和N值将发生偏移，甚至落到三角形之外图上箭头指出了每一种影响因素存在时点子移动的方向，在泥岩情况下，由于泥岩点的位置随地区和岩层是变化的，所以图中的箭头只是示意性的二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图 同其他孔隙度测井的交会图，以及对岩性敏感

31、的测量结果相配合，M-N交会图可以帮助选择最可能的岩性这些信息在最后确定孔隙度和矿物成分含量时是必需的 由于M-N交会图利用了三种孔隙度测井，它可以对四个未知数进行分析（包括被消除的孔隙度），而岩性孔隙度交会图利用的是两种孔隙度测井，它可以对三个未知数进行分析，所以在判断岩性时，当岩性孔隙度交会图上出现模糊不清的情况时，有可能在M-N交会图取得好的效果。二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图复合参数M和N是声波、密度和中子测井以两个为一组的三种可能组合中的两种第三种组合的复合参数被称为P，由下式表示：二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（1） M-N交会图 这个参

32、数是Roberts和Campbell于1976年提出的人们发现P与自然伽马组成的交会图也是一种鉴别矿物与岩性的好方法右图是适用于北海地区侏罗纪砂岩的典型GR-P交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 M，N和P参数在确定过程中随泥浆滤液矿化度不同而有些变化另外在N轴上矿物点的位置也由于中子孔隙度响应的非线性而变得复杂更重要的一点，是计算出的M和N值是一个没有直接物理意义的抽象的量二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图鉴于这些原因，Clavier和Rust（1976）提出另一种方法，称做骨架识别图MIDMID图的基本原理与M-N图的原理相类似，但克服

33、了M-N图方法的缺点MID图采用与孔隙度无关的参数视骨架密度(ma)a和视骨架时差(tma)a为纵横坐标二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图在根据三种孔隙度结果确定岩性时，首先要用合适的中子-密度交会图和中子-声波交会图确定出视总孔隙度 ta对于落在图版中砂岩线上部的数据点，视总孔隙度则以该点到砂岩线的垂直投影确定，然后计算视骨架密度和视骨架时差二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图按时间平均关系 在MID图上，预先对单矿物岩石做出岩性点，如下图所示按现场观测的经验关系二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图上述方程中的 ta不一定是

34、一样的计算( tma)a时，可利用中子-声波交会图得到 ta值，而计算(ma)a可用中子-密度交会图得到 ta二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图(tma)a和(ma)a也可以采用图版获得，用作图法求出图上的(ma)a和(tma)a分别是由上述公式计算出的从图版右上部求出视骨架时差，图版的左下部求视骨架密度二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 如果所研究的岩层是单矿物组成的，将(ma)a和(tma)a值代入图中，将落在对应的单矿物点附近如果岩石是两种矿物组成，求得的(ma)a和(tma)a将落

35、在图上两种相应矿物点的连线上，两种矿物的含量比例，则根据距两个矿物点距离来确定如果岩石是三种矿物组成时，求得的(ma)a和(tma)a点将落在图上相应三个矿物点构成的三角形之内二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 各种矿物的比例也可以根据与各矿物点的相对位置估计出对于一个岩层层段的岩性判断，往往是利用这个层段上不同深度的许多点作图，根据一组点的集中情况，便可看出岩性趋势从而作出判断二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 下面介绍一种利用骨架识别图判断双矿物混合岩性和孔隙度的方法 根据两种孔隙度（

36、中子和密度）测井结果，利用中子-密度交会图等首先求出孔隙度 ta和(ma)a，然后根据(ma)a和初步选定的岩性，从骨架识别图上求出(tma)a，并把(tma)a和第三种孔隙度测井（声波）结合起来求出 s，通过对比 ta和 s可以判断岩性选择是否合适，如果不合适则应重新选择，其具体步骤如下：二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 （1）在中子-密度交图上，首先选择数据点A可能的矿物对，例如，为石灰岩和白云岩，然后确定出 ta和(ma)a，利用右图所示的一种画有ma线的中子-密度交会图，可同时确定 ta和(ma)a）二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图

37、（2）在骨架识别图上，作纵坐标为(ma)a的水平线，并交于石灰岩和白云岩点连线上，交点的横坐标便是所求的视骨架时差(tma)a根据(tma)a和声波测井时差t，便可以求出岩层的 s二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图 （3）当地层是饱含液体的纯地层时，如果 s = ta，则说明选择的矿物对是合适的；如果 s ta也说明矿物对选择错了发现错误之后，重新选择矿物对，继续按上述办法进行如果最后仍找不到正确的矿物对，则可能是岩层中含有天然气和泥质，或者是由井眼条件很坏造成的二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（2）骨架识别图在骨架识别图MID中，含有天然气的数据点将向右上方

38、移动，次生孔隙度的存在将使数据点沿(tma)a减小的方向移动，即向左移动对于井壁中子测井（SNP），泥岩点落在 MID图上硬石膏点的右边区域对于补偿中子测井（CNL），泥岩点则趋向于落在硬石膏点的上方二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图 岩性密度测井的光电吸收截面指数Pe，表现出很好的鉴别矿物的能力Pe与电子密度指数e的乘积称为体积光电吸收截面U，它和矿物组分的体积相关，而受孔隙中流体的影响很小 另一种鉴别岩性的交会图技术就是把岩石视骨架密度(ma)a与其视骨架体积光电吸收截面(U ma)a交会二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）(

39、 ma)a与(U ma)a的MID图得到视骨架密度的方法与讨论( ma)a与(tma)a的MID图时介绍的相同视骨架体积光电吸收截面由光电吸收截面和密度测井结果算出，二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图如果岩层孔隙是充满液体的，视总孔隙度可以由中子-密度交会图估计出将上述公式转化为右图，这样还可以通过图解的方法得到视骨架体积光电吸收截面。二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图 下表列出了常见矿物和流体的光电吸收截面指数、密度和体积光电吸收截面对于矿物，表中所列数值为骨架值（(ma)a，(U ma)

40、a）；对于流体，则是流体参数（f，Uf）二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图当骨架由三种矿物组成时，可采用下面方法来确定每种矿物含量百分数。右图给出了这些矿物在( ma)a与(U ma)a交会图上的位置石英、方解石、白云石三种常见矿物组成的三角形已经按每种矿物含量百分数进行了刻度二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图例如，一个具有视骨架密度( ma)a等于2.76 g/cm3和体积光电吸收截面等于10.2 g/c

41、m3的点，只要没有其他矿物存在并且孔隙为液体充满时，在交会图上将可以确定出它含有40的方解石、40的白云石和20的石英二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（3）( ma)a与(U ma)a的MID图 天然气将使交会的点向图版上方移动，而重矿物则使数据点向右移动粘土点和泥岩点落在白云石的下方二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（4） NGS交会图由于某些粘土矿物具有特殊的U，Th，K浓度，所以自然伽马能谱测井能够用于鉴别粘土矿物，当和其他测井方法结合时，在一定程度上可以识别骨架矿物类型二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（4） NGS交会图通常只根据自然伽马能谱测井读数鉴别的结

42、果有些含混，最好再配合其他资料尤其是将岩性密度测井的Pe与放射性元素含量的比值Th/K、U/K，Th/U一起使用如右图是Pe-K交会图，下图是Pe-Th/K交会图，其效果均优于Th-K交会图二、确定岩性与孔隙度的作图法3.岩性识别图（4） NGS交会图在应用这些图版时，把适当的参数代入图中进行交会，交点将指出矿物成分例如，某地层NGS测井的Th读数为11.7mg/kg，U读数为4.5mg/kg，K读数为3.9，LDT测井的Pe值为3.5计算得出Th/K= 10.7/3.9=3，于是在各图中的交会点指出，粘土矿物为伊利石一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法三、确定岩性和孔

43、隙度的数值法四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法岩性和孔隙度的确定三、确定岩性和孔隙度的数值法 从数学的角度来说，把基本的孔隙度测量结果或其他合适的测井曲线转变成孔隙度和岩性，以及识别出孔隙流体性质，就是解一个方程或联立方程组如果岩石骨架仅由一种已知矿物组成，并且其中饱和的流体也是已知的，则采用任何一种孔隙度测井都可以确定出孔隙度换句话说，一个方程（一种测量结果）就足够解出一个未知量（在这种情况下是孔隙度）1.单矿物岩石骨架三、确定岩性和孔隙度的数值法 但是，如果除了孔隙度之外，组成岩石骨架的两种已知矿物的混合比例也是未知的，那么就需要两个独立方程（两种测井结果）解出两个未知数（此时为孔隙度和矿

44、物成分比例）例如，对于白云岩和石灰岩的混合体，可以使用中子和密度测井组合它们对于孔隙度和岩性的响应为2.双矿物岩石骨架三、确定岩性和孔隙度的数值法 在上面两个方程中有三个未知数： 、V1、V2，但是，由于岩石骨架中各矿物以小数表示的相对体积含量及孔隙度之和必然等于1，所以白云石的含量可以用方解石含量表示，于是上面方程中的未知数个数减少为两个，或者说可以把物质平衡方程 + V1 + V2 = 1作为第三个方程包括进来由于方程数目（独立的测井曲线结果）与未知数的数目相等，解此方程组可求得孔隙度和两种矿物含量：三、确定岩性和孔隙度的数值法 由于解普通代数联立方程组的方法效率非常低（特别是在多元的情况

45、下），如果应用矩阵代数方法将有利于计算机存储和处理上述公式联立方程组的矩阵方程为简单的形式为三、确定岩性和孔隙度的数值法 一种测井曲线对另一种测井曲线交会的图版是应用两种测井曲线响应确定孔隙度和岩性的简单近似作图解当岩石骨架是未知的单一矿物组成时，也可以使用这些图版问题是同样的，有两个方程和两个未知数在这个问题中未知数为孔隙度和待定矿物（即它的 ma和 Nma特征）这里要假设，沉积岩中常遇到的大多数矿物的 ma和 Nma是已知的三、确定岩性和孔隙度的数值法 当有更多未知数时，譬如骨架中包括三种矿物，则要求引入另一个独立的方程（或测井曲线）声波测井曲线可以补充到中子-密度测井组合中，例如，对于方

46、解石、白云石和石英的混合体，方程组变成3.三种矿物岩石骨架三、确定岩性和孔隙度的数值法M-N交会图，( ma)a与(tma)a的MID图和( ma)a与(Uma)a的 MID图是四元方程组四个未知数的作图解更复杂的混合体可以通过引入更多的方程（测井曲线）来解决当然，新增加的方程应该是对同样的未知的岩石物性参数，但不一定是所有的未知物性参数的响应3.三种矿物岩石骨架三、确定岩性和孔隙度的数值法 建立能够解含有大量未知岩石参数的五元、六元和更高元联立方程系统的作图法是不容易的这些问题就只好用数值法求解了例如斯仑贝谢公司的LITH-ANALYSIS程序，就是处理这类问题的程序之一4.多种矿物岩石骨架

47、三、确定岩性和孔隙度的数值法这个程序利用NGS（自然伽马能谱）测井得到的铀、钍和钾的浓度值，岩性密度测井得到的岩石体积密度和光电吸收截面指数，补偿中子测井得到的视孔隙度值对于含有石英 （砂岩）、方解石（石灰岩）、白云石、硬石膏、岩盐、两种类型泥质（贫和富钾粘土）、长石和云母的混合岩性，可以分别解出每一种矿物的相对含量4.多种矿物岩石骨架三、确定岩性和孔隙度的数值法 当所研究的问题不仅仅是岩性和孔隙度时，比如加入反映油气饱和度的电阻率响应方程时，整个方程组就变成了非线性方程组，上述求解方法均不能使用。这时需要用到最优化方法，而最优化方法里面寻优算法有梯度下降法、拟牛顿法、共轭梯度法以及单纯形法。

48、5.非线性方程组三、确定岩性和孔隙度的数值法5.非线性方程组三、确定岩性和孔隙度的数值法 上述的那些寻优算法一般容易陷入局部最优，而达不到全局最优，为了能够实现全局最优，出现了模拟退火算法和遗传算法。 模拟退火算法是通过赋予搜索过程一种时变且最终趋于零的概率突跳性，从而可有效避免陷入局部极小并最终趋于全局最优的串行结构的优化算法。 遗传算法是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机化搜索方法。5.非线性方程组一、单矿物地层岩性和孔隙度的确定二、确定岩性与孔隙度的作图法三、确定岩性和孔隙度的数值法四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法岩性和孔隙度的确定四、确定岩性和孔隙度的现代数学方法 对于沉积岩地层来说，建立单矿物模型或多矿物模型，利用一种或多种种测井响应就可以解决确定孔隙度和矿物的体积含量问题。近年来，随着勘探对象的复杂化，裂缝性地层、复杂岩性地层的出现，由于裂缝性地层的非均质性及复杂岩性矿物成分复杂，甚至某些矿物成分的测井响应特征都未研究清楚（如火山碎屑岩中的凝灰），这种情况下，原有的方法往往得不到好的效果