测井解释基本原理Word文档下载推荐.docx
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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3~5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
1000~100
中砾
100~10
细砾
10~1
粗砂
1~0.5
砂
中砂
0.5~0.25
细砂
0.25~0.1
粉砂
粗粉砂
0.1~0.05
细粉砂
0.05~0.01
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0.5μm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0.5~0.0002mm、裂隙宽度在0.25~0.0001mm的孔隙。
除了颗粒表面的薄膜水不能流动外,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0.0002mm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Φt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Φe表示;
缝洞孔隙度是指有效缝洞孔隙占岩石体积的百分数,用Φf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:
Φt=(Vt/V)×
100%Φe=(Ve/V)×
100%Φ2=(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Φe与Φt接近;
但胶结程度高的砂岩,特别是碳酸盐岩,其中Φt通常比Φe大很多。
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Φe=Φt-VshΦsh,Vsh与Φsh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?
①对碎屑岩储集层,N、s、D都等于t,若纯地层也就是e;
含泥质地层:
D接近e;
s、D都反映t;
e=t-Vshsh②对碳酸盐岩地层:
由于N、D能反映次生孔隙,计算得到的孔隙度是总孔隙度t;
而s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fts。
③电阻率测井计算的是地层含水孔隙度w,它只适用于不含油气的纯地层;
对油
二.渗透率
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10-3μm2
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,按经验可把储集层分为:
-32
小于1到15×
10-3μm2,属差到尚可;
15×
10-3μm2~50×
10-3μm2的,属中等;
50×
10-3μm2~250×
10-3μm2的属好;
250×
10-3μm2~1000×
10-3μm2的,属很好;
大于1000×
10-3μm2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0~1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、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
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;
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Sw≈Swb时,即只含束缚水时为油(气)层;
反之,当Sw高,且Sw》Swb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%,wSb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着区别:
在油水两相流动的情况下,油层是只含束缚水的储集层,Sw=Sw,b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,Sw》Swb,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着变化(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
声波体积密中子孔自然伽自然电位微电极电阻率井径
时差μs/m
度g/cm3
隙度(%)
马
泥岩
300
2.2~2.6
高值
基值
低,平直
大于钻头直
5
径
煤
350~4
1.3~2.6
ΦSNP>
40
低值
异常不明
高值,无
接近钻头直
50
ΦCNL>
70
显或很大
烟煤最
正异常(无
低
烟煤)
砂岩
250~3
2.1~2.5
中等
明显异常
中等,明显
低到中
略小于钻头
80
正差异
等
直径
生物
200~3
比砂岩
较低
较高,明显
较高
灰岩
00
略高
还低
石灰
165~2
2.4~2.7
无异常
高值,锯齿
小于或等于
岩
状正、负差
钻头直径
异
白云
155~2
2.5~2.8
大片异常
硬石
约164
约3.0
约为0
最低
膏
石膏
约171
约2.3
约为50
岩盐
约220
约2.1
最低(钾
极低
岩很高)
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