测井解释基本原理.docx

1、测井解释基本原理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

2、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

3、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

4、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

5、,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

6、、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（

7、mm）砾巨砾 粗砾 中砾 细砾1000 1000100 10010101粗砂10.5砂中砂0.50.25细砂0.250.1粉砂粗粉砂细粉砂0.10.050.050.01粘土（泥）100%e =(Ve/V) 00%12=(Vf/ V) 00%式中 V与 Vt 一岩石体积与孔隙总体积；Ve与 Vl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大很多。同时，随着地层的埋藏深度

8、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

9、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， 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- Vsh sh对碳酸盐岩地层：由于而 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 f t s 。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；对油气层有 h t w

10、 。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 10-3卩m2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，

11、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：小于1到15X 10-3卩m2,属差到尚可；15X 10-3卩m250X 10-3卩m2的,属中等；50 x 10-3 卩 m2250X 10-3 卩 m2的属好；250 x 10-3 卩 m21000 x 10-3 卩 m2的,属很好；大于1000x 10-3卩m2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

12、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

13、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、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

14、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

15、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

16、。 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

17、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, 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。

18、在亲水储集层中，束缚水饱和度较高，大多是Swb20%，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

19、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。

20、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。2.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