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测井解释技术 中国石油集团测井有限公司长庆事业部二零零四年二月 一 单井储集层评价二 地层评价测井技术三 自然电位测井四 声速测井五 电阻率测井六 放射性测井七 气井解释方法和标准 一 单井储集层评价 测井地层评价的中心任务 是在单井中划分和评价那些可能有价值的储集层 测井单井储集层评价有 一 划分储集层1 孔隙性储集层粒间孔隙对岩石储集性质起决定作用的储集层 岩性以碎屑岩为主 孔隙分布均匀 横向变化较小 孔隙较高 一般15 25 其特点有三 储层之间有泥岩隔层 而泥岩性质较稳定 使夹在之间的储层较易识别 尤其是自然电位测井 储集层孔隙度较高 定性和定量评价都有良好效果 储集层的岩性 物性 含油性较均匀 横向变化小 使各种探测特性不同的测井方法具有良好的重复性 易实现比较理想的组合 2 裂缝性储集层因裂缝较发育而使岩石具有储集性质的储集层 裂缝发育和孔隙度较高的裂缝性储集层 测井评价的效果与孔隙性储集层相同 对于裂缝发育程度有限 孔隙度很低的裂缝性储集层的评价有 储集层具有岩性纯 孔隙度高于围岩 有缝洞孔存在等地质特点 储集层上下方的致密围岩使井内自然电流不能在储集层界面附近形成回路 不能用自然电位划分储集层 根据地质特征在测井上的显示识别储集层 其储集层靠常规测井评价很困难 要应用成像测井 二 岩性评价储集层的岩性评价是确定储集层岩石所属岩石类别 计算岩石主要矿物和泥质含量 岩石类别地质上把储集层岩石分为 碎屑岩 碳酸岩 其它岩 测井上分为砂岩 石灰岩 白云岩 硬石膏 石膏 盐岩等 表 泥质含量和矿物含量泥质含量是岩石中颗粒很细的细粉砂 0 1mm 和湿粘土的体积占岩石的百分数 GR CGR DEN CNL SP 一 单井储集层评价 矿物含量是确定岩石的矿物成分及其体积占岩石体积的百分数 表1测井曲线识别岩性表 三 储集层物性的评价孔隙度 总孔隙度 有效孔隙度 缝洞孔隙度 渗透率 四 储集层含油性评价 五 产能评价 一 单井储集层评价 二 地层评价测井技术 一 测井技术分类1 按研究的物理性质分类 电法测井电阻率测井 自然电位测井等 声波测井声速测井 声幅测井 横波测井 声波全波列测井等 放射性测井自然伽马测井 自然伽马能谱测井 补偿密度测井 岩性密度测井 补偿中子测井 中子寿命测井等 其他测井井温测井 地层测试 井径测井 气测井等 2 按技术服务项目分类 裸眼井地层评价测井系列 套管井地层评价测井系列 生产动态测井系列 工程测井系列 一 储集层自然电位异常1 泥岩基线2 储集层自然电位异常当Rmf Rw时 自然电位为负异常 当Rmf Rw时 自然电位为正异常 当Rmf Rw时 自然电位为无异常 三 自然电位测井 二 自然电位测井的应用定性解释1 划分储集层2 判断岩性3 判断油气水层4 地层对比和研究沉积相 自然电位测井 三 影响自然电位异常因素1 地层水与泥浆的性质2 储集层与泥质含量3 地层温度4 储集层厚度5 储集层的含油性和电阻率6 储集层侵入带直径7 泥浆电阻率和井径 不能在盐水泥浆中测井 8 岩性剖面 适用于砂泥岩剖面 不适应巨厚的碳酸岩剖面 定量解释1 估算泥质含量Vsh 1 SP SSP SSP SP SSP2 确定地层水电阻率SSP KLg Rmfe Rwe 自然电位测井 西43井测井综合图 声速测井是测量滑行纵波在井壁地层中传播速度的测井方法 测井应用为 1 确定岩性和孔隙度声速的高低可确定岩性 有砂岩 泥岩 灰岩 白云岩 盐岩等 最重要是确定储层孔隙度 公式如下 威里平均时间公式 t 1 tma tf纯砂岩孔隙度公式 t tma tf tma 压实校正后公式 t tma tf tma Cp 在实际工作中采用非线性公式 1 t 1 m tma tf2 识别油气层和裂缝 时差一般性增大 如10 20 s m 认为同类地层孔隙更发育一些 如有产油气或生成裂缝的地质依据 可判断为有油气或裂缝带 时差明显增大或有周波跳跃 地质上含气 且有明显高的电阻率值 可判断地层含气 地质上不含气 可判断地层裂缝异常发育 注意井眼严重扩大的盐岩层或泥浆严重漏失的井段 四 声速测井 五 电阻率测井 评价储层最重要的是评价储层中所含流体性质 采用饱和度评价储层的含油性 1 含水饱和度岩石含水体积占其有效孔隙体积的百分数 Sw Sw Swirr Swm 2 含油饱和度岩石含油气体积占其有效孔隙体积的百分数 So或Sg Sw So Sg 1 当含水饱和度很高即含油气饱和度很低时 有的有效渗透率接近于0 饱和度为残余油饱和度 Sor 3 储集层侵入特征 泥饼 厚度0 5 2 5cm 泥质颗粒的沉积物 冲洗带 厚度10 50cm 孔隙以泥浆滤液为主 其他为残余水或残余油气 含水饱和度为冲洗带含水饱和度 Sxo 电阻率为冲洗带电阻率 Rxo 过渡带 厚度不定 与钻井条件和储层性质有关 未侵入带 含水饱合度 Sw 电阻率为原状地层电阻率 Rt 特征 高阻侵入 Rxo Rt水层 低阻侵入 Rxo Rt油层 侵入不明显 Rxo Rt泥岩层或致密层 4 含水饱和度的确定阿尔奇公式 F Ro Rw a m地层因素I Rt Rw Rt FRw bSw n电阻增大率a b与岩石性质有关的系数 m为孔隙度指数 n为饱和度指数 5 测井系列的选择和应用确定地层电阻率至少需要三种不同探测特性的电阻率测井装置组成的最基本的电阻率测井系列 并满足下述三个条件 一种测井方法主要受原状地层影响 其应具有深探测特性 Rild Rlld 另一种测井方法主要受冲洗带影响 其应具有浅探测特性 Rll8 Rxo 第三种测井方法能够反映侵入带直径的变化 具有中等深度探测特性 Rilm Rlls 双感应 八侧向和双测向 微球形聚焦测井能满足以上三种情况 其探测深度分别为1 68和2 40米 0 76米和0 8 0 38和0 5米 提供了三个不同径向深度的电阻率 和一种孔隙度组合 可计算地层水电祖率 泥浆滤液电阻率 地层 电阻率测井 含水 油 饱和度 同时根据三种电阻率之间关系可以确定油水分异界面和判断油气水层 划分裂缝带和低阻环带的油气层 根据长庆油田的实际情况 在油井中采用双感应 八侧向测井 在气井中采用双测向 微球形聚焦测井 因为双测向 微球形聚焦测井扩大了电阻率的测量范围 适合气田的需求 电阻率测井 微电极测井 微电极测井的应用1 划分岩性和储集层泥岩 微电位和微梯度曲线二者基本重合或有小幅度差 数值为高值 并且呈锯齿状 渗透性砂岩 微电位和微梯度曲线具有一定的正幅度差 幅度差虽粒度变粗而增加 数值中等 曲线平直 渗透性越好 曲线越平直 长2 长6 渗透性碳酸岩 微电极曲线幅度和幅度差均大于邻近的渗透性砂岩 致密砂岩和致密碳酸岩 微电极曲线数值为高值 砂泥岩剖面中数值最高 薄层呈尖峰状 夹层判为灰质砂岩 2 确定岩层界面和扣除非渗透层采用微电极曲线异常的半幅点确定界面 如储集层顶部或底部有致密夹层 应把致密夹层划在储集层内 3 确定井径扩大井段微梯度 微电位探测深度分别为4cm和10cm 如遇到石灰岩大岩洞和井壁坍塌井眼扩大时 微电极曲线数值很低 等于或接近于井下泥浆电阻率 4 确定冲洗带电阻率和泥饼厚度用于定性解释 5 确定储层渗透性 电阻率测井 电阻率测井 白108井长3综合图 电阻率测井 山132井长3综合图 电阻率测井 于45 40井长4 5综合图 一 自然伽马测井和自然伽马能谱测井 六 放射性测井 自然伽马测井是用伽马射线探测仪测量岩石总的自然伽马射线强度 来研究井剖面地层性质的测井方法 自然伽马能谱测井是在井内对岩石自然伽马射线进行能谱分析 分别测量地层内铀 钍 钾的含量来研究井剖面地层性质的测井方法 1 岩石自然伽马放射性与岩石性质的关系 岩石总的自然伽马放射性有沉积岩的自然伽马放射性低于岩浆岩和变质岩 沉积岩的自然伽马放射性随岩石泥质含量的增加而增加 含放射性矿物的岩石例外 沉积岩中粘土矿物放射性最高 石膏 硬石膏 盐岩等化学岩放射性最低 粘土矿物中蒙脱石和伊利石放射性高 高岭石和绿泥石放射性低 因此 生油粘土岩比普通泥岩有更高放射性 长7地层 2 铀 钍 钾含量 粘钍岩中钾含量最高 钍含量次之 铀含量最低 但在还原环境下形成的生油岩铀含量明显升高 如海相页岩 砂岩和碳酸岩的铀 钍 钾含量一般随泥质含量增加而增加 但水流作用也可造成铀含量很高 含钍化合物难溶于水 是母岩风化的产物 岩石含钍量少 表明其沉积离母岩较远 为此可研究沉积环境 二 自然伽马测井的应用1 划分岩性和地层对比在非导电泥浆 高矿化度泥浆 干井 下套管井或Rw与Rmf相近时 SP测井不能使用 GR是代替SP的最好方法 其应用优于SP 高放射性岩石 如花岗岩等火成岩 含放射性矿物的砂岩或石灰岩 钾岩深海相泥岩等 中等放射性岩石 大多数泥岩 含泥质较多的砂岩 泥灰岩等 低放射性岩石 一般砂岩 石灰岩 白云岩 硬石膏 盐岩等 高放射性岩石 如在一个地区有稳定的分布 是好的地层对比标志层 2 划分储集层在砂泥岩剖面中 低自然伽马异常就是砂岩储集层 异常半幅点确定储集 六 放射性测井 六 放射性测井 层界面 在碳酸岩剖面 低自然伽马异常只能指出泥质含量较少的纯岩石 而是否为储集层 还要结合孔隙度和电阻率特征 3 计算地层泥质含量当地层不含泥质放射性物质时 自然伽马曲线最好指示泥质含量 GR GR GRmin GRmax GRmin Vsh 2C GR 1 C2 1 三 自然伽马能谱测井的应用1 寻找高放射性储集层2 在油田开发中研究流体流动情况3 计算泥质含量 CGR CGR CGRmin CGRmax CGRmin Vsh 2C CGR 1 C2 1 4 研究沉积环境和粘土矿物类型Th U 7为陆相沉积 氧化环境或风化壳 Th U 7为海相沉积 灰色和绿色泥岩 Th U 2为海相黑色泥岩 用Th和K交会识别粘土矿物 四 密度和岩性 密度测井用伽马源发射的伽马射线照射地层根据康普顿效应 测量地层体积密度的方法称为密度测井 根据光电效应和康普顿效应 用能谱分析测量岩石光电吸收截面指数 PE 和体积密度的测井方法 称为岩性 密度测井 密度和岩性 密度测井的应用1 确定岩性和孔隙度 ma ma f 2 确定泥质含量 min max min 3 识别油气层密度对气层识别尤为重要 六 放射性测井 五 补偿中子测井中子测井是通过探测地层的含氢量来求地层孔隙度的一种方法 补偿中子测井的应用1 计算储层孔隙度 2 与密度 声波时差等曲线组合判识储层含气性 含水性 3 确定地层泥质含量 六 放射性测井 表2各种测井方法探测范围 一 储层参数的计算1 测井曲线标准化选用岩性纯 在横向上变化稳定 电性特征明显的马五5灰岩作为标准层 对孔隙度与岩性曲线进行校正 此层校正值为AC 156 s m DEN 2 71g cm3 CNL 0 PE 5 08 另外 太原组灰岩作为辅助标准层 2 储层参数的计算 孔隙度 声波时差 补偿密度与岩芯分析孔隙度具有良好的对应关系 孔隙度经验公式如下 0 1970 t 36 36 靖边地区 51 3558 0 09431 t 25 7068 b 榆林地区岩屑砂岩 58 4689 0 09582 t 28 5917 b 榆林地区石英砂岩 49 3307 24 2034 b 0 08551 t 苏里格地区 孔隙度绝对误差控制在1 5个孔隙度单位范围内 七 气井解释方法和标准 上古生界测井解释方法 渗透率 K 选用 GR DEN t CNL Rt数据 用多元回归方法求取K a 靖边地区 log 2 744 1 889 b 0 009 t 0 475 GR 0 015cnlb 榆林地区石英砂岩 logk 4 503 0 039cnl 0 0005174Rt 1 635 b 0 749 GRc 榆林地区岩屑砂岩 logK 7 225 0 01007 t 3 8933 b 0 1339 GRd 苏里格地区 logk 12 6556 0 01094 t 0 00682cnl 6 26477 b 0 08068 GR渗透率绝对误差控制在半个数量级内 含水饱和度 Sw 计算Sw采用阿尔奇公式 利用岩电实验方法 增水法来确定计算含水饱和度模型a b m n参数 资料表明 上古生界主要存在岩屑砂岩和石英砂岩两种岩性储集层 针对不同岩性 采用不同的含水饱和度的模型 石英砂岩 logF 5 1588 0 898361logf1b 1n 1岩屑砂岩 F f1b 1 1617n 1 8015F 地层因素f1 视地层因素 视地层因素与孔隙度的关系式 Logf1 2 6822 17 31744 130 3469 2 424 2393 3 地层因素与孔隙度关系图 地层水电阻率的确定 Rw 选择石盒子组为0 07 0 08 m 山西组为0 065 0 07 m 太原组 本溪组为0 05 0 065 m 北部地层水稍高一点 二 测井解释方法1 交会法用来判识气 含气 水 干层和确定气层各种参数下限值的一种有效方法 对上古生界做了 t RD交会 Sw Sh交会 Sw交会 DEN AH AHC交会 DEN AH AHM交会得到气层 含气层下限值和气层测井参数的变化范围表 表3气层 含气层下限值表 表4气层测井参数的变化范围表 2 双孔隙度法利用AC DEN CNL三种孔隙度在储层含气时的不同响应的一种判识方法 规律如下 当储层含气时 N D N s当储层含水时 N D N s3 气测判识法平均等效含烃量 是指单位体积岩石含烃量相对大小与钻时比进行气层判识 当储层厚度大于3米时 气层 1 0 d 2含气 0 5 2干层 0 1 d 2 此方法必须结合地质录井 取芯 电测资料进行综合判识效果更佳 4 判别分析法利用反映含气性多种参数的统计方法 建立判别函数 函数为 F a0 a1 t a2 b a3 CNL a4 K a5 Swa0 a1 a2 a3 a4 a5为气层 含气层 干层 水层时系数取值 上古生界气层电性特征为 两高 三低 一中 一大 即相对于水层 泥质干层 气层的电阻率 声波时差高 密度 含水饱和度 泥质含量低 补偿中子值为中等 储层厚度大 气测全烃异常值高 且稳定程度好 同时还要具有一个好的盖层 利用核磁共振测井研究孔隙结构 孔隙结构是控制岩性油气藏流体分布的重要因素 核磁共振T2谱可以分析砂岩孔隙结构和可动流体 表5T2截止值岩心核磁测试结果 渗透率高 排驱压力低 大孔喉发育的岩样 T2谱高值所占比例较大 渗透性差 排驱压力高 微孔发育的岩样 T2谱低值所占的比例较大 T2谱的分布范围和峰值的高低反映孔喉分选的好坏 T2谱分布范围越宽 峰值越低 分选越差 相反 分选越好 5 核磁共振测井解释方法 榆29井山西组地层核磁共振分析成果图 砂体上部表现为T2谱为单峰 分布在T2截止值右侧 大孔隙发育 差谱明显 计算 6 30 K 7 303 10 3 m2 Sw 38 6 综合解释气水层 下部下部孔隙结构差于上部 不存在可动烃 仅存在可动水 综合解释水层 石千峰组地层核磁共振分析成果图 千5典型的双峰特征 中 小孔径所占比例较高 无差普显示 表明含气性较差 从TDA分析结果来看 可动水和气存在 综合分析解释含气水层 榆31井盒8岩屑砂岩核磁成果图 常规测井电阻率20 m 核磁测井解释孔隙度为15 可动流体体积8 10 束缚水饱和度40 渗透率1 2mD 孔隙尺寸分布比较均匀 QAOF 5 6224 104m3 d 1 常规测井识别岩石类型 石英砂岩的电性特征 1 GR大都为低值 夹有高值 2 SP负异常幅度大 3 PE为2 0巴 电子左右 4 AC 195 215 s m DEN 2 45 2 60g cm3 CNL 2 0 8 0p u 5 RD 200 2000 m 小于200 m 储层有水存在 大于2000 m 储层致密 表现为 四低一高 低自然伽马 低声波时差 低补偿中子 低PE 高电阻率 榆37井山2石英砂岩电性特征图 QAOF 102 59 104m3 d 三 榆林地区解释参数限定值 岩屑砂岩的电性特征 1 自然伽马中高值 2 储层物性好 SP负异常幅度大 物性差 无异常幅度 3 AC 220 255 s m DEN 2 40 2 55g cm3 CNL 6 0 18 0p u 4 RD 15 0 150 0 m 5 山西组岩屑砂岩粒度变细 硅质 钙质胶结加强 物性变差 相对石盒子组孔隙度降低 电阻率增高 补9井山2岩屑砂岩电性特征图 QAOF 0 5142 104m3 d 补偿中子与石英含量 岩屑含量变化图 声波时差与石英含量 岩屑含量变化图 1 常规测井识别高自然伽马砂岩 高自然伽马砂岩储层响应特征表 2 高自然伽马砂岩的识别 台3井石英砂岩测井综合图 2826 6 2828 0m 自然伽马145API 很可能被判定为泥岩夹层 取心剖面为砂岩 渗透率2 02 10 3 m2 薄片鉴定石英含量84 杂基含量4 0 薄片分析确定为砂岩 钾和补中曲线识别 QAOF 20 477 104m3 d 榆31井盒8段自然伽马能谱钾 钍含量鉴别粘土矿物 2 引起砂岩高自然伽马的原因ECS测井结合自然伽马能谱测井可识别粘土矿物类型 表6山西组石英砂岩气 气水 水 干层限定值表 3 榆林地区解释 石英砂岩解释的难点为气 水层的判识 储层含水时 电阻率仍很高 气水层电阻率可达到200 m 水层达130 m 储层泥浆侵入不明显 深浅侧向也没有明显的负差异 补偿中子很小 榆21井山西组山2综合图 表7山西 太原组岩屑砂岩气 含气 含水 干层限定值表 表8石千峰 石盒子组岩屑砂岩气 含气 含水 干层限定值表 石盒子组储层含气性较为复杂 盒8存在低阻气层 气层含水饱和度可达到55 这主要是由束缚水饱和度较高造成的 盒2 盒3 盒4存在低阻干层 榆34 榆35 该储层岩性纯 物性好 电阻率低 为20 30 m 由于储层离生气源远 含气不饱满 加之束缚水含量高 造成低阻 试气为干层 石盒子组储层大都不出水 只有个别石千峰储层有出水现象 表9苏里格地区盒8气 含气 含水 干层参数限定值表 四 苏里格地区解释 3304 8 3312 0米 AC 230 0us mDEN 2 43g cm3CNL 10 4p uRLLD 49 0 m 10 2 Sw 43 3 3317 0 3321 3米 AC 218 7us mDEN 2 41g cm3CNL 6 7p uRLLD 100 2 m 9 7 Sw 37 9 综合解释11 5米气层 日产气15 2145万方无阻流量 气测录井识别法 全烃含量增大倍数也就是全烃最大值与基值之比大于10时为气层 小于10时为产水层 要结合其它解释方法判识 1 深 浅双侧向的数值有高值 也有低值 但呈低值时 气层的孔隙度渗透率较大 2 声波时差大于217 s m 密度小于2 50g cm3 补偿中子中等且小于11 3 储层孔隙度大于8 0 含水饱和度小于或等于45 0 4 储层厚度大 气层所在砂层厚度一般大于3 0米 5 自然电位幅度大 自然伽马呈低值 6 核磁共振的T2谱显示以大孔隙为主 谱的位置后移 烃体积含量大 最为重要的是T2谱差值显示明显 7 气测全烃含量异常增高 增大倍数大于10 苏里格地区气层的特征为 一 储层参数的计算1 孔隙度 孔洞 孔隙度 声波时差与岩芯分析孔隙度具有良好的对应关系 孔隙度经验公式如下 t 335 4 144 223 e 1 Vsh Vsh 5 裂缝孔隙度 裂 当Rt Rtv时 裂 缝洞 Rth Rt Rth Rct 当Rt Rtv时 裂 缝洞 Rth Rt Rtv Rct Rct 800 1000 m基质孔隙电阻率特征值Rtv 30 60 m高角度缝电阻率特征值Rth 10 30 m低角度缝电阻率特征值孔隙度绝对误差控制在1 5个孔隙度单位范围内 下古生界测井解释方法 2 渗透率 K K K孔 K裂K孔 0 136 4 4 Swb2K裂 136 裂2 Swb2对于泥质地层Swb Swc Swirr 1 Vsh 0 2 对于岩性纯地层Swb 118 26 马五1 2 Swb 200 34 马五3 4 渗透率绝对误差控制在一个数量级范围内 3 含水饱和度 Sw 含水饱和度计算是根据阿尔奇公式 Sw abRw mRt 1 n考虑泥浆侵入的影响 用混合液电阻率Rz代替Rw即 Rz Rmf Rw Z Rmf 1 Z Rw Sw a b Rmf Rw m Z Rmf 1 Z Rw Rt 1 n研究得出 Z 0 3 0 5a b 1 n 2m 1 94 0 0062 马五1 2 m 1 89 0 019 马五3 4 二 测井解释方法1 交会法对下古生界做了 t RD DEN RD Sw K Sw交会 渗透率与裂缝孔隙度乘积 K f 与Sw交会得到气层 含气层 气水层 干层下限值范围表 孔隙度下限值为3 渗透率下限值为0 04 10 3um2 马五3 4气 含气 干 气水 水层限定值表 孔隙度下限值为4 渗透率下限值为0 04 10 3um2 下古生界气层电性特征为 三低 二高 一中 即低自然伽马 低密度 低PE 高时差 高电阻 中等中子 只有裂缝发育 地层出露齐全 盖层好 才能获得高产 2 可动水法采用可动水指数RR Sw Swb与Sw交会 可以划分非产水层 气水层和水层马五1 2当RR 2 Sw 55 时 为水层Sw 55 时 为气水层当RR 2 为非产水层马五4当RR 1 5 Sw 55 时 为水层Sw 55 时 为气水层当RR 1 5 为非产水层3 三孔隙度交会 岩性纯 孔隙度高 侵入较浅 气饱高储层气层 s n d n水层 s n d n或 n d s 粘土含量高 侵入较深储层气层 s d n含水 n s n d或 n d s G5 10井测井综合图马五123224 1 3225 5米 3 15 K 0 17 10 3 m2 Sw 57 66 渗透率低 马五133226 0 3227 6米 7 30 K 12 05 1