水平井声波影响因素

1、2.1 大斜度井 /水平井密度测井影响因素分析 密度测井仪是一种定向聚焦型测井仪。在水平井中，密度测井仪的测量极板由于引 向器和旋转接头组成的机械定向装置存在从而使得其始终朝下贴在井筒底边上， 而且它 还可以定向发射放射性粒子， 因此可知知道被测量到的是井眼下部地层。 由密度测井仪 器的特性可知，其受周围环境影响相对较小。2.1.1 井眼扩经或井壁不规则 密度测井记录的是地层散射伽马强度，主要用于测量地层的体积密度和计算地层孔 隙度。井内一般填充有泥浆， 它的体积密度要比地层的小。 当井眼扩大或井壁不规则时， 井内泥浆在测量结果中所占的比重增加， 对密度测井数值有明显的影响， 往往会使密度 测

2、井曲线陡然下降，得到的密度值明显偏低。2.1.2 井径影响当井径大小超过 10in ，其对测井值造成的影响不可忽略。井内为普通泥浆，当泥浆 内重晶石泥浆含量较小时， 对测井数值基本没有什么影响； 当重晶石含量较高时， 由于 其密度大， 将使长短源距探测器计数率减小， 而短源距计数率减小量更大， 导致密度校 正量负值大。2.1.3 地层蚀变影响 当用水基泥浆钻井时，地层中的粘土矿物由于吸水而膨胀，称为蚀变，其蚀变程度 取决于地层中的粘土矿物类型与含量、地层埋藏深度、泥浆性能及浸泡时间等 9 。地 层蚀变程度的大小和地层中所含粘土矿物类型有关，不同的粘土矿物，其吸水能力不同， 吸水能力最大是蒙脱石

3、类粘土， 其吸水后膨胀程度最大， 其次为伊利石类型粘土， 吸水 能力最低是高岭石和绿泥石类粘土， 故其蚀变也最小。 另外， 岩石的蚀变程度还跟泥浆 浸泡时间以及地层埋藏深度有关。 因此， 当泥岩或含泥质多的岩石中含有蒙脱石含量的 粘土、 较长时间的泥浆浸泡以及地层埋藏越浅， 则泥浆失水量会很大， 从而导致泥质和 含泥质多的岩石非常严重的蚀变。在泥岩和含泥质多的地层遇到地层蚀变现象时，我们在这个地层中所测到的密度测 井值会明显降低。 对砂岩和碳酸盐岩等地层泥浆浸泡作用无明显影响， 但其影响程度随 着地层泥质含量增加而增大。2.1.4 地层界面的影响在大斜度井 / 水平井特殊井眼环境下，井眼以一定

4、的角度钻入地层，使在应用测井数 据时地层界面对测量结果的影响不得不考虑。目前使用的仪器都是针对垂直井而设计的。我们假设地层是水平层位，且假定地层 在垂直井眼周围是对称均匀分布， 这种假定在井眼倾斜较小时是基本正确的。 但是当井 斜角较大的时候， 地层不再是均匀， 测量结果是各个地层特征的综合反应， 因此仪器响 应中出现大的异常。对于垂直井，一般井眼正交（或略倾斜）切割地层。而斜井与地层界面位置则存在 两种情况，一是层界面以一定的角度横切井眼，另一是层界面远离井眼。在垂直井中， 除寻找盐丘或邻近的井眼以外， 对不与井眼相交的层面没必要考虑。 然而在大斜度井中， 了解不与井眼相交的层面是非常重要的

5、。 因为即使不与井眼相交的地层界面也可能对测 井结果产生影响。 通常假设地层顶部位在两口垂直井间的直线上， 确定井眼相对于附近 水层或泥岩层的位置时，跟踪这些层面的轨迹是非常重要的 10 。测量过程中，虽然仪器穿过同一个地层界面，但井斜角对于密度测井的测量存在一 定的影响， 因此， 井斜角不同时仪器对于地层界面的响应是不同的。井斜角度越大对于地层的分辨能力越高，测井曲线变化的过渡段越小。2.1.5 岩屑层的影响在水平井或大斜井中，由于重力作用，在测量过程重仪器紧贴井眼底部，但在钻井 过程中可能会遗留一定厚度的岩屑， 这些岩屑层会夹在仪器与井壁间， 从而影响密度测 井数值。 钻井过程中的大量岩屑

6、在钻井过程中被清除， 但水平井特殊的井眼环境还是会 使水平井眼的底部存在一层岩屑，这就是岩屑床或岩屑层。岩屑层的密度一般小于地层密度，且密度测井的探测深度较浅，所以岩屑层会对密 度和核测井响应都有相当程度的影响。 实际测井时， 井筒底部堆积的岩屑层的厚度是变 化的， 因此仪器所测的密度值不仅与地层密度有关， 而且与岩屑层的厚度有关， 这就需 要对测得的数据进行岩屑层影响校正。于华伟，孙建孟利用蒙特卡罗模拟研究了岩屑层对密度测井的影响，认为厚度小于2cm 的岩屑层可用 “脊肋图” 的方式进行补偿， 如图 2-1 所示。脊线是无岩屑影响时长、 短源距计数率关系线，而肋线显示井眼因素对计数率的影响，

7、并对测量密度进行补偿。 密度测井探测器源距的大小反映了它们探测深度的不同，长源距探测器的探测深度较 大，因此它主要反映地层信息， 短源距探测器的探测深度较小， 因此它主要反映井眼内 岩屑层的信息。 如果井眼内没有岩屑， 长源距探测器和短源距探测器都能探测到地层信 息，利用两个长、 短源距探测器计算得到的地层密度为一个值； 如果井眼内堆积有岩屑， 会使近探测器与远探测器记录的计数率有一定程度的偏高，因此出现数据点在“脊肋” 图中向脊线的右上方偏离的现象 11。于华伟，孙建孟利用蒙特卡罗模拟研究了岩屑层 对密度测井的影响，认为厚度小于 2cm 的岩屑层可用“脊肋图”的方式进行补偿，如图 2-1 所

8、示。脊线是无岩屑影响时长、 短源距计数率关系线， 而肋线显示井眼因素对计数率的影响， 并对测量密度进行补偿。密度测井探测器源距的大小反映了它们探测深度的不同，长源距探测器的探测深度较 大，因此它主要反映地层信息， 短源距探测器的探测深度较小， 因此它主要反映井眼内 岩屑层的信息。 如果井眼内没有岩屑， 长源距探测器和短源距探测器都能探测到地层信 息，利用两个长、 短源距探测器计算得到的地层密度为一个值； 如果井眼内堆积有岩屑， 会使近探测器与远探测器记录的计数率有一定程度的偏高，因此出现数据点在“脊肋” 图中向脊线的右上方偏离的现象 11 。2-1岩屑层对密度测井影响模拟结果2.1.6 非对称

9、式侵入的影响大量的研究表明：泥浆滤液在地层中造成的侵入带的体积和形状在整个侵入过程市 不断变化的。在垂直井的情况下，由于地层以垂直井轴为中心的径向对称性，侵入带同样也是以 井轴为中心的对称性圆柱体、 圆锥体或钟形体。 当侵入带厚度很小时， 重力未产生明显 的分异作用， 此时的侵入带是以垂直井轴为中心的一个对称圆柱体； 当侵入带厚度很大 时，重力可以产生很明显的分异作用， 侵入带变成了以垂直井轴为中心的对称圆锥体或 钟体。在大斜度井中，侵入流体是以两项分离的机制来支配分布（图2-2）。水平状成层的地层中，水平渗透性要比垂直渗透性较大一些， 从而导致水平井中的侵入带呈现椭圆状， 椭圆的长轴沿水平方

10、向伸展。泥浆滤液和地层流体密度的差别也会影响泥浆滤液的侵 入，在泥浆滤液侵入含气层的情况下，侵入方式起初呈圆形或椭圆形， 但是，最终液体 侵入流体汇集到气顶， 在井周附近重新造出一个含气饱和带， 可动泥浆滤液实际上脱离 井眼，以泪珠的形式下降，形成残余泥浆滤液，并持续下降直至其体积消失为止。由于重力影响，斜井、水平井中高密度流体的侵入集中在井眼的底部，而且其侵入 过程不是绕井眼径向方向上或是居中对称性侵入。 这种情况下，测井仪器响应会随着与 井眼接触位置的不同而变化， 而且由于其非对称性分布， 会对浅探测、定向聚焦型的中 子、密度等仪器产生一定影响。总结密度测井影响因素为下述表格。表2rl直井

11、与斜井密度测芽够响因素对比素八、直井斜度弊泥岩井眼扩径或井壁不规则减小減小井径人小影响减小减小地层述变影响减小减小界血地层界向诫响可以忽略砂岩进入泥岩，在砂岩减小 泥岩进入砂岩.在泥岩増大砂岩岩屑层影响不存在影响增大（偏高）便入彫响与原状地层相比*密度增大与林状地圧和比”的度増人声波影响1、井眼扩径或井壁不规则目前使用的井眼补偿声波测井仪对井眼影响有较强的补偿作用，但当扩径严重或井壁很不规则时，井内泥浆对测井结果的影响会增大，从而使声波时差显著增大。2、地层蚀变影响当采用水基泥浆作为钻井液时，往往会导致井眼内泥岩或含泥质重的地层在泥浆浸泡下出现蚀变现象，声波测井在这些井段会受到严重影响，通常要

12、明显大于真实值，为 了获得精确的地层声波时差值，需要对声波测井进行泥浆浸泡校正。3、地层界面的影响在水平井中，由于地层及流体界面以较小的角度与井眼相交，因此我们很难用测井 资料来精确的确定这些地层界面，因为，对于径向平均型测井仪器来说，它的测量曲线 在井眼与地层的交角接近 90的地层附近会变化很快， 在井眼与地层的交角很小的地层 附近会变化缓慢。对于垂直井，一般井眼正交切割地层；而斜井与地层界面位置则存在两种情况，一 是层界面以较低角度横切井眼，另一是层界面远离井眼。对于水平井，我们可以简单的 假设水平井位于两垂直井中间的储集层顶部。根据实际采油面积评价水平井的成功率， 地层界面相对水平井眼的

13、位置是非常重要的。4、泥岩各向异性影响沿不同轴向测量时介质的特征值不同，我们称这种介质具有各向异性。构造应力和 原始沉积过程会使沉积岩具有各向异性，各向异性程度的大小决定介质的各向异性对测量值的影响程度。在斜井中，地层参数的垂直分量也会给仪器测量数值一定的影响，因 此，地层各向异性对测井仪器具有无法直接预计的影响。图1是三种同一地层不同井斜度的井眼中的纵波时差对比图，这些测井曲线都做过垂直深度校正。由图可知，该地层的泥岩存在较强的各向异性。同一地层中，当井斜角增大时，纵波声波时差会减小，变化的范围非常大，在8900英尺到9160英尺的HRZ泥岩层，当井斜角从 0到67变化时，纵波声波时差也从1

14、20us/ft降低到80us/ft。Grnnna Rd/TVD i：F1旳00fiSOO90009100爼0093000 100 200 3WAPIColvilltShalsHRZ Shale120 loo aoAoLmbaLr毋希K图1井斜角和地层各向异性之间的关系图2对井斜角从0。到90多口井的砂岩段纵波声波时差数据做了统计。直方图横轴 代表纵波声波时差速度，纵轴是各个时差段上数据频率，不同井的数据用不同的颜色加以区 别。从图上可以看出，不同倾斜角的井在同一砂岩层段所测的纵波声波时差值基本一致。口 03 07 GO 050JD4 03口 02 O1Q.0 -607080901001 101

15、 201图2砂岩层一一所有井斜角对于储集层岩石没有明显的各向异性5、储层侵入影响校正在储层段，由于泥浆侵入的影响导致储层原始状态被打破，声波测井值和原始的地震测 井值出现偏差，因此需要对声波测井值做校正。综上所述，将声波测井影响因素总结为表格，如表1所示表1直井与斜井声波测井影响因素对比分析直井斜井井眼扩径或井壁不懊则增大增大地层也交影响増大漕大界面地层界面影响可以忽略与隅岩性质有关砂岩鼻向异性影响不存在老响井眼倾角增大时，速度增大储层侵入影响与原状地层相比，速度增大与原状地层相比.速度增大2.3大斜度井/水平井补偿中子测井影响因素分析补偿中子测井CNL测量的是由快中子源在地层中造成的热中子计

16、数率，反映地层的含氢量，主要用于判断岩性和计算地层的孔隙度，在有利条件下，配合其他测井方法可划分油、气、水层。补偿中子测井仪器为径向平均型测井仪器，它是在 标准的纯石灰岩刻度井中刻度的，以石灰岩孔隙度作单位。其标准刻度条件为： 井径7in，井内和地层孔隙中充满淡水，无泥饼或间隙，井温为24, 101.325kPa， 仪器在井中偏心。当实际测井条件与标准刻度条件不同时， 所测的中子测井值就 不等于地层孔隙度，此时应对这些环境影响因素进行校正。 其中有一些影响因素 无论是在直井还是斜度井中都是不可避免的。2.3.1井眼刻度环境影响231.1岩性影响补偿中子孔隙度测井仪器是在淡水灰岩地层井中刻度的，

17、此时是以灰岩刻度系统的中子减速长度为标准的。对岩性不同的地层，其中子减速长度的标准不同，测 得的孔隙度也不同。若地层的中子减速长度比石灰岩骨架小时，则测得的视中子孔隙度大于地层的真实孔隙度； 反之，则视中子孔隙度小于地层的中子孔隙度 13。常见的地层岩性有灰岩、砂岩、白云岩等，与灰岩相比，砂岩的骨架密度小而中 子减速长度大；而对于白云岩来说，其与灰岩相比骨架密度大而减速长度较小。因此，在进行测井解释之前要对随钻中子孔隙度测井曲线进行岩性校正。CNL仪是在纯石灰岩井中刻度的，对岩性不同的地层，测得的孔隙度值也不同。针对三 种常见的岩性：白云岩、石灰岩和砂岩，他们之间的纯石灰岩刻度测井值之间的 关

18、系下图2-6所示。2.3.1.2井径影响补偿中子仪器是在井径为7in裸眼井中刻度的。随着井眼的扩大，仪器与地层之 间泥浆层增厚，泥浆对测量结果的影响增大，氢含量的增加导致井眼中快中子的 减速能力快速上升， 并且由于井眼中的泥浆含有相对较高的热中子俘获截面使得 热中子的扩散长度减小，并且使得井眼中的热中子数目减少。随着井径的增加， 探测器的计数率和地层响应的灵敏度都随着减小。 如果不进行井径校正， 会使得 测得的视中子孔隙度会大于真值。 临近中子源的视孔隙度增加更大， 随着离中子 源距离增加， 视孔隙度增加减小。 当探测器距离探测源更远时， 这个影响与探测 深度的增加一致。通常，泥浆的含氢量比地

19、层高， 因此在扩径时测井的视中子孔隙度大于地层实际 孔隙度；反之，当d20%.减小当20%.减水矿化度影响（泥浆矿化度）增大（地层水矿化度）减小（泥浆矿化度）增人地层水矿化度）械小温J度影响减小减小泥餅影响低孔隙度地层増大 高几陳度地肚，械小低孔隙度地层+増大 融孔隙度地层*减小间隴影响増大岩膚层矗响不存在増大（偏高）侵入影响与原狀地层相比.屮了测井值増尢与原状地层相中子测井值增人:fll地层界而影响可且忽略砂岩进入泥岩*在砂岩增人混岩逊入砂岩，在泥岩减小2.4小结总结和梳理了大斜度井和水平井中三孔隙度测井的影响因素，其中密度测井一共有6个影响因素，声波时差测井有5个影响因素，补偿中子测井有10个影响因 素。泥岩各向异性是大斜度井/水平井中声波时差测井所特有的影响因素，在大 斜度井/水平井泥岩层段，如果P波资料不作校正，在进行合成地震记录和斜井 间地层对比时会引发很多问题。大斜度井