《地球物理测井》用测井评价储集层岩性和孔隙度课件

1、第七章 用测井资料评价储集层岩性 和孔隙度的基本方法 岩性的定性解释 交会图法确定岩性和孔隙度 定量确定岩性和孔隙度 应用统计方法建立地区解释模型第1页，共44页。 原则： 地质（录井）资料与测井资料结合确定岩性一、根据测井曲线的综合分析识别岩性 （记住各种岩性在测井曲线上的典型特征）掌握本地区的地质特点，如岩性类别、层系组合特征以及有何特殊岩性等。总结本地区的岩性与测井特征之间的关系，总结出用测井资料识别岩性的规律，并随钻井数量的增加使认识不断完善、深化。地区地质特点、岩屑、取心，个人经验。GRSPCAL(in)AC(s/m)DEN(g/cm3)CNL(%)RT泥岩高值基线BS3002.22

2、.65高值低、平直煤低值正差异=BS3504501.31.5高值70%高、无烟煤最低砂岩低值明显差异BS2503802.12.5中等低到中等石灰岩低值异常=1652502.42.7低值高白云岩低值异常=1552502.52.85低值高第一节 岩性的定性解释第2页，共44页。二、中子-密度曲线重叠法识别岩性 将中子和密度孔隙度曲线（石灰岩孔隙度单位）以相同的孔隙度标尺重叠绘制在一起。由于砂岩、石灰岩和白云岩等的骨架特性的差别，使这些单矿物岩石在重叠图上具有不同的显示。根据D、N的数值和相对幅度特征可识别单矿物岩性。中子-密度曲线重叠法识别岩性示意图 中子-密度曲线重叠法识别岩性的测井实例 第3页

3、，共44页。当地层岩性为非单一矿物，或含泥质、含油气时，将使中子、密度孔隙度曲线重叠法识别岩性的问题复杂化。这时需要用交会图法确定岩性。第4页，共44页。一、双孔隙度交会图法确定岩性和孔隙度三种孔隙度测井，则有三种组合形式的双孔隙度交会图图版，即：中子-密度；中子-声波和密度-声波三种交会图。所有这类形式的交会图版都是在含水纯地层、井内为水基泥浆的条件下，根据t-，b-和N-关系作出的。每种双孔隙度交会图版上有3条单矿物岩性线（砂岩线、石灰岩线和白云岩线），每条岩性线上均有孔隙度刻度。第二节 交会图法确定岩性和孔隙度如果地层是由两种矿物组成的过渡岩性，必须采用两种孔隙度测井的交会图确定岩性和孔

4、隙度。交会图在性质上与重叠图相似，但适用范围大，较准确。第5页，共44页。第6页，共44页。1、中子-密度测井交会图中子-密度测井交会图是应用最多的一种确定岩性和孔隙度的交会图。这类交会图版共有4张，分别为：FDC-SNP交会图（淡水泥浆或盐水泥浆） FDC-CNL交会图（淡水泥浆或盐水泥浆）以淡水泥浆FDC-SNP交会图解释图版为例，说明其制作和使用方法，其他图版相同。制作方法：（1）砂岩线的制作方法 先假设砂岩的孔隙度=0，5，10，15，20，25，30，35，40%取ma=2.65g/cm3，f=1.0g/cm3，按b=（1-）ma+f计算出相应的体积密度b；第7页，共44页。 再用求

5、得的b，取ma=2.71g/cm3， f=1.0g/cm3，按 计算相应的密度孔隙度D（视石灰岩孔隙度单位） 根据假设的值，由图9-5（书P150)读出相应的井壁中子孔隙度读 数（SNP）C 最后根据计算的b或D与（SNP）C作图，可得到孔隙度为上述数 值的含水纯砂岩线。画出光滑曲线以后，在已知孔隙度的两点之间 可按线性变化刻度其它数值。第8页，共44页。（2）石灰岩线的制作：石灰岩线制作最简单，在图上找出=0和=40%的两点，两点连成直线即含水纯石灰岩线；因为=（SNP）C，可根据横座标标出线上的刻度，根据刻度，又可标出右边纵座标的密度测井视石灰岩孔隙度。（3）白云岩线的制作方法与砂岩线相同

6、硬石膏线完全是按含水纯岩石模型公式计算的。岩盐等点子是根据骨架参数绘制的。第9页，共44页。第10页，共44页。根据解释井段的岩性特征和地质上的可能性，判断解释层的岩性。例如A点判断为石灰岩-白云岩过渡岩性。估计孔隙度：通过A点引一条直线，使之平行A点附近两条单矿物岩性线上等孔隙度点的连线。从它与单矿物岩性线的交点P或Q可读出过渡岩性的孔隙度。估计矿物百分含量 根据A点在 线段上的位置可确定矿物的百分含量。d. 根据矿物的百分含量可计算出过渡岩性的视骨架密度(ma)aPQ第11页，共44页。2、声波-中子测井交会图因中子测井有两种，故声波-中子测井交会图版有两张。与中子-密度测井交会图比较，两

7、图对岩性的分辨力略有差别：声波-中子交会图对砂岩-石灰岩分辨力较强；而密度-中子交会图对石灰岩-白云岩分辨力较强。但声波要受压实程度和缝洞等影响，油气影响也不易计算，因此声波-中子交会图求解岩性和孔隙度的效果不如中子-密度测井交会图好。第12页，共44页。3、声波-密度交会图可以看出，这些岩性线相距较近，表明该交会图对岩性的分辨能力差，而且，如果矿物对选错了，所求孔隙度会有很大的误差。故声波-密度测井交会图很少用。但这种交会图的特点是它对岩盐、石膏和硬石膏等蒸发岩类分辨能力好，用于膏岩剖面识别岩性较好。第13页，共44页。二、识别骨架岩性的交会图双孔隙度交会图确定岩性和孔隙度，只能指出矿物组合

8、的可能趋势，而不能给出唯一的岩性解释；只能在已知岩性或矿物对时，才能计算矿物的含量，并求准孔隙度。这就促使发展了专门识别骨架岩性特征的交会图。这类交会图主要有两种形式，一种是M-N交会图，一种是骨架岩性识别图。1、M-N交会图M-N交会图也称岩性孔隙度交会图，它是综合应用三种孔隙度测井资料识别岩性，并判断地层是否含有泥质、天然气及次生孔隙的快速直观技术。（1）制作原理为了绘制M-N交会图，需要引入两个与孔隙度无关而主要反映岩性的参数M和N。第14页，共44页。根据两式的左端，按表12-4所列参数，可计算出各单矿物岩石的M和N（如表12-5所示）。第15页，共44页。第16页，共44页。把这些单

9、矿物岩石的M、N值画在以M为纵坐标，以N为横坐标的交会图上就构成M-N交会图的理论图版。图中，单矿物岩性点是解释岩性的参考点。每两个单矿物点的连线代表由两种矿物组成的岩石，根据交会点落在该连线上的位置，可估计两种矿物在交会点所代表的岩石中所占的相对比例；每三个单矿物点构成的三角形内的交会点，代表该岩石由这三种矿物组成。第17页，共44页。（2）解释方法从图中可见，资料点群落在硬石膏、白云岩与石灰岩为端点的岩性三角形内，故可判断该层段的岩性为含硬石膏的灰质白云岩；有两个点落在白云岩-石灰岩点连线上方，这表明有次生孔隙存在。第18页，共44页。（3）影响因素当岩石具有次生孔隙、含泥质或含天然气时，

10、交会点在M-N图上的位置将发生移动，甚至落在由实际矿物组合所限定的三角形区域之外。根据：分析各种影响因素使交会点移动的方向。当岩层具有次生孔隙时 N，b使中子测井值和密度测井值发生了几乎相等的变化，N值几乎不变； t不反映次生孔隙，使M。交会点向上方移动。第19页，共44页。b. 天然气的存在，使得 N，b，t（压实地层t变化 不大） M，N，交会点向东北方向移动。C. 泥质的影响“泥岩点”的位置随地区或地层的不同是变化的，因此“泥岩点”位置不确定。交会点向“泥岩点”方向移动。第20页，共44页。2、骨架岩性识别图（MID）骨架岩性识别图（MID）是视骨架密度（ma）a和视骨架时差（tma）a

11、的交会图。它需要综合利用三种孔隙度测井资料。孔隙度测井值（t，N和b）与储集层的孔隙度、岩性和孔隙内流体性质有关。在流体性质一定的情况下，测井值与只孔隙度、岩性有关。因此，两种孔隙度测井方法的组合可求解孔隙度和岩性的骨架参数。例如：密度-中子测井组合可求和（ma）a；声波-中子测井组合可求和（tma）a。视骨架密度和视骨架时差是与孔隙度无关的参数。第21页，共44页。第22页，共44页。第23页，共44页。第24页，共44页。（1）制作原理 （ma）a和（tma）a是骨架岩性特征的反映，与孔隙度无关。 以（ma）a为纵坐标，（tma）a为横坐标，制作MID图。根据表12-4中单矿物岩性的常用骨

12、架参数，在交会图中给出单矿物岩性点（砂岩、石灰岩、白云岩、硬石膏和岩盐），它们是识别岩性的参考点。第25页，共44页。（2）解释方法由解释点的b、t、 N求出该点的（ma）a和（tma）a，画在MID图中，根据该点在图上的具体位置进行解释。当资料点落在某单矿物岩性点附近时，则地层可能为该单矿物岩性；当解释点位于几个单矿物点之间时，该地层为混合岩性。第26页，共44页。为了可靠地确定岩石的骨架成分，一般需要做一个层段的MID频率交会图，将一个层段的资料点都交会在同一张MID图上，在图上标有该位置资料点出现的频率。第27页，共44页。(3)影响因素利用MID图，还可判断地层是否含有天然气、次生孔隙

13、、泥质等情况。天然气的存在将使解释点在图中向右上方移动。因为当地层含天然气时，使SNP，t，b从而使（ma）a，（tma）a，于是在MID图上解释点向右上方移动。b. 当解释层具有次生孔隙(裂缝、溶洞）时，将使交会点在图中向左移动。这是因为声波时差基本上不反映次生孔隙，而密度、中子测井反映次生孔隙。当岩层具有次生孔隙时，t不增加， SNP，b，从而使（tma）a，而（ma）a几乎不变。第28页，共44页。c. 泥质的影响泥岩点位于砂岩点下方，但由于泥岩性质的可能变化，泥岩点位置具有不确定性。当岩层含泥质时，交会点将向泥岩点方向移动。d. 当存在不利井眼时, b,t,SNP,从而使（ma)a,(

14、tma)a不变,交会点向MID图的上方移动。第29页，共44页。第三节 定量确定岩性和孔隙度 *岩石体积物理模型概念： 根据测井物理原理，孔隙度测井以及其它一些测井方法的测量结果，都可以看作是仪器探测范围内岩石介质的某种物理量的平均值。如岩石体积密度，可以看成是密度测井仪器探测范围内岩石介质（岩石固体骨架、流体）密度的平均值。纵波传播时差可以看成是声波传播路径上各种岩石组分（岩石固体骨架、流体）纵波传播时差的平均值。其它测井结果，如含氢指数、岩石自然放射性强度、热中子宏观俘获截面、光电吸收截面等等均可以作同样近似。第30页，共44页。 总之，上述测井方法测量的物理参数都可以近似看成是单位体积岩

15、石各组分相应物理量的体积平均值。这种近似得到了测井理论模型和相关物理实验的验证。这样一来，避开了测井响应的复杂的微观岩石物理过程，可以从宏观上研究岩石各组分对测井物理测量结果的贡献，进而建立测井测量结果（物理）和岩石地质参数（相对体积）间的近似数学模型。这种模型称为测井响应的岩石体积物理模型，简称测井响应体积模型。第31页，共44页。定义：所谓岩石体积物理模型就是根据测井方法的探测特性和岩石中各组分在物理性质上的差异，按体积把实际岩石简化为性质均匀的几个部分，研究每一部分对岩石宏观物理量的贡献，并把岩石的宏观物理量看作是各部分贡献之和。方法要点：（1）按物质平衡原理，岩石体积 等于各部分体积

16、之和，即： ；如用相对体积 表示，则（2）岩石宏观物理量 等于各部分宏观物理量 之和，即： 。当用单位体积物理量（测井参数）表示时，则岩石单位体积物理量m就等于各部分相对体积 与其单位体积物理量 乘积之和，即：第32页，共44页。从测井解释来看，由于泥质成分与岩石骨架成分在物理性质上有显著的区别，故把岩石分为含泥质岩石和纯岩石（含泥质很少）两类。从岩石体积物理模型来看，不问储集层岩石性质如何，可把储集层分为两种体积模型：（1）纯岩石体积模型：由岩石骨架及其孔隙流体组成；（2）含泥质岩石体积模型：由泥质、岩石骨架及其孔隙流体组成。 当地层岩性复杂，骨架矿物的物理性质明显不同时，还可以把骨架矿物分

17、为两种或多种，从而建立双矿物岩石体积物理模型和多矿物岩石体积物理模型。第33页，共44页。一、确定单矿物岩性储集层的孔隙度（一）、含水纯岩石1、声波测井 （威利公式，适用正常压实和胶结的纯岩石） 对未压实砂岩，声波在颗粒和流体界面发生散射和折射，导致时差增大。此时，用上式计算的孔隙度数值须进行压实校正。 Cp为压实校正系数，Cp1 第34页，共44页。2、密度测井 3、中子测井第35页，共44页。（二）、含水泥质岩石 第36页，共44页。（三）、含油气泥质岩石 第37页，共44页。二、确定双矿物岩性储集层的孔隙度（以含水纯岩石为例）一种孔隙度测井资料无法确定双矿物条件下的岩性和孔隙度，但如果采

18、用两种孔隙度测井的响应方程联立求解，就可以解决问题。当地层中无次生孔隙时，可用声波测井。第38页，共44页。三、确定三矿物岩性储集层的孔隙度（以含水纯岩石为例）当储集层由三种矿物组成且孔隙中含水时，为求解岩性和孔隙度，将有4个未知量，需建立四元联立方程组。第39页，共44页。第四节 应用统计方法建立地区解释模型（岩心刻度测井）应用数理统计方法建立测井资料和岩心分析资料之间的关系，然后应用这些关系进行定量解释和计算机处理。这类方法的基础是岩心分析资料的数量和质量。岩心资料越丰富，越具有代表性，所作的分析化验项目越齐全，这类方法越可靠；反之，当岩心资料很少，单纯应用统计方法，解释模型就变得不可靠。

19、在取心井段建立测井资料和岩心分析资料之间的统计模型。第40页，共44页。（一）、收集岩心分析资料和测井资料所需要的岩心分析资料有：物性分析资料、岩电实验资料、粒度分析资料、压汞资料、粘土分析资料、薄片分析资料和扫描电镜资料等。测井资料的收集要求：测井项目应当齐全，并注意了解测井仪器类型、性能、刻度条件及测井曲线图头上的温度、钻头直径、泥浆性能。（二）、资料的整理1、测井资料的环境校正和标准化处理环境校正的目的是尽可能地减少和消除各种非地层因素的影响。使校正后的测井曲线尽可能真实地反映地层性质和孔隙流体性质的变化，以保证建模时测井曲线的质量。标准化处理：通常来源于不同测井公司，不同测井仪器，不同井的测井资料之间存在不反映地层变化的系统误差。第41页，共44页。2、岩心分析数据的整理（1）岩心分析数据的插值处理：将离散的、非等