纯砂岩地层油气测井方案

1、纯砂岩地层油气测井方案自然界的岩石虽然种类很多，但并不是所有的岩石都能储集油、气、水。只有具有一定 空隙空间（孔隙、裂缝和溶洞等）和具有一定的渗透性（即孔隙空间相互连通，形成油、气、 水流动的通道）的岩石才能储集油、气、水。这类岩层为储集岩层。测井是指运用物理学的原理和方法，使用专门的仪器设备，利用岩层的电化学特性、导电 特性、声学特性、放射性等地球物理特性，沿钻井（钻孔）剖面测量岩石的这些物性参数， 从而了解井下地质情况并确定和监控储层层位的方法。测井广泛应用于在勘探开发一般过程 中的各个方面：一口井开钻起，到油层枯竭，油井报废为止，都要进行地球物理测井，地球 物理测井是油气勘探和油田开发全

2、过程中最可靠的监测方法，被称为“地质家的眼睛”，在 石油勘探中发挥着无可替代的重要作用。在储集岩层中，大部分的油、气储集在碎屑岩储集层中。对碎屑岩储集层的研究具有很 好的价值。下面以纯砂岩地层中的油气测井进行一些研究。在做测井研究之前，我们需要做一些基本假设：假设我们研究的砂岩岩层中油、气、水 三者是相互分离的，相互之间不存在着作用与反应；地层呈水平状态，无倾斜或倒转；在各 储层中，介质是均匀的；相邻地层之间没有相互的影响。在地球物理勘探之后，我们可以大体确定对地下的岩层和构造特征，但是地球物理测井 纵向的分辨率不高，所以在地球物理勘探后，为进一步确定岩层和构造特征，油、气、水层 的分布特征和

3、分布规律等，我们需要在此区域进行详探。主要进行以下问题的研究。一、地质问题首先，在测井中，主要的地质问题有：划分岩性和渗透性，确定岩层的界面和深度。对 于详细划分岩层，准确确定岩层界面和深度，划分岩层和渗透层，这时需要运用到自然电位 测井、微电极测井和感应测井。用淡水泥浆钻井时，由于地层水矿化度小于泥浆滤液矿化度而在砂岩段形成扩散电位一 一在井眼内砂岩段靠近井壁的地方负电荷富集，地层内砂岩段靠近井壁的地方正电荷富集， 导致砂层段井眼泥浆的电势低于砂层电势，正象一个平行于地层且正极指向地层的“电池” （第一个）。在泥岩段，因为泥浆滤液与地层水之间存在矿化度差及选择性吸附作用形成吸 附电位一一在井

4、眼内泥岩段靠近井壁的地方正电荷富集，地层中泥岩段负电荷富集，导致泥 岩段井眼泥浆的电势高于地层电势，正象一个平行于地层且正 极指向井眼的“电池”（第二个）。又因为泥浆和地层各具导电 性，正象两条导线把以上两个“电池”串联了起来而形成回路， 这样在地层中电流从砂岩段（第一个电池正极）流向泥岩段（第 二个电池负极）；在井眼中电流从泥岩段（第二个电池正极）流 向砂岩段（第一个电池负极）。在此回路中，地层也充当电阻的 作用，总电动势等于扩散电动势和吸附电动势之和。用M电极 在井眼中测的自然电流在泥浆中产生的电位降即得自然电位曲 线。其值在正常情况下与对应地层中泥质含量关系密切，砂岩 中泥质含量增加，则

5、电位降下降，异常幅度减小；砂岩中泥质 含量下降，则电位降上升，异常幅度增大。另外，当泥浆柱与 地层流体间存在压力差时发生过滤作用形成过滤电动势动 电学电位。自然电位测井获取的是井内不同深度上的自然电位与地面上某一点的固定电位值之差。自然电位测井曲线图上用每厘米偏转所代表的毫伏数和正负方向来表示井内自然电位数值 的相对高低，而无绝对的零线。通常把自然电位曲线上对应厚层泥岩的自然电位值的连线当作基线，称为泥岩基线。某一地层的自然电位相对于泥岩基线发生偏离时，则称为自然电位异常；曲线偏向泥岩基线 的左方为负异常，偏向泥岩基线的右方为正异常。这一偏转方向，主要取决于井筒内泥浆滤液矿化 度与地层水矿化度

6、的相对大小。在一般情况下，测井 时泥浆滤液矿化度必须小于地层水矿化度，因此自然 电位显示为负异常。在自然电位曲线上有异常出现的 地方，该异常相对于泥岩基线偏转的距离，叫做自然 电位异常幅度。远近储层物性越好、厚度越大，自然 电位曲线负偏幅度越大。纯砂岩的自然电位负偏幅度 最大。随着砂岩中泥质含量的增加或粒度减小或孔隙 减少，自然电位曲线负偏幅度随之减小。因此，根据 自然电位曲线负偏幅度变化，可以区分地层的岩石性质，定性判断砂岩的渗透性、旋回性、 粒度等。自然电位测井常用曲线的半幅点来进行分层。典型水层SP异常幅度最大，这是岩性较纯、渗透性较好和厚度较大的标志，典型水层 SP幅度略大于油层。而典

7、型油藏的SP幅度略小于水层，但是要注意岩层含泥量的可能变化， 以为泥质的增加更容易造成SP异常幅度的减少。通过自然电位曲线，我们可以定性的判断岩层的性质、厚度以及渗透率等特点。但是 自然电位曲线受各种因素如入侵带、泥浆电阻率等的影响。因此要进一步准确确定岩层、渗 透性等，需要与电阻率测井曲线、感应测井曲线和微电极测井曲线联合判断。微电极测井微电极测井是一种探测井壁周围泥饼和冲洗带电阻率的测 井方法。油井完钻后由井眼向外围依次是：泥饼、冲洗带、侵 入带、地层。泥饼是泥浆中的水分进入地层后，吸附、残留在 砂岩壁上的泥浆颗粒物。冲洗带是紧靠井壁附近，地层中的流 体几乎被钻井液全部赶走了的部分；其深入

8、地层的范围一般约 78厘米。侵入带是钻井液与地层中流体的混合部分。微电极测井微电极测井曲线由三个微电极系测得的微梯度和微电位两条曲线组成。微梯度探测范围（横向深度）45厘米，显示的是泥饼的电阻值（泥饼的厚度一般在35厘米之间，泥饼的电阻率通常为泥浆滤液电阻率的12倍）；微电位探测深度810厘米，显示的是冲洗带 的电阻值。当地层为非渗透性的泥岩、页岩时井壁无泥饼和冲洗带，梯度电阻值等于或接近 电位电阻值，曲线重合或叠置；当地层为渗透性的砂岩时，梯度电阻值小于电位电阻值，两 条曲线分离，出现差异，差异越大说明砂岩渗透性能越好。渗透性砂岩在微电极曲线上显示 中等幅度和较大正异常，对于含油砂岩，由于冲

9、洗带孔隙中有残余油存在，在其它条件相同 的条件下，含油砂岩比含水砂岩有较高的幅度和幅度差。在泥浆的导电性较好时，我们可以运用自然电位、微电极测井等，然而在油田勘探过程 中有时使用油基泥浆，此时应使用感应测井。感应测井可以较好地分辨出岩石的渗透率，划 分油层水层，对地层的划分也有一定的用处。感应测井是利用电磁感应的原理来测量地层的导电性能。测量的是地层深、中、浅三 个不同位置上的电阻率值。深感应探测深度约为中感应的二倍（距井筒四米左右），反映的 是原始地层的电阻率。中感应反映的是距井筒12米范围内地层的电阻率。八侧向反映的 是井壁附近的电阻率。这种由近到远的三组合比较清楚的指示了电阻率的径向变化

10、。是我们 判定储层性质，定性划分油水层，定量解释油层的含油饱和度、含水饱和度的主要依据。非渗透性的泥、页岩，钻井泥浆对其浸染较小，没有泥饼和侵入带，深、中、浅三个 部位的电阻率差别较小，所以，深感应、中感应、八侧向三条曲线形态接近或重合。致密砂岩段钻井泥浆对其浸染较小，侵入带较浅，八侧向反映的是冲洗带+侵入带的电 阻率，深、中感应反映的均是原始地层的电阻率，所以，深、中感应电阻值相等曲线重合， 八侧向电阻率值较高曲线峰态明显。渗透性好的砂岩段侵入带较深，深、中、八三条曲线差异较大，渗透性越好曲线间距 越大。当原始地层为水层时，电阻值向着远井方向递减，含水饱和度越高电阻率越小，所以， 测得的视电

11、阻率值深感应最小，八侧向最大，中感应居中，在测井图上，深、中、八三条曲 线由左向右平行排列。当原始地层为油层时，油层电阻值高于侵入带而低于井壁附近，所以， 深感应电阻率大于中感应而小于八侧向，中、深、八三条曲线由左向右依次排列。我们常以中感应曲线为中轴，以深感应曲线的正负偏态，判定储层的含油水性。深感 应曲线负偏时（深感应曲线在中感应曲线左边），是水层；深感应曲线正偏时（深感应曲线在中感应曲线右边），则为油层。曲线的半幅点为层系界面。二、储层评价问题在确定岩层界面和岩层性质之后，对于岩层中储存有多少的石油、天然气我们无法得到， 为此，我们必须知道储层的厚度、储层孔隙度、渗透率和储层的含油饱和度

12、。所以对储层评价主要参数为准确确定岩层的孔隙度的大小、含水和含油饱和度、岩层的厚度等。对于确定岩层的含水饱和度，一般采用电测法进行测量。在具有均匀粒间孔的纯砂岩地 层中，所有用电阻率测井求含水饱和度的方法都是根据阿尔奇含水饱和度公式，或由其导出的其他公式。该公式为:SnwSnwab Rw0m Rt式中，a，b指与地区有关的数，需要有实验进行测量，。为岩石的孔隙度，也可以在实验室的条件下求出，Rw为地层水电阻率，Rt为地层真电阻率，m是一个与孔隙度和渗透率有关的数。电测法是对地下岩石的真是电阻率进行测量，从而得到风，在实验室的条件下，对那些 常数进行测量，从而可以得到地层的含水饱和度，而含油饱和

13、度可以通过1-Sw求得。对于储层的孔隙度，运用声波测井的方法可以较好的测量。声波测井主要是运用声波在地层传播时，由于不同岩石结构，空隙结构，流体的性质不 同，在接收器端会产生时差，通过对时差的研究，可以得到地层的岩性、孔隙度及孔隙流体 性质等因素的相关性。岩性均匀、胶结物及胶结类型不变时，孔隙度越高，其声速越低。根据体积模型，可以得到孔隙度0与声波时差At的关系式为0 = At - AtmaAt0 - Atma在声波时差测井曲线上，也可以划分油、气、水层。由于在含气地层上往往产生周波跳跃（或声波时差大），利用这一特点就可以区分油、气、水层。具体判断，可以参考下表。地层SPRaAt含水层异常幅度

14、大小无周波跳动含油层异常幅度大大无周波跳动含气层异常幅度大大可能出现周波跳动或At大由于声波测井在实际的运用中，声波测井受到很多条件的干扰，如周波跳跃、地层厚度、 余波干扰等等，所以在实际运用中要结合多种曲线来确定储层的评价。对于储层的绝对渗透率，目前国内外广泛应用孔隙度。和束缚水饱和度Swi统计他们与渗 透率的关系，所建立的经验方程一般形式有如下形式:0 x yK=C厂wi式中，C、x、y为地区经验系数，而目前常用的解释方程是02.25K1 2 = 100-2 S .wi式中，。和Swi用百分数表示。对于岩层的厚度这一块内容在地质问题中已经解决，在此就不一一赘述了。在确定储层的孔隙度、含水饱

15、和度、地层厚度之后，根据这些参数，我们可以大体估计 岩层石油天然气的储量，从而对后续的固井方式、钻井密度、开采方式、油层内油水分布规 律等奠定了基础。三、固井质量的检测对油气井来说，不管采用什么方式完井，都需要下入钢制的圆通套管。套管下入井中后 套管和底层之间有空隙，不能达到封固地层的目的，还必须在套管和地层之间注入水泥，水 泥凝固了以后便封固地层，称为固井。固井是油气井的关键环节，也是保证油气井争产寿命的关键所在，固井质量对油气田的 勘探开发效益和油气田开发产能建设具有十分重要的意义。固井是高风险作业。固井作业质 量除了取决于固井设计和固井施工外，还受井眼条件、地质条件及其他因素的影响。因此

16、对 固井质量的检测是必不可少的，对于质量检测的准确性也是很重要的。并检；顷课0 II) 并检；顷课0 II) 20JO m 0 50 10(1 IW 200 250/mV水泥波、地层波和泥浆波。具体传播路线见左图。当套管外的介质不同时，即套管 外介质对套管波的约束条件不同时， 套管波的速度，尤其是幅度将有明显 的差异。因而有可能根据记录到套管 波首波幅度的大小，判断介质的分布 状况。粗略的看，当套管外为气体时， 对套管中传播的套管波的“阻尼”较 小，套管波有较大的幅度；当套管外 为水或泥浆时，套管外介质对套管波的“阻尼”略有增强，套管波的幅度应略有减小；当套管外为凝固的水泥时，对套管的“阻 尼

17、”作用最强，套管波的幅度最小。如果以没有水泥环的情况下接收的声幅作为100%。胶 结好坏可以按声幅的百分数来划分。根据实验，接收幅度低于20%, 一般认为胶结良好，接 收幅度在20%30%,认为是胶结中等；大于30% ,认为是胶结很差的。右图是固井声测井的 一个例子。四、射孔质量的检测射孔完井是目前国内外使用最广泛地完井方法。射孔技术是指将射孔器用专用仪器设备 输送到井下预定深度，对准目的层引爆射孔器，穿透套管及水泥环，构成目的层至套管内连 通孔道的一项工艺技术。它包含的主要内容有：射孔器材、射孔工艺、射孔对油气井产能的 影响、射孔评价以及射孔器材的检验等方面。涉及到包括数学、物理学、地质、钻

18、井、测井、 油臧工程、机械、火工等多学科的专业理论。所以，射孔是一门综合性比较强的石油工程技 术。射孔质量的好坏直接影响到油井的产量，所以在正式生产之前，要通过测井技术对射孔 的质量进行检验。对射孔质量的检测应用超声电视测井。超声电视测井又称井下声波电视，是一种利用声波反射原理获得晶壁直观图像的测井 方法，可用于裸眼井和套管井。超声电视测井的换能器以固定的速率（3-6）绕仪器轴（井 轴）旋转，与它同步旋转的地磁仪每周产生一个磁北信号，以控制成像的方位。旋转的换能 器每次发射3000-4000次宽度为20,频率为20的声脉冲，经泥浆垂直入射到井壁后又反射 回来被该换能器接收。接收到的反射波幅度被电子线路转换成电信号，送到地面记录仪放大 后控制电视显像管光点的辉度：反射波幅度愈小辉度愈暗，反之愈亮。由于井下仪器移动速 度很低（1.5左右），每移动1换能器要旋转120-240周左右，换能器每旋转1周在井壁上 有500-1400个采样点，在显像管上控制相应数目光点的辉度，它们扫出一条水平线。若深 度比例1:50，则每2胶片上水平扫描