第十章测井资料储集层评价基础

第十章测井资料储集层评价基础测井资料综合解释就是按照预定地质任务，用计算机对测井资料进行自动处理，并综合地质、录井和开发资料进行综合分析解释，以解决地层划分、油气储集层评价、有用矿藏评价及其勘探开发中的其他地质与工程技术问题，并以图形或数据形式直观显示解释结果第一节储集层的地质特点和划分方法一、概念储集层：能够存储和渗透流体的岩层。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）之间必须相互连同，在一定压差下能够形成油气流动的通道。岩石具有由各种孔隙、孔洞和裂缝（隙）形成的流体储存空间的性质称为孔隙性；而它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。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。

第一节储集层的地质特点和划分方法一、分类地质上按成因和岩性把储集层划分为三类：

1、碎屑岩储集层（砾岩、砂岩、粉砂岩）储集空间以原生孔隙为主（粒间孔隙），储层上下围岩一般为泥岩，因此成为砂泥岩剖面。

2、碳酸盐岩储集层以次生孔隙为主

3、其它岩类储集层（膏泥岩、火山岩）第一节储集层的地质特点和划分方法

1、碎屑岩储集层

碎屑岩储集层为陆源碎屑岩，砂岩、粉砂岩、砾岩

世界上40%油气储集在此类岩石中，中国中新生代含油气盆地中广泛分布，且多是此类型储集层。在剖面中，碎屑岩储集层的上下一般以泥岩作为隔层，故在井剖面中常是砂泥岩交替，其储与非储之间岩性不同。碎屑岩储集层的岩石组成为岩石碎屑、矿物碎屑、胶结物(泥质、灰质、硅质、铁质)、孔隙空间组成。决定碎屑岩岩性特征的主要因素是碎屑成分和颗粒大小，并以它们作为碎屑岩分类和命名依据。第一节储集层的地质特点和划分方法（1）矿物成分目前已发现的碎屑矿物约有160种，最常见的20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常只有3-5种，常见的碎屑矿物主要有石英、长石、云母和粘土以及重矿物。石英是分布最广、含量最多的一种碎屑矿物。长石在碎屑岩中含量次于石英，白云母和黑云母的碎屑颗粒也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；而黑云母常砾岩或杂砂岩中。碎屑岩密度大于2.86g/cm3的矿物称为重矿物。重矿物种类很多，包括辉石、角闪石、磁铁矿、重晶石、锆石、电气石、等。岩石碎屑是母岩经机械破碎形成的岩石碎块。一般由两种以上矿物集合体组成，保留着母岩的结构特点，岩屑是判断母岩成分及沉积来源的重要标志。第一节储集层的地质特点和划分方法（2）碎屑颗粒的粒度粒度是指颗粒大小，用粒径表示，它是碎屑颗粒最主要的结构，直接决定着碎屑的分类命名。根据粒度大小将碎屑分成砾、砂、粉砂三类。碎屑颗粒分选性是指颗粒大小的均匀程度。按碎屑岩中主要粒度的含量可将分选性划分为好、中、差三等。主要粒度含量>75%为好，含量在50%—70%为中，含量<50%为差。分选差，大小混杂，大颗粒间孔隙就容易被小颗粒所重填，导致孔隙度和渗透率减低。第一节储集层的地质特点和划分方法（3）胶结物把松散的砂、砾胶结成整体的物质。胶结物有泥质、钙质、硅质、铁质，其中主要是泥质、钙质。通常泥质胶结的砂岩较疏松，孔隙性即渗透性较好；钙质胶结次之；硅质及铁质胶结的砂岩一般均致密坚硬，储油物性差。第一节储集层的地质特点和划分方法（4）、孔隙碎屑岩储层孔隙按成因分为：粒间孔隙微孔隙溶蚀孔隙微裂缝上述各类孔隙中，粒间孔隙及纹理缝、层理缝是沉积时形成的，叫原生成因；微孔隙是原生次生混合成因；溶蚀孔隙和裂缝属于次生成因。按碎屑岩孔隙的孔径大小，将孔隙分为三类：超毛细管孔隙，毛细管孔隙，微毛细管孔隙

按对流体的渗流情况，分为有效孔隙和无效孔隙第一节储集层的地质特点和划分方法碎屑岩储集层基本上就是砂岩和粉砂岩储集层，砾岩储集层较少，泥岩储集层（有裂缝才具储集性质）更少。一般砂岩储集层的储集性质（孔隙度和渗透率）主要取决于砂岩颗粒大小，同时还受分选、磨圆程度和颗粒之间胶结物的性质及含量的影响。一般来说，砂岩颗粒越大，分选越好，磨圆程度越高，胶结物含量越少，其孔隙空间越大，连通性越好，储油物性越好。第一节储集层的地质特点和划分方法碎屑岩的粒度、分选性、圆度和球度以及胶结物含量和性质，控制着碎屑岩的储集特性，在测井资料上明显特征标志为：(一般正常情况下)①在井壁上存有一定厚度泥饼，这是碎屑岩储集层最重要的标志，测井表现：井径缩径、微电极曲线上电阻率中等，曲线变化平缓、正幅度差②泥浆侵入形成侵入带，因而不同探测深度电阻法测井曲线求得地层电阻率，出现明显的差异，而存在径向电阻率梯度变化③储层中泥含量都较低，在自然电位上表现为明显的负异常(Cmf＜Cw)自然伽玛曲线上显示为明显的低值.

第一节储集层的地质特点和划分方法2、碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层包括石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩，化学成分都是碳酸盐岩（CaCO3，MgCO3），这类储集层的油气储量占世界总储量的一半，产量占60%以上，且日产千吨的高产油井多在碳酸盐岩中。我国华北的震旦系、寒武、奥陶系的产油层、四川奥陶系及中东一些高产油田，均属这类储集层。碳酸盐岩一般比较致密、性脆和化学性质不稳定，原生粒间孔隙度在1-2%左右。容易形成各式各样的裂缝和溶洞。因而碳酸盐岩储集层常见的孔隙空间有晶间孔隙、粒间孔隙、鲕状孔隙、生物腔体孔隙、裂隙和溶洞等。

一般认为，包括原生粒间空隙和次生缝洞在内的总孔隙度如果在5%以上，就具有渗透性。和碎屑储集层相比，碳酸盐岩储集层具有储集空间多样性和分布不均匀性等特点。第一节储集层的地质特点和划分方法2、碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集岩层与碎屑岩储层相比，其结构更为复杂。A：孔隙型储集空间①鲕粒、生物碎屑、结晶颗粒形成粒间孔隙和结晶孔隙。成岩过程中形成原生孔隙②白云岩化和重结晶作用形成的粒间孔隙——成岩后形成次生孔隙特点：孔隙尺寸小，分布均匀，其储层参数，流体渗滤分布、泥浆侵入特征均与碎屑岩储层类似。B：裂缝和溶洞型①裂缝型储集层：以裂缝为主要储集空间；②裂缝溶洞型储集层：除裂缝外还有一定数量的溶洞，并通过裂缝使溶洞彼此连通。裂缝型和裂缝溶洞储层中其裂缝和溶洞的数量、形状、分布方向都极不相同，造成这类储集层的孔隙度，渗透率以及油、气、水第一节储集层的地质特点和划分方法等，在各方向上相差较大，泥浆侵入特点也与碎屑岩储集层不尽相同，一般侵入较深，在井壁上不易形成泥饼，而在各个方向的侵入深度也极不一致，总之，这类储层各向异性相当明显。裂缝型、裂缝溶洞型碳酸盐岩储层另一特点是：一般都出现在巨厚的致密碳酸盐岩地层中。这类碳酸盐岩储层上下围岩是岩性相同的致密碳酸盐岩，而不是泥岩层，这也就是碳酸盐岩剖面的典型特征。曲线特征①孔隙型碳酸盐岩：电阻率低(1-10Ω.m)，大的自然电位负异常；微电级正差异；自然伽玛低；中子-伽玛曲线读数不高；井径小于名义井径；电阻率法和声波法求得的孔隙度值相等。②裂缝和裂缝溶洞型：高或较高电阻率(几十-几百Ω.m)；自然电位幅度差很小，弱负异常；自然伽玛低，中子伽玛高。井径缩径、弹性波明显衰减。第一节储集层的地质特点和划分方法3特殊岩性储集层除碎屑岩和碳酸盐岩以外的岩石所形成的储集层，如岩浆岩、变质岩、泥岩等，人们习惯于称它们为特殊岩性的储集层，当这些岩层的裂缝、片理、溶洞等次生孔隙比较发育时，也可成为良好的储集层，特别是古潜山的风化壳，往往可获得单井高产的油气流，对于这类储集层，目前的测井解释效果也较差，尚有一些技术难关需要克服。第一节储集层的地质特点和划分方法第二节储集层的基本参数评价储集层物性：孔隙度φ

、渗透率K

评价储集层含油性的So、Sw、Swb1、孔隙度

2、渗透率

3、饱和度

4、储集层的厚度

第二节储集层的基本参数1、孔隙度

Φ是反映储集能力相对大小的基本参数，按其特征分为：总孔隙度、有效孔隙度、缝洞孔隙度A：超毛细管孔隙：直径≥0.5毫米流体自由流动(表面束缚水除外)B：毛细管孔隙：(胶结疏松的砂岩或未胶结的砂岩)毛细管直径：0.002～0.5毫米，不能流动、颗粒表面束缚水、毛细管弯曲较大地方毛细管滞水，毛细管力随毛细管变大而增加，只有当引力大于本力的毛细管力时，束缚水和毛细管滞水以外的其他流体才可以流动，一般砂岩类孔隙属于此类C：微毛细管孔隙：直径＜0.0002毫米，颗粒小，比面大，毛细管力大，流体不能流动，外界流体也不能进入。粘土层和泥岩孔隙均属此类，属非储集层孔隙。第二节储集层的基本参数测井解释中常用的孔隙概念有总孔隙度、有效孔限度和缝洞孔隙度。总孔隙度φt是指所有孔隙空间（无论孔隙的大小、形状和连通与否）占岩石体积的百分数；有效孔隙度φe表示彼此连通的，液体和气体可以在其中运移的那部分孔隙的体积占岩石体积的百分数；缝洞孔隙度（次生孔隙度）φ2是指有效缝洞孔隙体积占岩石体积的百分数。它是表征裂缝性储集层储集物性的重要参数，因为缝洞是岩石次生变化形成的，故常称为次生孔隙度或次生孔隙度指数。第二节储集层的基本参数一般地说，孔隙度测井所提供的孔隙度是总孔隙度φt。具体地讲，测井计算的声波孔隙度φS、密度孔隙度φD和中子孔隙度φN等于总孔隙度φt。对纯砂岩地层，通常认为总孔隙度等于有效孔隙度，因此测井计算的孔隙度就认为是储层的有效孔隙度；对含泥质砂岩地层，总孔隙度φt包含有效孔隙度φe和泥质孔隙两部分，则储层的有效孔隙度φe＝φt-Vsh·φsh，其中Vsh和φsh分别为泥质含量和泥质孔隙度，即有效孔隙度等于测井计算孔隙度减去泥质校正量。第二节储集层的基本参数2.渗透率(K)

在压差存在下，储集层岩石让流体在其孔隙孔道中流动的能力，这种岩石允许流体通过的性质，叫做渗透性。岩石渗透性决定能否形成油气藏及油气井是否高产的重要因素，岩石渗透率单位用达西.达西渗透率达西定量只适用于层流以及流体与岩石无相互作用的情况实验发现：

1、当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；

2、当有多重流体同时通过岩样时，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

相对渗透率来区分第二节储集层的基本参数第二节储集层的基本参数①绝对渗透率：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，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。测井解释通常所说的渗透率，就是指岩石的绝对渗透率。②有效渗透率：当两种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，岩石对油、气、水的有效渗透率分别用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。第二节储集层的基本参数

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0～1之间变化。通常用Kro、Krg、Krw分别表示油、气、水的相对渗透率。在多种流体同时通过岩石的情况下，可用相对渗透率的大小来衡量某种流体通过岩石的难易程度。

第二节储集层的基本参数3、饱和度定义：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。（1）含水饱和度Sw:岩石含水孔隙体积占孔隙体积的百分数

SW分为可动水饱和度Swn和束缚水饱和度Swb

Sw=Swb+Swm

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（2）含油气饱和度Sh：岩石含油气占有效孔隙体积的百分数

Sw+Sh=1

油气层：Sw较小，Sw≈Swb，水层Sw>>Swb；So≈Sor；油水通常介于两者之间第二节储集层的基本参数3、饱和度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。在储集层含油性评价中，束缚水饱和度饱和度是一个重要的概念。一般认为，储集层最初都是100%含地层水的，油气是后来由生油层系经运移进入储集层并挤出一部分地层水，最后在一定的保存条件下，油气与残留地层水即难以自由流动的束缚水共处于储集层孔隙中。第二节储集层的基本参数3、饱和度理论和实践均证明，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，岩石颗粒越细、孔隙吼道越窄，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很高。且Sw》Swb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一般在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。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。第二节储集层的基本参数4储集层的厚度通常用岩性变化或孔隙度、渗透率的显著变化来划分储集层的界面。储集层顶底界面之间的厚度即为储集层的厚度。

有效厚度：在油气储量计算中，要用油气层有效厚度，它是指在目前经济技术条件下能够产出工业性油气流的油气层实际厚度，即符合油气层标准的储集层厚度扣除不合标准的夹层(如泥质夹层或致密夹层)剩下的厚度。目前，常用自然电位、自然伽马、微电极系以及井径曲线来确定储层的有效厚度。

在油气探勘开发中储集层被进一步划分为油气层、水层、干层等。在测井地质评价中，根据试油结果把测井解释结论划分为六种（不同油田的划分界限可能略有出入）

油层：产油，不含水或含水小于10%；气层：产气，不含水或含水小于10%包括以产气为主又同时产油。油水同层：油水同出，含水10-90%；水层：完全出水，有时也把含油水层归入水层；干层：按一定的求产制度求得的日产液量小于1方，其含水小于0.5吨

第三节储集层的基本特征第三节储集层的基本特征在测井定性解释中，粗略的将含水饱和度小于50%的储集层定为油气层，50-70%之间定义为油水同层；大于70%的储集层定为水层，不同油田定义会有较大差异。这主要取决于束缚水饱和度的高低和油水相对渗透率的曲线。

1、储集层的油水相对渗透率分析

2、储集层的侵入特征分析

3、储集层中油气水分布规律分析

束缚水饱和度Swb越大，残余油饱和度Sor较小，油层含油饱和度下限选取小一些束缚水饱和度Swb越小，残余油饱和度Sor较大，油层含油饱和度下限选取大一些第三节储集层的基本特征油气水层并不是孤立存在的，受油田构造和地层岩性等因素的制约。在有生油条件的情况下，油气聚集受构造条件的控制，例如一个背斜油气藏，由于油、气水、按比重大小发生重力分异作用，在有泥岩或其他非渗透层作为盖层的背斜构造形成气顶、纯油带、泊水过渡带和底水几部分，而与之相连的向斜构造都是水层。因此A井中M层各部分渗透性都很好，但A井是水层。B井油气水都有，C井只有油和水，如果B井M层的储集性质局部变差，虽然它处在有利部位，也可能不含油气第三节储集层的基本特征3、油气水分布规律分析第三节储集层的基本特征裸眼井：充满泥浆的井眼泥饼冲洗带（100%钻井液）过渡带（100%-0钻井液）原状地层（未收侵入）套管井：套管水泥环原装地层第四节储集层的划分一、定性划分岩性定性划分岩性是利用测井曲线形态特征和测井曲线值相对大小，从长期生产实践中积累起来的划分岩性的规律性认识。解释人员首先要掌握岩性区域地质特点，如井剖面岩性特征、基本岩性特征、特殊岩性特征、层系和岩性组合特征及标准层特征等。其次，要通过钻井取心和岩屑录井资料与测井资料作对比分析，总结出用测井资料划分岩性的地区规律。例如在淡水泥浆砂泥岩剖面，目前的测井方法中微电极、自然电位、密度测井、中子测井以及自然伽马测井曲线是划分岩性的主要方法。而在盐水泥浆砂泥岩剖面中，自然伽马和中子伽马变得非常有用，电阻率和井径也可作一般参考。

例如对淡水泥浆钻的井内，地层剖面由砂岩、粉砂岩、煤层和泥岩四种岩石组成。如果测井资料有自然电位、自然伽马、微电极、密度和电阻率曲线，则可按下列步骤区分它们：①用自然电位和微电极测井曲线把渗透层和非透层区分开：砂岩和粉砂岩的自然电位有明显负异常，微电极有正幅度差，而煤层和泥岩自然电位无异常，微电极无幅度差。

②利用自然电位、自然伽马