测井岩石物理常见问题及对策课件

如何做好反演之——测井岩石物理常见问题及对策赛吉纪地球科技（北京）有限公司二〇一四年五月周水生（一）

什么样的测井-岩石物理研究流程适用于反演的需求？2面向定量地震解释的测井-岩石物理研究流程环境校正及多井一致性处理储层参数测井解释模型Vclay,Φ,Sw测井等基础数据地震岩石物理模型储层物性参数(Vsh,Φ,Sw…)同步单井资料质量控制储层参数质控测井地层评价岩石物理建模地球物理正演地震分辨率下限研究井旁地震道集正演储盖AVO特征分析地震反演参数定量解释方法迭代岩石物理量版地质实体模型正演子波调谐效应分析p,Vp,Vs正演及储层流体置换测井-岩石物理建模一体化研究3（二）

测井资料质量控制常见问题及对策4必须资料参考资料备注钻头尺寸岩屑录井资料测井原始资料质量控制重要参考信息井径曲线测井、钻井及完井信息分层/井位/轨迹/仪器型号自然伽玛曲线自然伽玛能谱曲线岩性解释自然电位曲线FMI等声电成像测井数据光电吸收指数曲线岩心全岩分析数据密度曲线岩心分析数据（RCA)物性解释纵波测井曲线核磁共振测井资料中子测井曲线深电阻率岩电参数(SCAL)含油气饱和度解释中深电阻率阵列电阻率测井浅电阻率泥浆信息(电阻率、泥浆滤液电阻率、温度)5测井地层评价对资料丰度要求质量评价和校正的目的是对由测井和钻井环境引起的测井曲线测量偏差进行修正消除多井间由于不同仪器、不同测量环境、不同采集时间和不同井眼条件引起的测量结果系统差异最终为面向储层预测的测井地层评价和岩石物理建模提供单井可靠、多井间稳定的测井曲线测井曲线质量控制目的6曲线拼接问题常见的测井曲线质量问题－1Run1Run2Run3Run4钻头程序拼接次序应按照每个LogRun，从浅至深依次拼接同时注意是否在相邻LogRun上有系统深度差7曲线深度匹配问题偶极声波深度校正前深度校正后常见的测井曲线质量问题－2补偿纵波偶极纵波原始横波阻抗原始纵波阻抗校深纵波阻抗校深横波阻抗深度校正后阻抗对比分析深度匹配发生在不同的测井事件之间，组合测井此类问题较少深度校正的顺序应从深至浅开始，参考曲线通常为GR或Res，但不仅局限于此8常见的测井曲线质量问题－3岩心深度归位校正岩心归位后岩心归位前岩心深度校正量岩心归位应按照每个岩心筒的长度进行，剔除少量异常点、无法归位点岩心归位后，岩心孔隙度与密度等曲线韵律变化相符9SandStoneBadhole

conglomerateShaleBadpointonlyonceGR120API20API常见的测井曲线质量问题－4密度曲线井眼影响校正根据散点交会，频率交会等手段定义密度质量失真层段10常见的测井曲线质量问题－4密度曲线井眼影响校正校正后，在回放图上检查密度曲线读数，交会图上检查散点位置校正方法：多元回归拟合岩石物理经验关系岩石物理体积模型加权原始密度校正密度校正前中子vs.密度交会校正后中子vs.密度交会三孔隙度电阻率伽玛/井径11常见的测井曲线质量问题－5纵波速度曲线校正根据岩石物理极限关系判断是否存在错乱异常等与地质因素无关响应GR120API20APISS：砂岩LS：石灰岩DL：白云岩ANH：石膏12常见的测井曲线质量问题－6横波速度曲线校正测井回放图上VpVs值小于1.414的，横波存在问题的可能性大实测数据在交会图上的位置和响应规律与理论岩石物理关系应相符合纵波阻抗-纵横波速度比交会图油砂水砂钙砂泥岩油砂趋势水砂趋势泥岩趋势13常见的测井曲线质量问题－6横波速度曲线校正横波存在问题的位置多发生在较软地层，检查STC&SFA图件是最好的质控手段纵波及横波质量问题，应用岩石物理建模方法进行校正STC&SFAPlot

LogsPlotS-velocityVp/VsRatio—

Modeled—Rawlogs14侵入校正量

P-sonicDensityS-sonic泥浆滤液侵入影响问题常见的测井曲线质量问题－7挖掘效应明显深浅电阻率差异明显密度可根据饱和度差异，对体积组分进行加权，实现侵入影响校正泥浆侵入对纵、横波速度有不同程度影响，应根据Gassmann方程进行流体置换15多井一致性问题常见的测井曲线质量问题－8消除测井数据中的系统误差，得到可靠的结果用于储层评价、井间地层对比和地震剖面层位标定以及测井约束地震反演等。多井直方图多井平面差值多井交会图多井剖面差值多井压实趋势统计若某测井曲线出现以上技术图件所示现象，可能存在一致性问题16多井一致性问题常见的测井曲线质量问题－8测井数据标准化至少选取一个标准层，标准层要满足如下条件：全区都有分布，厚度适中，一般在200米左右为宜。岩性、物性基本稳定，做好选择泥岩、膏岩等区域盖层最好。井眼条件好，测井资料真实可靠。标准化至少选取一口井作为标准井研究，标准井要满足如下条件：位于构造有利部位，钻井较深，代表性好，直井为宜。测井系列齐全，测井条件优越，油基泥浆最好有必要的成像测井项目。有系统的录井，取芯，测试及实验室分析化验资料。17常见的测井曲线质量问题－8方法：岩石物理深度趋势控制的直方图概型匹配技术多井一致性处理5）直方图、交会图分析（确定压实趋势校正量Δx）1)区域构造沉积背景调研2)标准层及参考井选取3)压实规律统计分析TVD4)去压实校正6）概型匹配一致性处理X’=a*X+b+Δx7）压实趋势校正量回填校正前校正后X’=X+a+Δx或校正前校正后校正前校正后18常见的测井曲线质量问题－8质控：点、线、面、体检查横、纵向趋势合理性多井一致性处理一致性处理前一致性处理后多井直方图多井平面差值多井交会图多井剖面差值多井直方图多井平面差值多井交会图多井剖面差值19（三）

测井储层参数评价常见问题及对策20岩性/矿物组分含量总孔隙度、有效孔隙度含水饱和度面向储层预测的测井评价研究关注的内容有哪些岩石与矿物岩石泥岩、砂岩灰岩、白云岩岩石与矿物弹性属性具有明显差别通常相对稳定的是矿物属性特征泥质含量与粘土含量Vsh>=VclayVclay与Vsh的数量关系取决于构成泥岩的粘土矿物和粉砂的相对含量矿物石英、长石伊利石、蒙脱石方解石Tips!研究目的是什么为岩石物理建模提供多井间具有一致性的岩性、物性、含油气性成果21a)自然伽马（GR）

矿物成熟度高，岩屑含量少储层适用b)无铀曲线（KTH）

去除有机质及游离铀元素影响，更适宜裂缝性储层粘土含量评价c)自然伽马能谱钍（TH）

具有避免粘土类型及骨架矿物影响优点

d)自然伽马能谱钾曲线（K）

适合碳酸盐评价，但可能受KCL泥浆影响e)自然伽马能谱铀曲线（U）

一般用于有机质及有机碳含量的评价f)自然电位（SP）

受泥浆影响大，更适合储层定性解释g)电阻率测井资料

适合于海相沉积泥岩评价h)利用中子测井资料

受到油气及粘土类型差异的影响H)利用三孔隙度测井交会

受密度质量影响大常规资料粘土含量计算方法多种，如何取舍适用地质条件22如何质控粘土含量模型精度方法一：岩心刻度确定伽马类粘土含量模型LinearPetcomLarinovOld(3.7)Larinov

Old(2)ClavierSteiber(a=2)Steiber(a=3)Steiber(a=4)23方法二：引入多种计算方法，相互验证，降低多解性0%Vcl100%VclGammarayVshalemodelshouldbecalibratedtoVclaymodelbycoredataorN-DcrossplotVclaymodel如何质控粘土含量模型精度24岩石体积组分模型解释思路StatMin多矿物最优化测井解释方法原理框图测井响应方程目标函数ρb=ρssVss+ρlsVls+……+ρfVf

+Eρ

GR=GRssVss+GRlsVls+GRshVsh

+

Eρ…1=V1+V2+V3+……+Vm

约束条件Vi≧0，0≦Φ≦Φmax常规测井解释方法问题最多只能求解除泥质以外的双矿物地层（如CRA），无法解决复杂岩性，非常规油气藏、火山岩储层评价问题只应用指定的某几条测井曲线，不能充分应用所有的测井资料，成像测井等新仪器测量信息（如ECS）无法综合应用求解25最优化测井解释模型解释成果曲线CNL:中子孔隙度DEN:体积密度AC:纵波时差U:伽马能谱铀含量UMA:宏观光电吸收截面VCLKTH:无铀伽马计算粘土含量V_SANDTH:伽马能谱钍计算砂岩含量BVW:视含水孔隙体积BVH：视含烃孔隙体积模型输入曲线VDCL:干粘土含量VQUA:石英含量VCAL:石灰石含量VPRY:黄铁矿含量VKERO:有机碳含量BVWSM:含水孔隙体积BVHSM：含烃孔隙体积模型输出曲线

最优化测井解释方法以储层参数和矿物相对体积为自变量，矩阵联合求解各测井响应方程，根据非线性加权最小二乘法原理和误差理论，反算出实际地层的储层参数及矿物相对含量，即最优化测井解释结果。曲线岩石体积组分模型最优化解释岩石体积组分模型质控方法多井测井解释成果质控—模型重构曲线MDCALRESSwLITH.FRACDeltaN-D-SRawandreconstructedlogs27多井测井解释成果质控—岩心常规体积模型StatMin体积模型岩石体积组分模型质控方法28多井测井解释成果质控—多井储层参数统计关系TotalPorosityvs.VCLAYVCLAYHistogramConventionalSTATMIN岩石体积组分模型质控方法VCLAYHistogramTotalPorosityvs.VCLAY29（四）

岩石物理建模研究常见问题及对策30什么是岩石物理？引言什么引起地震振幅的变化?采集?处理?超压?盆地?储层?Marzukietal,2001Marzukietal,2001引言什么引起地震振幅的变化?岩性?孔隙?流体?饱和度?压力?我们可以探测什么？地面地震弹性性质:

纵波速度、横波速度、密度、衰减

其它:

时间测井弹性性质:

纵波速度、横波速度、密度、衰减机械特性:

应力、裂缝储层性质:

岩性、孔隙度、

饱和度、渗透率流体性质:

矿化度、气体比重、

油密度其它:

深度、压力我们需要知道什么?

岩性孔隙度流体类型流体性质饱和度相对渗透率温度压力应力深度储层特性与地震属性的桥梁地震特性储层特性岩石物理研究成果为从地震数据中提取地下岩石及其流体性质奠定了基础；我们需要搞清楚地震性质与岩性、孔隙及流体类型之间的关系，以便指导地震反演的储层解释。地震速度阻抗走时振幅AVO响应其它属性岩性（矿物）孔隙度饱和度（流体）温度压力页岩气：TOC、脆性地震正演模拟地震解释及反演岩石物理骨架：矿物组份、矿物分布、孔隙度、孔隙压力流体：流体类型、流体性质、流体分布环境：温度、压力频率：频散岩石物理关心什么?地震岩石物理：研究与地震波特性有关的岩石物理性质，及其与地震响应之间关系。矿物流体孔隙胶结如何岩石物理建模？38VoigtReussVoigt-Reuss-HillMineralMixtures-BoundsMineralMixtures-BoundsHashin-ShtrikmanKi=bulkmodulimi=shearmodulifi=volumefractionsNarrowerboundsthanVoigtandReussShearmodulusofonephasem=0(fluid):ReussEmptyspaceGrainsandassociatedporeshavethesameshapeShapesarerandomlyorientedtogiveanisotropicresultNoiterationSelfConsistentMaterial

1++AddinclusionsinsmalldosesRepeatuntilconcentrationofinclusionsasrequiredMaterial2DifferentialEffectiveMediumP-velocityPorositySCMVoigtDEMHashinReussComparisonwithboundsBriefluidMixturesKsat－饱和体积模量Km

－固体骨架体积模量Kfl－孔隙中流体体积模量Kdry－干燥岩石格架体积模量φ－孔隙度Gassmann

fluidreplacement自相容页岩气岩石物理建模流程岩石物理模型方法灰岩骨架Vp,Vs,ρ粘土长宽比含气饱和度Km1,μm1,ρm1粘土Vp,Vs,ρ石英骨架Vp,Vs,ρKm2,μm2,ρm2K0,μ0,ρ0水Vp,ρ气Vp,ρK,ρK,ρ骨架流体Km,μm,ρmKf,ρf总孔隙度纵波横波密度干岩石Brie方程V-R-H温度、压力、地层水矿化度、气比重自相容(Self-Consistence)干岩模型Batzle&Wang等流体属性计算方法Kdry,μdryGassmann流体置换模型Ks,μs,Km4,μm4,ρm4有机碳Vp,Vs,ρKm5,μm5,ρm5砂岩长宽比方解石长宽比有机碳长宽比黄铁矿骨架Vp,Vs,ρKm3,μm3,ρm3VCLVKEROVCALVQUAVPYR饱和流体岩石充填序号模型名称适用地质条件抽象物理模型1Xu&White，Xu&Payne适合用于中低等孔隙泥质砂岩，多孔碳酸盐岩建模2Self-consistent,Berryman适合于极限孔隙度以内常规砂泥岩储层建模，也适合火山岩等非常规储层建模3Grainsupported不适合于粘土含量高于80%地层碎屑岩建模4Matrixsupported不适合于在粘土含量低于10%的地层碎屑岩建模岩石物理建模方法选择那种建模方法，有何依据47序号模型名称适用地质条件抽象物理模型5Dispersiveclay只适合于粘土含量低于10%的分散粘土类型地层6Layeredclay适合于层状泥质地层建模7CementedSpheresMethod（Granularmedia)适用于弹性模量主要受控于胶结物情况，比较来说，可能是大孔隙度储层岩石物理建模的较好选择选择那种建模方法，有何依据岩石物理建模方法48类别模型参数值/表达式备注环境参数地层温度(Temperature)T_DegC=0.0353*TVD+21.14查阅MDT、DST等流体样品PVT分析报告获得地层压力(Pressure)P_Mpa=0.0103*TVD-1.3127流体参数标态原油密度（OilDensity）-0.00021*TVD+1.28气油比(Gasoilratio)1气比重（Gasgravity)1.05地层水矿化度(Salinity)40000ppm骨架矿物参数方解石矿物密度（CalciteDensity)2.71g/cc一般参考岩石矿物学手册，使用理论值即可石英矿物密度（QuartzDensity)2.65g/cc方解石矿物纵波时差（Calcitep-sonic)47.5us/ft………….粘土矿物参数粘土矿物密度（ClayDensity)2.73g/cc根据实测数据进行模型调参得到粘土矿物纵波时差（Clayp-sonic)72.5us/ft粘土矿物纵横波速度比（ClayVpVs)2.09孔隙结构参数骨架矿物长宽比(MatrixAspectratio)0.13-8.9e-005*TVD+4.3e-008*TVD^2泥质矿物长宽比(ClayAspectratio)0.04岩石物理模型参数需要关注哪些岩石物理模型参数Tips!需要质控Tips!需要检查Tips!需要优化49ElasticlogsMineralvolumesMineralproperties(exceptClaytypes)FluidvolumesFluidpropertiesSalinitySGEnvironmentTemperaturePressureAspectratio(initial)P-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity岩石物理模型参数优化1）模型优化前数据准备50ModelvelocitylogsSelf-consistentorXu&White(inclusionbasedmodel)StartwithstandardvaluesforunknownpropertiesClaypropertiesPoreaspectratiosP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity岩石物理模型参数优化2）筛选速度岩石物理模型（测试不同方法的精度及规律）51OptimiseclayshearvelocityandquartzaspectratiotominimiseerrorinshearShearusedfirstasmoreindependentoffluidsP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity岩石物理模型参数优化3）拟合横波速度（优化粘土横波速度及骨架矿物AR）52OptimiseclayVp/VsratiotominimiseerrorincompressionalGobacktolaststepandoptimiseclayaspectratiotocheckwhethererrorinshearcanbereducedornotP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity岩石物理模型参数优化4）拟合纵波速度（优化粘土纵横波速度比骨架点）53岩石物理模型成果质控实测

正演1）实测与正演对比分析-1岩石物理模型成果质控2）岩石物理建模前后井震关系地震校正前校正后55

岩石物理建模应用？56岩石物理建模应用正演恢复完整的弹性测井曲线系列，校正局部质量问题层段—正演曲线—实测曲线密度纵波横波纵横比横波预测，为叠前地震反演提供横波资料方法：基于岩石物理建模技术，正演计算岩石的弹性参数（纵波速度、横波速度、密度）；应用：计算（正演）无实测横波资料井的横波曲线，用于叠前反演研究岩石物理建模应用shalesgasoilbrinelogdata岩石物理建模可以用来进行流体、孔隙、岩性替换，从而考察相应属性的弹性特征。流体替换以后,各种流体相态明显岩石物理建模应用岩石物理建模应用流体置换实验恢复原状地层测井响应，校正泥浆滤液侵入影响问题Densitydifferenceisabout0.1g/ccVpVsdifferenceisabout0.15Vpdifferenceisabout300m/s——originalGasSaturated——

100%WaterSaturated波形特征不同！气层气水气水利用井眼环境校正后的测井曲线，获得高质量的井震标定地震合成地震记录密度纵波时差岩石物理正演模型评价方法：井震相关质量岩石物理建模应用岩石物理建模应用大斜度井，水平井井震标定岩石物理建模应用地震反演成果定量解释岩石物理量版-砂泥岩气砂气水水砂泥岩煤岩火山岩干砂Porosity25~0%20%30%

Clay60%Clay15%25%纵波阻抗纵横波速度比90%

quartz10%5%040%60%80%90%100%100%ClaySW(SG=1-SW)岩石物理建模应用地震反演成果定量解释岩石物理量版-碳酸盐岩裂缝云岩孔隙云岩致密云岩灰岩1200016000200001.651.852.05波阻抗(g/cm3*m/s)纵横波速度比泥质增大基质孔隙度增大裂缝孔隙度增大05%10%总结合理的规划研究流程是保证成果能够保质、保量、按时