地层倾角与成象测井

第一章地层倾角测井及成像测井方法简介一、地层倾角测井1．提供地下可选取的构造资料2．提供地下断层资料3．可以探测不整合面4．确定岩丘构造或岩丘穿剩构造位置5．探测地层圈闭6．确定沉积岩层理特征和古水流方向7．可提供井斜资料8．可提供储集层真厚度，为油气储集预测提供精确9．可进行地层对比10．进行地层沉积学研究最可靠的资料11．识别裂缝的有利工具

地层倾角测井（HDT）地层倾角测井基本原理方位角、井斜角、相对方位角、5条微电阻率、2条互相垂直的井径HDM-G低角度系统：井斜角∠36°1号极板方位角相对方位角（1号极板和井斜方向的夹角）

HDM-H高角度系统处理软件窗长（1m、2m、4m）：对于一段曲线的长度对比，这段曲线的长度叫窗长1．CLUSTER构造解释反映构造趋势步长：上移或下移一定深度再重新进行对比。探索长度：向上或向下的深度范围2．GEODIP（沉积学处理程序）一主要适分于解释沉积构造通过模式识别，把四个层面地层对比出来。地层倾角测井基本原理方位角、井斜角、相对方位角、5条微电阻率、2条互相垂直的井径HDT-四臂高分辨率地层倾角测井仪

SHDT-四臂高分辨率地层学地层倾角测井仪处理软件1．CLUSTER构造解释反映构造趋势步长：上移或下移一定深度再重新进行对比。探索长度：向上或向下的深度范围2．GEODIP（沉积学处理程序）一主要适分于解释沉积构造通过模式识别，把四个层面地层对比出来。成果显示1.矢量图2.杆状图（棍棒图）：沿剖面线的地层视倾角随深度变化的一种图件3.方位频率图

4.改进的施密特图5.圆柱面展开图用于研究层面倾角和观察各种层理倾角模式及其地质含义红模式：可以指示砂坝及河道等;蓝模式：一般反映地层水流层理、不整合;绿模式：一般反映水平层理等;白(杂乱)模式：它指风化面或者块状地层等。每一种模式的代表性仍然是相对简单和存在多解性，而目标是岩石内部的微细层面，只有那些可以切过井筒的中型一大型层理沉积构造的变化面才有可能被地层倾角测井四臂电极探测到，并计算出其产状，井筒中不成平面或在井筒中弯曲变化剧烈的小型层理是不可能被计算出来的。建立沉积构造解释模型时值得注意。多种模式组合关系是判断各级层面相互转换、变化的表征，模式间断往往是特殊地质事件(冲刷面)等，因此在解释过程中要充分重视模式本身和它之间的关系。褶皱底劈断面与层面倾向相同的正断层带有拖曳现象的正断层，断层面与地层面向同一方向倾斜，由于上盘顺断层面下滑，下盘沿断层面上推，使上下盘在拖曳区倾角变大，矢量图上有下列特征：①在上盘岩层中，层面为未受拖曳影响，矢量图呈绿模式。此时的倾角和方位角为上盘岩层的倾角与方位角。②进入上盘拖曳区，倾角增大，至断层面，倾角最大。矢量图为红色模式显示。此时最大倾角的深度为断点深度，其倾角及方位角为断面的倾角及方位角。断层塔里木塔中4井3816m处岩心破碎并发育逆断层。断点处倾角矢量杂乱或为空矢量点上盘牵引带地层倾角反转(即与上部绿模式矢量方向相反)，向东或东北倾斜。经过断点后地层产状恢复正常，呈绿模式。断层面倾角与牵引带矢量方向相反，即向西或西南方向倾斜不整合面平行不整合表现为上、下两套地层的产状彼此平行，但在两套地层之间缺失了一些时代的地层。角度不整合主要表现为不整合面上、下两套地层之间既缺失部分地层，产状也不相同。1．平行不整合(假整合)

当侵蚀面的产状没有变化时，假整合在倾角图上就无显示。当侵蚀面有风化带时，倾角图显示为乱倾角，就有可能识别假整合。如果侵蚀面侵蚀后产生局部的高点和低点，再沉积时在低洼处形成充填式沉积，倾角图为红色模式或蓝色模式显示，假整合也有可能识别。塔中4井3724m处发育石炭系东河砂岩与下伏志留系之间的角度不整合面。该不整合面上覆地层倾角4o、地层倾向南西，而不整合面下伏地层倾角24o，倾向南西，为明显的角度不整合。该不整合面的岩心资料证实，不整合面上有10cm厚的风化壳。石炭系东河砂岩为该区最显著的不整合面，该地区位于塔中4井北部40km的塔中10井也可于井深4310m处明显见该角度不整合面的存在。该不整合面区域上可以进行对比

(1)槽状交错层理的测井解释图版。表现为一组短模式线连接的小红、蓝模式组合，底部往往为模式群间断处显示的冲刷面。(2)板状交错层理测井解释图版。为一组模式线被彼此平行的红、蓝模式组合。(3)楔状交错层理测井解释图版。为一组模式线被彼此交叉的红、蓝模式组合。沉积构造的测井解释图版------识别沉积层理(5)小型砂纹交错层理：表现为小红蓝或杂乱模式。(6)浪成冲洗双向低角度斜层理测井解释图版：表现为低角度的红蓝模式且合间互，模式的矢量模式方向相反。(7)高角度斜层理测井解释图版：表现为单一的高角度蓝或红模式。

裂缝（1)．FIL微电阻率曲线与方位曲线：地层倾角测井仪有多个极板，探测到垂直裂缝的机会较少，只有当极板位于裂缝前面时，才能根据微电阻率曲线的下降来判断裂缝。如果井眼的椭圆是裂缝引起的，可以根据在椭圆长铀方向上电阻率的下降，在与这—长轴方向垂直方位上相对较高的电阻率值来判断可能裂缝。将相邻两极板的电阻率曲线进行重迭，根据重迭曲线的幅度差的大小来判断裂缝存在的可能件。电导率异常检测处理图

显示裂缝的电导率异常检测程序DCAA.电导率超过某一值B.各电导率之间有足够的幅度差C.反映电导率异常的深度段大于某一值

成象测井系统的主要特点为

(1）高速采集、并行处理、局域网络的高性能计算机系统。实时采集、控制、处理、显示、解释大量的测井信息和成果

(2)高数据传输率的电缆遥测系统，数据传输率达到500kb/S，甚至更高。实现地面和下井仪器间的数据传输。

(3)新一代的高分辨率、多探测点的电、声、核、核磁测井仪器。

(4)一套完整的、适应各类复杂非均质储层参数定量评价和地质应用、工程应用的软件包。

成象测井系统主要有斯仑贝谢公司的MAXIS500、西方阿特拉斯公司的ECLIPS—2000和哈里伯顿公司的EXCELL－2000。成象测井的下井仪器主要有电成象、声成象和核磁共振成象测井三类。1．电成象测井仪

(1）阵列感应成象仪AIT（斯仑贝谢）。阵列感应成象仪AIT，由一个发射器和8个接收器以及相应的电路组成。8个不同间距的接收器各由3个线圈组成。四种频率中可选两种工作频率，实部和虚部兼测，独立采集28个信号，进行阵列感应电阻率成象处理。在薄互层剖面中，AIT可以分辨出层厚度为0．3m的薄地层。AIT具有5种探测深度：10in、20in、30in、60in、90in，提供三种纵向分辨率：lft、2ft、4fi。可用软件聚焦的方法给出一种纵向分辨率的5条感应电阻率曲线，各自反映离井眼不同距离处电阻率剖面的变化。可应用反演算法作出地层侵人剖面及原状地层电阻率成象图。

电成象测井仪（2）全井眼微电阻率成象仪FMI

（斯仑贝谢）全井眼微电阻率成象仪FMI在8个极板上安装有192个间距极小的钮扣电极，可以贴向井壁。在井眼周围地层5cm深处进行微电阻率扫描成象测井，成象测井国犹如实际岩心照片一样清晰、直观。该仪器的纵向分辨率大约为5mm，径向探测深度为5cm，在直径为20cm的裸眼井中，阵列电极对井眼周围地层的覆盖率为80％。（1）全井眼模式测井。用192个钮扣电极进行测量，在61/4in井眼，井壁覆盖率为93％；81/2in井眼，井壁覆盖率为80％；121/4in井眼，井壁覆盖率为50％。如果进行二次测井，可提高覆盖率。（2）4极板模式测井。此时用4个极板上的96个钮扣电极进行测量，翼板上的电极不工作，对于地质情况较熟习的区域，可用这种方式测井，其测井速度可提高，采样数据量降低，测井成本减少，但对井壁覆盖率降低一半。（3）地层倾角模式。当用户不需要井壁成象，而需要地层倾角时，可用这种模式测井。这时只用4个极板上的8个电极测量，得出与高分辨率地层倾角仪同样的结果，测井速度可以进一步提高。

FMI测量获得的成象图，具有下列用途：①确定地层倾角和方位角；②对油气产层的结构及其特征进行细致地描述。如指示孔洞、裂缝产状及其方位，选择能获得最高油气产量的射孔和压裂层位，精确地确定油气层有效厚度，特别是薄油层的有效厚度，效果最显著；③成象图还可以研究岩层的某些细节。如确定侵蚀面、化石层、断层位置、沉积环境和地层精细构造等。图是新疆地区含砾砂岩和裂缝产状的图象，图中的黑色陡角度条纹为裂缝，白色斑点为砾石。图是粗砾岩的全井眼微电阻扫描成象，图中清楚地显示出不同粒径的砾石孔隙变化、裂缝以及沉积特征方面具有广阔的应用前景，因此在一个地区一定要选几口有代表性的参数井或关键井进行地层微电阻率扫描成象测井，并与岩心进行对比，找出地质特征的变化规律，这样可以大量减小取心井数，同时又能为油田勘探与开发提供重要而丰富的地质信息。（3）方位侧向成象仪ARI（斯仑贝谢）。

方位电阻率成象仪ARI是在原来双侧向的基础上发展出来的。在原双侧向的屏蔽电极A2上安装有12个微小方形电极，电极圆周上每一个以30o角隔开。12个微电极曲线可象FMI那样成象。ARI的特点是既有深探测的双侧向曲线，又有浅探测的微电阻率曲线，当它与AIT或FMI联测时，可最大限度地提供地层剖面的电阻率。方位侧向成象仪ARI（斯仑贝谢）主要特点为：①具有常规电阻率测井的功能；②同时测量同相和正交相让信号，用于校正由于上覆高阻层产出的Groningen效应；③12个微电极曲线所成的象可给出裂缝的方位和长度，虽不如FMI那样清晰，但可用深、浅探测的双侧向曲线可加以验证。（4）高分辨率感应仪器HDIL（阿特拉斯）阿特拉斯的高分辨率感应仪器HDIL和斯仑贝谢公司的AIT的原理相仿，由一个发射器和7个接收器以及相应的电路组成。接收器间距6～94in不等。八种工作频率可选，频率有10～150kHz不等。HDIL具有6种探测深度：即10in、20in、30in、60in、120in，提供三种纵向分辨率：lft、2ft、4fi。主要特点有：①对厚层可直接读得Rt；②给出分辨率匹配的曲线，准确求得薄层的电阻率Rt；③可反映倾角为20O～30O的倾斜地层；④对数据进行侵人处理，给出井眼地层电阻率剖面成象图；⑤可接成硬件聚焦的感应仪。2．声成象测井仪

（1）偶极子横波成象仪DSI（斯仑贝谢）

偶极子横波成象仪DSI是一种较复杂的仪器，有多种数据采集方式可选。发射方式有三种可选：单极、偶极（上、下）发射。有八组偶极子接收器，可做单极和偶极接收。偶极子激发挠曲波，在低频下，偶极子挠曲波的速度与横渡速度相同，因此可进行横波测井。其特点是：①根据声速或声阻抗成象；②应用斯通利波计算渗透率；③裂缝探测和评价，可预测压裂时裂缝发展趋向；④采用地震波AVO分析技术；⑤根据DSI的横波和纵波慢度，给出保持井眼稳定的泥浆密度极限，指导钻井和固井。3．偶极横波成象测井的应用（

实验室和现场实际经验表明，利用纵波速度与横波速度比（Vp／Vs）可以鉴别岩性白云岩的Vp／Vs＝1.8，石灰岩的Vp／Vs＝1.86

二者几乎是一条与横轴平行的直线，同样对于纯砂岩或含气砂岩Vp／Vs=1.58，而且Vp／Vs与Δtc的关系也近似于一条直线。利用这些特点即可由Vp／Vs与Δtc交会图中鉴别岩性。对于含水砂岩来说，随着孔隙度的增大和压实程度的降低，Vp／Vs增大，图中的实线所示，呈一斜线状。图中断点斜线是泥岩的趋势线，这也表明，随着沉积物压实程度的降低，Vp／Vs比值增大。利用Vp／Vs与Δtc的交会图能更有效地划分气层。在交会图中可以看出，在岩石孔隙度一定的条件下，随着含气饱和度的增大，交会点向右下方移动，如图中的箭头所示，图中的孔隙度线上还标出了含水饱和度。因此有了偶极横波成象测井，取得了准确的Vp／Vs利用交会能准确地划分出含天然气地层。（2）划分裂缝带。（3）岩石机械特性分析。根据测得的纵、横波时差及地层密度，可以计算地层岩石的机械特性，如泊松比（σ）杨氏弹性模量（E）切变模量（μ）、体积模量（k）及拉梅常数（λ）等。利用这些岩石的机械特性，可以评价井眼稳定性，以及预测水力压裂效果等。（2）环井眼数据成象仪CBIL（阿特拉斯）

环井眼数据成象仪CBIL采用一个换能器沿井轴方向旋转，向井壁发射声波脉冲，测量回波信号。其特点为：①360o井眼成象，分辨率为0.5in（13mm）；②由于采用半球形的传感器，其图象清晰，界面分明；③工作频率较低（250kHz），对大井眼及重泥浆仍能给出精确的结果；④适用于水平井测井；⑤构造辨别，可给出裂缝、孔洞、纹理、断层、孔隙等的图象；③后期处理（VISION软件包），给出倾角、方位及次生孔隙估算。（3）可组合地震波成象仪CIS（斯仑贝谢）。可组合地震波成象仪CIS采用去耦合传感器模块，消除了常规井下垂直地震波剖面仪器的失真，可记录准确的纵波P、垂直向横波SV、水平向横波SH。CIS仪器的检波器模块由推靠器推靠井壁，使它贴近井壁。每个检波器的接触状况由它对模块上的一个小振动器的声波响应来检验。主要特点为：①传感器模块与仪器主体分隔的去耦合设计；②根据对小振动器的声波响应来检验检波器的技术；③可与其它仪器组合，测三个轴向地震波数据；④可应用于VSP、套管井和裸眼井测量。（4）“星”成象仪STARImager（阿特拉斯）

“星”成象仪同时提供高分辨率的声波和电阻率图象，增强对储层的评价手段，提高现场数据采集效率。通过结合覆盖率、声波图象和动态范围宽的电阻率图象，“星”成象仪可获得其它仪器单独无法获得的地层地质和岩石物理资料。电阻率采用六臂极板电极测量，声波采用绕井轴旋转、向井壁发射声波的方法测量，类同CBIL。其特点为：①同时获得声波和电阻率的井眼图象；②8in井眼，电阻率图象覆盖井眼面积60％；③声波图象覆盖率为100％；④应用动力推靠臂，适合于斜井和水平井工作。

主要应用有：①分辨地质特征。结构倾角、断层、褶皱和地层边界

②分析沉积环境、地层类型、地层频率、结核地层等。

③描述孔隙变