地球物理测井：测井曲线的综合解释及应用

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1、测井曲线的综合解释及应用储集层分类及所需确定的储层参数 地球物理测井在石油、天然气、煤、金属矿藏等地下矿藏的勘探、开发过程中有着广泛的应用。下面主要讨论它在石油和天然气工业的应用。石油和天然气储存在地下具有孔隙、孔洞或裂缝（隙）的岩石中。自然界的岩石种类虽然很多，但并不是所有岩石都能储存石油和天然气。能够储存石油和天然气的岩石必须具备两个条件：1.孔隙性（空间）储集层 2.渗透性（流动）储集层：就是具有连通孔隙，既能储存油气，又能在一定压差下流动的岩层。储集层的分类 地质上通常按成因和岩性把储集层分成三类：1.碎屑岩储集层（粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩）储集空间以原生孔隙为主（粒间孔隙），储层上

2、下围岩一般为泥岩。2.碳酸盐储集层 储集空间与砂泥岩剖面有本质的区别，以次生孔隙为主。（如：裂缝、溶洞等）（如：裂缝、溶洞等）3.其他岩类储集层（膏泥岩、火成岩）前两类是主要的储集层。不同类型的储集层具有不同的地质特征。碎屑岩储集层 碎屑岩储集层为陆源碎屑岩，主要包括砂岩、粉砂岩砂砾岩和砾岩。其储集空间以碎屑颗粒之间的粒间孔隙为主，有时伴有裂缝（隙）、微孔隙以及成岩过程中产生的各种次生孔隙。在碎屑岩储集层的上下一般以泥岩作为隔层，故在油井剖面中常常是砂岩、泥岩交替，测井解释称之为砂泥岩剖面。碎屑岩主要是由各种矿物碎屑、岩石碎屑、胶结物（泥质、灰质、硅质和铁质）及孔隙空间组成。决定碎屑岩岩性特征

3、的主要因素是碎屑的成分和颗粒的大小，并以它们作为碎屑岩分类和命名的主要依据。Laminated sand-shale sequencesSands With Different Grain Size碎屑岩的矿物成分 目前发现的碎屑矿物约有160种，最常见的约20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常只有35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。石英是碎屑岩中分布最广、含量最多的一种碎屑矿物，长石在碎屑岩的含量仅次于石英，白云母和黑云母的碎屑颗粒是砂岩中常见的次要组分。白云母多分布在粉砂和细砂岩中;而黑云母则常出现在砾岩或杂砂岩中。碎屑岩中密度大于2.86g/cm3的矿物称

4、为重矿物。重矿物的种类很多，常见的有辉石、角闪石、荧铁矿、磁铁矿、重晶石、锆英石、电气石、金红石等等。岩石碎屑（岩屑）是母岩经过机械破碎形成的岩石碎块，一般由两种以上的矿物集合体组成，保存着母岩的结构特点，因此岩屑是判断母岩成分及沉积来源的重要标志。（2）碎屑颗粒的粒度 粒度是指颗粒的大小，用粒径表示。它是碎屑颗粒最主要的结构，直接决定着碎屑岩的分类命名和性质。根据粒度大小将碎屑分成砾、砂、粉砂三类。碎屑颗粒的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。主要粒度的含量70%者为好，含量在50%70%者为中，含量SwbSwb；SoSorSoSor 油气同

5、层：界水两者之间油气同层：界水两者之间 4、储集层的厚度 通常用岩性变化（如砂岩到泥岩或碳酸盐岩到泥岩）、或孔隙性与渗透性的显著变化（如巨厚致密碳酸盐岩中的裂缝带）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。油气层有效厚度：是指在目前经济技术条件下能够产出工业性有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。三、储集层的重要特征 在石油勘探开发过程中储集层被进一步划分为油气层、水层、干层等。在测井地层评价中，根据试油结果，把测井解释结论分为六种（不同的油田规定的划分界限可能略有出入）：油 层：产油，不含水或含水小于10

6、%;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：油水同处，含水1090%;水 层：产水大于90%，见到油花;干 层：按一定的求产制度求得的日产液量小于1 方，其中含水小于0.5吨。不同的油田规定的求产制度不同，因而其干层界限也会略有差异。在测井定性解释中，粗略的把含水饱和度小于50%的储集层定义为油气层，5070%之间的储集层定义为油水同层，大于70%的储集层定义为水层，不同的油田也会有较大的差异，这主要取决于束缚水饱和度的高低和油水相对渗透率曲线。1、储集层的油水相对渗透率分析（孔隙饱和特征）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2、储集层的

7、侵入特征分析 钻井过程中泥浆与地层的作用具有双向性：泥浆受侵：地层中可溶性盐类（石膏、盐岩、芒硝）、各种流体（油、气、水）以及岩石细粒（如粘土、砂子）使泥浆性能发生不符合施工要求的变换。泥浆侵入：泥浆在正向压差作用下侵入地层。泥浆侵入引起储层R在径向上的变化，称为储层的侵入特征。原状地层完全没侵入用Rt表示该区带部分被泥浆滤液取代完全被泥浆滤液取代用Rxo表示该区带 冲洗带：井壁附近受到泥浆滤液强烈冲刷的部分，其径向厚度约1050cm，大致与井轴同心的环带，孔隙流体主要是泥浆滤液，还有残余水（水层）和残余油气（油气层）。其电阻率比较均匀，Rxo，Sxo。过渡带：储集层受泥浆侵入由强到弱的过渡部

8、分，其电阻率有Rxo渐变为Rt，用Ri表示，过渡带的径向厚度不定，与钻井条件和储集层性质相关。侵入带：包括冲洗带和过渡带，侵入带直径Di表示。Di大小取决于地层的和K、泥浆性能、泥浆柱压力与底层压力之差，以及地层被钻开后所经历的时间。一般地层和K越低，泥浆侵入越深，Di越大。（泥饼）与Di的关系：=510%,Di=10d =1015%,Di=5d =1520%,Di=2.5d 原状地层：储集层未受到泥浆侵入影响部分，Rt，Rw。根据Rxo和Rt的相对大小，通常把储集层的侵入特征分成三种情况：高侵、低侵和无侵（侵入不明显）（1）高侵剖面 RxoRt，称为泥浆高侵或是增阻侵入，高侵地层电阻率的径向

9、变化称为高侵剖面。（2）低侵剖面 RxoRw）时：水层：泥浆高侵 RxoRt 油气层：泥浆低侵RxoRtRxoRt，称为泥，称为泥浆高侵或是增阻侵入，高侵地层浆高侵或是增阻侵入，高侵地层电阻率的径向变化称为高侵剖面。电阻率的径向变化称为高侵剖面。（2 2）低侵剖面）低侵剖面 RxoRtRxoRt，称为泥，称为泥浆低侵或减阻侵入，低侵地层电浆低侵或减阻侵入，低侵地层电阻率的径向变化称为低侵剖面。阻率的径向变化称为低侵剖面。（3 3）无侵入）无侵入 非渗透性地层。非渗透性地层。二、测井方法的探测深度1、岩性孔隙度 主要反映冲洗带的介质情况主要反映冲洗带的介质情况GR：约15cm，纵向分辨率约为1米

10、；CNL（中子测井）：约18cm（20%），纵向分辨率约为1米：DEN：约10cm，纵向分辨率约为1米。2、电阻率测井 主要反映原状地层主要反映原状地层深探测：ILD（1.7米），LLD（1.15米）；中探测：ILM（0.8米），LLS（LL3S,LL7S）短电位 0.3-1米主要反映侵入带地层主要反映侵入带地层浅探测：LL8、SFL（0.45-0.9米）微探测：ML、MLL、PL、MSFL（2.5-10厘米）主要反映冲洗带主要反映冲洗带综合（组合）测井系列选择原则（测井资料定性和定量解释的地质任务）1、详细划分岩性剖面，准确确定岩层深度（分层能力强的方法）；2、划分岩性与渗透性地层；3、能探

11、测不同径向深度的电阻率，特别是冲洗带和原状地层的电阻率（Rt、Ri、Rxo）；4、能够计算油气层的Sh、K、Vsh、矿物成分、有效厚度等参数；5、能够划分并评价油气水层。测井系列的选择 1、泥质指示测井方法的选择：对砂泥岩剖面，且Rw Rw)负异常幅度负异常幅度 与粘土含量成反与粘土含量成反比，比，Rmf/Rw 成正比成正比 曲线应用 划分岩层界面 确定渗透性岩层 确定水淹层2、自然伽马和自然伽马能谱测井岩层中的天然放射性核素衰变伽马射线岩性不同放射性核素的种类和数量不同 自然伽马射线的能量和强度不同自然伽马测井曲线 GR自然伽马能谱测井曲线铀U、钍Th、钾K的含量 去铀自然伽马 CGR 总自

12、然伽马 GR测量基础测量基础 划分岩性 地层对比 确定泥质含量 曲线应用 配合其它测井资料或地质录井资料综合解释确定岩层岩性。泥岩曲线幅度值高，砂岩显示低幅度值，对于含泥质岩层，根据泥质含量多少界于上述两者之间。从曲线上比较容易选择区域性对比标准层，所以当其它测井曲线难以进行地层对比的剖面，可以用自然伽玛曲线进行。另外，曲线可在下套管的井中进行，因此广泛应用于工程技术测井，如跟踪定位射孔、找套管外窜槽等。曲线应用原理：不同的地层中，声波的传播速度是不同的。声波速度测井仪在井下通过探头发射声波，声波由泥浆向地层传播，其记录的是声波通过1米地层所需的时间t（取决于岩性和孔隙度）随深度变化的曲线。3

13、.声波时差测井确定岩层孔隙度，识别岩性，对比地层、判断气层 岩石越致密，时差越小，岩石越疏松，孔隙度越大，时差就越大。由于声波在水中传播的速度大于在石油中传播的速度，而在石油中传播的速度又大于在天然气中传播的速度，故岩石孔隙中含有不同流体时，可以从声波时差曲线上反映出，尤其在界面上更为明显。线曲应用划分裂缝性渗透层对于致密岩层的破碎带或裂缝带，当声波通过时，声波能量被大量吸收而衰减，使得声波时差急速增大，有时产生周波跳跃的特征。线曲应用影响声速测井的几个因素1、井径的影响。扩径段声波时差减小，使时差曲线出现假异常。2、层厚的影响。声速测井仪对小于间距的薄地层分辨能力较差。减小间距可以提高对于薄

14、层的分辨能力，但是记录精度就受影响了，特别是探测深度也随之变浅。3、周波跳跃的影响正常情况下，声速测井仪的两个接收探头是被同一脉冲首波触发的，但在含气疏松地层中，由于能量的严重衰减致使首波减弱到只能触发第一接收探头而不能触发第二接收探头的情况下，第二接收探头为后续波所触发时，则会出现测井曲线上的急剧偏转或特别大的时差值，这种现象称为周波跳跃。含气的疏松砂岩、裂缝发育的地层以及泥浆气侵的井段，由于声能量的严重衰减，经常出现周波跳跃现象。所以周波跳跃是疏松砂岩气层和裂缝发育地层的一个特征，可被利用来寻找气层或裂缝带。声波时差曲线的影响因素声波时差曲线的影响因素 周波跳跃周波跳跃声速测井 原理：在视

15、电阻率测井的基础上，为了细分层，减少上下邻层、泥浆及井径对曲线的影响，改装电极系，使电极系靠井壁测量岩层电阻率。这样，大大缩小了电极之间的距离的电阻率测井。.微电极曲线测井（RMG/RMN）曲线应用确定岩层界面划分渗透层确定岩性 曲线应用确定岩层界面 由于它电极距小，紧贴井壁进行测量，消除了邻层屏蔽的影响，减小了泥浆的影响，因此岩层界面在曲线上反映清楚。分层原则是用微电位曲线的半幅点来确定地层顶底界面。对于薄层，必须与视电阻率曲线配合，才能获准确结果。曲线应用划分渗透层 渗透层处，两条微电极曲线出现幅度差，非渗透层处，两条曲线出现很小的幅度差。微电位曲线幅度大于微梯度曲线幅度，称做正幅度差。渗

16、透性岩层在微电极曲线上一般呈正幅度差。当泥浆矿化度很高，使得泥浆电阻率大于侵入带电阻率，微电位曲线幅度低于微梯度曲线幅度，出现负幅度差。曲线应用确定岩性 在碎屑岩沉积剖面上，根据两条微电极曲线幅度差大小，可以定性判断岩石的渗透性好坏，泥质含量的多少。泥岩一般表现电阻率低，曲线平缓无幅度差。渗透性砂岩一般表现曲线幅度值高，两条曲线存在正幅度差。随泥质含量的增加岩石渗透性变差，正幅度差值变小。原理：根据同性电相斥的原理，在供电电极（主电极）的上、下方装上聚焦电极，使其电流与供电电极的电流极性相同，由于电流的排斥作用，使主电流只沿侧向（垂直井轴）进入地层。.三侧向测井(LLD/LLS)深浅三侧向曲线

17、重叠判断油水层确定地层电阻率。三侧向视电阻率曲线的特点是对高阻层具有对称性，最大值在地层中点，解释时读最大值，可以确定地层电阻率，且对薄层分层能力比其它电阻测井要清晰得多。根据两条曲线的幅度差可以划分渗透层和油气水层。油层、气层幅度差大，且显示正幅度差，水层幅度差小，或显示负幅度差。曲线应用.视电阻率测井 普通电阻率测井包括视电阻率测井短电极（0.25米、0.45米）、长电极（2.5米、4米）测井等。原理：测量岩石电阻率，反映岩石的岩性及所含油水性质。测井时放入井中的那组电极（包括供电电极和测量电极）叫做电极系。分为电位电极系和梯度电极系两类。当地层较薄时，为了估计地层是否具有渗透性，因此采用了分辨能力更高、几乎不受围岩、高阻邻7层和泥浆影响的微电极测井。根据各类型电极系测得的曲线在岩层界面的特点，可以准确地确定岩层分界面的位置。在搞清岩性与电性关系的基础上，利用视电阻率曲线可以判断岩层的岩性，划分油气水层。划分岩层界面确定岩性。曲线应用