測井解釋方法與技術,測井資料解釋方法與技術

時間 2021-05-07 19:59:50

1樓:中地數媒

測井資料解釋可分為定量、半定量和定性三種型別。前者主要由計算機來實現,而後者則主要通過人工分析來完成,兩者起著相互補充、相互印證的作用。應當承認,先進的計算機解釋技術是實現各種複雜地質分析和數值運算的有力手段,也需要指出,單純的計算機資料處理,並不能完全解決測井解釋面臨的各種問題。

這是因為測井所要解決的地質、工程問題,一般不能僅用單純的地質-數學模型及相應的解釋方程所描述。它既有數值運算,也包含著由多種經驗法則組成的非數值運算。大量事實也證明,使用常規的計算機處理方式,只能為測井解釋提供分析問題的手段,而不能最終提供綜合解題的能力和自動決策的最佳答案。

因此,在測井解釋中,充分利用各種有用資訊(包括地質、錄井、測試和岩心分析資料),認真分析各種可能的情況,藉助專家的知識和經驗,對提高測井解釋的地質效果是十分必要的。下面我們通過對一些地質問題的解決的闡述,說明測井解釋的一般方法。

15.6.1 劃分鑽井地質剖面和識別儲集層

測井資料是劃分鑽井地質剖面的可靠手段,它不僅可以準確確定不同性質岩層的頂底介面,而且可以判別巖性,確定儲集層及其儲集特性。下面討論兩種主要岩層剖面。

15.6.1.1 碎屑岩剖面

碎屑岩剖面的主要巖類是砂岩(各種粒級)、泥岩和它們的過渡巖類,有時也有礫岩及砂岩與礫岩的過渡巖類。利用目前常規的測井方法,可以較好地解決劃分其巖性剖面和確定儲集層問題。其中較有效的方法是自然電位、自然伽馬和微電極測井,其他測井方法如電阻率和聲波等也有重要的輔助作用。

通常,泥岩層都具有正的自然電位和較高的自然伽馬讀數,微電極系曲線讀數最低且無幅度差。砂岩層的顯示特徵正好與此相反。砂岩巖性純、孔滲性好,有較明顯的自然電位負異常,自然伽馬低讀數以及微電極系曲線的正幅度差等特徵,且井徑曲線常表現為實測井徑值小於鑽頭直徑。

據此,也不難將剖面上的砂岩儲集層劃分出來,並可進一步根據這些曲線特徵的明顯程度判斷其滲透性的好壞。

剖面上的非滲透性緻密岩層,如緻密砂岩、礫岩等,其自然電位和自然伽馬曲線特徵與一般砂岩基本相同,但它們有明顯高的電阻率值和低的聲波時差讀數,容易根據微電極系或球形聚焦曲線,再配合徑向電阻率曲線和聲波時差曲線將它們劃分出來。

利用滲透性地層與非滲透性泥頁岩和緻密層之間的電性差異,可以劃分出儲層中的非滲透夾層,進而確定儲層的有效厚度。岩層介面的劃分,通常是用直觀性較好的自然電位或自然伽瑪曲線和分層能力較強的微電阻率曲線,同時參考徑向電阻率曲線和孔隙度測井曲線來實現。如圖15-11是碎屑岩剖面上主要巖性在常規測井曲線上的顯示特徵和用這些曲線劃分岩層剖面及確定儲集層的例項。

在實際工作中,我們也可能遇到與所述規律不相符合的一些特殊情況,如含放射性礦物的高伽馬儲層,含高礦化度地層水的低電阻率儲層,以及由於泥漿濾液礦化度大於地層水礦化度而使儲層的自然電位曲線表現為正異常等等,對此需根據有關資料做出具體分析。

15.6.1.2 碳酸鹽巖剖面

碳酸鹽巖剖面的主要巖類是石灰岩、白雲岩,也有泥岩、部分硬石膏以及這些巖類的過渡巖。儲集層主要是在緻密、巨厚石灰岩或白雲岩中的孔(洞)隙和裂縫發育帶,因此與砂岩儲集層不同之處是,它與周圍圍巖具有相同的巖性。

劃分碳酸鹽巖剖面的巖性可用常規的自然伽馬、徑向電阻率和孔隙度測井(聲波、密度和中子)曲線。通常,泥岩層具有高伽馬、低電阻率和高時差、低密度及高中子孔隙度等特徵;緻密的純石灰岩、純白雲岩,具有低的自然伽馬和電阻率值高達數千甚至上萬歐姆·米的特徵,且在孔隙度測井曲線上有較典型的特徵值。如石灰岩:

δt=47.5μs/ft(1 ft=0.3048 m),ρb=2.

71g/cm3,φn=0;白雲岩:δt=43.5μs/ft,ρb=2.

87g/cm3,φn=0.04;硬石膏的典型特徵是,自然伽馬為剖面最低值,電阻率為最高值,且體積密度最大(ρb=2.98g/cm3),很容易加以識別。

碳酸鹽巖剖面上的儲集層,由於其孔隙或裂縫發育,泥漿濾液的侵入造成電阻率明顯降低(低於圍巖),成為區分碳酸鹽巖儲層與非儲層的一個重要標誌。電阻率降低的數值與裂縫的發育程度有關。通常可低達數百歐姆·米甚至數十歐姆·米。

在孔隙度測井曲線上,儲集層的顯示特徵也較明顯,即相對於緻密層有較高的時差值,較低密度值和較大的中子孔隙度讀數。特別是當裂縫較發育時,聲波曲線還常顯示出較明顯的周波跳躍特徵。

在實際劃分碳酸鹽巖剖面上的儲集層時,應首先尋找低電阻率地層;其次,利用自然伽馬曲線的相對高值排除其中的泥質層。然後,根據徑向電阻率曲線的差異和孔隙度測井曲線的顯示特徵圈定出儲集層,並進一步判斷其滲透性的好壞。如圖15-12是碳酸鹽巖剖面上主要巖性及儲層的測井響應特徵例項。

15.6.2 確定儲集層引數

在前述的測井分析程式中,我們已經介紹了幾種主要儲集層引數(孔隙度、飽和度和滲透率等)的常規確定方法,這裡僅就程式中未能涉及到的一些問題作進一步補充。

圖15-11 碎屑岩剖面主要巖性及儲層的測井響應特徵例項

圖15-12 碳酸鹽巖剖面主要巖性及儲層的測井響應特徵例項

15.6.2.1 確定孔隙度

在用孔隙度測井資料確定儲層孔隙度時,對於高、中、低孔隙度的地層剖面,使用三孔隙度系列,一般都有較強的求解能力。也廣泛使用單一的聲波測井方法計算孔隙度,因為它的探測深度較深,對井眼條件的敏感性較低,且受岩石中可能存在的重礦物的影響較小。若再用岩心分析資料對聲波測井資料求得的孔隙度作進一步刻度,一般都能滿足儲層評價中定量計算孔隙度的要求。

也需要指出,岩石的聲波速度不是僅與孔隙度有關,它還受巖性、壓實程度、膠結程度、孔隙結構,以及孔隙流體性質等諸多因素的制約。因此,線性形式的威利時間平均公式常常不足以表達這種複雜的關係。2023年,法國道塔爾石油公司通過聲波時差與孔隙度之間關係的研究,提出了「聲波地層因素」概念,其表示式為

勘查技術工程學

或勘查技術工程學

式中:fac為聲波地層因素;x為巖性指數,與巖性和孔隙結構有關。對於砂岩、石灰岩和白雲岩,x的經驗值分別為1.6,1.76和2.00。

由於式(15.6-1)與電阻率地層因素-孔隙度關係式十分相似,故有「聲波地層因素公式」之稱。將其表示成孔隙度的計算形式為

勘查技術工程學

在給出岩石的巖性指數和骨架聲波時差之後,可由該式計算孔隙度。它的特點是不需要作聲波壓實校正,也不需要流體聲波時差,因而避免了這兩個引數引起的誤差。該式不適用於天然氣層。

對於天然氣儲層,特別是疏鬆的高孔隙砂岩含氣層,當聲波曲線出現周波跳躍時,將無法用聲波曲線計算可靠的孔隙度值。此時可用中子、密度測井由下式近似估算氣層孔隙度

勘查技術工程學

式中:φn、φd分別是中子、密度測井計算的孔隙度值(%)。

對於裂縫性儲層,提出了一種利用電阻率測井資料計算裂縫孔隙度的方法。由於這類儲層的總孔隙度由巖塊孔隙度φb和裂縫孔隙度φf兩部分構成,假定岩層淺部裂縫中有泥漿侵入而巖塊孔隙及岩層深處的裂縫中無泥漿侵入,則根據並聯電路原理和阿爾奇方程可匯出計算裂縫孔隙度的方程為

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式中:rm為泥漿電阻率;mf為裂縫的孔隙度指數,通常為1~1.3。

15.6.2.2 確定飽和度

目前,在常規測井解釋中主要是利用電阻率測井資料,由阿爾奇方程計算油氣儲層的含水飽和度。儘管阿爾奇方程在應用中也暴露出了許多問題,但它仍是目前指導油氣層測井解釋的理論基礎。實踐表明,用好阿爾奇方程的關鍵,是根據岩石型別和岩石結構正確確定方程中的經驗係數a、m、n和b,或根據對具體儲層的研究,提出一些針對性強和更加適用的派生公式。

下面列舉幾種評價泥質砂岩和碳酸鹽巖油氣層的幾種派生飽和度公式。

(1)分散泥質砂岩油氣層飽和度方程

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式中:q為分散泥質含量,它是分散泥質體積佔岩石總孔隙體積之比,即q=vsh/vφ,

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(2)層狀泥質砂岩油氣層飽和度方程

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式中:vsh為層狀泥質砂岩的泥質含量;φ為層狀泥質砂岩的有效孔隙度,它與純砂岩部分的有效孔隙度φsd之間的關係為φ=φsd(1-vsh)。

(3)混合泥質砂岩油氣層飽和度方程

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(4)裂縫性碳酸鹽巖油氣層飽和度方程

巖塊含水飽和度由下式計算

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式中:rtb為巖塊電阻率;mb和nb分別是巖塊孔隙度指數和飽和度指數;rtb為巖塊真電阻率,可由下式確定

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mf為裂縫的孔隙度指數。

裂縫含水飽和度目前還很難根據測井資料直接確定,它與裂縫壁的束縛水厚度hbw成正比,而與裂縫寬度b成反比。通常認為,只要裂縫寬度大於10μm,裂縫含水飽和度將小於5%。因此,一般情況下,裂縫性油氣層的裂縫含油氣飽和度特別高。

裂縫性油氣層的總含水飽和度swt等於裂縫含水飽和度與巖塊含水飽和度的算術加權和。若用vf表示裂縫孔隙度佔岩石總孔隙度的是百分數(稱為裂縫分佈指數),則

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另外,也可用電阻率測井資料計算,即

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式中m和n為總孔隙度指數和總含水飽和度指數,rtc為裂隙性地層的真電阻率。

15.6.2.3 確定滲透率

確定儲集岩石的滲透率是測井解釋的一個難題,主要原因是影響岩石滲透率的因素較多,隨機性較強,加之目前還缺乏能直接反映岩石滲透率的測井手段。因而,現有的方法基本上都是通過統計分析建立由測井計算的孔隙度、束縛水飽和度與岩心分析滲透率之間的經驗關係式。侷限性較大,很難達到地質分析所要求的精度。

應用核磁共振測井資料計算儲層滲透率是目前較有效的方法。岩心實驗分析得出的計算滲透率的兩個主要經驗公式是

sdr方程

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timur方程

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式中:φnmr為核磁測井求得的孔隙度;φf和φb分別是自由流體和束縛水孔隙度;t2log為t2的對數平均,c、a1、a2、b1和b2為經驗係數。對於砂岩地層,通常取a1=4,a2=2,b1=1,b2=2。

係數c1和c2對於不同地區或層段可能不一樣,可通過實驗分析確定。一般情況下(砂岩),c1=4,c2=10。

求高手解答解釋謝謝,請求高手幫忙解答與解釋。

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