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地球物理测井-绪论

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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地球物理测井主讲人:李维彦长江大学地球物理与石油资源学院课程名 :地球物理测井方法原理• 教 材 : 矿场地球物理测井技术资料解释 陈一鸣等编• 参考书 :声波测井原理 楚泽涵• 电法测井 张庚骥• 放射性测井原理 黄隆基• 学时 : 40• 成绩评定方法 : 平时占 30% 考试占 70%• 联系电话 :13507218696诸 论• 一、什么是地球物理测井二 、地球物理测井发展历史• 三、地球物理测井主要内容• 四、地球物理测井过程• 五、地球物理测井作用• 六、地球物理测井面临问题诸 论一、什么是地球物理测井石油勘探开发相关专业 :地质 :研究油气藏的形成和分布规律 ;物探 :寻找可能储油空间 ;测井 :探测评价储集层钻井 :采油 :定义 :利用物理学的基本原理 ,采用 先进的仪器设备 ,探测井壁介质的 物理特性参数 (电 /声 /放射性质 ),评价储集层的孔隙性渗透性含油性质 球物理测井发展历史1、早期阶段 (1929通电阻率测井是当时主要的测井方法 ,其他还有 .G 把以前的定性分析发展到定量水平诸 论2、中期阶段 (1949 1)感应 \声波速度 \侧向 \补偿中子 \补偿密度相继问世 ; • 2)1956年 • 3) 直观判断油水层• 我国 期阶段 (1969 1)70年代计算机技术在测井作业中得到应用 ;• 2)数控测井技术发展起来• 3700系统 /3)车载计算机在井场及时为用户提供快速直观解释结果• 4)测井数据和处理数字化4、现代 (1979-)• 1)测井手段日趋完善新型仪器得到应用 ;• 地层倾角 \长源距声波 \自然伽马能谱• 2)成像测井出现 ; • 5700系统 /3)计算机技术广泛应用到数据采集和处理提高测井资料的精度和资料处理能力 ;• 4)测井资料和地质 \地震 \测试等综合应用三、地球物理测井主要内容1电法类 :自然电位测井侧向测井 (三 /七 /双 )电阻率测井 :普通电阻率测井微电阻率测井 (微电极 /微电位 /…)感应测井2声波类 :声波速度测井声波全波列测井声波幅度测井 (放射性类 :自然伽马测井密度测井中子测井中子寿命测井诸 论一般完整裸眼井测井项目应该包括 :• 指示泥值 :R/反映孔隙度 :反映饱和度 (含油性 ):探测深度不同的三条电阻率曲线 (深 /中 /浅 )• 若有需要加测其他测井项目四、地球物理测井过程1资料采集阶段诸 论2资料解释阶段• 1)划分储集层 ,确定岩性 ;• 2)计算储集层参数 :• 泥值含量 孔隙度 饱和度• 有效厚度 渗透率等• 3)确定油水层• 4)其他应用五、地球物理测井作用1作用1)划分地层 ,建立钻井地质剖面 ;2)准确得到地层深度 ;3)评价油气储集层的生产能力 :计算孔隙度 /饱和度 /渗透率 ;4)进行地层 ,对比研究构造产状和地层沉积等问题 ;5)研究井的技术状况如井温 ,井径 ,固井质量等6)油层动态监测 2地位• 1)它是油藏描述中地层分析与油气评价的主要依据• 2 )它是 解释构造问题及进行沉积相研究的重要手段• 3)它是 采油工作者进行井内监视与诊断的手段• 4 ) 地质约束、物理约束 ;层 — 非储层) ;第二章地球物理测井基础主要讨论三个问题1、岩石及其性质2、岩石的储集性质3、一 、岩石的组成• 岩石骨架• 胶结物• 孔隙二 、 岩性分类• 1 、 砂岩• 2 、 泥岩• 3 、 石灰岩• 4 、白云岩• 5 、变质岩• 6、岩浆岩三 、岩性剖面• 1 、 砂泥岩剖面• 砂泥岩剖面岩石类型主要是 碎屑岩和泥岩 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。• 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、泥岩交替出现 ,测井解释称之为砂泥岩剖面 。• 2 、 碳酸盐岩剖面• 碳酸盐岩剖面 主要岩石类型是石灰岩和白云岩,过度类型的泥灰岩也属此类。• 3 、 特殊岩性剖面• 除 砂泥岩剖面和碳酸盐岩剖面 以外的岩石剖面如岩浆岩、变质岩泥岩等,人们习惯称它们为特殊 储层分类及要确定的储集层参数一 . 储集层的特点及分类1.什么是储集层石油和天然气是储存在地下具有孔隙、孔洞或裂缝 ( 隙 )的岩石中的。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: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)之间必须相互连通 ,在一定压差下能够形成油气流动的通道。我们把具备这两个条件的岩层称为储集层。简单地说 ,储集层就是具有连通孔隙,即能储存油气 ,又能使油气在一定压差下流动的岩层。2.储集层的特点孔隙性: 储集层或者说岩石具有由各种孔隙、孔洞、裂缝(隙)形成的流体储存空间的性质;渗透性: 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 。我们常说的油层、气层、水层、油水同层、含油水层都是储集层,因为它们不管产什么,都具备以上两个条件; 而泥岩层只具有孔隙性,无渗透性,所以不是储集层。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。3.储集层的分类通常按成因和岩性把储集层划分为三类 :碎屑岩储集层 、 碳酸盐岩储集层 与 特殊岩性储集层 。前两类是主要的储集层。1)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。目前 ,世界上已经发现的储量中大约有 40%的油气储集在此类储层 有时伴有裂隙 (缝 )、微孔隙以及成岩过程中所产生的各种次生孔隙。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 ,同时还受颗粒均匀程度 (分选程度 )、颗粒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、磨圆程度越好、颗粒之间充填胶结物越少 , 则其孔隙空间越大、连通性越好 ,即储油物性越好。2)碳酸盐岩储集层在世界油气田中 ,碳酸盐岩储集层占很大的比重 ,目前世界上大约有 50%的储量和 60%的产量属于这一类储集层。 碳酸盐岩储集层以孔隙结构为特点可以分为三类:孔隙型、裂缝型和洞穴型。• 它与碎屑岩储集层的储集空间极为相似,包括两类孔隙,一类是粒间孔隙、晶间孔隙和生物腔体孔隙;另一类是白云岩化以及重结晶作用形成的粒间孔隙。孔隙型碳酸盐岩储集层的储集物性、孔隙分布、油气水的渗滤以及泥浆侵入等特点均与砂岩相似,适用的测井方法和解释方法也基本相同,它也是目前测井资料应用最成功的一类储集层。集层的孔隙空间主要由构造裂缝和层间裂缝组成,由于裂缝的数量 、形状和分布可能极不均匀,故孔隙度和渗透率也可能有很大的变化,油气分布也不规律,裂缝发育的 储集层具有渗透率高和泥浆侵入深的特点。• 这类储集层的孔隙空间主要是由溶蚀作用产生的洞穴,洞穴形状各异,大小不一,分布不均匀,对于常用测井方法的探测范围来说,洞穴的存在也往往具有偶然性,这样就给测井解释带来相当大的难度只有当洞穴小且分布比较均匀的时可用中子孔隙度与声波孔隙度之差作为次生的洞穴孔隙度,以中子或密度孔隙度计算含油气饱和度。3)特殊岩性储集层除碎屑岩和碳酸岩以外的岩石形成的储集层,如岩浆岩 、变质岩泥岩等,人们习惯称它们为特殊岩性储集层,对于这些储集层,目前的测井解释效果比较差,尚有一些技术难关需要克服。二 . 储集层的基本参数储集层的基本参数包括评价储集物性的 孔隙度 和 渗透率 ,评价储集层含油性的 含油气饱和度 、 含水饱和度 与 束缚水饱和度 , 以及 储集层的厚度 等 。用测井资料进行储集层评价及油气分析 ,就是要通过测井资料数据处理与综合解释来确定这些储集层参数 ,并对储集层的性质给以 综合评价。一 )孔隙度1.定义:储集层的孔隙度是指孔隙体积占岩石体积的百分数 ,它是说明储集层储集能力相对大小的基本参数。测井解释中常用的孔隙度概念有 总孔隙度 、 有效孔隙度 和 缝洞孔隙度 。其中, 总孔隙度 是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数,用 Φt 表示;有效孔隙度 是指具有储集能力的有效孔隙占岩石体积的百分数,用 Φe 表示;缝洞孔隙度 是指有效缝洞孔隙占岩石体积的百分数,用 Φ 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。这三种 孔隙度的定量表达为 :Φt =( V)× 100%Φe =()× 100%Φ 2=(V)× 100%式中 外 ,有时还用 “ 残余孔隙度 ” 概念 ,它表示岩石中的无效孔隙或 “ 死孔隙 ” 体积(即互不连通的孔隙及微毛细管的体积)占岩石体积的百分数。一般来说 ,未固结的和中等胶结程度的砂岩 ,其 Φt 接近;但胶结程度高的砂岩 ,特别是碳酸盐岩 ,其中 Φt 通常比 Φe 大很多。同时 ,随着地层的埋藏深度增加 ,胶结和压实作用增强 , 砂岩的孔隙度也降低。砂岩的总孔隙度一般在 5%~30%;储油砂岩的有效孔隙度一般变化在 10%~25%。孔隙度低于 5%的储油砂岩 ,除非其中有裂缝、孔穴之类 ,一般可认为无开采价值。在碳酸盐岩储集层中 ,还要将有效孔隙中的粒间孔隙(又称基块孔隙 )与缝洞孔隙加以区别。因为碳酸盐岩一般都比较致密 ,原始基块孔隙性和渗透性都比较差 ,只有裂缝和孔洞比较发育时才具有生产能力。因此 ,碳酸盐岩的缝洞孔隙度是其产能的重要标志。现在广泛应用测井资料来计算地层的孔隙度及泥质含量。测井地层评价理论认为 :泥质和其他岩石所含泥质的孔隙是微毛细管孔隙 ,不是有效孔隙;计算的纯岩石孔隙度为有效孔隙度。泥质砂岩中包含泥质孔隙在内的孔隙度是总孔隙度 ,泥质岩石中除去泥质孔隙外的孔隙度为有效孔隙度 , 即 Φe =Φt 1.定义:在有压力差的条件下 ,岩层允许流体流过其孔隙孔道的性质称为 渗透性 。岩石的渗透性的大小是决定油气藏能否形成和油气层产能大小的重要因素。常用渗透率来定量表示岩石的渗透性。常用单位是 10实践证明 ,当只有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;而当有多种流体 (如油和水 )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 和 相对渗透率 。二 )渗透率1) 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 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。测井解释上通常所说的渗透率 ,就是指岩石的绝对渗诱率。根据岩石绝对渗透率大小 ,按经验可把储集层分为:小于 1到 15× 10差到尚可;15× 100× 10属中等;50× 1050× 1050× 10000× 10属很好 ;大于 1000× 10属极好。2) 有效渗透率 :当两种上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或相渗透率 ,岩石对油、气、水的有效渗透率分别用 g、 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。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。通常用 、水的相对渗透率。岩石的润湿性对储集层的相对渗透率、束缚水饱和度和残余油饱和度的大小有相当大的影响。岩石的润湿性 是指岩石颗粒表面被液体附着的能力。一般认为天然气对岩石是非润湿性的 ,而油和水对岩石都有一定的润湿性 ,但大部分岩石总是被首先存在的液体润湿的。相对而言 ,容易被水附着的岩石称为 亲水储集层 ,而容易被油附着的岩石称为 亲油储集层 。在亲水储集层中 ,束缚水饱和度较高 ,大多是 0%,油和水相对渗透率相等的点 w>50%), 而残余油饱和度较低。亲油储集层与此相反 ,一般 15%, 点 w<50%, 但油水同出的范围很大。虽 然岩石的润湿性影响较大 ,但目前测井资料还没有能识别润湿性的方法 ,一般要根据岩心测定的资料 ,由地区经验确定岩石的润湿性。通常不含油的地层是亲水的 ,而含油层可以是亲水和亲油的 ,由于长期被油饱和 ,原来亲水的地层也可能变成亲油的。三 )饱和度1.定义: 饱和度 是某种流体 (油、气或水 )所充填的孔隙体积占全部孔隙体积的百分数。饱和度是用来表示岩石孔隙空间所含流体的性质及其含量的。2.分类1) 含水饱和度 :岩石含水孔隙体积占总孔隙体积百分数 ,称为含水饱和度 , 用 岩石孔隙总是含有地层水的 ,其中被吸附在岩石颗粒表面的薄膜水和无效孔隙及狭窄孔隙喉 道中的毛细管滞留水 ,在自然条件下是不能自由流动的 ,称之为 束缚水 ;而离颗粒表面较远 , 在一定压差下可以流动的地层水 ,称为 可动水或自由水 。相应地 ,有束缚水饱和度 且有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 油、气与束缚水三相共存。3.束缚水与岩性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、孔隙孔道越窄 ,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 且 ,即只含束缚水时为油 (气 )层;反之 , 当 且 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 0%~50%,情况很少。但当油气聚集在天然裂缝或洞穴中时 , 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。2) 含油气饱和度 :岩石含油气体积占总孔隙体积的百分数 ,用 且 h=1。当地层只含油时 ,用 且 o=1;当地层只含气时 ,用 且 g=1。地层条件下的石油一般含有溶解气 ,故常用含油气饱和度 ,它又常简称为含油饱和度或含烃饱和度。四 )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。• 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。1 、 岩石电阻率与岩性关系不同的岩石电阻率不同火成岩 :高 (致密 坚硬 不含地层水 )岩石电阻率岩石骨架 :不导电沉积岩 :低 胶结物 :油气 :不导电孔隙地层水 : 岩石电阻率2 、 岩石电阻率与地层水的关系岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率1:与地层水所含盐类化学成分的关系 ;2:与 地层水矿化度的关系3 、 岩石电阻率与孔隙度关系岩石电阻率与孔隙度大小有关 含流体越多 ,岩石的导电能力越强 ,电阻率越小 孔隙中完全充满水的岩石的电阻率 性有关 性一定时常数结情况和孔隙形状有关而与地层水的电阻率无关 相对电阻率 ) 用  常数那么 是什么样的关系 ?其中 :隙中完全含水地层电阻率 ;层水电阻率 ;a:与岩性有关的比例系数 (.5)m:胶结指数 ()实验表明 :4 、 岩石电阻率和含油饱和度关系当岩石含水和油时 ,油水在孔隙中的分布特点 (如图 ):水包围在岩石颗粒的表面 ,孔隙中央部分充填石油 油岩石的电阻率与该岩石含水时的电阻率高 岩石的电阻率越高 为此定义 电阻增大系数 I:同样 是什么样的关系 ?实验研究表明 或含油饱和度 )有关 ,即 :系数 它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响 b=1,n=2( 原始地层)(阿尔奇公式实验研究表明系数 它们表示油水在孔隙中的分布状况对岩石电阻率的影响 b=1,n=2( • 1、泥浆侵入现象• 在钻井过程中 ,通常保持泥浆柱压力稍微大于地层压力 ,在压力差作用下 ,泥浆滤液向渗透层侵入 ,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而形成 侵入带 ,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成 泥饼 ,这种现象叫 泥浆侵入 .• 泥浆侵入分两类 :• 高侵 :侵入带电阻率 t;• 低侵 :侵入带电阻率 t• 水层经常发生高侵现象 ,油层经常发生低侵现象 ,二、渗透层泥浆侵入及电阻率剖面2 、 井壁介质的电阻率分布泥浆 原始地层)(那么在冲洗带该公式能成立吗 ?如何变化 ?在冲洗带该公式能成立但要进行变化 ,即 :(冲洗带)原始地层)x m fR x  (11而在冲洗带一般在原状况地层
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