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储层的岩性分析

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第三讲 储层的岩性分析第三讲 储层的岩性分析地质上鉴定岩性的方法:直接岩性观察岩样制成薄片(显微镜)化学分析(全分析、 同类型的岩性在测井曲线上具有不同的响应特征。利用测井资料识别岩性是地质解释的第一步。( 1)对进行地质录井的生产井或生产层段,地质人员可以依据录井剖面结合标准曲线,提出深度准确的地层岩性解释剖面(完井剖面)。( 2)对不进行地质录井的生产井或生产层段,就需要通过所有的测井曲线,对生产层段逐层进行岩性分析,细分储层并挑出其中夹层。第三讲 储层的岩性分析综合利用测井曲线进行岩性识别应该在对区域地层剖面了解的基础上,并对关键取芯井建立四性(岩性、物性、含油性、电性)关系的前题下进行, 参考主要岩性的理论测井响应值 ,对单井组合测井曲线进行综合分析、比较,确定其岩性。第三讲 储层的岩性分析地质人员还常用 统计的方法 ,找出本区主要岩性的各种测井响应值域,用判别分析或聚类分析等手段在计算机自动分层基础上划分岩性。同时,用 曲线重叠法、交会图法 半自动识别骨架成分方法也是当前测井解释人员常用的方法。曲线重叠技术判断某些简单、纯岩性层有效。交会图在识别骨架成分上要优于曲线重叠法。目前利用交会图可以识别三种甚至四种骨架成分体积含量。第三讲 储层的岩性分析复杂岩性的识别可建立在 多次交会图 判断岩性骨架成分上,再依据体积模型建立各种测井响应方程,求解方程组,获取各骨架成分含量。但是这种岩性剖面仅能展示骨架多成分的纵向变化,还需结合曲线特征,分层并定出岩性具体名称。若用地球化学测井最新成果可直接提供剖面分段的矿物组合及含量。第三讲 储层的岩性分析一、综合利用测井曲线定性识别岩性定性划分岩性 —— 是人们利用 测井曲线的形态特征 和 读数的相对大小 ,根据长期生产实践积累的一些 规律性认识 (或经验)去划分地层岩性的方法。划分岩性原则 : 比较差异形态特征曲线幅度(绝对) 地质刻度经验性认识、规律性它是手工解释中常用的方法,显然,其解释结果的可靠性取决于人们的实践经验和岩性剖面的复杂程度。为了定性地划分岩性,地质人员必须在熟悉区域地质情况以及掌握研究区地质沉积特征、地层层序及厚度变化规律的基础上,通过一口或几口井较完整的钻井取心或岩屑录井资料,与测井资料详细分析对比,掌握各种岩性地层在不同测井曲线上的特征。一、综合利用测井曲线定性识别岩性下表列举是人们从长期的生产过程中总结出来的几种常见的主要岩层测井特征。根据这些特征,一般可以划分那些 成分较单一 的井剖面岩性。一、综合利用测井曲线定性识别岩性各种岩性的测井特征声波时差(μs/m)体积密度(g/子孔隙度(%)中子伽马自然伽马自然电位 微电极 电阻率 井径泥岩 >300 值 低值 高值 基值 低,平直 低值 >钻头煤 350φ0 φ0值异常不明显或很大正异常(无烟煤)高值无烟煤最低接近钻头砂岩 250 中等 中等 低值 明显异常 中等 ,明显正差异 低-中等 略 钻头测井方法曲线特征岩性在实际应用时,各种测井方法区分岩性的能力是不同的,一般地说, 性密度测井 所提供的 光电吸收截面指数 性划分岩性的步骤:A。 用 岩和生物灰岩的 电极有正幅度差,而致密灰岩和泥岩的 电极无幅度差。B。利用声波时差和微电极测井曲线区分砂岩和生物灰岩;砂岩声波时差要高于生物灰岩,而微电极测井曲线则表现出砂岩的曲线幅度低于生物灰岩的特征。C。利用电阻率可区分泥岩和致密灰岩。致密灰岩为高阻,泥岩为低阻。下面分别对常见的碎屑岩剖面和碳酸盐岩剖面进行详细说明。1. 碎屑岩剖面( 1) 对碎屑岩剖面 , 应先区分出砂岩 、 泥岩 。比较有效而常用的测井资料是: 或 、 微电极和井径a. 砂岩层 实测井径值一般小于钻头直径 , 且井径曲线比较平直规则 。b. 泥岩层 没有或只有小的幅度差 。 2)划分砂泥岩后,再进行细分岩性a.非渗透层非渗透层可细分为纯泥岩、砂质泥岩、钙质泥岩、炭质页岩、页岩、油页岩、煤层。细分时主要依靠电阻率曲线、 参考有关的井径曲线和 泥岩: 于泥质颗粒吸附负离子,产生附加导电性,使 质泥岩: 峰), 质页岩、页岩、油页岩: 依据 ρ b(体积密度)和 合利用测井曲线定性识别岩性b.渗透层(砂层)砂岩类常见有:纯砂岩、钙质砂岩、泥质砂岩。按粒度分有:粉砂岩、砂岩、砾岩。 常用 质砂岩:常出现在砂层顶或底段,为致密层,在微电极曲线上显示薄层、高阻、刺刀形曲线特征。泥质砂岩:(相对纯水层而言) 合利用测井曲线定性识别岩性砂泥岩剖面综合资料测井曲线2. 碳酸盐岩剖面在碳酸盐岩剖面中的渗透层 , 通常是夹在致密层中的裂隙带 。按岩性可分为:灰岩 、 白云岩以及它们之间的过渡类型 , 如泥灰岩等 。 作为储层除泥灰岩外 , 其余岩性都具有一定程度的储集性 。主要用 泥灰岩 ( 为非储层 ) : 其余 ( 为储层 ) : 由于裂隙性储集层以致密的碳酸盐岩为其围岩,这就使它具有相对低的电阻率、中子伽玛测井值和相对高的常所说的 “ 两低一高 ” ) 。一、综合利用测井曲线定性识别岩性3. 膏盐层剖面均为非渗透层 , 组成封闭好的盖层 。膏盐剖面地区 , 由于微电极及 故划分岩性主要依据 电阻率测井 、 孔隙度测井 、 井径 。石膏、硬石膏、芒硝、盐岩、钾盐都具高阻特征,但石膏、硬石膏、芒硝、盐岩 钾盐 岩还具有明显的扩径现象。一、综合利用测井曲线定性识别岩性煤层 :低 密度、高声波时差、高中子孔隙度、高电阻率砂岩 :低 密度、低 -高电阻率白云岩 :低 密度、低中子孔隙度、中-高电阻率泥岩 :高 密度、中-高 电阻率利用地质统计方法 , 从取心井出发 , 建立已知岩性与其相应测井响应井的关系图版 , 扩展到未取心井 , 将其测井响应值转换成岩性 。具体方法很多 , 有利用建图版方式 ( 交会图、 直方图 ) , 也有直接用计算方式如判别分析或聚类方法来识别岩性 。二、利用地质统计方法半自动识别岩性取数口井的岩心分析数据,以此为例,可作出△ b、△ φN— ρ确定各种实测岩性点的位置,并确定出各岩性的测井参数下限。二、利用地质统计方法半自动识别岩性Δ b(g/Ωm) φ N(%)砂岩 砂质泥岩 >2%。二、利用地质统计方法半自动识别岩性分别依据油田岩心描述确定的各岩性及相应的孔隙度值(测井计算得到)作孔隙度分布直方图(下图),该砂岩峰值为 20- 22%,最低值为 12%,与储层物性下限统一。最低值 砂岩峰值二、利用地质统计方法半自动识别岩性而由△ 图),下限 0%,相应的△ 、利用地质统计方法半自动识别岩性某油田某井区风城组 用地质统计方法半自动识别岩性从图中可以看出,研究井区风城组 熔结角砾岩: 中伽马,伽马值在 80声波,声波值普遍在 67以上;气孔状结构发育。• 熔结凝灰岩: 分为两种情况:( 1)气孔结构发育时,测井特征体现为高伽马,伽马值在120以上;高声波,声波值普遍在 70以上;( 2)气孔结构不发育时,测井特征体现为伽马不确定,伽马值在 40声波,声波值普遍在 65以下。• 凝灰熔岩: 伽马不确定、伽马值在 40声波,声波值普遍在 65以下。层状结构不发育。从岩性识别图板可以看出,凝灰熔岩和气孔不发育的熔结凝灰岩从测井特征上很难区分开。二、利用地质统计方法半自动识别岩性孔隙度测井方法探测范围浅 , 它反映冲洗带的岩性及孔隙度值 , 受储层内部流体类型的影响较小 , 可作为识别岩性的辅助手段 。常用孔隙度测井曲线的重叠法识别岩性 , 常用中子 φ N、 密度 ρ b( 或 φ D) 测井曲线重叠 。 由于 φ N、 φ 在灰岩段 ( φ N= φ D= 0 ) 两条曲线重叠 , 其他岩性段 φ N、 φ 可以以其特征值识别岩性 。 见下图 。三、利用重叠曲线方法快速识别岩性三、利用重叠曲线方法快速识别岩性ΦC N 度重叠理想化示意图及应用实例六种岩性依次为:砂岩、石灰岩、白云岩、硬石膏、盐岩、泥岩几种常见岩性的理想化现实 200岩性(1 )(2 )(3 )(4 )(5 )(6 )视石灰岩孔隙度Φ 0 15 0 0 15 0 R(1006 C A L ( )英寸 16岩性62324323432视石灰岩孔隙度Φ 0 10 0 0 10 0 白云岩: φφN >φN, φ 与盐密度小有关 ) 。 φN <0( 与含氢指数低有关 )气层: φ φ岩: φD<<φ用重叠曲线方法快速识别岩性岩性泥岩砂岩石灰岩白云岩硬石膏石膏岩盐天然气Φ s Φ n Φ 用交会图技术判断岩性交会图技术应用的是几何作图方法,它利用骨架矿物、天然气、孔隙结构等对几种孔隙度测井响应值不同,再结合岩性密度测井、自然伽马能谱测井等识别岩性,求准孔隙度,这种方法可以识别出较复杂的由 3- 4种以下的矿物组成的岩性。由于理论交会图是针对纯地层提出的,因此,如果岩性中含有泥质时将会使交会点发生偏移,从而使骨架矿物含量及地层孔隙度发生误差,则必须先进行泥质校正。当含有天然气时也会影响测量值,要进行校正,同时它也为识别气层提供了依据。由于不同矿物的测井响应值不同 , 因此可以采用交会图来确定两种矿物的比例 , 并求得比较准确的孔隙度 。 常见的有孔隙度测井交会图 。两种孔隙度测井交会图是指:中子 — 密度交会图中子 — 声波交会图声波 — 密度交会图由于声波受到的影响因素比较多,故中子 —— 密度交会图是一种应用最多的确定岩性和孔隙度的交会图。四、利用交会图技术判断岩性1.用两种孔隙度测井交会图识别由两种矿物组成的过渡岩性在介绍交会图之前 , 先讲一下什么叫密度测井视石灰岩孔隙度 ?所谓密度测井视石灰岩孔隙度 —— 就是不论什么岩性都用石灰岩骨架密度 ( 按:( 1)计算得来的孔隙度 。例如:设砂岩孔隙度 φ =20%,对淡水 ρ f = ρ b =( 1- φ ) ρ φρ岩的体积密度ρ b =( 1- × g/1)式,可求出砂岩的密度测井视石灰岩孔隙度为:φ D =( ÷ ( =22.8%四、利用交会图技术判断岩性从上述这个计算过程来看 , 也可以这样解释密度测井视石灰岩孔隙度的意义:在石灰岩中刻度密度测井仪的孔隙度单位 ( 石灰岩孔隙度 ) , 然后用这个刻度标准去测其它岩性所得的密度孔隙度读数 ,即是视石灰岩孔隙度 , 简称石灰岩孔隙度 。 中子测井也常用石灰岩孔隙度作为单位 , 其意义也与此相同 。后面我们用到的密度孔隙度、中子孔隙度曲线(或数据),除个别例外,基本上都是以石灰岩孔隙度作为单位的。四、利用交会图技术判断岩性右图是井壁中子( 补偿密度( 井交会图。图的纵座标是体积密度或按纯石灰岩刻度的密度视孔隙度,横座标是按石灰岩刻度的中子测井视石灰岩孔隙度,均作过井眼校正,所有的这种形式的交会图都是对饱含液体的纯地层制作的,井内为淡水或盐水泥浆。0 20 30 石灰岩孔隙度)(Φ ) 度测井交会图151050510152025303540密度测井视石灰岩孔隙度体积密度ρbg/ 1 . 0硫岩盐0510152025303540砂岩硬石膏在图上有四条按单一矿物制作的纯岩性线:最上面一条为砂岩线,g/φ 从 0~ 30%的砂岩;第二条为石灰岩线,φ 从 0~ 30%的石灰岩;第三条为白云岩线,g/φ 从 0~ 30%的白云岩;第四条为硬石膏线,g/、利用交会图技术判断岩性该图的制作方法:以砂岩线为例:可假设 φ=0, 5, 10, 15, 20,25, 30%等,先按下表查出砂岩的骨架中子孔隙度φ出饱和岩石液体的中子孔隙度φ后将它们代入方程组:φN=φ× φ 1- φ) × φφ× ρf+ (1- φ)× ρ b,将算出的 φ 得到 φ 为上述数值的各点,然后将各点连线,此线即为纯砂岩的中子 — 密度关系线,同理可作为白云岩线、石灰岩线和硬石膏线。四、利用交会图技术判断岩性四、利用交会图技术判断岩性石灰岩线是由 φ N =φ D =φ 那些点构成的,由于 φ 只有石灰岩线是线性变化的,其它岩性线都略有弯曲,该图版是对充满液体的纯地层制作的,有油气或含泥质的地层也可以用,但要作相应的校正,该图版可由淡水泥浆制作,也可由盐水泥浆制作。四、利用交会图技术判断岩性在应用这个图版解释时 , 把对应某一岩层的密度值和中子孔隙度 ( 均经环境校正 、 泥质校正 ) 点入图版 , 如图上的 如果已知该项岩层是由白云石和方解石两种矿物组成的 ,通过 分别交 A、 孔隙度由 A、 φ= 两种矿物成份的体积百分含量由 如:灰岩百分含量为: = 白云岩百分含量为 根据矿物的百分含量 , 可计算过渡岩性的视骨架密度:(ρ ma)a =+g/0 30 石灰岩孔隙度)(Φ ) 度测井交会图151050510152025303540密度测井视石灰岩孔隙度体积密度ρbg/ 1 . 0硫岩盐0510152025303540砂岩硬石膏这种交会图的 优点 是:既使矿物对象选错了 ( 如岩石由白云岩或灰岩组成 , 而错误认为是砂岩和白云岩 ) , 而求出的 φ和ρ缺点 是:不能确切地指出岩性,只能指出可能的岩性,还必须根据地质条件进行判断。四、利用交会图技术判断岩性 ρ △ 见下图 。 其中 , ( ρ 密度交会图上查出 , ( △ 声波交会图上查出 。将判别岩性层的( ρ 判定该项岩性层的矿物组成。2.用 、利用交会图技术判断岩性30 40 50 架识别图如右图上的 最可能的是石灰岩和硬石膏的过渡类型 ( 在两者的连线上 ) ;由于 白云岩 、硬石膏三种岩性构成的三角形中 , 也可能是这三种岩性的过渡类型 。还应注意有关的影响因素:缝 、 洞影响使资料点左移;天然气使点子向冀东方向偏移 。此外,实际应用时,还要根据地质上的可能性作出判断。四、利用交会图技术判断岩性30 40 50 60 架识别图① M、 其有效孔隙度 φ的测井解释计算公式分别为:声波测井:中子测井:密度测井:3.用 M- N m m 四、利用交会图技术判断岩性则有:1N m 1 1四、利用交会图技术判断岩性即得:m 令: m 式中的 、 、利用交会图技术判断岩性② M、 饱和液体性质一定时 , 这说明 同样 所以参数 M、 、利用交会图技术判断岩性岩石盐水泥浆( ρ淡水泥浆( ρ1)M N M 8000砂岩 9500(英尺 /秒)石灰岩白云岩 Φ =云岩 Φ =云岩 Φ =石膏 ρ 性不同, M、 、利用交会图技术判断岩性③ 应用在判断某层岩性时 , 先用该层的 △ t、 ρb、 φ、 N, 点在M、 如果岩石是由一种矿物组成的 , 则该项点将和相同矿物点相重合;如果岩石是由两种矿物组成 , 则该点将落在相应两种矿物的连线上;如果是由三种矿物组成 , 则将落在这三种矿物构成的三角形内 。按所处的封闭三角形的三个端元骨架岩性 , 确定三组分的体积百分比 ( ,并解下列方程组可求得正确的孔隙度值 。如果存在次生孔隙、泥质或含气,将会使点子发生偏移,分析时应考虑这些因素的影响。四、利用交会图技术判断岩性))(1(1))(1())(1())(1(321332211332211332211m aN m aN m 四、 - 交会图解释图版示意)白云岩石英天然气次生孔隙度 石 灰岩石膏它是利用岩性密度测井 将岩石的视骨架密度 ρb/会 , ρ 中: φ 视总孔隙度 , 由确定 φ 密度交会图查出 。 也可由诺模图查出。4.用 用交会图技术判断岩性m 1四、利用交会图技术判断岩性 m a a / %实例:P e = 3 . 6 5b = 2 . 5 2ρ+Φ m a a = 1 0 . 90102030401 4 6 8 10 12 石英、方解石、白云石三种常见矿物组成三角形并对含量值予以刻度。在这种交会图上天然气将使点子向上方移动,而重矿物使数据点向右移动,粘土点和泥岩点落在白云石点下方。四、利用交会图技术判断岩性岩盐天然气方向钾长石%方 解石石英石英白云石高岭石 硬石膏伊利石重矿物方解石重晶石白云石204060802 4 6 8 10 12 14 而它只解决了 3~ 4种矿物组成的岩性 , 限制了实际上可作图的测井曲线数量 , 而数字技术则可处理多条测井曲线和提供必要的数值解 。将各种不同的测井方法在不同的地层条件下的响应方程联立,采用各种数学方法求出该项方程组的解,从而达到确定岩性的目的。五、利用测井响应方程组定量确定储层岩性五、利用测井响应方程组定量确定储层岩性按体积模型 响应方程 解方程组各种矿物相对含量储集层岩性和孔隙度的定量解释可以分为以下三种情况:五、利用测井响应方程组定量确定储层岩性1)单矿物储层:一种孔隙度测井确定 ø和矿物含量未知量: 1、利用测井响应方程组定量确定储层岩性2)双矿物储层:二种孔隙度测井确定 ø和矿物含量未知量 :如:21 VV 、21221122111 五、利用测井响应方程组定量确定储层岩性3)三矿物储层三种孔隙度测井确定 ø和矿物含量 当储集层含油时,冲洗带含一部分残余油,但由于残余油一般较少且油的流体参数与水的差别不大,所以,用上述含水时的方程求解,其结果的误差不大;② 当储层含油气时,饱和度要作为一个独立的方程参数处理:如 :)1()1()1()1(在岩心分析的基础上,以测井资料的含油性为标准,对岩屑录井得到的地层含油级别进行归位,综合这两种资料即可对地层作出更准确的综合评价。
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