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测井资料综合解释基础正式

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测井 资料 综合 解释 基础 正式
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第一章  测井资料综合解释基础第一节  储集层的地质特点和划分方法一、储集层的概念和分类试油的时候,我们看到石油像喷泉一样源源不断地流向地面。是不是地下有石油河或石油海呢?不是的,石油和天然气是储藏在地下具有孔隙、裂缝或孔洞的岩石中的。自然界岩石种类很多,已被人们认识的就有一百多种,如砂岩、泥岩、石灰岩、白云岩、生物灰岩、花岗岩等等。但不是所有的岩石都能储集石油和天然气,能够储藏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、裂缝和孔洞等空间场所,二是孔隙、裂缝和孔洞之间必须相互连通,能够形成油气流动的通道。我们把具备这两个条件的岩石就叫做储集层。人们常说的油层、气层、油水同层、含油水层和水层都是储集层,因为不管这些地层产什么,它们都是具备这两个条件的。储集层是形成油气藏的基本要素之一,自然也是形成油气层的基本要素之一,因而是测井资料进行地层评价的基本对象。世界上能够储存油气的岩石很多,但按岩性可以分为碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层和其他岩类储集层,前两类是主要的储集层。由于孔隙与裂缝和孔洞对测井地层评价有不同的影响,在地层评价中把储集层分为孔隙性储集层、裂缝性储集层和孔隙-裂缝性储集层。孔隙性储集层具有比较均匀的粒间孔隙结构,岩性以砂岩最多,其次是孔隙发育的生物灰岩、白垩、鲕状石灰岩和白云岩。裂缝性储集层是指粒间孔隙度很低而天然裂缝很发育的储集层,其孔隙结构除了均匀而细小的粒间孔隙,还有天然裂缝系统和淋滤而成的比粒间孔隙要大得多的孔洞。孔隙-裂缝性储集层和孔隙-裂缝性储集层以碳酸盐岩石中最多,也曾在岩浆岩、变质岩、砾岩和泥岩等岩石中发现这类储集层。下面重点介绍碎屑岩和碳酸盐岩储集层。1. 碎屑岩储集层碎屑岩储集层包括砂岩、粉砂岩和砾岩。在世界油气储量和产量方面,碎屑岩储集层略低于碳酸盐岩储集层。我国已经发现的油气田,大多是碎屑储集层。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、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岩石碎屑、矿物碎屑、胶结屑、胶结物(如泥质、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是碎屑的成分和颗粒的大小,按其颗粒大小(粒级) ,可把碎屑岩分为砾岩、砂岩和粉砂岩等。表 1-1 是我国采用的碎屑粒级分类,与温德华士分类有些差别。但用声波、密度和中子三种孔隙度测井资料解释岩性时,其依据是岩石中矿物的化学成分,是采用所谓岩石的化学分类法。按岩石的化学分类,人为砂岩的矿物成分是石英,化学成分是 灰岩的矿物成分是方解石,化学成分是云岩的矿物成分是白云石,化学成分是 ;等等。故在测井中认为粉砂岩是颗粒很细的砂岩,而燧石是结晶结构与石英不同的砂岩。粘土虽然属碎屑岩,由于它有特殊的矿物成分和物理化学性质,在测井资料上也有特殊的显示,故测井把粘土划为一个独立的岩类。对粘土性质的研究是现代测井解释的重要基础之一,因为各类储集层都含有程度不同的粘土。表 1-1  碎屑的粒级分类碎  屑  名  称 颗粒直径(毫米)砾 巨砾粗砾中砾细砾>10001000~100100~1010~2砂 巨砂粗砂中砂细砂2~11~5~ 砂 5~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) ,主要决定于砂岩颗粒大小,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,即储油物性愈好。从理论上计算,如果是同样直径的圆球颗粒,当相邻四个球心构成正方形时,则不论颗粒直径大小,其孔隙度都是 47.6%,但颗粒直径愈大渗透性愈好;如果相邻四个球心构成菱形(最紧排列) ,则孔隙度降为 25.9%,渗透性也变差,且颗粒愈细渗透性愈差。砂岩胶结物一般是泥质的,也有灰质的,以泥质对储集性质影响最大。在测井中认为泥质是粘土、细粉砂与束缚水的混合物。当泥质含量较低时,它一般是分散在砂岩颗粒的表面,因而使砂岩粒间孔隙截面和孔隙体积减小,使其储集性质变差,泥质含量愈大影响愈大。这种泥质称为分散泥质,其含量不可能超过粒间孔隙体积的 40%。当泥质含量较高时,除了分散泥质,还会有层状泥质,即在砂岩中呈条带状分布的泥质。此外,在砂岩碎屑中还有泥质颗粒,它们将不改变砂岩粒间孔隙的结构,这种泥质称为结构泥质。研究泥质的含量、性质、分布形式及其对储集层性质和测井解释方法的影响,是现代测井解释的主要课题之一。2. 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层包括石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩、白垩和鲕状石灰岩等,其基本化学成分都是碳酸的盐类(如 。这类储集层的油气储量占世界总储量的一半,其产量占总产量的 60%以上,而且日产千吨以上的高产油井大多在碳酸盐岩油田中。我国华北的震旦系、寒武系和奥陶系的产油层,四川震旦系和二叠系、三叠系的油气层,以及中东和近东一些高产大油田,均属这类储集层。碳酸盐岩石一般都比较致密,原生粒间孔隙度在 1-2%左右。但因其性脆和化学性质不稳定,容易形成各种裂和孔洞。一般认为,包括原生粒间孔隙和次生缝洞在内的总孔隙度如果在 5%以上,碳酸盐岩石就可能具有渗透性。因此,与碎屑岩储集层相比,碳酸盐储集层具有储集空间多样性和分布不均匀性等特点,表 1-2 列举了砂岩和碳酸盐岩孔隙的比较。表 1-2 砂岩和碳酸盐岩孔隙的比较比较项目 砂  岩 碳  酸  盐  岩沉积物原始孔隙度 一般为 25~40% 一般为 40~70%岩石最终孔隙度一般为原始孔隙度的一半或更多,数值多为15~30%常常只是原始孔隙度的很小一部分或近于零,储集层一般为5~15%原始孔隙类型 几乎只有粒间孔隙 粒间孔隙居多,但粒内孔隙和其他孔隙也重要最终孔隙类型 几乎只有原生的粒间孔隙 成岩作用后变化很大孔隙大小孔隙直径和孔道大小基本上与颗粒大小和分选作用有关孔隙直径和孔道大小一般与沉积颗粒大小和分选作用关系很小孔隙形状 受颗粒形状强烈影响 变化极大孔隙大小、形状和分布的均匀性在均匀岩石内一般完全是均匀的可变的,即使在单一类型的岩石内,也可从十分均匀到完全不均匀成岩作用的影响 很小,由于压实和胶结作用,原始孔隙度有减小 很大,厅使孔隙形成、消失或完全变形,胶结和溶解作用有重要影响裂缝作用的影响 对储集层特点没有重大影响 如果有裂缝,对储集层特点有重大影响目估孔隙性和渗透性 半定量的目估一般比较容易 一般需要对孔隙度、渗透率和毛细管压力作仪器测量储集层评价对岩心分析的要求岩芯长 1 英雨,直径要能反映骨架孔隙度孔隙性储集层可做岩芯分析,但对有大孔隙的岩石,即使直径3 英寸的岩心也不够渗透率与孔隙度的关系相当密切,一般决定于孔隙大小和分选程度 变化很大,一般与颗粒大小和分选程度无关常见碳酸盐岩储集层的储集空间主要有以下三种,由于其成因和结构不一,各具有不同的特点。(1)孔隙性储集空间  孔隙性储集空间与砂岩储集空间极为相似。如鲕粒、生物碎屑和结晶颗粒支撑的粒间孔隙、晶间孔隙以及鲕粒和生物内体腔形成的粒内孔隙,其典型岩性是白垩、鲕状灰岩和针孔状生物灰岩等。我国川南阳高寺气田的鲕状灰岩,其鲕粒直径最大为 米,最小 米,一般 米,鲕粒间连通孔隙度为 14-18%。又如石灰岩白云岩化及重结晶作用形成的粒间孔隙,也可具有储集性质。由于地层水中的镁离子与方解石中的钙离子发生交换作用,由方解石变成白云石,其体积可收缩 12使孔隙空间扩大;伴随的重结晶作用,又使颗粒变粗,也可使孔隙空间扩大。所谓“砂糖状”白云岩,其孔隙度可与砂岩相比。碳酸盐岩石孔隙成因复杂,次生变化也很大。但对测井解释来说,孔隙成因是不关重要的,关键是孔隙大小、形状及其分布。所谓孔隙性碳酸盐岩储集层,就是指孔隙较小(与砂岩孔隙相比)而又分布均匀的储集层。这种储集层的储集性质、油气水在储集层中的渗滤和分布、泥浆侵入的特点等,均与砂岩储集层相似。适用的测井方法与解释方法也基本相同,都是目前测井解释应用最成功的一类储集层。(2)裂缝性储集空间  主要是由构造裂缝和层间裂缝组成。构造裂缝发育的程度与构造部位和岩性条件有关,一般在构造轴部和断裂带附近最发育,而按岩性是以白云岩、石灰岩、泥灰岩的顺序而降低。我国川南裂缝性储集层的主要特点是:在构造同一部位往往发育着好几组裂缝,通常有垂直的、水平的、平行的和交错的四组,其中有一组是主要的;裂缝在纵向和横向的发育程度都极不均匀;裂缝宽度可分粗、细、微三种,其中以粗、细裂缝对储集性质最有利。其储集性质的特点是:岩石致密、平均孔隙度很小;渗透性好,但变化大;主要渗透率带(裂缝发育带)厚度很小,一般一米左右,可能只占整个产层的小部分。测试资料表明,裂缝性储集层的产能主要来自垂直裂缝,但有渗透性的层间缝,压裂后也能增加生产能力。由于裂缝的数量、形状和分布极不均匀,使裂缝性储集层的孔隙度和渗透率具有多变性,油气水分布也很不规律。裂缝还具有渗透率高和泥浆侵入深的特点。对测井解释来说,裂缝性储集层是指裂缝异常发育而原生孔隙度又很低的岩石,以致在通常的测井探测范围内,可认为裂缝是均匀分布的,缝油孔隙度与粒间孔隙度相当或占数量优势。对这类储集层,目前的测井方法和解释方法效果都比较好,与孔隙性储集层差别不大,只要适当选择解释参数就行了。而对裂缝不太发育、分布又很不均匀、缝洞孔隙度很小、粒间孔隙度也很低的孔隙-裂缝性储集层,由于其总孔隙度较低(5%左右) ,裂缝又分布不不均,目前测井解释还存在不少问题,用通常适用于孔隙性储集层的那些解释方法,常常还不足以区分油气水层。(3)洞穴型储集空间  主要是指由溶蚀作用、重结晶作用及其他次生变化形成的比粒间孔隙大得多的孔洞(2 毫米以上) 。这类孔洞形状不一,大小悬殊,小的 4 毫米左右,大的体积可达几千立方米,常沿裂缝及地层倾斜方向分布。这是富集油气的一种重要的孔隙类型,常是钻遇高产油气层的一种显示。钻井遇到洞穴,会出现放空和泥浆漏失现象,洞穴愈大,漏失愈严重。对于通常测井的探测范围来说,大洞穴的出现带有局部的性质,并不是处处都有的。因此,虽然有人就洞穴对测井解释的影响进行讨论,但 没有形成系统的方法。目前测井解释只考虑较小的洞穴,并认为它们在测井探测范围内是均匀分布的,把洞穴与裂缝一块处理,它们的体积占岩石体积的百分数称为缝洞孔隙度。在测井解释中,也不单独区分洞穴性储集层。二、储集层的基本参数我们如何评价一个储集层好不好?这就要有基本的数量分析,以确定反映储集层性质的基本参数:孔隙度,渗透率,含油气饱和度和含水饱和度,储集层厚度。用测井资料进行地层评价,就是要通过测井资料的综合解释确定储集层的这些参数,并对储集层的性质给以综合评价。1.孔隙度储集层的孔隙度是指其孔隙体保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。总孔隙度是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数,有效孔隙度是指具有储集性质的有效孔隙体积占岩石体积的百分数,缝洞孔隙度是指缝洞孔隙体积占岩石体积的百分数。为了说明有效孔隙的概念,我们以粒间孔隙为例,说明孔隙大小对流体(油、气、水)储存和运移的影响。为此,把粒间孔隙分为三类。(1)超毛细管孔隙 超毛细管孔隙是直径在 米以上的孔隙。在自然条件下,除岩石颗粒表面有一层不能动的束缚水(又称薄膜滞水)以外,其他流体可在超毛细管孔隙中自由流动。一般胶结疏松的砂岩或未胶结的砂层,大都属于这种孔隙。(2)毛细管孔隙 毛细管孔隙是直径在 米的孔隙,除了颗粒表面的束缚水不能动以外,在某些毛细管弯曲度较大的地方还有不能动的毛细管滞水。在一般孔隙形成的毛细管中,由于毛细管力随毛管变细而增加,只有当外力的作用大于本身的毛细管力时,束缚水和毛细管滞水以外的其他流体才能在其中自由流动。一般砂岩的孔隙大部分都属这一类。(3)微毛细管孔 微毛细管孔隙是直径小于 米的孔隙。由于孔隙截面极其微小,孔壁表面对分子的作用力可以达到达孔隙孔道的中央。故孔隙中的流体都不能流动,一般是成岩过程中形成的地层水,其他地层生成的油气不可能进入这类孔隙。一般粘土层和泥岩的孔隙均属这一类,因而称它们为非储集层,它们是形成油气藏的生油层或盖层。孔隙要具有储集性质,除了与孔隙大小有关以外,还必须互相连通。我们把不与总的孔隙系统连通的孔隙称为“死孔隙” ,其中包括被岩石颗粒包围的孤立孔隙和被微毛细管包围的孤立隙。所谓有效孔隙,就是具有储集性质的孔隙,即孔隙直径在 米以上的连通孔隙。有效孔隙度是有效孔隙体积占岩石体积的百分数,一般用 φ 表示。而总孔隙度是全部孔体体积占岩石体积的百分数,一般用 φr 表示。严格说,测井确定的孔隙度并不是有效孔隙度,电阻法确定的是含水岩石的连通孔隙度,各类孔隙度测井基本上反映总孔隙度。在储集层评价中,由于以下两个原因,常认为测井资料反映有效孔隙度:①含泥质少的储集层 φr 与 φ 差别很小,含泥质多时可作泥质校正;②测井计算的含水饱和度是含水体积占连通孔隙体积的百分数,非有效孔隙为水所占据,计算结果不会减少油气体积。因此,解释中常把有效孔隙度简称为孔隙度,需要特别指明时才讲总孔隙度。在碳酸盐岩储集层中,还要将有效孔隙中的粒间孔隙与裂缝和孔洞加以区别。因为碳酸盐岩石一般比较致密,原始孔隙性和渗透性都比较差,只有当缝洞比较发育时,才具有储集性质。因此,碳酸盐岩石的缝洞孔隙度是其储集性质好坏的重要标志。一般认为包括缝洞在内的有效孔隙度在 5%以上,碳酸盐岩石就具有储集性质。由于缝洞都是次生作用造成的,也常把缝洞孔隙度称为次生孔隙度。多数储集层的孔隙度在 5-3%,碎屑岩和孔隙性碳酸盐岩储集层的孔隙度较高,而裂缝性储集层的孔隙度一般较低。对孔隙性岩石,按其孔隙度大小可分为:孔隙度 0-5%,无价值,5-10%,不好;10-15%,中等;15-20%,好;20-25%,极好。2.渗透率油井是在井底压力低于油层压力的情况下采油的。这就是说,在有压差存在的条件下,储集层岩石有让流体在其孔隙孔道中流动的能力。这种岩石允许流体通过的性质,叫做渗透性。岩石的渗透性是决定油气藏能否形成和形成后油井产量高低的重要困素。岩石渗透性的好坏用渗透率表示,单位是达西。1 达西的渗透率,表示在 1 厘米长的岩样两端压差为 1 大气压时,岩石让粘度为 1 厘泊、体积为 1 厘米 3 的液体在 1 称种内通过截面积为 1厘米 2 岩石的能力。实际工作中,由于达西太大,常采用它的千分之一作为渗透率单位,称为千分达西或毫达西。实验证明,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;而当多种流体(如油与水)通过岩样时,对不同的流体则有不同的渗透率。为了区分这些情况,将渗透率分为绝对渗透率和有效渗透率(相渗透率) 。(1)绝对渗透率 绝对渗透率是在只有一种流体(油或气或水)通过岩石的情况下测得的渗透率,其大小只与岩石孔隙结构有关,而与流体性质无关。测井解释通常所说的渗透率,就是指岩石的绝对渗透率。根据岩石绝对渗透率的大小,按经验可把储集层分为:小于 1 到 15 毫达西,差到尚可;15-50 毫达西,中等;50-250 毫达西,好;250-1000毫达西,很好;大于 1000 毫达西,极好。(2)有效渗透率 当两种或两种以上的流体同时通过岩石时,对其中某一种流体测得的渗透率,称为该流体的有效渗透率,也称相渗透率。测井解释中,绝对渗透率用 K 表示,油、气、水的有效渗透率分别用 G、K w、表示。有效渗透率的大小队与岩石孔隙结构有关,还与流体的性质和相对含量以及流体与岩石的相互作用有关。由试油资料求得渗透率是有效渗透率。(3)相对渗透率 有效渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率。在多种流体通过岩石的情况下,可用相对渗透率的大小衡量某种流体通过岩石的难易程度。油、气、水的相对渗透率分别用 示。图 1-1 表示油水两相流动时相对渗透率与含水饱和度的关系。3.含水饱和度和含油气饱和度储集层含水饱和度是指其含水体积占有效孔隙体积的百分数,用 示;含油气饱和度是指其油气体积占有效孔隙体积的百分数,用 示。显然,S w+。储集层总是含有地层水的。地层条件下的石油也总含有溶解气。如果储集层只含天然气和水,则含气体积占有效孔隙体积的百分数称为含气饱和度,用 示,这时 G=1。如果储集层只含油和水,则 o=1,含油饱和度。含油气饱和度泛指油气,究竟是油或气或含气很多的油气混和物,应视具体情况而定。含油气饱和度也常简称为含油饱和度。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)或孔隙性渗透性的显著变化(如巨厚致密碳酸盐岩石中的裂缝带)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、油气水层的特点油层、气层和水层等名称是在油气勘探开发过程中,人们根据试油的结果对储集层下的几种结论,也是测井地层评价中采用的结论。在测井地层评价中,根据试油的结果,把解释结论分为六种(各种规定可能略有出入):油层:产油,不含水或含水小于 10%;气层:产气,不含水或含水小于 10%,包括产气为主又产油;油水同层:油水同出,含水 10-90%;含油水层:产水大于 90%到见油花;水层:完全出水,有时也把含油水层归入水层;干层:按干层求产制度求得的日产液量小于 1 方,其中油小于 。如某地规定干层求产制度为:产层位置小于 2000 米,抽深不小于 1000 米;产层位置大于 2000 米,抽深不小于 1200 米;用分隔器测,抽深不小于 800 米。可以说这些地层都是储集层,只有干层是储集性质差的地层,其他都是孔隙性渗透性比较好的地层。为要区分这些不同类型的地层,就必须掌握它们在地质上的不同特点。1.孔隙饱和特性如图 1-1 所示,在油水两相流动的情况下,当含水饱和度很低而含油饱和度很高时,水的相对渗透率 近于零,油的相对渗透率 高,地层将只产油而不出水。这时的含水饱和度称为束缚水饱和度,用 示。反之,当含水饱和度很高而含油饱和度很低时,K 近零而 高,地层将只产水而不出油。这时的含油饱和度称为残余油饱和度,用 示。这就是油气层与水层在孔隙饱和特性上的显著区别:油气层是只含束缚水的储集层,S w=层是一点不含油(纯水层)或只含残余油的储集层。油水同层界于两者之间。由图 1-1 还可以看出,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,而油和水对岩石对有一定润湿性,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 A 点有较高的含水饱和度( 0%),而残余油饱和度较低。亲油储集层与此相反,一般 5%,A 点 0%,S 高。A 点是油水同出的典型代表,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,一般要根据岩芯测定的资料,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,而含油层可以是亲或亲油的,由于长期被油饱和,原来亲水的地层也可能变成亲油的。2.油气水层在构造上的分布油气水层并不孤立存在的,而是受着油田构造和地层岩性等因素控制的。在有生油条件的情况下,油气聚集受着构造条件的控制。例如一个背斜油气藏,由于油、气和水按其比重大小在储集层中发生重力分异,在有泥岩或其他非渗透地层作为盖层的背斜构造上形成气顶、纯油带、油水过渡带和底水几部分(图 1-2) ,而在与之连接的向斜构造上则都是水。因此,尽管图上的 M 层各部分渗透性都很好,但在 A 井,M 层全是水;B 井 M 层油气水都有;C 井 M 层只有油和水,处在油水过渡带上。如果 B 井 M 层的储集性质局部变差,虽然它处在含油的有利部位,但可能不含油或含油饱和度明显降低,以致可能为干层。这就是储集层岩性、物性(孔隙和渗透率)对其含油性的控制作用。在砂岩储集层中,一般是随着砂岩颗粒变细泥质含量增加,其孔直径变小,渗透率降低,而束缚水饱和度增加,可由储集层变为非储集层(干层) 。因此,客观上存在两种含水饱和度增加而含油气饱和度降低的过程。一种发生在孔隙性渗透性好的储集层中,其含油气饱和度受着构造的控制,可以发生油层—油水同层—水层的转化。另一种发生在孔隙性渗透性变差的储集层中,如果它们在含油的有利部位,可以发生油层一低产油层一干层的转化;如果它们在构造含水的部位,则可发生水层到干层的转化。一个实际的油气藏常是在纵向上互相连通的多个储集层构成的一个圈团的压力系统,图 1-2 只是画出一个储集层作为示意。一个大的油气藏可以包括一个或两个以上的含油层系,每个含油层系又可包括若干油层组,每个油层组又可包括几个单一的小层。这些小层在每口井里都是孤立存在的,有泥岩或其他非渗透层把它们隔开;但在别的什么地方,这些小层又可以互相连通,如由两个小层合为一个统一的小层。困此,在一个油气藏中,虽然小层很多,但它们却彼此连通构成一个统一的压力系统。另一个油气藏则有另一个压力系统。如果这样的油气藏是一个完整的背斜圈闭,没有断层切割,则这许多小层几乎有相同的气-油和油-水接触面,好比像图 1-2 那样有几个水平的界面。如果已知这些界面的大概深度,则对测井资料判断油气水层将有很大指导意义:简单来说,油气界面以上是气层,油水过渡带以上是油层,油水界面以下是水层。但如果有断层切割形成断块油气藏,则油气水分布可能很复杂。断块油气田的基本特点是油气藏类型多,纵向油气水关系很复杂,在一口井里可能有多套油水系统(由气层-油层-水层的一套地层构成一个油水系统) 。一个大的油气田可能油气水关系很复杂,但在局部地区局部层位上,油气水关系也可能变得比较简单。因此,在用测井资料进行地层评价时,总是要不断掌握油田总的地质地球物理特点,包括油田的构造特点和油气藏类型,油田各时代地层的划分情况和在纵横向的分布情况,可作地质地球物理对比的的要标准层和辅助标准层,各主要含油层系的岩性、物性、含油性和电性特点(泛指岩性、物性和含油性在测井资料上反映的特点)及其在纵横向的变化等。3.油气水层的侵入特性储集层都有一定的渗透性。钻井时,由于泥浆柱压力略大于地层压力,此压力差驱使泥浆滤液向储集层渗透。在不断渗透的过程中,泥浆中的固体颗粒逐渐在井壁上沉淀下来形成泥饼。由于泥饼的渗透性很差,当泥饼形成以后,可认为这种渗滤作用就基本上停止了。在这之前,主要是泥浆滤液径向渗滤的过程;此后,泥浆滤液在纵向的渗滤作用将显著表现出来,油气水和滤液重新进行重力分异。这个过程称为泥浆侵入。由于泥浆滤液电阻率与地层水电阻率不同,泥浆侵入将改变储集层电阻率的径向特性。设储集层的电阻率原来在径向是均匀的,都是真电阻率 浆侵入以后,井壁附近受到泥浆滤液强烈冲刷的部分,大致是与井轴同心的环带(图 1-3(a) ),其孔隙流体主要是滤液,还有残余水(水层)和残余油气(油气层) ,其电阻率比较均匀,用冲洗带电阻率 洗带以后是一个过渡带,滤液渐少,原来地层的流体渐多,直到没有滤液的原状地层(未侵入带) ,其电阻率由 变为 们常说的侵入带其实并没有固定的范围,它的大小与浅探测和深探测电阻率测井的探测特性有关,大体包括冲洗带的全部和过渡带的一部分,其外径用侵和带直径 示。根据 相对大小,通常把储集层的侵入特性分为高侵、低侵和无侵(侵入不明显)三种情况。(1)高侵剖面  R 显大于 为泥浆高侵,高侵地层电阻率的径向变化称为高侵剖面(图 1-3(b) ) 。淡水泥浆钻井的水层一般是高侵,部分具有高矿化度地层水的油气层也可能为高侵,但 差别较小。(2)低侵剖面  R 显低于 为泥浆低侵,低侵地层电阻率的径向变化称为低侵剖面( 图 1-3(c))。油气层多为低侵或侵入不明显(R 别小) ,部分水层也可能低侵(当泥浆滤液电阻率明显小于地层水电阻率) ,但 别较小。表 1-3 油气层与纯水层在侵入性质上的差别(淡水泥浆)测井解释总是离不开对侵入带(特别是冲洗带)与非侵入带的深入研究。表 1举了油气层与纯水层在侵入性质上的主要差别(淡水泥浆) 。这些差别既是电阻率测井定性判断油气与水层的重要依据之一,又是现代更完善的解释方法必须考虑的问题。(3)高渗透油气层侵入剖面随时间变化图 1明高渗透油气层的侵入剖面随时间变化的情况,现分述如后。1)泥饼形成以前:以泥浆滤液的径向渗滤为主,径向特性曲线与底侵剖面很相似。但因正处于径向渗滤的过程中,冲洗带和过度带的径向厚度将逐渐扩大,直到泥饼形成为止。2)最厚的泥饼形成时:在油气层中,由于气的相对渗透率大于地层水,在滤液径向渗透的过程中,油气会被排挤得更快些,以致会在为侵入带前形成一个地层水饱和度想度相对较高的环形空间,其电阻率必然低于 此同时,当形成泥饼使滤液的纵向运移加强时,滤液将向下移动,可动油气将向上去代替它们,这就有可能在前述低阻环带之前形成一个含油气饱和度相对高、地层水较少而滤液较多的环带,其电阻率比 要高。3)纵向运移期间:泥饼厚度达到最大时,由于泥饼渗透性很有限,这时纵向渗滤将占优势。侵入带中的滤液和低阻环带中的地层水都要向下移动,可动油气将去代替它们,以致低阻环带将逐渐消失,冲洗带范围将缩小,而高阻环带将向冲洗带方向扩大。最后达到平衡状态时,地层将分为四带:泥饼有限的渗透性所维持的冲洗带,其厚度相当薄;高阻环带,其径向范围大约是冲洗带的最大范围,含水饱和度为束缚水饱和度,但大部分是滤液;过度带及未侵入带。这时,在一个厚度比较大的储集层中,受侵入影响的径向厚度将随深度增加,从而在井眼周围形成一个受侵入影响的锥体。4)固井以后:井眼周围所有可以移动的地层水和滤液将继续向下往油水接触面分散,油气层 纯水层冲洗带 含盐量较低的滤液,残余水和油气 含盐量较低的滤液,残余地层水孔隙流体未侵入带 油气为主,少量含盐量较高的地层水 含盐量较高的地层水冲洗带 大于 50% 100%含水饱和度 未侵入带 一般小于 40% 100%电阻率 t 浆低侵或侵入不明显 泥浆高侵可动油气则向上代替它们,最后井眼周围仍接近于束缚水饱和度。这时的水并不是原始的地层水,而是它与滤液的混合物。虽然上述过程带有推理的性质,但对测井解释也是有意义的。列如,曾发现中探测电阻率比前探测和深探测电阻率都低,这大概就是低阻环带的影响。又如裸眼井测的或固井以后立即测的中子伽马对有些气层没有什么反映,而固井过了较长时间(如 7 天)去测的中子伽马,气层上却有明显的高读数,这就反映了冲洗带恢复前后的差别。四、识油气层,人们进行了大量生产实践和科学实验,如钻井、钻井取心、井壁取心、岩屑录井、气测井、试油试水以及对岩心和油气水的实验分析,获得了大量的能直接反映地层情况的第一性资料,掌握储集层的岩性、物性、含油性和电性之间的关系,是综合解释测井资料和判断油气水层的关键。(1)钻井过程中的油气显示 主要包括泥浆性能的变化和槽面油气显示情况。当钻开油气蹭时,油气进入井内,泥浆比重要降低,粘度要升高;而钻开盐水层,泥浆氯离子含量将增加。槽面油气显示包括油气出现的深度,油花气泡的直径,油花气泡占槽面的百分比;槽面上涨情况,油气上窜速度或泥浆漏失量。此外,钻井放空等情况,对划分碳酸盐储集层也很有用。(2)钻井取心 钻井取出的岩心,特别是油基泥浆钻井取出的岩心,是研究油气层地下原始情况的重要资料。通过岩心的现场描述,可得岩性、颜色、含油级别(饱和油、含油、微含油、油斑油迹)等资料。岩心实验分析,可得有效空隙度、渗透率、含水饱和度和含油饱和度,还可得到岩石成分、粒度、胶结物成分及含量(如泥质含量、灰质含量) ,孔隙结构、粘土矿物成分及其几何形态(扫描电镜分析) 。还可在井场或实验室测量岩心的电阻率、声波时差、体积密度、自然放射性等。利用这些资料,可以综合研究储集层岩性、物性、含油性与电性(测井资料)之间的相互关系,可以建立各种测井资料解释的关系式。绘制取心井综合柱状图,详细研究岩性变化和分析资料与测井资料的对应关系,可以分类总结各种油气层与水层的典型曲线,作为判断油气水层和计算油气层有效厚度的依据。(3)井壁取心 用电缆把井壁取心器下放到井的规定深度,可从井壁上取出直径约 10毫米的岩心。对于没有钻井取心色新探井,为了对岩性、物性和含油性有所认识,为了检验测井方法和解释方法,应当多取心。对于一般井,发现有难以确定结论的层位,应当取心。井壁取心的优点是深度准确,收获率高,迅速、方便和经济,缺点是岩心小,取心密度小,对其代表性要认真分析。由于岩心在井壁长期受到侵泡和冲刷,其含油性有所降低,但其颜色还能反映地下情况。岩心含量,地层一定是含油的,但要注意是否残余油;岩心不含油,地层不一定不含油,当有怀疑十可用萤光分析判断。要注意观察油质,常常发现稠油层含油性很好而产量很低,甚至不产油或产水;而含有轻质油的地层,尽管岩芯含油性差,只要电性显示好,常常是高产油气层。(4)岩屑录井  一般探井都有岩屑录井,有的生产井也有。在钻井目的层段或发现油气显示的其他层段,可每米或半米捞取岩屑,观察其岩性和含油性。井上地质员绘出的录井剖面图,也是测井解释的重要参考资料。由于采样密度小,岩屑小又浸泡时间长,其含油性代表性较差,要注意分析。(5)气测井  气测井是在钻井过程中直接测量由地层进入泥浆的可燃性气体,对发现油层、特别是气层很有用,是目前唯一的一种直接找油气的测井方法。油层在气测上是全烃高,重烃也高或稍高,但重质油含可燃气体少,又不易脱气,往往只有微弱显示或一点没有显示。气层的特点是全烃高,轻烃也高,重烃低。纯水层在气测曲线上没有什么显示,当含残余油或溶解气时,也可能有较高的显示,但比油气层要低,还可能含硫化氢和一氧化碳。色谱气测可以分析天然气中各个组分的含量,还制作了解释油气水层的图版。(6)电缆式地层测试  电缆式地层测试器可以在裸眼井或套管井中直接向储集层取样,得到油、气、水的数量和性质方面的资料,进一步解释还可得油气比、油水比、含水量、渗透率和产能方面的资料。国外对使用地层测试器帮助测井解释很重视,在大多数情况下都得到较好的效果,但由于井眼不好或封隔器座位选择不当也可能失败。(7)试油水资料 在固井质量好的情况下,分层试油试水资料是判断油气水层最重要的第一性资料,大段试油的资料也有很重要的意义。特别是某些界限层,如在一定条件下的油层下限层和水层上限层,其试油资料常常成为测井解释油气水层的标准。试油可得油、气、水的产量,油气比、油水比、含水量,油、气、水性质,有效渗透率等。通过对试油、地质、测井资料的反复研究,可逐步完善测井系理和解释方法,确定解释油气水层的地质地球物理标准,并可积累一些选择解释参数(如地层水电阻率、油气性质) 、分析疑难层位的经验。以上资料当然不是每口井都有的,但为了搞好测井解释,除了在每口井收集尽可能多的资料,还注意邻井的资料,注意开展区域性的综合研究。2.间接反映地层情况的测井资料能够直接反映地层情况的第一性资料具有直接现实性的品格,是认识油气水层的重要资料。但其中大多施工困难,费用很贵,需要时间又多,在深度上可能还不十分准确,有时不能作为通常认识油气水层的手段,而只对认识油气水层有指导意义。因此,通常是用测井资料作为研究岩性剖面和评价油气水层的基本手段,用第一性资料综合研究得到的解释规律作为指导,参考本井和邻井可能得到的第一性资料,对第口油井作出评价。虽然测井资料是通过地层的物理性间接反映地层的岩性、物性和含油性,但由于测井技术的准确性、连续性、成本低和时效高等特点,由于对测井的物理参数与岩性、物性和含油性之间的关系研究越来越深入和准确,以致测井资料不但能定性划分岩性和评价油气水层,而且能够定量地提供关于地层岩性、物性和含油性的十分详细的资料,远远超过人们对第一性资料的一般观察,某些方面可以达到实验分析的水平。根据不同的地质条件和预定的地质任务,选择适当的测井系列,是搞好测井综合解释的前提和基础。地质条件愈复杂,人们希望测井资料提供的信息愈多愈准,测井系列就应当愈完善;反之,如果地质条件简单,只要能完成预定的地质任务,从经济上考虑也可使测井系列简单。对于油气勘探开发来说,一个比较完善的裸眼井测井系列,应该达到以下要求:1) 详细划分薄层,准确确定岩层深度;2) 划分岩性和渗透层(储集层) ;3) 探测不同径向深度的电阻率,特别是冲洗带和未侵入带;4) 计算油气层的孔隙度、含油气饱和度、渗透率和有效厚度,计算岩石物成分、泥质含量或粘土含量、颗粒密度和油气密度等;5) 划分和评价油层、气层、水层。必须根据本地区含油层系的地质地球物理特点(如岩性剖面,储集层的岩性、物性和厚度,油气层的电阻率和泥浆含盐量等)和各种测井方法的特点,在可能的情况下选择较好的测井系列,并尽可能发展较好的测井系列。我国各地评价油气水层的综合测井(又称组合测井)系列有两种类型,一种是砂泥岩剖面用的,另一种是碳酸盐岩用的或盐水泥浆砂泥岩剖面用的(参看第六章图 6-1) ,每种在使用时可能还略有差别。如某地为砂泥岩剖面,淡水泥浆(地面泥浆 18℃时的电阻率约 1-3 欧姆米,油气层为中等厚度(约 2 米以上) ,侵入不太深,电阻率一般是 10-20 欧姆以内,很差的油气层的电阻率在 50 欧姆米以上,采用的测井系列包括微电极、声波时差、感差、底部梯底、4 米底部梯度、然电位,常简称为声感组合测井。测量的深度比例为 1:200,钻井取心时加测1:500 的放大曲线。声感组合测井的主要应用是(图 1-5):1) 用微电极和 详细划分薄层,准确确定岩层深度;2) 微电极、声波时差、自然电位划分岩性渗透层;3) 微电极探测冲洗带、梯度和 电位探测侵入带,4 米和感应探测非侵入带,综合分析径向特性;4)用声波时差计算孔隙度,声感组合计算含油气饱和度和含水饱和度,估算渗透率,从微电极和 曲线量取油气层有效厚度;5)定性分析深浅电阻率、声波时差和自然电位,可在一般情况下划分和评价油、气、水层。此外,为了进行地层对比和区域地质研究,每口井从井口到井底要测量 1:500 的标准测井(对比测井) ,多采用 底部梯度、自然电位和井径,有的这包括 电位。一个地区的测井系列只有相对的稳定性,随着地质情况的变化、生产发展的需要和测井技术的发展,可按情况调整系列。目前最完善的裸眼测井系列包括声波、密度和中子三种孔隙度测井,深、浅两种电阻率测井,自然伽马、自然电位和井径。如上所述,测井资料综合解释要与大量的资料打交道,而且油气勘探开发愈发展,涉及的资料更多,如关于开发动态的资料也将对测井解释有重要意义。但其中许多资料是在油气勘探开发过程中逐渐积累的,大都是
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本文标题:测井资料综合解释基础正式
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