測井巖石物理常見問題及對策

1、如何做好反演之測井巖石物理常見問題及對策賽吉紀地球科技（北京）有限公司二一四年五月周水生（一）什么樣的測井-巖石物理研究流程 適用于反演的需求？2面向定量地震解釋的測井-巖石物理研究流程環(huán)境校正及多井一致性處理儲層參數(shù)測井解釋模型Vclay, , Sw測井等基礎數(shù)據(jù)地震巖石物理模型儲層物性參數(shù)(Vsh , , Sw )同同步步單井資料質(zhì)量控制儲層參數(shù)質(zhì)控測井地層評價巖石物理建模地球物理正演地震分辨率下限研究井旁地震道集正演儲蓋AVO特征分析地震反演參數(shù)定量解釋方法地震反演參數(shù)定量解釋方法迭代迭代巖石物理量版地質(zhì)實體模型正演子波調(diào)諧效應分析p, Vp, Vs 正演及儲層流體置換測井-巖石物理建模

2、一體化研究3（二）測井資料質(zhì)量控制常見問題及對策4必須資料參考資料備注鉆頭尺寸巖屑錄井資料測井原始資料質(zhì)量控制重要參考信息井徑曲線 測井、鉆井及完井信息 分層/井位/軌跡/儀器型號自然伽瑪曲線自然伽瑪能譜曲線巖性解釋自然電位曲線FMI等聲電成像測井數(shù)據(jù)光電吸收指數(shù)曲線巖心全巖分析數(shù)據(jù)密度曲線巖心分析數(shù)據(jù)（RCA)物性解釋縱波測井曲線核磁共振測井資料中子測井曲線深電阻率巖電參數(shù)(SCAL)含油氣飽和度解釋中深電阻率陣列電阻率測井淺電阻率泥漿信息(電阻率、泥漿濾液電阻率、溫度)5測井地層評價對資料豐度要求 質(zhì)量評價和校正的目的是對由測井和鉆井環(huán)境引起的測井曲線測量偏差進行修正 消除多井間由于不同儀

3、器、不同測量環(huán)境、不同采集時間和不同井眼條件引起的測量結(jié)果系統(tǒng)差異 最終為面向儲層預測的測井地層評價和巖石物理建模提供單井可靠、多井間穩(wěn)定的測井曲線測井曲線質(zhì)量控制目的6曲線拼接問題常見的測井曲線質(zhì)量問題1Run1Run2Run3Run4鉆鉆頭程序頭程序拼接次序應按照每個LogRun，從淺至深依次拼接同時注意是否在相鄰LogRun上有系統(tǒng)深度差7曲線深度匹配問題偶極聲波深度校正前偶極聲波深度校正前深度校正后深度校正后常見的測井曲線質(zhì)量問題2補償縱波補償縱波偶極縱波偶極縱波原始橫波阻抗原始縱波阻抗校深縱波阻抗校深橫波阻抗深度校正后阻抗對比分析深度校正后阻抗對比分析深度匹配發(fā)生在不同的測井事件之間

4、，組合測井此類問題較少深度校正的順序應從深至淺開始，參考曲線通常為GR或Res，但不僅局限于此8常見的測井曲線質(zhì)量問題3巖心深度歸位校正巖心歸位后巖心歸位前巖心深度校正量巖心歸位應按照每個巖心筒的長度進行，剔除少量異常點、無法歸位點巖心歸位后，巖心孔隙度與密度等曲線韻律變化相符9Sand StoneBad hole conglomerateShaleBad point only onceGR120API20 API常見的測井曲線質(zhì)量問題4密度曲線井眼影響校正根據(jù)散點交會，頻率交會等手段定義密度質(zhì)量失真層段10常見的測井曲線質(zhì)量問題4密度曲線井眼影響校正校正后，在回放圖上檢查密度曲線讀數(shù)，交會圖

5、上檢查散點位置校正方法：校正方法：多元回歸擬合多元回歸擬合巖石物理經(jīng)巖石物理經(jīng)驗關系驗關系巖石物理體積模型加權巖石物理體積模型加權原始原始密度密度校正校正密度密度校正前中子校正前中子vs.密度交會密度交會校正后中子校正后中子vs.密度交會密度交會三孔隙度三孔隙度電阻率電阻率伽瑪伽瑪/ /井徑井徑11常見的測井曲線質(zhì)量問題5縱波速度曲線校正根據(jù)巖石物理極限關系判斷是否存在錯亂異常等與地質(zhì)因素無關響應GR120API20 APISS：砂巖LS：石灰?guī)rDL：白云巖ANH：石膏12常見的測井曲線質(zhì)量問題6橫波速度曲線校正測井回放圖上VpVs值小于1.414的，橫波存在問題的可能性大實測數(shù)據(jù)在交會圖上的

6、位置和響應規(guī)律與理論巖石物理關系應相符合縱波阻抗縱波阻抗-縱橫波速度比交會圖縱橫波速度比交會圖油油砂砂水水砂砂鈣鈣砂砂泥泥巖巖油砂油砂趨勢趨勢水砂水砂趨勢趨勢泥巖泥巖趨勢趨勢13常見的測井曲線質(zhì)量問題6橫波速度曲線校正橫波存在問題的位置多發(fā)生在較軟地層，檢查STC&SFA 圖件是最好的質(zhì)控手段縱波及橫波質(zhì)量問題，應用巖石物理建模方法進行校正STC&SFA Plot Logs PlotS-velocityVp/Vs Ratio ModeledRaw logs14侵入校正量侵入校正量 P-sonic Density S-sonic 泥漿濾液侵入影響問題常見的測井曲線質(zhì)量問題7挖掘效

7、挖掘效應明顯應明顯深淺電阻率深淺電阻率差異明顯差異明顯密度可根據(jù)飽和度差異，對體積組分進行加權，實現(xiàn)侵入影響校正泥漿侵入對縱、橫波速度有不同程度影響，應根據(jù)Gassmann方程進行流體置換15 多井一致性問題常見的測井曲線質(zhì)量問題8消除測井數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差，得到可靠的結(jié)果用于儲層評價、井間地層對比和地震剖面層位標定以及測井約束地震反演等。多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值多井壓實趨勢統(tǒng)計若某測井曲線出現(xiàn)以上技術圖件所示現(xiàn)象，可能存在一致性問題16 多井一致性問題常見的測井曲線質(zhì)量問題8 測井數(shù)據(jù)標準化至少選取一個標準層，標準層要滿足如下條件：全區(qū)都有分布，厚度適中，一般在200米左右

8、為宜。巖性、物性基本穩(wěn)定，做好選擇泥巖、膏巖等區(qū)域蓋層最好。井眼條件好，測井資料真實可靠。 標準化至少選取一口井作為標準井研究，標準井要滿足如下條件：位于構(gòu)造有利部位，鉆井較深，代表性好，直井為宜。測井系列齊全，測井條件優(yōu)越，油基泥漿最好有必要的成像測井項目。有系統(tǒng)的錄井，取芯，測試及實驗室分析化驗資料。17常見的測井曲線質(zhì)量問題8方法：巖石物理深度趨勢控制的直方圖概型匹配技術多井一致性處理5）直方圖、交會圖分析（確定壓實趨勢校正量x ）1)區(qū)域構(gòu)造沉積背景調(diào)研2) 標準層及參考井選取3) 壓實規(guī)律統(tǒng)計分析TVD 4) 去壓實校正6）概型匹配一致性處理X=a*X+b+ x7）壓實趨勢校正量回填

9、校正前校正后X= X+a+ x 或校正前校正后校正前校正后18常見的測井曲線質(zhì)量問題8質(zhì)控：點、線、面、體檢查橫、縱向趨勢合理性多井一致性處理一一致致性性處處理理前前一一致致性性處處理理后后多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值19（三）測井儲層參數(shù)評價常見問題及對策20 巖性/礦物組分含量 總孔隙度、有效孔隙度 含水飽和度面向儲層預測的測井評價研究關注的內(nèi)容有哪些巖石與礦物巖石 泥巖、砂巖 灰?guī)r、白云巖巖石與礦物彈性屬性具有明顯差別通常相對穩(wěn)定的是礦物屬性特征泥質(zhì)含量與粘土含量Vsh = VclayVclay與Vsh的數(shù)量關系取決于構(gòu)成泥巖的

10、粘土礦物和粉砂的相對含量礦物 石英、長石 伊利石、蒙脫石 方解石研究目的是什么為巖石物理建模提供多井間具有一致性的巖性、物性、含油氣性成果21 a)自然伽馬（GR） 礦物成熟度高，巖屑含量少儲層適用b)無鈾曲線（KTH） 去除有機質(zhì)及游離鈾元素影響，更適宜裂縫性儲層粘土含量評價c)自然伽馬能譜釷（TH） 具有避免粘土類型及骨架礦物影響優(yōu)點 d)自然伽馬能譜鉀曲線（K） 適合碳酸鹽評價，但可能受KCL泥漿影響e)自然伽馬能譜鈾曲線（U） 一般用于有機質(zhì)及有機碳含量的評價f)自然電位（SP） 受泥漿影響大，更適合儲層定性解釋g)電阻率測井資料 適合于海相沉積泥巖評價h)利用中子測井資料 受到油氣及

11、粘土類型差異的影響H)利用三孔隙度測井交會 受密度質(zhì)量影響大常規(guī)資料粘土含量計算方法多種，如何取舍適用地質(zhì)條件22如何質(zhì)控粘土含量模型精度方法一：巖心刻度確定伽馬類粘土含量模型LinearPetcomLarinov Old(3.7)Larinov Old(2)ClavierSteiber(a=2)Steiber(a=3)Steiber(a=4)23方法二：引入多種計算方法，相互驗證，降低多解性0% Vcl100% VclGamma ray Vshale model should be calibrated to Vclay model by core data or N-D cross plo

12、t Vclay model如何質(zhì)控粘土含量模型精度24巖石體積組分模型解釋思路q StatMin多礦物最優(yōu)化測井解釋 方法原理框圖 測井響應方程 目標函數(shù)NiiiiixfLLxF1222)(),(minb = ssVss + lsVls + + fVf + E GR = GRssVss + GRlsVls + GRshVsh + E1 = V1 + V2 + V3 + + Vm 約束條件Vi0，0 maxq 常規(guī)測井解釋方法問題 最多只能求解除泥質(zhì)以外的雙礦物地層（如CRA），無法解決復雜巖性，非常規(guī)油氣藏、火山巖儲層評價問題 只應用指定的某幾條測井曲線，不能充分應用所有的測井資料，成像測井等

13、新儀器測量信息（如ECS）無法綜合應用求解25最優(yōu)化測井解釋模型最優(yōu)化測井解釋模型解釋成果曲線解釋成果曲線CNL:中子孔隙度中子孔隙度DEN: 體積密度體積密度AC: 縱波時差縱波時差U: 伽伽馬馬能能譜鈾譜鈾含量含量UMA: 宏宏觀觀光光電電吸收截面吸收截面VCLKTH:無鈾伽馬計算粘土含量無鈾伽馬計算粘土含量V_SANDTH:伽馬能譜釷計算砂巖含量伽馬能譜釷計算砂巖含量BVW:視視含水孔隙體含水孔隙體積積BVH： ：視視含含烴烴孔隙體孔隙體積積模模型型輸輸入入曲曲線線VDCL:干粘土含量干粘土含量VQUA:石英含量石英含量VCAL:石灰石含量石灰石含量VPRY:黃鐵礦含量黃鐵礦含量VKER

14、O:有機碳含量有機碳含量BVWSM:含水孔隙體積含水孔隙體積BVHSM：含烴孔隙體積：含烴孔隙體積模模型型輸輸出出曲曲線線 最優(yōu)化測井解釋方法以儲層參數(shù)和礦物相對體積為自變量，矩陣聯(lián)合求解各測井響應方程，根據(jù)非線性加權最小二乘法原理和誤差理論，反算出實際地層的儲層參數(shù)及礦物相對含量，即最優(yōu)化測井解釋結(jié)果。曲線曲線巖石體積組分模型最優(yōu)化解釋巖石體積組分模型質(zhì)控方法多井測井解釋成果質(zhì)控 模型重構(gòu)曲線MDCALRESSwLITH.FRACDeltaN-D-SRaw and reconstructed logs27多井測井解釋成果質(zhì)控 巖心常規(guī)體積模型StatMin體積模型巖石體積組分模型質(zhì)控方法28

15、多井測井解釋成果質(zhì)控 多井儲層參數(shù)統(tǒng)計關系Total Porosity vs. VCLAY VCLAY Histogram ConventionalSTATMIN巖石體積組分模型質(zhì)控方法VCLAY Histogram Total Porosity vs. VCLAY 29（四）巖石物理建模研究常見問題及對策30什么是巖石物理？引言什么引起地震振幅的變化? 采集? 處理? 超壓? 盆地? 儲層?Marzuki et al, 2001Marzuki et al, 2001引言什么引起地震振幅的變化? 巖性? 孔隙? 流體? 飽和度? 壓力?我們可以探測什么？地面地震 彈性性質(zhì):縱波速度、橫波速度、

16、密度、衰減 其它:時間測井 彈性性質(zhì):縱波速度、橫波速度、密度、衰減 機械特性:應力、裂縫 儲層性質(zhì):巖性、孔隙度、 飽和度、滲透率 流體性質(zhì):礦化度、氣體比重、 油密度 其它:深度、壓力我們需要知道什么? 巖性孔隙度流體類型流體性質(zhì)飽和度相對滲透率溫度壓力應力深度儲層特性與地震屬性的橋梁地震特性儲層特性巖石物理研究成果為從地震數(shù)據(jù)中提取地下巖石及其流體性質(zhì)奠定了基礎；我們需要搞清楚地震性質(zhì)與巖性、孔隙及流體類型之間的關系，以便指導地震反演的儲層解釋。地震速度阻抗走時振幅AVO響應其它屬性巖性（礦物）孔隙度 飽和度（流體）溫度壓力頁巖氣： TOC 、脆性地震正演模擬地震解釋及反演巖石物理骨架：

17、礦物組份、礦物分布、孔隙度、孔隙壓力流體：流體類型、流體性質(zhì)、流體分布環(huán)境：溫度、壓力頻率：頻散巖石物理關心什么?地震巖石物理：研究與地震波特性有關的巖石物理性質(zhì)，及其與地震響應之間關系。Vp, Vs, Wave FrequencyPore FluidsMatrix PropertiesEnvironmentVp, Vs, Wave FrequencyPore FluidsMatrix PropertiesEnvironmentn礦物n流體n孔隙n膠結(jié)如何巖石物理建模？38iiiMMVoigt1iiiMMReuss21iiiiiiMMMVoigt-Reuss-HillMineral Mixtu

18、res - BoundsMineral Mixtures - BoundsHashin-Shtrikman11111122134KfKKfKK1111111122134522KKffKi = bulk modulii = shear modulifi = volume fractionsNarrower bounds than Voigt and ReussShear modulus of one phase = 0 (fluid): ReussEmpty spaceGrains and associated pores have the same shapeShapes are random

19、ly oriented to give an isotropic resultNo iterationSelf ConsistentMaterial 1+Add inclusions in small dosesRepeat until concentration of inclusions as requiredMaterial 2Differential Effective Medium P-velocityPorositySCMVoigtDEMHashinReussComparison with boundsgasewgasbrinemixKSKKKBrie fluid Mixtures

20、 drysatKsat 飽和體積模量Km 固體骨架體積模量Kf l孔隙中流體體積模量Kdry 干燥巖石格架體積模量孔隙度Gassmann fluid replacement22/ )1 (/)/1 (mdrymflmdrydrysatKKKKKKKK自相容頁巖氣巖石物理建模流程巖石物理模型方法灰?guī)r骨架Vp,Vs, 粘土長寬比含氣飽和度Km1,m1,m1粘土Vp,Vs, 石英骨架Vp,Vs, Km2,m2,m2K0,0,0水 Vp, 氣Vp, K,K,骨架流體Km,m,mKf,f總孔隙度縱波橫波密度干巖石Brie方程V-R-H溫度、壓力、地層水礦化度、氣比重自相容(Self-Consistenc

21、e)干巖模型Batzle&Wang等流體屬性計算方法Kdry,dryGassmann流體置換模型Ks,s,Km4,m4,m4有機碳Vp,Vs, Km5,m5,m5砂巖長寬比方解石長寬比有機碳長寬比黃鐵礦骨架Vp,Vs, Km3,m3,m3VCLVKEROVCALVQUAVPYR飽和流體巖石充填序號模型名稱 適用地質(zhì)條件抽象物理模型1Xu & White ，Xu & Payne適合用于中低等孔隙泥質(zhì)砂巖，多孔碳酸鹽巖建模2Self-consistent, Berryman適合于極限孔隙度以內(nèi)常規(guī)砂泥巖儲層建模，也適合火山巖等非常規(guī)儲層建模 3Grain supported

22、 不適合于粘土含量高于80%地層碎屑巖建模 4Matrix supported 不適合于在粘土含量低于10%的地層碎屑巖建模 巖石物理建模方法選擇那種建模方法，有何依據(jù)47序號模型名稱 適用地質(zhì)條件抽象物理模型5Dispersive clay 只適合于粘土含量低于10%的分散粘土類型地層 6Layered clay 適合于層狀泥質(zhì)地層建模 7Cemented Spheres Method（Granular media) 適用于彈性模量主要受控于膠結(jié)物情況，比較來說，可能是大孔隙度儲層巖石物理建模的較好選擇選擇那種建模方法，有何依據(jù)巖石物理建模方法48類別模型參數(shù)值/表達式備注環(huán)境參數(shù)地層溫度(

23、Temperature)T_DegC = 0.0353*TVD+21.14查閱MDT、DST等流體樣品PVT分析報告獲得地層壓力(Pressure)P_Mpa = 0.0103*TVD-1.3127流體參數(shù)標態(tài)原油密度（Oil Density）-0.00021*TVD+1.28氣油比(Gas oil ratio)1氣比重（Gas gravity)1.05地層水礦化度(Salinity)40000 ppm骨架礦物參數(shù)方解石礦物密度（Calcite Density)2.71 g/cc一般參考巖石礦物學手冊，使用理論值即可石英礦物密度（Quartz Density)2.65 g/cc方解石礦物縱波時

24、差（ Calcite p-sonic)47.5 us/ft.粘土礦物參數(shù)粘土礦物密度（Clay Density)2.73 g/cc根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行模型調(diào)參得到粘土礦物縱波時差（Clay p-sonic)72.5 us/ft粘土礦物縱橫波速度比（Clay VpVs)2.09孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)骨架礦物長寬比(Matrix Aspect ratio)0.13-8.9e-005*TVD+4.3e-008*TVD2泥質(zhì)礦物長寬比(Clay Aspect ratio)0.04巖石物理模型參數(shù)需要關注哪些巖石物理模型參數(shù)49Elastic logsMineral volumesMineral properties

25、 (except Clay types)Fluid volumesFluid propertiesSalinitySGEnvironmentTemperaturePressureAspect ratio(initial)P-velocity S-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化1）模型優(yōu)化前數(shù)據(jù)準備50Model velocity logsSelf-consistent or Xu&White(inclusion based model)Start with standard values for unknown properties Clay

26、 properties Pore aspect ratiosP-velocity S-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化2）篩選速度巖石物理模型（測試不同方法的精度及規(guī)律）51Optimise clay shear velocity and quartz aspect ratio to minimise error in shearShear used first as more independent of fluidsP-velocity S-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化3）擬合橫波速度（優(yōu)化粘土橫波速度

27、及骨架礦物AR）52Optimise clay Vp/Vs ratio to minimise error in compressionalGo back to last step and optimise clay aspect ratio to check whether error in shear can be reduced or notP-velocity S-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化4）擬合縱波速度（優(yōu)化粘土縱橫波速度比骨架點）53巖石物理模型成果質(zhì)控實測實測 正演正演1）實測與正演對比分析-1巖石物理模型成果質(zhì)控2）巖石物理建模

28、前后井震關系地震地震校正前校正前校正后校正后55巖石物理建模應用？56正演恢復完整的彈性測井曲線系列，校正局部質(zhì)量問題層段 正演曲線正演曲線實測曲線實測曲線密度密度縱波縱波橫波橫波縱橫比縱橫比橫波預測，為疊前地震反演提供橫波資料方法：方法：基于巖石物理建模技術，正演計算巖石的彈性參數(shù)（縱波速度、橫波速度、密度）；應用：應用：計算（正演）無實測橫波資料井的橫波曲線，用于疊前反演研究巖石物理建?？梢杂脕磉M行流體、孔隙、巖性替換，從而考察相應屬性的彈性特征。流體替換以后,各種流體相態(tài)明顯流體置換實驗恢復原狀地層測井響應，校正泥漿濾液侵入影響問題Density difference is about

29、0.1g/ccVpVs difference is about 0.15Vp difference is about 300m/s original Gas Saturated 100% Water Saturated波波形形特特征征不不同！同！氣氣層層氣氣水水氣氣水水利用井眼環(huán)境校正后的測井曲線，獲得高質(zhì)量的井震標定利用井眼環(huán)境校正后的測井曲線，獲得高質(zhì)量的井震標定 地震地震合成地震記錄合成地震記錄 密度密度縱波時差縱波時差巖石物理正演模型評價方法：井震相關質(zhì)量大斜度井，水平井井震標定地震反演成果定量解釋巖石物理量版-砂泥巖氣氣砂砂氣氣水水水水砂砂泥泥巖巖煤煤巖巖火火山山巖巖干干砂砂Poro

30、sity 250%20%30% Clay60% Clay15%25%縱波阻抗縱波阻抗縱縱橫橫波波速速度度比比90% quartz10%5%040%60%80%90%100%100% ClaySW(SG=1-SW)地震反演成果定量解釋巖石物理量版-碳酸鹽巖裂裂縫云縫云巖巖孔孔隙云隙云巖巖致密云致密云巖巖灰?guī)r灰?guī)r1200016000200001.651.852.05波阻抗(g/cm3*m/s)縱橫波速度比泥質(zhì)增大基質(zhì)孔隙度增大裂縫孔隙度增大05%10%總 結(jié)1)合理的規(guī)劃研究流程是保證成果能夠保質(zhì)、保量、按時遞交的前提條件，測井-巖石物理-井震標定研究之間是迭代的過程2)測井資料的質(zhì)量很大程度上決

31、定巖石物理研究成果的客觀與否，在每一個環(huán)節(jié)，都應盡最大可能做好質(zhì)控工作3)用基于常規(guī)測井評價流程的測井解釋結(jié)果要十分小心，測井評價結(jié)果必須滿足巖石物理研究的要求，測井評價成果質(zhì)控是判斷其可用與否的基本準則4)搭建一個有預測性的巖石物理模型細節(jié)很多，但有章可循，正確的建模步驟是模型快速收斂的前提條件5)任何巖石物理模型都基于一定的假設條件或近似條件，都有其適用范圍，實際應用中應盡可能多的做好模型檢驗，避免落入解釋陷阱65PowerLog3.4多井測井地層評價軟件包多井測井地層評價軟件包新增模塊1、FaciesID：測井相分析直接把觀察到的測井響應指定為相應的巖相類型，所見即所得。2、CapPressure：毛管壓力毛管壓力油柱高度計算，多種回歸方法選擇，一口井建立模型可輕松應用到其它井上，運算速度快，操作效率高。 各種測井成圖及顯示技各種測井成圖及顯示技術術 各種環(huán)境校正技術各種環(huán)境校正技術 各各種測井處理技術種測井處理技術 各種交會圖應用技術各種交會圖應用技術 各種測