地球物理測井?dāng)?shù)字處理與綜合解釋

1、地球物理測井?dāng)?shù)字處理與綜合解釋實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編 寫 人：潘保芝 范曉敏編寫單位：吉林大學(xué)地球探測科技學(xué)院吉林大學(xué)二00五年十二月目 錄實(shí)驗(yàn)一 定性劃分儲集層并定量解釋.1實(shí)驗(yàn)二 利用綜合方法估計(jì)地層泥質(zhì)含量.6實(shí)驗(yàn)三 含泥質(zhì)復(fù)雜巖性地層綜合測井處理.10實(shí)驗(yàn)一 定性劃分儲集層并定量解釋一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^對測井曲線特征的分析和認(rèn)識，掌握定性劃分砂泥巖剖面儲集層的基本方法，并應(yīng)用阿爾奇公式，進(jìn)行儲層參數(shù)的計(jì)算，鞏固已經(jīng)學(xué)過的鉆井地球物理課程的主要內(nèi)容與應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)要求正確劃分出儲集層和非儲集層，對砂泥巖剖面能區(qū)分開較明顯的油水層。進(jìn)行測井曲線讀數(shù)，簡單地計(jì)算出孔隙度、飽和度等參數(shù)。三、 實(shí)驗(yàn)場地

2、、用具與設(shè)備測井實(shí)驗(yàn)室或一般的教室，長直尺、鉛筆、像皮和計(jì)算器四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 測井曲線圖的認(rèn)識；圖1是某井的綜合測井曲線圖。圖中共有5道，第一道主要為反映巖性的測井曲線道，包括：自然電位測井曲線曲線符號為SP、記錄單位mv；自然伽馬測井曲線曲線符號為GR、記錄單位API；井徑測井曲線曲線符號為CAL，記錄單位in或cm；巖性密度測井曲線（光電吸收界面指數(shù)）曲線符號為PE；第二道是深度道；通常的深度比例尺為1：200 或1：500第三道是反映含油性的測井曲線道，包括深中淺三條電阻率測井曲線，分別是：深側(cè)向測井曲線曲線符號為LLD、記錄單位m；淺側(cè)向測井曲線曲線符號為LLS、記錄單位m；微球形

3、聚焦測井曲線曲線符號為MSFL、記錄單位m；電阻率測井曲線通常為對數(shù)刻度。第四道為反映孔隙度的測井曲線道，包括：密度測井曲線曲線符號為DEN或RHOB，記錄單位g/cm3；中子測井曲線曲線符號為CNL或PHIN，記錄單位%，有時為v/v。聲波測井曲線曲線符號為AC或DT，記錄單位us/ft，有時為us/m。中子和密度測井曲線的刻度的特點(diǎn)是保證在含水砂巖層上兩條曲線重迭，在含氣層上，密度孔隙度大于中子孔隙度，在泥巖層上，中子孔隙度大于密度孔隙度；第五道是反映粘土礦物類型的測井曲線道，包括自然伽馬能譜測井中的三條曲線：放射性釷測井曲線曲線符號為Th或THOR，記錄單位是ppm；放射性鈾測井曲線曲線

4、符號為U或URAN，記錄單位ppm；放射性鉀測井曲線曲線符號為K或POTA，記錄單位%，有時為v/v。2 測井曲線特征（1）砂泥巖剖面的測井曲線特征砂泥巖剖面儲集層（砂巖）的典型特征是，一般自然電位有明顯的異常，異常的方向和幅度取決于泥漿濾液電阻率（Rmf）和地層水的電阻率（Rw），或者說與Rmf與Rw的比值有關(guān),如果Rmf Rw，則為負(fù)異常，否則為正異常。如果砂層中不含放射性礦物，自然伽瑪曲線亦顯示低值。微電極曲線一般在砂巖層幅值高，并出現(xiàn)正幅差。而泥巖的幅度和幅差均較低，當(dāng)井眼條件不好時，可能會出現(xiàn)曲線跳動現(xiàn)象。砂巖中含灰質(zhì)較多的夾層，因?yàn)橹旅茈娮杪十惓８?，幅度差很小或沒有。一般幅度差的大

5、小標(biāo)明了儲集層滲透性的好壞。普通電阻率測井曲線在泥巖處顯示為低值。砂巖處顯示為高值，含油砂巖幅值就更高，如有兩條探測深度不同的Ra 曲線，幅值的差別顯示著低侵、高侵。通常在油層上為低侵，水層上為高侵。井徑在泥巖層擴(kuò)大，砂巖層縮小（略小于鉆頭直徑）。具體特征總結(jié)見表1表1 砂泥巖剖面測井曲線特征 地層測井曲線儲集層砂巖非儲集層泥巖自然電位負(fù)異常（RwRmf）泥巖基線自然伽馬低高井徑縮徑擴(kuò)徑深中淺電阻率高阻低阻聲波300us/m釷低高鈾低高鉀低高（2）碳酸鹽巖剖面的測井曲線特征碳酸鹽巖剖面的測井解釋任務(wù)，就是從致密的圍巖中找出孔隙性、裂縫性的儲集層，并判斷其含油性。碳酸鹽巖剖面電阻率一般較高，自然

6、電位效果不好。為了區(qū)分巖性和劃分儲層，一般使用自然伽馬測井曲線。 儲集層相對于致密的圍巖具有低阻、低自然伽馬以及孔隙度測井反映孔隙度較大的特點(diǎn)。3 劃分儲集層的基本方法與原則基本要求：凡一切可能含油氣的地層都要劃出來，要適當(dāng)?shù)貏澐置黠@的水層。具體要求為：（1） 估計(jì)為油層、氣層、油水同層和含油水層的儲集層都必須分層解釋。（2） 厚度半米以上的電性（測井曲線）可疑層（即指從測井曲線上看有油氣的地層）或錄井顯示為微含油級別以上的儲集層必須分出。（3） 選擇出作為確定地層水電阻率Rw 的標(biāo)準(zhǔn)水層（厚度大、巖性純、不含油）要劃分出來。（4） 錄井、氣測有大段油氣顯示而測井曲線顯示不好的儲集層，應(yīng)選取一

7、定層位，尤其是該組儲層的頂部層位，進(jìn)行分層。（5） 當(dāng)有多套油水系統(tǒng)，油層組包括若干水層時，只解釋最靠近油層的水層。（6） 對于新區(qū)探井，應(yīng)做細(xì)致工作，對各個儲層均應(yīng)酌情選層解釋，以使不漏掉可能有油氣的地層。4 正確劃分出儲集層的方法（1）砂泥巖剖面通常是自然電位（SP）曲線的異常確定滲透層的位置，用微電極曲線確定分層界面，分層前，應(yīng)將井場收集的井壁取芯、氣測顯示等有關(guān)油氣顯示的資料標(biāo)注在綜合測井曲線圖上，并根據(jù)鄰井的測井和試油等資料對本井的油水關(guān)系作出初步估計(jì)。分層時應(yīng)注意：l 確定分層的界面深度時，應(yīng)左右環(huán)顧，照顧到分層線對每條測井曲線的合理性。l 分層的深度誤差不應(yīng)大于0.1m。l 滲透

8、層中，凡是0.5m以上的非滲透性夾層（泥巖或致密層），應(yīng)將夾層上下的滲透層分兩層解釋。l 巖性漸變層頂界（頂部漸變層）或底界（底部漸變層）分層深度應(yīng)在巖性漸變結(jié)束處。l 一個厚度較大的滲透層，如有兩個以上解釋結(jié)論，應(yīng)按解釋結(jié)論分層。l 在同一解釋井段，如果油氣層與水層巖性、地層結(jié)構(gòu)和孔隙度基本相同，則油氣層是純水層的電阻率的3-5倍。純水層的自然電位異常最大，油氣層異常明顯偏小，油水同層介于油、水層之間。并且厚度較大的油水同層，自上而下電阻率有明顯減小的趨勢。（2）碳酸鹽巖剖面碳酸巖鹽剖面劃分滲透性地層的5 測井曲線讀數(shù)分層以后，要從有關(guān)的主要測井曲線將代表該儲層的測井曲線讀數(shù)，以便計(jì)算孔隙度

9、、飽和度等地質(zhì)參數(shù)，在厚度較大的儲集層中按測井曲線變化確定幾個取值區(qū)，對每個取值區(qū)對應(yīng)讀數(shù)計(jì)算，幾種主要測井曲線取值區(qū)的最小厚度如下：各種孔隙度測井0.6m。側(cè)向測井0.6m感應(yīng)測井，低阻0.6m，高阻層1.5m。每種測井曲線分層和取值要符合其方法特點(diǎn)，例如聲波測井扣除致密夾層，選用與滲透層相對應(yīng)部分的平均值。電阻率測井曲線則扣除致密夾層，選用與滲透層相對應(yīng)部分的極大值的平均值。另外注意孔隙度與電阻率測井曲線對應(yīng)取值的原則。因?yàn)橐脙烧呓Y(jié)合計(jì)算地層的含水飽和度，兩者當(dāng)然應(yīng)該是對應(yīng)深度上同一地層或同一取值區(qū)的讀數(shù)。巖層含油性的定性判斷，主要依據(jù)井曲線的測井曲線特征，而電性特征是巖石物性、巖性和含

10、油性的綜合反映。因此在判斷地層的含油性時，一般應(yīng)將測量井段首先按照地層水礦化度的不同分為不同的解釋井段，然后才有可能對每一個解釋井段在充分考慮其巖性特點(diǎn)的前提下進(jìn)行含油性解釋。由于地下地層復(fù)雜性，儀器的局限性，上述原則是一般性的。要做到正確地解釋，一方面應(yīng)多收集資料，認(rèn)真分析曲線，另一方面還要了解區(qū)域性特點(diǎn)和規(guī)律，要積累經(jīng)驗(yàn)。6 計(jì)算出孔隙度、飽和度等參數(shù)。讀數(shù)以后，還要做一些定量計(jì)算，常用的公式：孔隙度：含水飽和度：上式中為當(dāng)前層的聲波時差，為地層水的聲波時差,189us/ft(623us/m)，為固體骨架的聲波時差，對于砂巖骨架，主要礦物為石英，其聲波時差為55.5us/ft。a是常數(shù)，對

11、于砂巖地層通常取1.0，為當(dāng)前層的電阻率，m為膠結(jié)指數(shù)。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 對所給砂泥巖刻面的綜合測井圖獨(dú)立分層，對儲集層從上到下進(jìn)行編號，對油氣水層進(jìn)行識別。2 在報(bào)告中說明分層及解釋的依據(jù)。3 分別對儲集層進(jìn)行讀數(shù)，并求出孔隙度和含水飽和度Sw （已知Rw =0. 5）。儲層序號頂部深度（m）底部深度（m）厚度（m）測井曲線讀數(shù)孔隙度含油飽和度SPGRDTRtRxo 圖1 某井的綜合測井曲線圖實(shí)驗(yàn)二利用綜合方法估計(jì)地層泥質(zhì)含量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)際計(jì)算，鞏固掌握利用多種測井資料確定泥質(zhì)含量的方法。二、 實(shí)驗(yàn)要求自編程序，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)算出地層泥質(zhì)含量。三、 實(shí)驗(yàn)場地、用具與設(shè)備計(jì)算中心，尺子

12、、像皮和計(jì)算機(jī)；四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 什么是泥質(zhì)含量：泥質(zhì)是指顆粒直徑小于0.01mm的碎屑物質(zhì)，泥質(zhì)含量，也叫做泥質(zhì)體積，是指泥質(zhì)的體積占巖石總體積的比：確定Vsh的重要性泥質(zhì)含量的確定，在泥質(zhì)砂巖儲集層的定量解釋中具有重要意義。多年來人們提出許多計(jì)算泥質(zhì)含量的理論和方法。目前求取泥質(zhì)含量的方法大致可分為兩類，一類是用每種測點(diǎn)各求出一個泥質(zhì)含量，然后求出最佳值。當(dāng)巖石含有泥質(zhì)時，各種測井曲線均或多或少地受到泥質(zhì)的影響，其影響的程度受Vsh的決定，評價巖石的特性時，只有已知Vsh，才知道由于泥質(zhì)帶來的影響，從而將泥質(zhì)的影響校正掉。一般而言，用自然伽馬或自然伽馬能譜或自然電位來求取泥質(zhì)含量效果最好，

13、但自然伽馬要求儲層中除了泥質(zhì)外，其他物質(zhì)不含放射性礦物。自然電位要求地層水電阻率保持不變，且儲層中的泥質(zhì)與相鄰泥巖的的成分相同。用其他方法計(jì)算泥質(zhì)含量則要求更為苛刻的條件：如電阻率方法要求儲層的孔隙度和含水飽和度均要很小。中子和聲波方法則要求孔隙度很小。3. 確定Vsh的方法：（） 自然伽瑪法式中，分別是砂巖和泥巖層的自然伽馬值，GCUR是與地層有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，新地層（第三系地層）GCUR=3.7，老地層GCUR=2.0.（） 自然電位法式中，是當(dāng)前層的自然電位讀數(shù)，和分別是純地層和泥質(zhì)地層的自然電位讀數(shù)（）電阻率（b=1.5）（）中子法式中，是當(dāng)前層的視中子孔隙度讀數(shù)，是泥巖層的視中子孔隙度

14、讀數(shù)。（） 交會圖法以中子密度測井交會圖為例，通過對圖2所示的石英點(diǎn)（Q）、水點(diǎn)（W）和泥巖點(diǎn)（SH）構(gòu)成的三角形進(jìn)行分解，依據(jù)資料點(diǎn)所落入三角形中的位置，可以推測出來泥質(zhì)含量?；蛘呃孟率竭M(jìn)行計(jì)算（依據(jù)點(diǎn)到直線的距離計(jì)算方法）：式中，SHWQ0是石英點(diǎn)（Q）和水點(diǎn)（W）連線的直線方程。依據(jù)任意兩點(diǎn)的直線，用石英點(diǎn)()和水點(diǎn)()兩個點(diǎn)的參數(shù)可以推出： A=(ma f) B=(f ma ) C=Nmaf -Nfma 當(dāng)然，也可以用中子聲波、聲波密度交會圖的類似方法求Vsh 。如果解釋層段上沒有純泥巖層時，上述交會圖法所定出的泥巖點(diǎn)位置并不代表實(shí)際的泥巖參數(shù)，導(dǎo)致用交會圖方法估計(jì)的泥質(zhì)含量比實(shí)際值

15、偏大。上述幾種方法計(jì)算的泥質(zhì)含量往往都有一定的條件，當(dāng)條件滿足時， 泥質(zhì)含量的近似結(jié)果，當(dāng)條件不滿足時，計(jì)算的泥質(zhì)含量均可能偏高，所以在實(shí)際處理時，最后選取其中的最小值作為接近實(shí)際的泥質(zhì)含量。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1說明用測井曲線計(jì)算地層泥質(zhì)含量的方法與主要步驟2編程并處理。分別按5種方法求泥質(zhì)含量，并取極小值作為該層的泥質(zhì)含量。附所編寫的程序和計(jì)算結(jié)果3已知條件：GRmin=50; GRmax=110 SPmin=0 SPmax=100 b=1.5, Rsh=5 =30pu; =2.54 =2.65 =1.0 =100 =-4DEPTHSPMSFLLLSLLDRHOBNPHIGRDTCAL2680.

16、9888.54.89.0910.842.5517103.1773.1311.992682.0983.42.026.588.212.0720108.2577.7514.192683.01701.585.717.171.5924107.8181.8115.592684.02801.925.967.481.9623108.7581.2114.792685.0484.32.986.818.282.320105.0878.3812.032686.0578.59.67.158.222.5919112.1977.1310.592687.073614.1810.9311.732.641798.4472.49.

17、822688.0926.519.3818.1319.142.581785.5470.739.49268925.268.9450.0651.542.51153.4865.949.262690.022755.8145.6645.832.521064.0665.319.16實(shí)驗(yàn)三 含泥質(zhì)復(fù)雜巖性地層綜合測井處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕C合所學(xué)習(xí)的測井解釋與數(shù)據(jù)處理知識，掌握一般含泥質(zhì)復(fù)雜巖性地層測井?dāng)?shù)據(jù)處理的步驟和方法。二、實(shí)驗(yàn)要求用C語言編程，調(diào)試通過，并能計(jì)算出正確的結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)場地、用具與設(shè)備計(jì)算中心，計(jì)算機(jī)；四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一） 原理：測井?dāng)?shù)據(jù)處理與解釋的主要任務(wù)就是依據(jù)“四性”關(guān)系，用測井所獲得的

18、地層的各種“物理參數(shù)”，定量地計(jì)算出地下地層的巖性（）、儲集性(孔隙度和滲透率)以及含油性（飽和度Sw）。當(dāng)儲層含有泥質(zhì)時，還要求取泥質(zhì)含量，對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行泥質(zhì)校正。對于含有泥質(zhì)骨架由兩種礦物構(gòu)成,且礦物含量隨深度變化的復(fù)雜巖性地層，其體積模型如圖3所示。這種泥質(zhì)儲層測井處理的過程見圖4所示。其基本思路就是用幾種方法分別計(jì)算出獨(dú)立的泥質(zhì)含量Vsh ，然后取最極小值作為該深度的泥質(zhì)含量。對測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行泥質(zhì)含量校正，兩種孔隙度組合求出孔隙度和兩種礦物的含量，在恢復(fù)為含泥質(zhì)地層，計(jì)算出實(shí)際地層的孔隙度和礦物含量。在計(jì)算過程中所設(shè)計(jì)的參量和模型的變化見圖3所示。VshV1V2恢復(fù)為泥質(zhì)巖石求Sw K，

19、VshNwWV1V2 VshV1V2Vma1Vma2純巖 石 圖3 體積模型與計(jì)算過程中的變化 實(shí)際上求上述四種體積含量的方法有兩種：（） 三種孔隙度測井聯(lián)立解方程（矩陣方法，計(jì)算的核心是求逆陣）接出，Vsh , V1 , V2 (2) 獨(dú)立方法計(jì)算泥質(zhì)含量，二種孔隙度測井組合，解出純巖石模型的各個部分的體積。讀入一個深度的測井?dāng)?shù)據(jù)孔隙度，礦物1和礦物2構(gòu)成的體積模型泥質(zhì)含量Vsh GR 取最小值作為泥質(zhì)含量Vsh SPRtTHCNL-DEN泥質(zhì)含量Vsh泥質(zhì)含量Vsh泥質(zhì)含量Vsh泥質(zhì)含量Vsh 中子、密度測井曲線泥質(zhì)校正Vsh計(jì)算含水飽和度Sw矩陣方法計(jì)算純地層孔隙度，礦物1和礦物2的含量計(jì)算滲透率K讀入測井解釋參數(shù)最后一個深度點(diǎn)結(jié)束是否圖3 計(jì)算步驟圖先求出泥質(zhì)含量，再校正泥質(zhì)的影響后的測井?dāng)?shù)據(jù)聯(lián)立求解, Vma1 , Vma2 ，相當(dāng)按純巖石計(jì)算，然后再根據(jù)泥質(zhì)的多少換算出實(shí)際巖石的孔隙度和礦物含量。， （二）計(jì)算過程。（） 根據(jù)GR，SP求Vsh 當(dāng)Vsh 50%時，按泥巖處理 =0，Sw =1.0, Vsh =100, V1 =0, V2 =0.K=0當(dāng)Vsh 50%時，按下述方法