測井解釋第三章

1、鉆井地球物理數(shù)據(jù)處理與解釋吉林大學測井教研室目錄0 緒 論1 若干重要基本知識的回顧2 地層泥質性質及其含量的確定3 巖性和孔隙度的確定4 飽和度的確定5 滲透率和生產能力目錄目錄0 緒 論1 若干重要基本知識的回顧2 地層泥質性質及其含量的確定3 巖性和孔隙度的確定4 飽和度的確定5 滲透率和生產能力巖性和孔隙度的確定 確定地層巖性是測井解釋儲集層的一項重要工作，只有搞清巖性才能正確選擇解釋模型和解釋參數(shù)。例如，在研究地層孔隙度時，若沒有巖性資料，孔隙度就不能準確確定。當?shù)貙訋r石骨架參數(shù)已知，并且不變的情況下，用簡單的一種孔隙度測井方法就可以確定出地層的孔隙度。實際上，地層的巖性在縱向和橫向

2、往往總要發(fā)生某些變化，因此，在確定孔隙度時，首先必須對巖性做出判斷，并且在判斷巖性的同時，常常也可以給出孔隙度，所以經常把確定巖性和孔隙度結合起來討論。巖性和孔隙度的確定 聲波、中子和密度測井是三種常用的孔隙度測井方法。三種測井方法確定孔隙度都是基于巖石骨架與孔隙流體的差異，孔隙度越大，這種差異三種測井方法上的響應也越大。三種孔隙度測井結果不僅與孔隙度有關，還與構成巖石骨架的礦物成分、泥質含量和分布形式以及孔隙中流體性質有關，在某些情況下還與孔隙結構有關。當巖石骨架成分或流體性質發(fā)生變化時，不同測井結果的反映是不同的。因此，把這些方法結合起來，就有可能做出關于巖性和孔隙度的判斷。巖性和孔隙度的

3、確定 當然，判斷巖性和孔隙度不僅限于中子、密度和聲波這三種測井方法。對于巖性，光電截面指數(shù)Pe、自然伽馬GR和自然伽馬能譜NGS都對巖性有很好的識別作用，通過它們的組合可以較好地判斷地層巖性；而對于孔隙度，核磁測井可以提供與巖性無關的孔隙度值，相對于中子測井來說，雖然兩者測井結果都是與氫含量有關，但是中子測井是利用氫原子核對中子的特殊減速作用，盡管其他一些元素的減速作用較小，但仍然存在影響，然而核磁測井對核素有選擇性，只對氫核響應。其次，種子測井結果受巖石骨架中氫核的影響，而核磁測井只觀測孔隙中流體的質子。一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法

4、四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法巖性和孔隙度的確定一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法巖性和孔隙度的確定一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定1.重疊法確定巖性 重疊法是一種快速劃分巖性、判斷泥漿侵入性質和含油性等的有效方法。它是利用不同測井曲線對地層某種性質反映的差異，將不同的曲線用相同的參考刻度標準化后重疊起來，從而發(fā)現(xiàn)和區(qū)分地層的不同性質。重疊法的種類很多，在劃分巖性和估計孔隙度時，中子-密度孔隙度測井曲線重疊法的應用比較普遍。對于單一礦物地層，運用重疊法可以迅速地判斷地層的巖性。一、單礦物地層巖性和孔隙度

5、的確定1.重疊法確定巖性 中子-密度孔隙度測井曲線重疊法通常采用視石灰?guī)r孔隙度刻度。2.密度測井 對于單礦物含水純地層，地層密度值可表示如下：一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定3.中子測井 一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定 對于單礦物含水純地層，地層中子值可表示如下：4.聲波測井 對于單礦物含水純地層，地層聲波時差值可表示如下：一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定 壓實系數(shù)CP可利用巖心孔隙度，或其他來源的真孔隙度，如利用中子或密度曲線計算的含水純巖石孔隙度與上式計算的 相比較而求得也可采用鄰近非壓實泥巖的時差tsh與壓實泥巖時差比較，一般壓實泥巖時差在300330 s/m，國外通常用300 s/m

6、作為壓實泥巖的標志，這樣CP= tsh /300。4.聲波測井一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定 現(xiàn)代核磁測井儀采用自旋回波法記錄橫向弛豫的衰減過程當選擇的回波間隔TE足夠小，且等待時間TW足夠長時，核磁測井記錄的信號最大幅度與巖石孔隙流體中質子總量 （可刻度成孔隙度）成比例但是，由于孔隙尺寸不同會影響質子極化強度的衰減速度，所以極化強度信號表現(xiàn)為多指數(shù)的形式。5.核磁測井一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定 式中Pi為橫向弛豫時間等于T2i成分的初始強度。因為總信號強度Pi對應于總孔隙度，則Pi對應于橫向弛豫時間等于T2i部分的孔隙度。因此，含流體巖石的T2分布如下圖，基本上反映了巖石的孔隙尺寸分

7、布，因為核磁測井的探測范圍是在儲集層的沖洗帶內，殘余天然氣的影響比較小。5.核磁測井一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定 5.核磁測井一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定6.含泥質影響 對于已知巖性的含泥質的地層，只要不含天然氣或輕質油，也可用任何一種孔隙度測井資料計算其有效孔隙度，其方法是在計算含水純巖石孔隙度方法基礎上附加泥質含量校正下面是按體積模型建立的含泥質巖石孔隙度關系式：其中聲波公式沒有考慮泥質分布形式對聲波測井的影響。一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定6.含泥質影響 、 、 分別為泥質的視密度孔隙度、視中子孔隙度和視聲波孔隙度，其表達式分別為一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定6.含泥質影響

8、如果把泥質分成粘土和粉砂時，將粘土和粉砂的參數(shù)代入，可得到如下表達式。一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定6.含泥質影響 考慮壓實作用影響和泥質分布形式，聲波測井公式可表達為一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法 用一種孔隙度測井資料確定孔隙度的方法，只是在巖性已知并且?guī)r性簡單的特定情況下，才能得到好的效果然而，實際情況往往是很復雜的，如巖石骨架是由兩種或兩種以上礦物組成，并且組合的比例也是未知如果在儀器探測范圍內巖石孔隙中還含有油氣，會

9、使確定巖性和孔隙度變得更加復雜二、確定巖性與孔隙度的作圖法 另外，巖石的孔隙結構和幾何特征對三種孔隙度測井響應的影響是不同的，聲波測井主要反映均勻分布的原生孔隙（粒間和晶間孔隙），而中子測井和密度測井反映的是總孔隙度，即原生孔隙和次生孔隙（孔洞、裂縫、裂隙等）之和 在上述復雜情況下，必須綜合利用多種孔隙度測井方法確定巖性和孔隙度究竟選擇哪些測井方法進行組合，要根據(jù)具體情況而定二、確定巖性與孔隙度的作圖法 當?shù)貙邮怯蓛煞N礦物組成時，利用兩種孔隙度測井的交會圖可以確定巖性和孔隙度交會圖種類很多，為了有效地識別各種巖石類型的混合礦物，需要采用不同類型的交會圖 （1）中子-密度交會圖 （2）聲波-密度

10、交會圖 （3）聲波-中子交會圖 （4）密度-光電吸收截面指數(shù)交會圖1.交會圖法二、確定巖性與孔隙度的作圖法 右圖是中子-密度交會圖中的一種該圖的縱坐標是體積密度或按純石灰?guī)r刻度的密度視孔隙度，橫坐標為按純石灰?guī)r刻度的中子視孔隙度。在圖上預先按照單一礦物的純地層作出四種巖性線。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 最上邊的一條為純含水砂巖線，代表骨架密度為2.65 g/cm3、孔隙度從0至30的純砂巖，孔隙中的水為淡水，其密度為1.0 g/ cm3；第二條為純含水石灰?guī)r線，代表由方解石組成的，骨架密度2.71 g/cm3、孔隙度從0至30含淡水的石灰?guī)r。1.交會圖法（1

11、）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 第三條為純含水白云巖線，代表由白云石組成的，骨架密度為 2.87 g/cm3、孔隙度從0至30含淡水白云巖；第四條為硬石膏線，代表骨架密度為2.98 g/ cm3的硬石膏。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 這四條巖性線的制作過程是：首先假設孔隙度為0，5，10，30（用百分數(shù)表示），然后根據(jù)砂巖骨架密度ma為2.65 g/cm3和淡水密度f為1.0 g/cm3按巖石體積密度公式計算出對應上述各孔隙度時的砂巖密度值b，用求得的b和ma =2.71， f =1.0用下式計算出各點的密度孔隙度D（視石灰?guī)r孔隙度單位）；1.

12、交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 同理，根據(jù)砂巖骨架中子Nma為-0.035和淡水中子Nf為1.0 按巖石體積中子公式計算出對應上述各孔隙度時的砂巖中子孔隙度值N 1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 根據(jù)作圖原理可以看出，交會圖上的每一條巖性線代表孔隙度為不同值的單礦物巖石；任何兩條巖性線之間，代表由相應的兩種礦物組成的孔隙度為各種數(shù)值的過渡巖性，點子靠近哪條巖性線，就以那種礦物為主。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法在應用這個圖版時，把對應某一巖層的

13、密度值和中子孔隙度值分別代入圖版，如果巖層為某一單一礦物組成，縱橫坐標交點將落在相應的巖性線上，并根據(jù)巖性線上的孔隙度值讀出孔隙度當巖石由兩種礦物組成時，縱橫坐標交點將落在巖性線之間的某個位置，如圖上的P點。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法如果已知巖層是由白云石和方解石兩種礦物組成，則作AB線并使其平行于白云巖和石灰?guī)r線相同孔隙度點的連線，孔隙度由A和B在巖性線上的位置而定，兩種礦物成分的混合比例由P點在AB線上的位置確定。圖中P點的白云石含量為PA/AB，方解石含量為PB/AB。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法礦物組合選擇一是根據(jù)地

14、質上可能性；二是根據(jù)其他巖性交會圖。如果圖中P點不是由白云石和方解石組成，而是由石英和白云石組成，所求出的孔隙度基本上是一樣的。也就是說，在礦物組合的選擇不太準確的情況下，這種交會圖仍能給出比較準確的孔隙度值。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法根據(jù)礦物的百分含量及其密度，可計算過渡巖性的視骨架密度(ma)a。如果在圖上內插若干視骨架密度線，則可直接讀出(ma)a。右圖是用來確定( ma)a的中子-密度交會圖。1.交會圖法（1）中子-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 右圖是聲波-密度交會圖解釋圖版，單礦物巖石線是按著含水純巖石公式計算的，因而都是直線1.交會圖法

15、（2）聲波-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 這種交會圖對分辨石英、方解石和白云石的能力很低，如果礦物組合選擇錯誤，或者聲波時差和巖石密度讀數(shù)有微小誤差，都會給確定的孔隙度帶來很大誤差 但是由于圖中巖鹽、石膏和硬石膏點分開距離較大，因此對巖鹽、石膏等蒸發(fā)巖類礦物有較好的分辨力，在膏鹽剖面判別巖性的效果較好1.交會圖法（2）聲波-密度交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法聲波-中子交會圖與密度-中子交會圖一樣，對砂巖、石灰?guī)r和白云巖分辨能力較好，當?shù)V物組合選擇錯誤時，對孔隙度求取只有較小的影響但是，該圖對蒸發(fā)鹽類分辨能力很差1.交會圖法（3）聲波-中子交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 一般情

16、況下，利用光電吸收截面指數(shù)Pe曲線就能較好地識別骨架礦物它輕微地受到孔隙度的影響，但是，在處理簡單巖性（單一礦物骨架）時，它的影響不足以妨礙對骨架的識別Pe幾乎不受孔隙中流體的影響1.交會圖法（4）密度-Pe交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法密度和光電吸收截面指數(shù)的交會圖可以用來確定孔隙度和鑒別單礦物骨架的礦物在已知雙礦物骨架礦物種類的情況下，它也可以用來確定孔隙度和礦物含量比例。1.交會圖法（4）密度-Pe交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 在使用密度-Pe交會圖進行解釋時，必須已知或假定在骨架中的礦物類型肋線是任何兩種假設礦物混合骨架的等孔隙度近似值 從測井數(shù)據(jù)點到純礦物脊線的距離，近似與

17、骨架中礦物的相對含量成反比1.交會圖法（4）密度-Pe交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法如果從這種交會圖版中得到的孔隙度等于從密度-中子交會圖版得到的孔隙度值，說明礦物選擇是正確的，并且孔隙充滿流體，如果兩個結果不一致，另選礦物對直到差異消除為止 1.交會圖法（4）密度-Pe交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法用 ma - Pe交會圖也可以計算出雙礦物混合巖性的視骨架密度，方法與中子-密度交會圖法相同1.交會圖法（4）密度-Pe交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法 如果在巖石骨架中除了基本礦物之外，還含有其他一些礦物(如粘土礦物)，或者孔隙流體中含有天然氣時，將使數(shù)據(jù)點在交會圖上發(fā)生移動，使交會圖

18、確定的巖性和孔隙度出現(xiàn)誤差。因此，需要對這些因素進行校正，進行校正時，要沿著圖上標出的方向進行。校正量的大小，則和它們的含量多少有關。2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素二、確定巖性與孔隙度的作圖法 當?shù)貙雍噘|時，泥質引起交會圖上的數(shù)據(jù)點向圖中所謂泥巖點方向移動，泥巖點在交會圖中的位置可通過解釋層段的純泥巖數(shù)據(jù)（ sh， Nsh， tsh）做交會得到一般，泥巖點在中子密度和聲波-密度交會圖上的右下方；在中子-聲波交會圖上的右上方，在密度-光電吸收截面指數(shù)交會圖下部中央位置2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二

19、、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法 對含泥質地層用上述交會圖版直接確定巖性和孔隙度時，由于數(shù)據(jù)點偏移而造成巖性判斷錯誤，所求孔隙度偏高因此，對含泥質巖石若用上述交會圖確定孔隙度和判斷巖性時，須先對數(shù)據(jù)點進行泥質校正2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-

20、孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響泥質校正和求孔隙度的過程可以用圖解說明如右圖所示，圖中C點是解釋層段的泥巖點（粘土點）位置，L點代表某一含泥質地層的測井數(shù)據(jù)點，X是經過泥質校正后的點，它的位置是在CL延長線上按XL/XC =Vsh找出的。二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（1）泥質的影響它和原來的地層有同樣的骨架相對體積和孔隙空間，只是去掉了泥質。根據(jù)X點所在位置確定的孔隙度是原含泥質地層去掉泥質后純地層部分的孔隙度，將這個孔隙度值乘以（1- Vsh）就得到原含泥質地層的孔隙度（如果不用作烴

21、校正）。二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響當巖石孔隙中含有天然氣或輕質油時，由于它們對測井響應的影響，引起中子測井孔隙度減小和密度測井視孔隙度升高（巖石密度減?。┰谥凶?密度交會圖上導致數(shù)據(jù)點向左上方（相對同孔隙度充滿液體的點）移動，移動方向大約與等孔隙度線平行 。二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響由于天然氣使N值減小，在聲波-中子交會圖上含氣層的點也要發(fā)生移動同樣，由于天然氣存在使b減小，在聲波-密度交會圖上含氣層的數(shù)據(jù)也將移動在未壓實地層，聲波時差也會因天然氣的影響而增加天然氣對光電吸收截面指數(shù)影響很小，當

22、有天然氣存在時，在b - Pe交會圖上資料點因受密度減小的影響而向正上方移動，求得孔隙度將增大二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響如果沒有考慮這一影響，不作天然氣校正，直接從交會圖上讀出的孔隙度可能有些偏低而圖上的巖性指示可能是十分錯誤的因此，在有油氣影響時，必須進行油氣校正。二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖

23、的因素（2）油氣的影響 密度測井與中子測井油氣影響校正量可根據(jù)含油氣地層密度與中子測井響應方程寫出。對于密度測井。式中油氣影響的校正量為二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響 對于中子測井式中油氣影響的校正量為如果考慮挖掘效應影響，則二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響右圖顯示出油氣對中子-密度交會圖的影響校正方向圖中箭頭BA表示輕烴校正的方向測井數(shù)據(jù)點B是含密度為0.1 g/cm3天然氣的純石灰?guī)r點校正后的A點落在石灰?guī)r線附近并且可以直接讀出孔隙度烴移動量 b和 N可由上式給出二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖

24、性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響烴類的平均分子式可寫為CnHnx，這時油氣的密度和中子測井值為：二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（2）油氣的影響圖中右下方的箭頭表示在 Shr = 15%時，對不同的烴密度按上述關系計算的烴影響的近似大小和方向（假設為淡水泥漿濾液，并且忽略挖掘效應），上面給出的 Shr值，可能出現(xiàn)在含氣砂巖層（例如 = 20%，Shr = 75）。二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（3）次生孔隙的影響 聲波測井對次生孔隙的響應與中子和密度測井不同聲波對縫洞和裂縫孔隙反映極不敏感，而主要是對粒間孔隙度的響應中子和密度測井

25、反映的是總孔隙度 于是，在有聲波測井的交會圖上，次生孔隙度會導致數(shù)據(jù)點偏離正確的巖性線，并且得到的孔隙度小于總孔隙度，而中子-密度交會圖得出總孔隙度二、確定巖性與孔隙度的作圖法2.影響巖性-孔隙度交會圖的因素（3）次生孔隙的影響 利用這個特點，可以確定次生孔隙度指數(shù)（ISP）在骨架參數(shù)已知、充滿流體的純碳酸鹽巖地層中，次生孔隙度指數(shù)可以由總孔隙度t與聲波測井孔隙度s之差計算出， 總孔隙度由中子和密度測井確定 有時，還將次生孔隙度指數(shù)與總孔隙度的比值定義為相對次生孔隙度指數(shù)二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖 巖性識別圖也叫礦物識別圖，是專門用來識別巖性或礦物的。前面介紹的巖性孔隙度交會圖

26、主要是針對兩種礦物巖石，當含有兩種以上礦物時，難以進行正確的巖性解釋，其原因是巖性孔隙度交會圖受孔隙度的影響，為了彌補這一缺點而發(fā)展起來的巖性識別圖，其基本思路是消除孔隙度的影響，使任何孔隙度的單礦物巖層在巖性圖上只由一個點反映出來，如M-N交會圖和骨架識別圖等。二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖 M-N交會圖是為識別地層中未知礦物，和估計它們之間的比例關系而設計的M和N是用兩種孔隙度測井數(shù)據(jù)計算出的復合變量（1） M-N交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖在中子-密度交會圖上，如果把某一單礦物骨架點（ =0）和水點（ =100%）引一直線，則由這種礦物組成的各種孔隙度的巖

27、石，按照體積模型的概念，都將落在這條線上（1） M-N交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖N就定義為這條直線的斜率，即 因此，N值將和孔隙度無關，而只反映巖石的礦物成分二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖在聲波密度交會圖上，把類似的斜率定義為M值，即（1） M-N交會圖式中乘上0.01是為了使M和N值大小相當，以便于在M-N圖上刻度二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖 根據(jù)上式以及巖石骨架和流體參數(shù)，在淡水泥漿和鹽水泥漿兩種情況下，可以計算幾種礦物的M和N值。二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖下圖是畫出

28、幾種單礦物地層點的M-N交會圖在利用測井資料計算M和N時，把測井值t、 b和N分別代替上式中的tma， ma和 Nma. 如果巖石是由一種礦物組成的含水純巖石，求得的M和N值畫在M-N交會圖上時，將和相應的礦物點重合如果巖石為兩種礦物組成，求得的M和N值將落在M-N交會圖上相應兩種礦物點的連線上二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖如果巖石是由三種礦物組成，求得的M和N值將落在M-N交會圖相應的三種礦物所構成的三角形之內，對于這種情況，判斷具有不定性二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會

29、圖 例如，混合巖性的N = 0.55，M = 2.60，在圖中此點落在石灰?guī)r、白云巖、石英三點圍成的三角形內因此，在大多數(shù)情況下它將被解釋為方解石、白云石和石英組成但也可能是方解石、白云石、硬石膏混合物或許是白云石、石英、石膏組成因為這個點也位于這些三角形之內，這時應根據(jù)它們在地層中存在的地質可能性來決定選擇哪種組合二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖 例如，混合巖性的N = 0.55，M = 2.60，在圖中此點落在石灰?guī)r、白云巖、石英三點圍成的三角形內因此，在大多數(shù)情況下它將被解釋為方解石、白云石和石英

30、組成但也可能是方解石、白云石、硬石膏混合物或許是白云石、石英、石膏組成因為這個點也位于這些三角形之內，這時應根據(jù)它們在地層中存在的地質可能性來決定選擇哪種組合二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖 如果存在次生孔隙度、泥質或孔隙中含有天然氣時，M和N值將發(fā)生偏移，甚至落到三角形之外圖上箭頭指出了每一種影響因素存在時點子移動的方向，在泥巖情況下，由于泥巖點的位置隨地區(qū)和巖層是變化的，所以圖中的箭頭只是示意性的二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖 同其他孔隙度測井的交會圖，以及對巖性敏感

31、的測量結果相配合，M-N交會圖可以幫助選擇最可能的巖性這些信息在最后確定孔隙度和礦物成分含量時是必需的 由于M-N交會圖利用了三種孔隙度測井，它可以對四個未知數(shù)進行分析（包括被消除的孔隙度），而巖性孔隙度交會圖利用的是兩種孔隙度測井，它可以對三個未知數(shù)進行分析，所以在判斷巖性時，當巖性孔隙度交會圖上出現(xiàn)模糊不清的情況時，有可能在M-N交會圖取得好的效果。二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖復合參數(shù)M和N是聲波、密度和中子測井以兩個為一組的三種可能組合中的兩種第三種組合的復合參數(shù)被稱為P，由下式表示：二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（1） M-N交會圖 這個參

32、數(shù)是Roberts和Campbell于1976年提出的人們發(fā)現(xiàn)P與自然伽馬組成的交會圖也是一種鑒別礦物與巖性的好方法右圖是適用于北海地區(qū)侏羅紀砂巖的典型GR-P交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 M，N和P參數(shù)在確定過程中隨泥漿濾液礦化度不同而有些變化另外在N軸上礦物點的位置也由于中子孔隙度響應的非線性而變得復雜更重要的一點，是計算出的M和N值是一個沒有直接物理意義的抽象的量二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖鑒于這些原因，Clavier和Rust（1976）提出另一種方法，稱做骨架識別圖MIDMID圖的基本原理與M-N圖的原理相類似，但克服

33、了M-N圖方法的缺點MID圖采用與孔隙度無關的參數(shù)視骨架密度(ma)a和視骨架時差(tma)a為縱橫坐標二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖在根據(jù)三種孔隙度結果確定巖性時，首先要用合適的中子-密度交會圖和中子-聲波交會圖確定出視總孔隙度 ta對于落在圖版中砂巖線上部的數(shù)據(jù)點，視總孔隙度則以該點到砂巖線的垂直投影確定，然后計算視骨架密度和視骨架時差二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖按時間平均關系 在MID圖上，預先對單礦物巖石做出巖性點，如下圖所示按現(xiàn)場觀測的經驗關系二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖上述方程中的 ta不一定是

34、一樣的計算( tma)a時，可利用中子-聲波交會圖得到 ta值，而計算(ma)a可用中子-密度交會圖得到 ta二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖(tma)a和(ma)a也可以采用圖版獲得，用作圖法求出圖上的(ma)a和(tma)a分別是由上述公式計算出的從圖版右上部求出視骨架時差，圖版的左下部求視骨架密度二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 如果所研究的巖層是單礦物組成的，將(ma)a和(tma)a值代入圖中，將落在對應的單礦物點附近如果巖石是兩種礦物組成，求得的(ma)a和(tma)a將落

35、在圖上兩種相應礦物點的連線上，兩種礦物的含量比例，則根據(jù)距兩個礦物點距離來確定如果巖石是三種礦物組成時，求得的(ma)a和(tma)a點將落在圖上相應三個礦物點構成的三角形之內二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 各種礦物的比例也可以根據(jù)與各礦物點的相對位置估計出對于一個巖層層段的巖性判斷，往往是利用這個層段上不同深度的許多點作圖，根據(jù)一組點的集中情況，便可看出巖性趨勢從而作出判斷二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 下面介紹一種利用骨架識別圖判斷雙礦物混合巖性和孔隙度的方法 根據(jù)兩種孔隙度（

36、中子和密度）測井結果，利用中子-密度交會圖等首先求出孔隙度 ta和(ma)a，然后根據(jù)(ma)a和初步選定的巖性，從骨架識別圖上求出(tma)a，并把(tma)a和第三種孔隙度測井（聲波）結合起來求出 s，通過對比 ta和 s可以判斷巖性選擇是否合適，如果不合適則應重新選擇，其具體步驟如下：二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 （1）在中子-密度交圖上，首先選擇數(shù)據(jù)點A可能的礦物對，例如，為石灰?guī)r和白云巖，然后確定出 ta和(ma)a，利用右圖所示的一種畫有ma線的中子-密度交會圖，可同時確定 ta和(ma)a）二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖

37、（2）在骨架識別圖上，作縱坐標為(ma)a的水平線，并交于石灰?guī)r和白云巖點連線上，交點的橫坐標便是所求的視骨架時差(tma)a根據(jù)(tma)a和聲波測井時差t，便可以求出巖層的 s二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖 （3）當?shù)貙邮秋柡后w的純地層時，如果 s = ta，則說明選擇的礦物對是合適的；如果 s ta也說明礦物對選擇錯了發(fā)現(xiàn)錯誤之后，重新選擇礦物對，繼續(xù)按上述辦法進行如果最后仍找不到正確的礦物對，則可能是巖層中含有天然氣和泥質，或者是由井眼條件很壞造成的二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（2）骨架識別圖在骨架識別圖MID中，含有天然氣的數(shù)據(jù)點將向右上方

38、移動，次生孔隙度的存在將使數(shù)據(jù)點沿(tma)a減小的方向移動，即向左移動對于井壁中子測井（SNP），泥巖點落在 MID圖上硬石膏點的右邊區(qū)域對于補償中子測井（CNL），泥巖點則趨向于落在硬石膏點的上方二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖 巖性密度測井的光電吸收截面指數(shù)Pe，表現(xiàn)出很好的鑒別礦物的能力Pe與電子密度指數(shù)e的乘積稱為體積光電吸收截面U，它和礦物組分的體積相關，而受孔隙中流體的影響很小 另一種鑒別巖性的交會圖技術就是把巖石視骨架密度(ma)a與其視骨架體積光電吸收截面(U ma)a交會二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）(

39、 ma)a與(U ma)a的MID圖得到視骨架密度的方法與討論( ma)a與(tma)a的MID圖時介紹的相同視骨架體積光電吸收截面由光電吸收截面和密度測井結果算出，二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖如果巖層孔隙是充滿液體的，視總孔隙度可以由中子-密度交會圖估計出將上述公式轉化為右圖，這樣還可以通過圖解的方法得到視骨架體積光電吸收截面。二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖 下表列出了常見礦物和流體的光電吸收截面指數(shù)、密度和體積光電吸收截面對于礦物，表中所列數(shù)值為骨架值（(ma)a，(U ma)

40、a）；對于流體，則是流體參數(shù)（f，Uf）二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖當骨架由三種礦物組成時，可采用下面方法來確定每種礦物含量百分數(shù)。右圖給出了這些礦物在( ma)a與(U ma)a交會圖上的位置石英、方解石、白云石三種常見礦物組成的三角形已經按每種礦物含量百分數(shù)進行了刻度二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖例如，一個具有視骨架密度( ma)a等于2.76 g/cm3和體積光電吸收截面等于10.2 g/c

41、m3的點，只要沒有其他礦物存在并且孔隙為液體充滿時，在交會圖上將可以確定出它含有40的方解石、40的白云石和20的石英二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（3）( ma)a與(U ma)a的MID圖 天然氣將使交會的點向圖版上方移動，而重礦物則使數(shù)據(jù)點向右移動粘土點和泥巖點落在白云石的下方二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（4） NGS交會圖由于某些粘土礦物具有特殊的U，Th，K濃度，所以自然伽馬能譜測井能夠用于鑒別粘土礦物，當和其他測井方法結合時，在一定程度上可以識別骨架礦物類型二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（4） NGS交會圖通常只根據(jù)自然伽馬能譜測井讀數(shù)鑒別的結

42、果有些含混，最好再配合其他資料尤其是將巖性密度測井的Pe與放射性元素含量的比值Th/K、U/K，Th/U一起使用如右圖是Pe-K交會圖，下圖是Pe-Th/K交會圖，其效果均優(yōu)于Th-K交會圖二、確定巖性與孔隙度的作圖法3.巖性識別圖（4） NGS交會圖在應用這些圖版時，把適當?shù)膮?shù)代入圖中進行交會，交點將指出礦物成分例如，某地層NGS測井的Th讀數(shù)為11.7mg/kg，U讀數(shù)為4.5mg/kg，K讀數(shù)為3.9，LDT測井的Pe值為3.5計算得出Th/K= 10.7/3.9=3，于是在各圖中的交會點指出，粘土礦物為伊利石一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法三、確定巖性和孔

43、隙度的數(shù)值法四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法巖性和孔隙度的確定三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 從數(shù)學的角度來說，把基本的孔隙度測量結果或其他合適的測井曲線轉變成孔隙度和巖性，以及識別出孔隙流體性質，就是解一個方程或聯(lián)立方程組如果巖石骨架僅由一種已知礦物組成，并且其中飽和的流體也是已知的，則采用任何一種孔隙度測井都可以確定出孔隙度換句話說，一個方程（一種測量結果）就足夠解出一個未知量（在這種情況下是孔隙度）1.單礦物巖石骨架三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 但是，如果除了孔隙度之外，組成巖石骨架的兩種已知礦物的混合比例也是未知的，那么就需要兩個獨立方程（兩種測井結果）解出兩個未知數(shù)（此時為孔隙度和礦

44、物成分比例）例如，對于白云巖和石灰?guī)r的混合體，可以使用中子和密度測井組合它們對于孔隙度和巖性的響應為2.雙礦物巖石骨架三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 在上面兩個方程中有三個未知數(shù)： 、V1、V2，但是，由于巖石骨架中各礦物以小數(shù)表示的相對體積含量及孔隙度之和必然等于1，所以白云石的含量可以用方解石含量表示，于是上面方程中的未知數(shù)個數(shù)減少為兩個，或者說可以把物質平衡方程 + V1 + V2 = 1作為第三個方程包括進來由于方程數(shù)目（獨立的測井曲線結果）與未知數(shù)的數(shù)目相等，解此方程組可求得孔隙度和兩種礦物含量：三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 由于解普通代數(shù)聯(lián)立方程組的方法效率非常低（特別是在多元的情況

45、下），如果應用矩陣代數(shù)方法將有利于計算機存儲和處理上述公式聯(lián)立方程組的矩陣方程為簡單的形式為三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 一種測井曲線對另一種測井曲線交會的圖版是應用兩種測井曲線響應確定孔隙度和巖性的簡單近似作圖解當巖石骨架是未知的單一礦物組成時，也可以使用這些圖版問題是同樣的，有兩個方程和兩個未知數(shù)在這個問題中未知數(shù)為孔隙度和待定礦物（即它的 ma和 Nma特征）這里要假設，沉積巖中常遇到的大多數(shù)礦物的 ma和 Nma是已知的三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 當有更多未知數(shù)時，譬如骨架中包括三種礦物，則要求引入另一個獨立的方程（或測井曲線）聲波測井曲線可以補充到中子-密度測井組合中，例如，對于方

46、解石、白云石和石英的混合體，方程組變成3.三種礦物巖石骨架三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法M-N交會圖，( ma)a與(tma)a的MID圖和( ma)a與(Uma)a的 MID圖是四元方程組四個未知數(shù)的作圖解更復雜的混合體可以通過引入更多的方程（測井曲線）來解決當然，新增加的方程應該是對同樣的未知的巖石物性參數(shù)，但不一定是所有的未知物性參數(shù)的響應3.三種礦物巖石骨架三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 建立能夠解含有大量未知巖石參數(shù)的五元、六元和更高元聯(lián)立方程系統(tǒng)的作圖法是不容易的這些問題就只好用數(shù)值法求解了例如斯侖貝謝公司的LITH-ANALYSIS程序，就是處理這類問題的程序之一4.多種礦物巖石骨架

47、三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法這個程序利用NGS（自然伽馬能譜）測井得到的鈾、釷和鉀的濃度值，巖性密度測井得到的巖石體積密度和光電吸收截面指數(shù)，補償中子測井得到的視孔隙度值對于含有石英 （砂巖）、方解石（石灰?guī)r）、白云石、硬石膏、巖鹽、兩種類型泥質（貧和富鉀粘土）、長石和云母的混合巖性，可以分別解出每一種礦物的相對含量4.多種礦物巖石骨架三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 當所研究的問題不僅僅是巖性和孔隙度時，比如加入反映油氣飽和度的電阻率響應方程時，整個方程組就變成了非線性方程組，上述求解方法均不能使用。這時需要用到最優(yōu)化方法，而最優(yōu)化方法里面尋優(yōu)算法有梯度下降法、擬牛頓法、共軛梯度法以及單純形法。

48、5.非線性方程組三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法5.非線性方程組三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法 上述的那些尋優(yōu)算法一般容易陷入局部最優(yōu)，而達不到全局最優(yōu)，為了能夠實現(xiàn)全局最優(yōu)，出現(xiàn)了模擬退火算法和遺傳算法。 模擬退火算法是通過賦予搜索過程一種時變且最終趨于零的概率突跳性，從而可有效避免陷入局部極小并最終趨于全局最優(yōu)的串行結構的優(yōu)化算法。 遺傳算法是一類借鑒生物界的進化規(guī)律（適者生存，優(yōu)勝劣汰遺傳機制）演化而來的隨機化搜索方法。5.非線性方程組一、單礦物地層巖性和孔隙度的確定二、確定巖性與孔隙度的作圖法三、確定巖性和孔隙度的數(shù)值法四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法巖性和孔隙度的確定四、確定巖性和孔隙度的現(xiàn)代數(shù)學方法 對于沉積巖地層來說，建立單礦物模型或多礦物模型，利用一種或多種種測井響應就可以解決確定孔隙度和礦物的體積含量問題。近年來，隨著勘探對象的復雜化，裂縫性地層、復雜巖性地層的出現(xiàn)，由于裂縫性地層的非均質性及復雜巖性礦物成分復雜，甚至某些礦物成分的測井響應特征都未研究清楚（如火山碎屑巖中的凝灰），這種情況下，原有的方法往往得不到好的效果