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文檔簡介
測井資料處理與解釋LoggingDataProcessingandInterpretation長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院石油資源系§1緒論
§2測井資料數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
§3測井資料預(yù)處理
§4用測井資料識別油氣水層
§5儲層參數(shù)定量計算
§6測井資料計算機處理解釋方法
§7水淹層測井評價
§8復(fù)習(xí)課目錄§5儲層參數(shù)定量計算
5.1測井解釋模型
5.2孔隙度的計算
5.3含水飽和度的計算
5.4滲透率的計算
5.5泥質(zhì)含量確實定
5.6測井解釋參數(shù)確實定本章框架5.1測井解釋模型一.模型的根本含義所謂模型:就是客觀事物被認(rèn)識后,經(jīng)過抽象,再組合為易于理解的形象,即形象化的抽象。模型的建立過程是:
實際抽象形象經(jīng)過變成簡化§5儲層參數(shù)定量計算
二.測井解釋模型指測井信息與地質(zhì)信息間的宏觀關(guān)系。是經(jīng)過理論分析、實驗研究、資料統(tǒng)計,對兩者之間的關(guān)系進(jìn)一步認(rèn)識后的形象化描述。即:測井信息地質(zhì)信息測井信息=F(地質(zhì)信息)+誤差
用數(shù)學(xué)式表達(dá):y=F(x)+ε理論分析實驗研究資料統(tǒng)計〔測井解釋模型〕地質(zhì)模型:礦物成分、流體類型等儀器模型:測井?dāng)?shù)據(jù)集、測井值與記錄值轉(zhuǎn)換關(guān)系、測量誤差、環(huán)境校正等數(shù)學(xué)模型:數(shù)學(xué)關(guān)系式評價地層巖石模型:巖石礦物、流體、結(jié)構(gòu)參數(shù)一.孔隙度的影響因素1.深度及壓實作用:越深、壓實程度越大,φ越小2.顆粒形狀:越規(guī)那么,φ越大3.分選:分選好,φ一般大4.顆粒大小:越細(xì),φ越小。主要是因為孔隙空間易被更小的顆粒充填
5.2孔隙度的計算5.排列方式:立方體排列,φ=47.6%,最大,排列最寬敞,最不“穩(wěn)定〞;菱面體排列,φ=25.96%,最小,排列最緊密,最“穩(wěn)定〞6.膠結(jié)作用:
總的來說,膠結(jié)作用愈強,φ越小。另一方面,鈣質(zhì)膠結(jié)比泥質(zhì)膠結(jié)更致密,即φ更?。还栀|(zhì)膠結(jié)最致密,對孔隙度影響最大。即泥質(zhì)好于鈣質(zhì)好于硅質(zhì)。
7.白云化作用:
白云化作用越強,φ越大。主要是因為產(chǎn)生白云化作用后,骨架體積變??;灰?guī)r被白云巖置換后體積縮小12—13%二.孔隙度測井響應(yīng)方程巖石體積物理模型:根據(jù)巖石的組成,按其物理性質(zhì)的差異,把單位體積巖石分成相應(yīng)的幾個局部,各局部可以看作是性質(zhì)相同的小單元,然后研究每一局部對巖石宏觀物理性質(zhì)的奉獻(xiàn)之和。如:純砂巖水層=砂巖+孔隙〔只有水〕
砂巖骨架水V=1個單位考慮一般情況:地層含泥質(zhì)、孔隙中含油氣,那么體積模型可畫為:
設(shè)我們研究的物理參數(shù)為X,用分別表示該物理參數(shù)對油氣、水、骨架、泥質(zhì)的測井響應(yīng)值,由體積物理模型的思想,測井響應(yīng)值X應(yīng)為各局部奉獻(xiàn)之和。即有:含油氣泥質(zhì)砂巖體積模型V=11.通式水油氣Vsh泥質(zhì)砂巖骨架Vma〔泥質(zhì)校正公式〕不含油氣時2.全含水純地層孔隙度方程所謂純地層,即不含泥質(zhì)的地層,即,假設(shè)不含油氣,那么以上通式可寫成:
由于孔隙度系列測井探測深度淺,在探測范圍內(nèi)孔隙中流體為泥漿濾液1〕密度測井:將X寫成ρ,那么2〕中子孔隙度:3〕聲波測井:該公式稱為平均時間公式或Wyllie-Rose公式
注意:平均時間公式適用于壓實和膠結(jié)良好的純砂巖地層。在這種砂巖中,礦物顆粒間接觸良好,孔隙直徑較小,故可以忽略礦物顆粒與孔隙流體交界面對聲波傳播的影響,可認(rèn)為聲波在巖石中是直線傳播的。但是對于未膠結(jié)、又未壓實的疏松砂層,礦物顆粒間接觸不好,故礦物顆粒與孔隙水的交界面對聲波傳播影響較大,使孔隙度相同的疏松砂層的聲波時差要比壓實的砂層大,因此需要用壓實校正系數(shù)校正:此處,為壓實校正系數(shù),可由平均時間公式與真孔隙度值比照得到,即。由巖心實驗測定或其它孔隙度測井得到。另外,與埋藏深度有關(guān),即實際資料說明,特別是在地層孔隙度較大時,聲波時差與孔隙度關(guān)系不再是線性關(guān)系,而是非線性關(guān)系。Raymer公式
3.如何選擇計算孔隙度的方法按優(yōu)先順序:
a.根據(jù)以往經(jīng)驗
b.井眼條件好時,選密度、聲波、中子孔隙度測井中的兩者或三者交會,即用最優(yōu)化方法求
c.中子質(zhì)量不好或有氣存在,選聲波、密度或其交會圖
d.用電阻率方法計算孔隙度時,只能計算水層一、阿爾奇(Archie)公式
—稱為地層電阻率因素
—全含水地層電阻率
—地層水電阻率5.3含水飽和度計算FRoRwArchie還通過實驗發(fā)現(xiàn):F與孔隙度及巖石孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)〔反映巖石本身物理性質(zhì)〕,與孔隙中是否含油氣及Rw無關(guān)。即:取決于孔道的彎曲程度,顆粒的形狀和排列方向,以及膠結(jié)情況。常稱為“膠結(jié)指數(shù)〞,“結(jié)構(gòu)指數(shù)〞,“孔隙度指數(shù)〞,“Archie指數(shù)〞。取值范圍為1.3-3,隨膠結(jié)程度的變好,該值增大,常取2。為與巖性有關(guān)的比例常數(shù),變化范圍為0.6~1.5,常取1。簡稱為“Archie常數(shù)a〞maArchie還通過實驗發(fā)現(xiàn):地層電阻率與R0有關(guān),同時隨So的增大而增大。定義:“電阻率增大系數(shù)〞,“地層電阻率指數(shù)〞。I通過實驗得到:為與孔隙導(dǎo)電流體分布有關(guān)的量,稱“飽和度指數(shù)〞。取值范圍1.3—2(水濕);2—10〔油濕〕稱“Archie常數(shù)b〞,常取1。nb因此:由巖電實驗作F~Φ關(guān)系圖求a、m;作I~Sw關(guān)系圖求b、n
。原始地層含水飽和度在沖洗帶中,Rt→Rxo,Rw→Rmf,Sw→Sxo,得:阿爾奇公式適用于純地層,對泥質(zhì)地層,計算飽和度的公式很多,如:Simandoux公式常取m=n=2;d=1—2,常取d=1“尼日利亞〞公式α=1-2“印度尼西亞公式〞C=1-Vcl/2二、Waxman-Smits模型1.Waxman-Smits模型Waxman-Smits認(rèn)為:在粘土外表均具有負(fù)電荷,這樣在粘土外表吸附著局部陽離子,這些陽離子又能很容易地與水溶液中的其它陽離子發(fā)生交換,粘土外表及其附近的的高濃度陽離子是造成所謂粘土外表導(dǎo)電性的主要原因。這種導(dǎo)電性與可發(fā)生陽離子交換的數(shù)量相關(guān),該量稱陽離子交換能力CEC,它表示每100克干巖石可交換的陽離子數(shù)。單位為mmol/cm3。陽離子交換能力與地層的粘土礦物成分有關(guān)。如:綠泥石為10-40,伊利石為10-40,高嶺石為3-15,蒙脫石為80-150。還有一種表示陽離子交換能力的方法,稱陽離子交換容量Qv,它表示巖樣每單位總孔隙體積中含有的可交換陽離子的摩爾數(shù),單位為mmol/cm3。2.Waxman-Smits飽和度方程B為交換陽離子的當(dāng)量電導(dǎo)率由純砂巖阿爾奇公式有所以n*相當(dāng)于巖石不含粘土的飽和度指數(shù),常取2F*相當(dāng)于巖石不含粘土的地層因素三、雙水模型1.雙水模型的實質(zhì)泥質(zhì)砂巖中有兩種水:束縛水,即束縛在粘土外表的水,又稱近水;自由水,即位于連通孔隙空間的水,或稱遠(yuǎn)水。也就是說,泥質(zhì)的存在使地層水的導(dǎo)電性比純地層下的導(dǎo)電性好,并認(rèn)為這種增加的導(dǎo)電性是粘土顆粒外表的束縛水所產(chǎn)生的陽離子交換所引起的,泥質(zhì)地層的全部導(dǎo)電能力是由自由水和束縛水并聯(lián)導(dǎo)電的結(jié)果。2.〔雙水〕體積模型固體液體骨架粉砂干粘土粘土束縛水毛管束縛水可動水烴自由水骨架濕粘土有效孔隙度泥巖總孔隙度3.根本關(guān)系式4.電阻率響應(yīng)方程設(shè)自由水與束縛水混合電導(dǎo)率為Cwm
5.4滲透率計算一、影響因素孔隙度:孔隙度↑,滲透空間大,滲透率↑泥質(zhì)含量:Vsh↑,阻塞滲透通道,K↓砂巖顆粒大小〔用粒度中值度量〕:越細(xì),k越小。裂縫:裂縫愈發(fā)育,K↑↑壓力對滲透率的影響二、求滲透率的常用方法1.用孔隙度求k2.用孔隙度和束縛水飽和度求k如Timur公式Swb,%;φ,%;K,10-3μm23.由粒度中值與孔隙度求KK=f(Md,φ)Md一般可由GR或SP求4.用裂縫寬度估計KK=8.3×106w2K:10-3μm2W為裂縫寬度,cm5.由核磁共振測井求KSDR模型C1為常數(shù);φnmr為核磁共振孔隙度,%;T2g為T2幾何平均值,ms.Coates模型C2為常數(shù),C2=5—15,一般為10;φnmrm為可動流體孔隙度,%;φnmrb為束縛流體孔隙度,%.5.5泥質(zhì)含量確實定泥質(zhì)含量是泥質(zhì)體積與巖石體積之比。一、自然伽馬GCUR為地區(qū)經(jīng)驗系數(shù),新地層為3.7,老地層為2?!癿ax〞—“純泥巖層〞;“min〞—“純地層〞二、自然電位方法一:同GR方法二:SSP:目的層段中純砂巖水層靜自然電位。三、自然伽馬能譜同時測量U、TH、K、SGR、CGR,除U外,都能用來求泥質(zhì)含量,用CGR較好。方法用GR.當(dāng)用多種方法求泥質(zhì)含量時,最終應(yīng)取多種方法求得的最小者。5.6測井解釋參數(shù)確實定一、骨架參數(shù)有表可查。常用參數(shù)請記住。二、泥巖參數(shù)找出純泥巖層,讀測井曲線值。三、孔隙流體參數(shù)油和水的局部參數(shù)有表可查。僅介紹天然氣的密度、中子、聲波時差測井響應(yīng)值確實定方法。1.天然氣密度測井響應(yīng)值對由多個原子組成的化合物,體積密度與視體積密度的關(guān)系為其中:ΣZ為總原子序數(shù),M為分子量天然氣為混合氣體,忽略天然氣中的非碳?xì)浠衔铮渲袣湓訑?shù)與氧原子數(shù)之比一般為4.2:1.1,可得天然氣的視體積密度例如:地面Pgs=1atm、Ts=298oK、ρairs=0.001223g/cm3、rgs=0.55,假設(shè)地下Pgf=310atm、zf=0.85、Tf=383oK,那么用上式可計算出地下天然氣的密度為ρgf=0.19g/cm3。天然氣的視體積密度為0.064g/cm3。2.油氣的含烴指數(shù)碳?xì)浠衔锏暮瑲渲笖?shù):天然氣混合物中H原子數(shù)與碳原子數(shù)之比的平均值為n=3.818,故天然氣的平均含氫指數(shù)3.天然氣的聲波時差其中:Δtcgf為天然氣的縱波時差,單位為μs/ft,zf為天然氣在地下條件的壓縮因子,無因次,tf為溫度,單位為℃四、地層水電阻率1.用水分析資料。試水可得各種離子礦化度,將其轉(zhuǎn)化為等效NaCl濃度,查圖可得Rw。2.用純水層反求例:某井3400-3438m為純水層,電阻率為Ro=1.82Ω·m,計算孔隙度為pore=0.19,m=1.7421,a=0.8609,那么:Rw=1.82*0.2**1.7421/0.8609
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