碳酸盐岩与裂缝性储集层评价.

1碳酸盐岩与裂缝性储集层评价（1）西安石油大学地球科学与工程学院赵军龙2学习用参考书碳酸盐岩与裂缝性储集层评价1.赵军龙.测井资料处理与解释[M].北京:石油工业出版社，2012.12.雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].东营:中国石油大学出版社,19963.《测井学》编写组.测井学[M].北京:石油工业出版社,19984.李舟波.地球物理测井数据处理与综合解释[M].长春:吉林大学出版社,20035.洪有密.测井原理与综合解释[M].东营,中国石油大学出版社,20073本章内容第一节碳酸盐岩储集层的基本特征第二节碳酸盐岩储集层的测井响应第三节碳酸盐岩储集层测井评价方法第四节CRA、NCRA分析程序的基本原理碳酸盐岩与裂缝性储集层评价4本章内容第一节碳酸盐岩储集层的基本特征第二节碳酸盐岩储集层的测井响应第三节碳酸盐岩储集层测井评价方法第四节CRA、NCRA分析程序的基本原理碳酸盐岩与裂缝性储集层评价51.碳酸盐岩储集层岩石成分及其主要物理性质碳酸盐岩主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成。碳酸盐岩的主要岩石类型为石灰岩和白云岩，但经常还含有一些非碳酸盐岩矿物，如石膏、硬石膏、黄铁矿等。另外，碳酸盐岩还常含一些陆源矿物，如黏土矿物、石英、长石、云母、绿泥石等。此外，碳酸盐岩还常含一些有机质。这些陆源矿物和有机质的含量虽然不多，但对储层的影响及对测井信息的贡献都比较大。1)碳酸盐岩储集层岩石成分6方解石和白云石是碳酸盐岩的主要造岩矿物。碳酸盐岩一般比较致密、性脆和化学性质不稳定，容易形成各式各样的裂缝和溶洞。常见的孔隙空间有晶间孔隙、粒间孔隙、鲕状孔隙、生物腔体孔隙、裂隙和溶洞等。1.碳酸盐岩储集层岩石成分及其主要物理性质1)碳酸盐岩储集层岩石成分71.碳酸盐岩储集层岩石成分及其主要物理性质1)碳酸盐岩储集层岩石成分从储层评价及测井解释的观点出发，通常将碳酸盐岩的储集空间归纳为两类：1）原生孔隙（如晶间、粒间、鲕状孔隙等)沉积过程结束时存在于沉积物或岩石中的任何孔隙，包括沉积前孔隙和沉积期孔隙。2）次生孔隙(如裂缝、溶洞等)形成并发育于最终沉积之后任何阶段的孔隙。根据浅层成岩环境与深埋藏成岩环境下孔隙改造过程的不同，可将其分为不同的成岩时期。一般分为三个阶段：早期成岩阶段、中期成岩阶段和晚期成岩阶段。81.碳酸盐岩储集层岩石成分及其主要物理性质需要指出，石灰岩重结晶和白云岩化所产生的次生孔隙在测井资料上无法与原生孔隙相区分，所以在测井解释中实际上把它们归入原生孔隙类。另外，致密的石灰岩和白云隙，原生孔隙小且孔隙度一般只有1~2％，若无次生孔隙，它是非渗透性的；当具有次生孔隙时，一般认为包括原生孔隙和次生孔隙的总孔隙度在5%以上，碳酸盐岩即可具有渗透性而成为储集层。1)碳酸盐岩储集层岩石成分91.碳酸盐岩储集层岩石成分及其主要物理性质从电性上看，碳酸盐岩储集层一般具有较高电阻率，所以须采用电流聚焦型的电阻率测井方法，如侧向测井，微侧向测井等；自然电位测井在碳酸盐岩剖面一般使用效果不好，为区分岩性和划分渗透层(非泥质地层)须采用自然伽马测井；由于储集层常具有裂缝、溶洞，为评价其孔隙度一般需要采用中子(或密度)测井和只反映原生孔隙的声波测井组合使用。自20世纪70年代后期至今，碳酸盐岩储集层的裂缝测井方法与裂缝储集层的评价技术有了很大发展，其特点是：发展了新的仪器及方法，逐步形成了裂缝测井系列；形成了一套用各种测井方法组合研究裂缝的综合评价技术；裂缝参数的定量研究有了新进展。2)碳酸盐岩储集层主要物理性质10在任何地层中，岩石骨架所占的体积百分比和重量百分比都是最大的，尤其是在低孔隙度的碳酸盐岩地层中更是如此，因此，它们对各种测井信息的贡献是不能忽视的。碳酸盐岩剖面常见矿物主要物理性质见表。a矿物密度(g/cm3)热中子俘获截面（cm-1）骨架声波时差(μs/m)中子含氢指数(%)光电吸收截面指数(Pe)方解石2.710.0071153.005.08白云石2.870.0046137.00-2.53.14硬石膏2.960.0119171.0-15.05石膏2.320.018164.0503.99盐岩2.170.711230.3-24.65碳酸盐岩剖面常见矿物的主要物理性质2)碳酸盐岩储集层主要物理性质112.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类碳酸盐岩的储集空间是碳酸盐岩储集层的又一基本特征，它与砂泥岩剖面的储集空间有着本质的区别，砂泥岩储集层的孔隙空间是以沉积时就存在或产生的原生孔隙为主，而碳酸盐岩储集层则以沉积后在成岩后生及表生阶段的改造过程中形成的次生孔隙为主。对于碳酸盐岩储集层孔隙空间结构的研究，不同的学科有不同的方法，一般地质学着重从成因上来研究，而对于储集层测井评价来说，则着重于从空间形态上来研究，因为储集层基本物性的测井响应都主要取决于孔隙空间的几何形态。碳酸盐岩储集层孔隙空间的基本形态有三种，即孔隙、裂缝和洞穴。不同的孔隙空间，决定了不同的储集层类型，使它们的物性、产能和测井响应千差万别。122.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类1)碳酸盐岩储层与碎屑岩储层的异同作为储集体或一个储层，无论是碳酸盐岩还是陆源碎屑岩，都必须具有储存油气的空间，这些空间统称空隙，这些空隙相互连通，油气水在一定条件下可以在其中流动。所以，无论什么样的储层都有一定的孔隙性和渗透性，这是碳酸盐岩储层与碎屑岩储层的共性。大量研究资料表明，碳酸盐岩储层与碎屑岩储层有许多差异，见下表。碳酸盐岩储集空间与砂泥岩剖面的储集空间有着本质区别：砂泥岩储集层的孔隙空间是以沉积时就存在或产生的原生孔隙为主；碳酸盐岩储集层以沉积后在成岩后生及表生阶段改造过程中形成的次生孔隙为主。由于次生改造作用千差万别，使得碳酸盐岩储集层次生孔隙结构远比砂泥岩储集层孔隙结构要复杂得多。对于碳酸盐岩储集层孔隙空间结构的研究，不同学科有不同方法。132.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类比较内容砂岩碳酸盐岩沉积岩原始孔隙度一般为25%-40%一般为40%-70%岩石的最终孔隙度一般为最初孔隙度的一半或一半以上一般仅为原始孔隙度的一小部分或者一点也没有原始孔隙类型几乎全是粒间孔隙一般粒间孔隙占优，但是粒内和其他类型的孔隙也较重要最终孔隙类型几乎都是原始粒间孔隙因为沉积后作用的改造，形成各种各样的孔隙类型孔隙大小孔隙直径和喉道大小与沉积颗粒大小和分选作用有密切的关系孔隙直径和喉道大小很少与沉积颗粒大小和分选作用有关孔隙形状明显取决于颗粒的形状——颗粒的“负像’’大部分形成各式各样孔隙，明显地取决于颗粒“负像”或“正像”到完全取决于沉积或成岩作用产生的形状破裂的影响对储集性能一般影响不大如果出现破裂则对储集性能很重要孔隙度和渗透率的目估评价半定量的目估一般比较容易变化很大，半定量目估从容易到实际不可能；一般要用仪器测量孔隙度、渗透率和毛管压力岩心分析适用于储层评价直径为lin的岩心塞一般适用于“堆质孔隙度的计算岩心塞一般不适用于孔隙度估算；甚至完整的岩心(直径为1～3in)，特别是具有大空隙的储层多半不适用于孔隙度的估算,变化很大渗透性与孔隙度相互间的关系相互关系比较一致,一般取决于颗粒的大小和分选作用通常与颗粒大小和分选作用无关碳酸岩盐和砂岩空隙特征比较142.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类2）碳酸盐岩储集空间的基本类型碳酸盐岩储集层孔隙空间类型这里从测井的角度把碳酸盐岩储集层孔隙空间的基本形态划分为三种：孔隙、裂缝和洞穴。组构，指岩石中的各个组分以及组分之间的边界在空间的相互排列方式。15(1)孔与喉岩石中的孔隙与喉道是紧密相连的，通常把连接孔隙之间的狭小通道称为喉道，虽然在实际岩石中有时很难区分它们，但它们对岩石物性和测井信息起着不同作用。以下从储集层测井评价的角度出发进行分析讨论。孔隙的大小微孔：直径小于O.01mm；细孔：直径0.01～0.1mm；中孔：直径在0.1～0.5mm之间；粗孔：直径在0.5mm至2mm之间。2.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类2）碳酸盐岩储集空间的基本类型16孔隙分布的均匀程度视其次生改造作用不同而有很大差别。次生改造作用的种类和程度一般取决于两个方面：一是沉积物本身的矿物成分、颗粒大小、流体和有机物含量；二是温度、压力及其周围化学条件。孔隙的分布2.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类孔隙的形状碳酸盐岩孔隙形状差别很大。宏观上将孔隙形状分成三种：基本为球形的、基本为片状的、不规则状的孔隙。孔隙形状的差异影响着测井信息响应特征、决定着储层有效孔隙度下限值。172.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类喉道是指连接孔隙之间的狭窄通道或孔隙内部变窄之处。从形态上可将喉道分为三种：管状喉道、孔隙缩小部分、片状喉道。喉道孔隙喉道的大小及所占的比例直接影响到储集层的有效性。搞清孔隙喉道宽度对储集层评价有重要意义。当80％以上孔隙喉道小于0.2μm，为非储集层；当50％或者更多孔隙喉道在0.2～1μm，为差的储集层；当50％～80％孔隙喉道宽度在0.2～4μm，为中等的储集岩层；当50％的孔隙喉道宽度都超过1μm时，则为好的储集岩层。182.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类(2)裂缝所谓裂缝是指岩石中因失去内聚力而发生的各种破裂或断裂面，但通常是那些两个面未表现出相对移动的断裂面。形成的裂缝将岩石切割成大小不等的岩块（基岩块）。裂缝照片见图。裂缝是碳酸盐岩储集层最基本的地质特征之一：①裂缝是碳酸盐岩剖面中形成产层的重要条件，裂缝不仅是碳酸盐岩储集空间一部分，而且更是极重要的流体渗滤通道。②裂缝控制着溶孔、溶洞发育，影响着地层中原始流体的分布状况和泥浆滤液侵入特征。19裂缝在地层中的发育呈现强非均质性。通常在构造应力集中处，在构造曲率越大、岩石脆性越大、岩层厚度越小、越靠近柔性地层、断层等部位，裂缝就越发育。NO.1裂缝的密集程度这里从裂缝的密集程度、裂缝的形态、裂缝的延伸和组合几个方面来讨论裂缝的地质特征。通常采用三个物理量描述裂缝发育程度：◆裂缝线密度，即单位岩石长度上的裂缝条数；◆裂缝孔隙度，即单位体积岩石中裂缝体积所占的百分数；◆裂缝张开度，即某段地层裂缝张开的宽度。2.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类20裂缝的形态包括宽度、填充状况及形状三个方面。NO.2裂缝的形态■裂缝按填充状况分为：张开缝和填充缝，张开缝是有效缝，填充缝的有效性则与填充物和充填方式有关；■裂缝按平均宽度分为：微裂缝(宽度小于0.15mm)、中等裂缝(宽度为0.15～2mm)与粗大裂缝(宽度大于2mm)；■裂缝的形状是指裂缝面弯曲程度，一般构造裂缝形状较规则，其裂缝面较平直；非构造缝，如干裂收缩缝、压溶缝、溶蚀缝则形状很不规则。■裂缝的形态将主要影响储集层的电阻率性质、影响着储集层的孔隙度指数m和饱和度指数n。2.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类21裂缝的延伸和组合特征，主要是针对构造裂缝而言，并决定于构造应力的状态和构造褶皱的性质，具有明显的方向性和组系性，见图。NO.3裂缝的延伸和组合当某一层段只有其中一种裂缝时，称之为单组系裂缝，单组系的高角度裂缝系统表现出明显方向性。当某一层段有几种裂缝同时发育时，则称之为网状裂缝，裂缝系统从宏观来看没有明显方向性，可看作一个均匀体系。由于测井是以井轴为参照系的，故以井轴为准将裂缝分成以下几种。★高角度裂缝：裂缝面与井轴夹角为0～15O；★斜交裂缝：裂缝面与井轴夹角为15～70O；★低角度裂缝：裂缝面与井轴夹角为70～90O。2.碳酸盐岩储集空间的基本类型及储层分类22将直径在2mm以上的孔隙称为洞穴。其中：直径为2～5mm者为小洞、直径为5～10mm者为中洞、直径大于10mm者为大洞（主要由溶蚀造成，常发育于较纯石灰岩地层；溶洞常沿裂缝分布，特别是在几组裂缝交叉的地方更易形成较大溶蚀洞穴）。（3）洞穴上述三类储集空间从成分及分布上相互制约、相互关联的。如：洞可在孔和缝基础上不断发生和发展形成；缝往往又可在孔和洞的背景上发展成裂缝孔洞网。因此，在碳酸盐岩储集层中，以上三类储集空间常常同时存在，但往往以