2-测井资料综合解释基础.

长江大学地球科学学院第二讲测井资料综合解释基础第一节储集层分类及所需确定的储层参数地球物理测井在石油、天然气、煤、金属矿藏等地下矿藏的勘探、开发过程中有着广泛的应用。下面主要讨论它在石油和天然气工业的应用。石油和天然气储存在地下具有孔隙、孔洞或裂缝（隙）的岩石中。自然界的岩石种类虽然很多，但并不是所有岩石都能储存石油和天然气。能够储存石油和天然气的岩石必须具备两个条件：1.孔隙性（空间）储集层2.渗透性（流动）储集层：就是具有连通孔隙，既能储存油气，又能在一定压差下流动的岩层。一.储集层的分类地质上通常按成因和岩性把储集层分成三类：1.碎屑岩储集层（粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩）储集空间以原生孔隙为主（粒间孔隙），储层上下围岩一般为泥岩。2.碳酸盐储集层储集空间与砂泥岩剖面有本质的区别，以次生孔隙为主。（如：裂缝、溶洞等）3.其他岩类储集层（膏泥岩、火成岩）前两类是主要的储集层。不同类型的储集层具有不同的地质特征。1、碎屑岩储集层碎屑岩储集层为陆源碎屑岩，主要包括砂岩、粉砂岩砂砾岩和砾岩。其储集空间以碎屑颗粒之间的粒间孔隙为主，有时伴有裂缝（隙）、微孔隙以及成岩过程中产生的各种次生孔隙。在碎屑岩储集层的上下一般以泥岩作为隔层，故在油井剖面中常常是砂岩、泥岩交替，测井解释称之为砂泥岩剖面。碎屑岩主要是由各种矿物碎屑、岩石碎屑、胶结物（泥质、灰质、硅质和铁质）及孔隙空间组成。决定碎屑岩岩性特征的主要因素是碎屑的成分和颗粒的大小，并以它们作为碎屑岩分类和命名的主要依据。Laminatedsand-shalesequencesSandsWithDifferentGrainSize1、碎屑岩储集层（1）碎屑岩的矿物成分目前发现的碎屑矿物约有160种，最常见的约20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常只有3～5种，常见的碎屑矿物主要有石英、长石、云母和粘土以及重矿物。石英是碎屑岩中分布最广、含量最多的一种碎屑矿物，长石在碎屑岩的含量仅次于石英，白云母和黑云母的碎屑颗粒是砂岩中常见的次要组分。白云母多分布在粉砂和细砂岩中;而黑云母则常出现在砾岩或杂砂岩中。碎屑岩中密度大于2.86g/cm3的矿物称为重矿物。重矿物的种类很多，常见的有辉石、角闪石、荧铁矿、磁铁矿、重晶石、锆英石、电气石、金红石等等。岩石碎屑（岩屑）是母岩经过机械破碎形成的岩石碎块，一般由两种以上的矿物集合体组成，保存着母岩的结构特点，因此岩屑是判断母岩成分及沉积来源的重要标志。（2）碎屑颗粒的粒度粒度是指颗粒的大小，用粒径表示。它是碎屑颗粒最主要的结构，直接决定着碎屑岩的分类命名和性质。根据粒度大小将碎屑分成砾、砂、粉砂三类。碎屑颗粒的分选性是指颗粒大小的均匀程度。按碎屑岩中主要粒度的含量可将分选性划分为好、中、差三等。主要粒度的含量70%者为好，含量在50%～70%者为中，含量50%者为差。分选差，大小混杂，大颗粒间形成的孔隙就被小颗粒所充填，使岩石的孔隙性和渗透性变差。1、碎屑岩储集层(3)胶结物把松散的砂、砾胶结成整体的物质。最常见的胶结物有泥质、钙质（又称灰质）、硅质及铁质，其中主要是泥质、钙质。通常泥质胶结的砂岩较疏松，孔隙性及渗透性较好；钙质胶结次之；硅质及铁质胶结的砂岩一般均致密坚硬，储油物性差。1、碎屑岩储集层（4）碎屑岩的孔隙分类碎屑岩储集层孔隙空间的大小和形状是多样的。按孔隙成因，可将碎屑岩孔隙分为：粒间孔隙、微孔隙、溶蚀孔隙、微裂缝上述各类孔隙中，粒间孔隙及纹理缝、层理缝是沉积时候形成的，叫原生成因孔隙；微孔隙属原生次生混合成因；溶蚀孔隙及微裂缝均属次生孔隙。按碎屑岩孔隙的孔径大小：可把孔隙分成三类：超毛细管孔隙毛细管孔隙微毛细管孔隙按对流体的渗透情况：可分为：有效孔隙无效孔隙1、碎屑岩储集层碎屑岩储集层基本上就是砂岩和粉砂岩储集层。砾岩储集层较少，泥岩储集层（有裂缝才具储集性质）更少。一般砂岩储集层的储集性质（孔隙度和渗透率）主要取决于砂岩的颗粒大小，同时还受到颗粒均匀程度（分选程度）、颗粒磨圆度和颗粒之间的胶结物的性质及含量的影响。一般来说砂岩颗粒越大、分选越好、磨圆程度越好、颗粒之间的胶结物越少，则其孔隙空间越大、连通性越好，即储油物性越好。砂岩胶结物一般是泥质的，也有灰质的，以泥质对储集性质影响最大。1、碎屑岩储集层2、碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层包括石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩，其基本化学成分都是碳酸盐类（如CaCO3、MgCO3）。这类储集层的油气储量占世界总储量的一半，其产量占总产量的60%以上，而且日产千吨以上的高产油井大多在碳酸盐岩油田中。我国华北的震旦系、寒武系和奥陶系的产油层，四川震旦系和二叠系、三叠系的油气层，以及中东和近东一些高产大油田，均属于这类储集层。碳酸盐岩一般都比较致密，其原生粒间孔隙度在1～2%左右。但因其脆性和化学性质不稳定，容易形成各种裂缝和孔洞。一半认为，包括原生粒间孔隙和次生缝洞在内的总孔隙度在5%以上，碳酸盐岩就可能具有渗透性。因此，与碎屑岩储集层相比，碳酸盐岩储集层具有储集空间多样性和分布不均匀性等特点。常见碳酸盐岩储集层的储集空间主要有以下三种：（1）孔隙性储集空间：如鲕粒、生物碎屑和结晶颗粒支撑的粒间孔隙、晶间孔隙以及生物内体腔形成的粒内孔隙，其典型岩性是白垩、鲕状灰岩和针孔状生物灰岩等。由于地层水中的镁离子与方解石中的钙离子发生交换作用，由方解石变成白云石，其体积可以收缩12～13%，使其孔隙空间扩大；伴随的重结晶作用又使颗粒变粗，也可使孔隙空间变大。对测井解释来说，关键是孔隙大小，形状及其分布。所谓孔隙性碳酸盐岩储集层，是指孔隙较小（与砂岩孔隙相比）而又分布均匀的储层。这种储层的储集性质、油气水在出层中的渗滤和分布、泥浆侵入的特点等，均与砂岩储集层相似。2、碳酸盐岩储集层（2）裂缝性储集空间：主要由构造裂缝和层间裂缝组成。构造裂缝发育的程度与构造部位和岩性条件有关，一般在构造轴部和断裂带附近最发育，而按岩性是以白云岩、石灰岩、泥灰岩的顺序而降低。测试资料表明，裂缝性储集层的产能主要来自垂直裂缝，但有渗透性的层间缝，压裂后也能增加生产能力。由于裂缝的数量、形状和分布极不均匀，使裂缝性储集层的孔隙度和渗透率具有多变性，油气水分布也很不规则。裂缝还具有渗透率高和泥浆侵入深的特点。2、碳酸盐岩储集层（3）洞穴型储集层：主要是指由溶解作用、重结晶作用及其他次生变化形成的比粒间孔隙大得多的孔洞（2毫米以上）。这类孔洞形状不一，大小悬殊，小的4毫米左右，大的体积可达几千立方米，常沿着裂缝及地层倾斜方向分布。这是富集油气的一种重要的孔隙类型，常是钻遇高产油气层的一种显示。钻井遇到洞穴，会出现放空和泥浆漏失现象，洞穴越大，漏失越严重。对于通常测井的探测范围来说，大洞穴的出现带有局部的性质，并不是处处都有。因此虽然有人就洞穴对测井解释的影响进行讨论，还没形成系统的方法。目前测井解释只考虑较小的洞穴，并认为它们在测井探测范围内是均匀分布的，把洞穴和裂缝一起处理，它们的体积占岩石体积的百分数称为缝洞孔隙度，在测井解释中，也不单独区分洞穴性储集层。近年来，其他类型的储集层如火成岩储集层受到重视，该类储集层岩性复杂，其产能主要取决于后期的成岩变化，它与碳酸岩储集层的储集空间有很大的相似之处。2、碳酸盐岩储集层二、储集层的基本参数评价储集层物性的参数：孔隙度和渗透率（Φ、K）评价储集层含油性的参数：Sh、Sw、Swb（Swi）储集层的厚度H、he1、孔隙度（porosity）储集层的孔隙度：孔隙体积占总体积的百分数，反映储集层储集能力的参数。测井解释用常用的孔隙概念有：总孔隙度Φt：全部孔隙体积占总岩石体积的百分数。有效孔隙度Φe：具有储集性质的有效孔隙体积占总岩石体积的百分数。缝洞孔隙度Φf：有效缝洞孔隙体积占岩石体积的百分数。%100*)/(ΦtVVt%100*)/e(ΦeVV%100*)/(ΦfVVfΦtΦeΦsh*sh-ΦtΦeV纯岩石（不含泥质的岩石）二、储集层的基本参数2、渗透率渗透率：在一定压差下，岩层允许流体流过其孔隙孔道的性质，其大小决定油气藏能否形成和油气层产能大小的重要因素。常用渗透率来定量表示岩石的渗透性。根据达西定律，岩层孔隙中的不可压缩流体，在一定压力差条件下发生的流动，由下式表示：Q——流体的流量，cm3/s；A——垂直于流体流动方向的岩石横截面积，cm2；L——流体渗滤路径的长度，cm；△p——压力差，Pa；ц——流体的粘度，mPa*sK——岩石渗透率，цm2。（1达西≈0.987цm2）实际工作中，常用它的千分之一作单位，即10-3цm2LPAKQPALQK二、储集层的基本参数达西定律只适用层流和流体与岩石无相互作用的情况。试验发现：（1）当只有一种流体通过岩样时，所测得的渗透率与流体性质无关，只与岩石本身的结构有关。（2）当有多种流体同时通过岩样时，不同的流体则有不同的渗透率。为区分这些情况，常用:绝对渗透率有效渗透率相对渗透率PALQK△ц二、储集层的基本参数（1）绝对渗透率K：岩石孔隙中只有一种流体（油、气或水）时测量的渗透率，其大小只与岩石孔隙结构有关，而与流体性质无关。因为常用空气来测量，故又称空气渗透率。测井解释通常所说的渗透率，就是指岩石的绝对渗透率。（2）有效渗透率（相渗透率）：当两种或以上的流体同时通过岩石时，对其中某一种流体测得的渗透率，其大小除与岩石孔隙结构有关以外，还与流体的性质和相对含量、各流体之间的相互作用以及流体与岩石的相互作用相关。Ko、Kg、Kw—分别为油、气、水的有效渗透率。二、储集层的基本参数各种流体同时通过岩石时，各单相的有效渗透率以及它们之和总是低于绝对渗透率。原因：多相流体共同流动时，流体不仅要克服自身的粘滞阻力，还要克服流体与岩石孔隙之间的附着力、毛细管力以及流体于流体之间的附加阻力等等，因而使渗透能力相对降低。由试油资料求得的渗透率是有效渗透率。实践证明，流体的有效渗透率与它在岩石中的相对含量相关，当流体的相对含量变化时，其相应的有效渗透率随之改变。为此，引入相对渗透率的概念。（3）相对渗透率岩石的有效渗透率与绝对渗透率之比值称为相对渗透率，其值在0～1之间。Kro、Krg、Krw——分别表示油、气、水的相对渗透率。二、储集层的基本参数3、饱和度定义：某种流体（油气和水）所充填的孔隙体积占全部孔隙体积的百分数。（1）含水饱和度Sw：岩石含水孔隙体积占孔隙体积的百分数。可动水饱和度SwmSw吸附在岩石颗粒表面的薄膜水束缚水饱和度Swb毛细管滞留水孤立水Sw=Swb+Swm油层的各个部分均含有束缚水。在含油（气）部分，油（气）与束缚水。在含水部分，可动水与束缚水共存。在油-气过渡带，油、气与束缚水三相共存。（2）含油气饱和度Sh：岩石含油气体积占有效孔隙体积百分数。Sw+Sh=1油气层：Sw较小，Sw≈Swb（只含束缚水）水层：SwSwb；So≈Sor油气同层：界水两者之间二、储集层的基本参数4、储集层的厚度通常用岩性变化（如砂岩到泥岩或碳酸盐岩到泥岩）、或孔隙性与渗透性的显著变化（如巨厚致密碳酸盐岩中的裂缝带）来划分储集层的界面。储集层顶底界面之间的厚度即为储集层的厚度。油气层有效厚度：是指在目前经济技术条件下能够产出工业性有气流的油气层实际厚度，即符合油气层标准的储集层厚度扣除不合标准的夹层（如泥质夹层或致密夹层）剩下的厚度。二、储集层的基本参数三、储集层的重要特征在石油勘探开发过程中储集层被进一步划分为油气层、水层、干层等。在测井地层评价中，根据试油结果，把测井解释结论分为六种（不同的油田规定的划分界限可能略有出入）：油层：产油，不含水或含水小于10%;气层：产气，不含水或含水小于10%，包括以产气为主又同时产油;油水同层：油水同处，含水10～90%;水层：产水大于90%，见到油花;干层：按一定的求产制度求得的日产液量小于1方，其中含水小于0.5吨。不同的油田规定的求产制度不同，因而其干层界限也会略有差异。在测井定性解释中，粗略的把含水饱和度小于50%的储集层定义为油气层，50～70%之间的