12第九章测井地质解释

地球物理测井课件•河北工程大学资源学院•主讲人：周俊杰•勘查教研室第九章测井地质解释•第一节测井资料的地质解释•第二节测井资料的层序地层学分析•第三节测井沉积学研究第一节测井资料的地质解释一、测井地质解释的内涵与外延•测井地质解释已经形成一门新兴的学科，称作测井地质学。确切地说，测井地质学是以地质学、岩石物理学和测井学的基本理论为指导，综合运用信息量庞大的测井信息，解决储层地层学、构造地质学、沉积学、地质学以及油田地质学中各种地质问题的一门科学。第一节测井资料的地质解释一、测井地质解释的内涵与外延•测井地质学是地质和测井两大学科相互交叉、渗透而派生和发展起来的新兴边缘学科，是20世纪80年代到90年代石油勘探事业和石油科技飞速发展应运而生的地球物理学和地质学相结合的一个分支学科。•通过地质、测井紧密结合，采取多学科综合研究即测井地质学来解决这些难题。测井地质学是石油勘探生产实践活动的产物，反过来它又能较好地解决石油勘探中的实际问题，从而促进生产实践活动的进一步发展。第一节测井资料的地质解释二、测井地质解释研究的内容•第一部分为油、气储层的基础地质研究。包括地层层序划分和标定、油储精细地质构造研究（区域局部构造断层研究）、裂缝性储集带定量研究、构造地应力分析（确定裂缝油储发育分布规律、裂缝发育控制因素、形成机理等）；•测井地质解释的沉积学研究，包括测井相分析、沉积岩层理构造研究、沉积相的标定、沉积微相的分析、欠压实泥岩研究、沉积岩粘土矿物研究，等等。第一节测井资料的地质解释二、测井地质解释研究的内容•第二部分为石油地质问题研究。利用测井信息解释油、气、水层，确定含油岩系的孔隙度、含油饱和度是当今各油田采用的解决石油地质问题的常规手段；除此以外，利用测井信息研究生油层、盖层及油气的生、储、盖组合形式。第一节测井资料的地质解释二、测井地质解释研究的内容•第三部分是测井地质学的油田工程地质研究。在油气勘探和开发的生产实践中，综合各种测井信息，应用于地震解释设计、钻井设计、油井压裂、试油过程中的钻井液配制、套管的损伤和变形、油层保护等工程地质的研究，是测井地质研究的又一新领域。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•测井地质学的研究建立于地质学和岩石物理学理论基础之上，以地质信息和测井信息的提取为依据，通过地质信息和测井信息间的正演和反演过程，建立测井解释地质模型，以期解决地质问题第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•（一）测井地质解释研究的逻辑步骤•1．钻井岩心和野外露头的观察•露头和岩心观察是地质学及测井地质学研究的基础，通过露头和岩心的观察可获取诸如地层、岩性、岩石物质成分、结构、构造、沉积组合、生、储、盖条件等大量的地质信息和第一性资料。可建立起地层层序、沉积相和生、储、盖组合等概念模型。•2．地质刻度测井•应用野外露头，钻井岩心和实验室分析化验获取的地质信息和参数，进行各种测井曲线的标定和刻度。通过建立正演和反演模型，建立正确可靠的岩电关系，为提高测井地质解释的精度奠定坚实的基础。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•（一）测井地质解释研究的逻辑步骤•3.测井资料的处理•根据各种地质基础资料和测井系统，进行资料的可行性评价及数据处理；并对测井曲线校正和资料处理，是测井地质学研究的重要环节。•4.测井资料的地质解释•在岩石物理研究的基础上，以大量的地质资料所建立的地质模型和测井资料处理结果为依据，完成测井地质解释工作。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•（二）测井地质解释的数据资料向地质信息的转换•地球物理测井资料实质上是井剖面岩层各种物理性质（如导电性、放射性、电化学特性等）的二维或三维分析，是一组数据。这些数据仅仅间接地反映了岩石地质特性（如，岩石的成分和结构），而岩石性质的描述信息大量的是不便于数量化的知识信息。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•（二）测井地质解释的数据资料向地质信息的转换•1.测井数据特点•测井结果（Y)由地质剖面的影响因素参数（W)、井的影响和测量误差（V)所确定。其科学关系表示为•Y=A（W)＋V•式中：A为测量转换系数。上式仍可表示为•Y＝A（U)•式中：U=(W,V)，为全影响因素集。这是一种初等函数关系，U为自变量，Y为因变量，Y是U的复合函数。•通过上述分析可以看出，不能直接对地质剖面（岩性与含油性等）进行观测。测井分析者只能用Y数值估计地质环境性质W。因此，测井分析者在解释过程中必须进行以下三种转换，才能得到最终地质成果。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论•（二）测井地质解释的数据资料向地质信息的转换•1)仪器转换和测量干扰：•Y＝Ain（Ygf）•2)测井地球物理场转换为地质环境参数：•Ygf＝Agf(Yf)•3）根据岩性与物性关系进行地质环境参数转换：•Yf＝Apf(W）•综合以上三种地质和测井数据的转换，其测量转换系数有如下形式：•A=Ain·Agf·APf•式中：APf为岩性转换系数；Agf为物性转换系数；Ain为仪器响应转换系数。第一节测井资料的地质解释三、测井地质解释的研究方法论2．解释方法（或数字处理方法）选择•定量解释方法，目前主要有三类。即体积模型方法、最优化模型方法和概率统计模型方法。最优化模型方法基础仍然没能脱离体积模型，故上述三种方法中的前两种可视为一类方法。•目前，已经提出和发展了概率统计模型测井解释理论。相应地形成了使成果误差达到最小的以下数字处理方法。•1)进行反褶积运算和方差分析，消除随机影响和最佳划分测井剖面。•2）进行相关和判别分析，实现分类的研究（划分油气水层、裂缝类型等）。•3）进行聚类分析，研究沉积相和环境。•4)人工神经网络算法，进行沉积微相的划分。•5）利用米兰柯维奇、小波分析等周期性模型，进行测井层序地层分析。•6)混沌及随机行走分析方法，进行非线性反演计算。第二节测井资料的层序地层学分析层序地层学由地震地层学发展而来，在盆地分析、有利含油气区带预测等方面得到广泛应用。随着碳酸盐岩沉积学研究的发展，层序地层学的作用上升到在油气田规模上用准层序、准层序组研究地层的时空框架，是地震、测井综合研究的最高水平（Wagoner,1991)。旋回地层学、波动地质学的发展为测井资料更进一步分析高分辨率的层序地层提供了条件，将大量的、高精度的、定量的测井资料用于确定层序、体系域（准层序组）、准层序等地层划分，研究沿井剖面的沉积速率、相对海平面变化，分析其中长短周期的特征并与地区资料结合起来，在多井研究、油藏描述及建立高精度的等时地质模型研究中有重要意义。第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念•高分辨率层序地层学：Defrazier和C.V.Cambell利用测井、岩心和露头资料分析向上变浅的硅质碎屑岩地层的堆叠形式，经Wagoner与层序地层学中活跃的碳酸盐岩的研究相结合，产生了高分辨率的层序地层学。第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念•准层序（又称作副层序）是一套以海水洪泛面或与其可对比的面为界的，相对整合的，彼此有成因关系的层或层组（Wagoner)。准层序以海水洪泛面为界，是向上变浅的，大多数硅质碎屑岩准层序是进积的，是向上变浅的沉积组合；某些硅质碎屑岩和大多数碳酸盐岩准层序是加积的，也是向上变浅的。第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念•准层序的边界在水深突然增加，超过沉积速率时形成，其过程见图7-3。第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念•准层序组就是一套有特色的堆叠形式，以明显的洪泛面或与其可对比的界面为界，彼此有成因联系的准层序，分为进积、退积、加积准层序组，其堆叠模式和测井表现如图7-4所示。从超层序组、超层序、层序、准层序组到准层序，是不断发展、分辨率逐渐提高的层序谱。随着旋回地层学的发展，天文学、地质学进一步结合起来。第二节测井资料的层序地层学分析一、地质上的层序地层和测井层序的概念•在大多数情况下，可在某些测井曲线上观测到前进演化随深度而变化的测井响应。这些反映前进演化，是具有由下向上显示岩性匀变的测井曲线形态，称为“测井层序地层（或电层序）”•“测井层序地层”为：当测井仪器的纵向分辨率小于研究目的层段厚度时，显示海侵地层和连续前进演化的这一段测井曲线形态。它对应着地质上的某一种沉积的间断。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•1．建立地层层序概念模型•根据测井、地震和古生物等资料，识别地震反射界面的等时框架位置，确定层序的界面，建立地层层序的概念模型。地层层序是一个基本的地层单元，它是由成因上相联系的一套整合地层组成，其上下为不整合面，或与之相应的整合面（沉积间断）所限定。高分辨率测井资料可以在地震地层框架内进行准层序、准层序组的划分和体系域的识别；古生物资料的年代测定方法，用来划定层序地层框架的年代，将岩石地层单元转换为时间地层单元。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•2．在层序地层框架内确定出准层序和准层序组的边界•层序边界在测井曲线上通常有明显的响应，一般表现为突变性界面，即单井岩相分析中的岩性突变界面的标志。•沉积倾向关键井剖面上的多井对比显示的区域性稳定界面特征也是层序边界的必要条件，该界面应能够在全盆地内进行对比。高分辨率地层倾角测井、井下电视与微电阻率扫描成像方法能够有效地识别不整合的存在。侵蚀面在大多数测井曲线上都有较好的响应。图7-5可清楚地说明测井曲线划分层序确定层序边界的概念。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•2．在层序地层框架内确定出准层序和准层序组的边界第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•3.测井—地质岩相知识库的建立、关键岩相识别、重建岩相序列•(1)测井—地质岩相知识库的建立•(2）关键井的岩相识别、重建岩相序列第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•4．建立多井关键性剖面•沿主要三角洲沉积中心和三角洲间地区建立沉积倾向剖面；沿各条倾向剖面中部，建立沉积走向剖面。沉积走向剖面的选择应尽量避开冲积扇、河流相和大陆坡、盆地平原相，而以砂泥比适中的三角洲前缘和陆棚相为好。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法•5．预侧油气分布•层序地层不同单元的平面分布对盆地分析具有重要意义，可以根据层序地层的体系域的分布特征，预测油气的垂向组合。特别是在湖相盆地中，确定与最大洪水面相伴随的湖相泥岩区域的连续性与各项生油指标，有着十分重要的意义。因为这些湖相泥岩是最主要的区域盖层与生油岩。另一方面，就是根据几何体系域的分布，预测油气聚集带。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法—单井测井层序地层分析方法•1.测井资料预处理•测井资料的预处理包括曲线编辑、环境校正、滤波及归一化等。环境校正是指对井眼条件、钻井液侵入及仪器偏心等非地质因素的校正。深度校正是为了保证每次下井所得到的资料深度取齐。选择一条特征明显的曲线，确定其他曲线的深度错动，并用深度校正程序完成校正，使各曲线反映的地层边界位置一致。•滤波是为了尽量消除曲线上的毛刺、噪声干扰及其他原因造成的曲线抖动和跳动，可用小波变换方法来完成。•归一化是为了使各测井量的量纲统一起来。有时由于个别资料点的畸变（过大或过小），标准化后使某些测井曲线的值趋于零。所以归一化所用的最大值和最小值是平均值加上和减去2～3倍方差。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法—单井测井层序地层分析方法•(1)用测井曲线形态研究沉积环境•测井曲线形态可以定性的反映地层岩性、粒度、泥质含量变化和垂向沉积序列。常用的曲线有自然电位、自然伽马、电阻率测井，近年来中子、密度、声波等测井曲线形态也被应用于沉积相解释，从而提高了测井曲线形态特征对环境的判断能力。第二节测井资料的层序地层学分析二、测井层序分析方法—单