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1火山岩储集层评价(1)西安石油大学地球科学与工程学院赵军龙2学习用参考书火山岩储集层评价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本章内容第一节火山岩储集层的基本特征第二节火山岩储集层的测井响应特征第三节火山岩储集层测井解释方法火山岩储集层评价4本章内容第一节火山岩储集层的基本特征第二节火山岩储集层的测井响应特征第三节火山岩储集层测井解释方法火山岩储集层评价5第三节火山岩储集层测井解释方法火山岩测井解释涵盖储层岩性识别、基质孔隙度、渗透率、饱和度及裂缝参数定量计算等多个环节。1、岩性识别岩性复杂是火山岩评价的难点之一。岩性不能准确识别，直接导致解释结果会遗漏油气层。火山岩岩性复杂，矿物成分多变。岩性对测井的影响往往超过储层流体的影响，同时不同岩性储层其物性和产能也有较大差别。因此，准确识别火山岩岩性是开展火山岩储层测井评价的基础和关键。61、岩性识别1.1岩性分类标准我国火山岩具有喷发期次多、岩浆源性质变化大等特点。为了使岩性测井解释有规范、适用的标准，我国大庆、新疆等油田建立了本岩性划分的标准。经过对国内火山岩地层大量岩心取心资料的分析，结合国内外岩性分类标准，总结出一套以岩石结构成因、化学成分及特征矿物与岩石结构三级岩性分类标准。根据火山岩分类原则及标准，用我国大庆油田20口井岩心进行了火山岩测井分类表如表5-6所示，从表5-6中可见共划分出3大类、9小类和21种岩性，利用每小类的第一种岩性为同一小类代表岩性。71、岩性识别1.1岩性分类标准结构大类成分大类特征矿物组合基本岩石类型火山熔岩类(熔岩基质中分布的火山碎屑少于10％，冷凝固结)熔岩结构或熔结结构基性SiO245％～52％橄榄石、辉石、斜长石玄武岩/气孔玄武岩/玄武安山岩中性SiO252％～63％角闪石、黑云母、辉石，斜长石安山岩/粗安岩中酸性SiO263％～69％角闪石、黑云母、辉石、斜长石、石英、碱性长石英安岩酸性SiO269％黑云母、角闪石、石英、碱性长石流纹岩/变形流纹构造流纹岩/气孔流纹岩火山碎屑岩类(火山碎屑超过90％，压实固结)火山碎屑结构基性SiO245％～52％橄榄石、辉石、斜长石玄武质/玄武安山质疑/角砾岩中性SiO252％～63％角闪石、黑云母、辉石、斜长石安山质疑灰/角砾岩中酸性SiO263％～69％角闪石、黑云母、辉石，斜长石、石英、碱性长石英安质疑灰/角砾岩酸性SiO269％黑云母、角闪石、石英、碱性长石流纹质凝灰/角砾岩沉火山碎屑岩类(火山碎屑50～90％，压实固结)沉火山碎屑结构凝灰质砾岩/凝灰质砂岩/凝灰质泥岩表5-6火山岩测井分类表81、岩性识别1.2常规交会图法识别火山岩岩性测井数据交会图法是识别火山岩岩性的简单而有效的方法。它是把两种测井数据在平面图上交会，根据交会点的坐标定出所求参数的数值和范围的一种方法。在交会图上能直观地看出各种岩性的分界和分布的区域，能比较直观地识别火山岩(图5-44)。图5-44火山岩GR—Th交会图(据李宁等，2009)91、岩性识别1.3成像测井识别火山岩岩性由于成像测井具有高分辨率、高井眼覆盖率和可视性等特点，在火山岩岩性识别中得到了广泛应用。由于火山喷发作用形成的环境和堆积条件的不同，形成了各岩性固有的结构和构造特征。这些结构和构造特征是测井识别火山碎屑岩与熔岩、火山岩与沉积岩的重要依据。由于我国火山岩成因结构复杂，即使岩石化学成分相同，但如果成因、结构不同，其岩石类型和名称也会不同，因此仅用反映成分特征的常规测井曲线很难将这类岩石区分开。同时由于火山岩地层取心成本高，取心资料少，利用连续、丰富的测井信息准确识别火山岩岩性就显得尤为重要。以取心资料为基础，结合区域地质资料刻度成像测井资料，同时采用动、静态加强方法，突出地质特征，建立起我国火山岩常见岩性的典型结构、构造测井特征模式图，进而以此来识别岩性。101、岩性识别1.3成像测井识别火山岩岩性实例分析（1）玄武岩玄武岩一般发育大量溶蚀孔，气孔和杏仁构造。在FMI图像上显示为块状模式和暗色斑状模式。图5-45玄武岩成像测井图（2）安山岩安山岩一般裂缝发育，在FMI图像上为块状模式与暗色线状模式结合。图5-46安山岩成像测井图111、岩性识别1.3成像测井识别火山岩岩性实例分析（3）英安岩英安岩一般发育流纹构造，FMI图像模式为块状模式与极细的暗色条纹模式。图5-47英安岩成像测井图（4）花岗斑岩花岗斑岩受到风化或构造作用时，形成较发育的裂缝和孔隙。为块状模式与暗色线状模式相间。图5-48花岗斑成像测井图121、岩性识别1.3成像测井识别火山岩岩性实例分析（5）流纹岩流纹岩一般发育流纹构造，FMI图像模式为块状模式与极细的暗色条纹模式。图5-50流纹岩成像测井图（6）沉凝灰岩沉凝灰岩一般为暗色条带与亮色条带相间，显示出沉积岩的成像特征。图5-52沉凝灰岩成像测井图131、岩性识别1.3成像测井识别火山岩岩性实例分析（7）凝灰岩凝灰岩的FMI图像模式为暗色块状模式。图5-53凝灰岩成像测井图（8）火山角砾岩火山角砾岩发育大颗粒的火山角砾，FMI图像模式为亮色斑点模式。图5-54火山角砾岩成像测井图141、岩性识别1.4ECS测井识别火山岩岩性国内李宁等人初步建立了一整套自主知识产权的ECS处理解释方法，为火山岩岩性大类的准确确定提供了有力手段，其基本处理流程如图5-55所示。具体来说，ECS测井资料的处理由三步组成。图5-55元素俘获能谱测井处理流程（据李宁等，2009）151、岩性识别1.4ECS测井识别火山岩岩性TAS图识别火山岩TAS(TotalAlkaliSilica)分类法中根据SiO2的含量分为超基性、基性、中性、酸性；根据Na2O+K2O的含量进行碱性系列划分。ECS元素俘获能谱测井可以得到地层连续的元素含量，如硅、钾和钠元素等，这就为应用测井曲线进行TAS分类提供了资料基础。李宁等（2009）对大庆深层28口有ECS资料的井进行了分析，并对各种成分火山岩岩性出现的频率进行了统计，结果发现，出现频率最高的岩性大致有7类，即玄武岩、粗安岩、英安岩、流纹岩、流纹质凝灰岩、熔结凝灰岩和火山角砾岩，其中流纹岩是主力气层。将ECS资料分析得到的样本点投影到TAS图版上，得到如图5-56所示的分布。161、岩性识别1.4ECS测井识别火山岩岩性图5-56TAS图岩性分类图（据李宁等，2009）171、岩性识别1.5现代数学方法识别火山岩岩性人工神经网络、灰色关联、聚类分析、贝叶斯、对应分析、主成分分析及模糊数学等方法都可以较准确地识别火山岩岩性，其关键是根据薄片分析资料和对应深度的测井信息构建识别样本库。火山岩岩性识别难度非常大，往往用单一的某种方法难以准确识别。在实际工作中，需要联合几种方法对其进行有效识别，譬如将常规测井与电成像测井相结合可取得较好的识别效果。182、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度储层测井评价的一项关键任务，就是计算储层物性参数。储层物性参数是测井资料数字处理解释的基础，只有储层物性参数求准了，才有可能对储层做出正确的评价。岩石总孔隙度是反映岩石孔隙发育程度的最重要参数。这里说的孔隙包括岩石中所有储集空间，可以细分为原生孔、次生孔、裂隙。如果能够分别计算出总孔隙度、裂缝孔隙度，就能得到岩石的孔洞孔隙度即单位体积岩石中孔隙和溶蚀洞的体积。192、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（1）中子测井计算总孔隙度常用来确定孔隙度的中子测井方法有超热中子测井和热中子测井。根据中子测井的原理，地层对快中子的减速能力主要取决于地层的含氢量。中子测井是在饱含淡水的纯石灰岩刻度井中刻度的。如果假设地层岩石骨架不含氢，并且不考虑气体的挖掘效应，那么仪器测得的孔隙度值就等于地层的含氢指数。此外由于仪器是在石灰岩刻度井中刻度的，当地层岩性不是石灰岩时会产生系统误差，但这种系统误差可以通过对测量值进行附加校正来消除。综合对中子测井过程的分析，测量结果只与介质的减速特性有关，突出了对含氢量的识别能力，与地层孔隙结构无关，但要受孔隙流体的影响。因此利用中子测井可以较好地确定火山岩储层总孔隙度。202、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（2）密度测井计算总孔隙度密度测井选用为伽马源，发射能量为0.66MeV的伽马光子并且只记录0.1～0.2的伽马射线，在此能级范围内伽马光子与地层的相互作用以康普顿散射为主。通过测量经康普顿散射的伽马射线计数率可以间接获得地层密度值。在密度测井仪极板探测范围内如果存在天然裂缝，由于裂缝内充填流体，它对密度测井仪器响应的贡献与孔隙相同。因此密度曲线的质量不受裂缝的影响。但如果由于裂缝发育导致井壁垮塌或不规则时，需要采用类似第一种情况的校正方法。因此利用测井获取地层总孔隙度的过程也不受孔隙结构的影响，但要受岩性和孔隙流体的影响。212、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（3）核磁共振测井计算总孔隙度核磁共振测量原始数据为回波串信号，如图5-57a所示。已有研究表明地层岩石横向弛豫时间T2不是单值，而是呈一个曲线分布，称之为T2谱，如图5-57b所示。为了进行储层评价，一般需要将测量的原始回波串信号转化为横向弛豫时间(T2)分布，这就是解谱过程。最常用解谱方法是多指数解谱法。T2谱分布规律主要取决于岩石孔隙的孔径分布。因此用某一种脉冲序列测量出岩石的T2分布后，就可以据此研究岩石的孔隙分布进而求出岩石的孔隙度。222、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（4）中子—密度交会法计算总孔隙度中子、密度测井是孔隙流体和岩石骨架的综合反映，既受孔隙度影响又受岩性控制，计算地层孔隙度的同时必须准确计算岩性剖面。基于这种思路，采用任何一种单一的测井方法都不能实现以上目的。图5-58是利用石英和干粘土与淡水按一定比例加权平均得到的混合物中子、密度理论值分布，模拟所用的参数为：石英骨架密度为2.65、骨架中子为0；干粘土骨架密度为2.75、骨架中子为30％。图5-58中子—密度交会图计算总孔隙度的理论模型232、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（4）中子—密度交会法计算总孔隙度以上是确定含水砂泥岩地层总孔隙度的理论模型。对火山岩地层，不能采用石英点作为地层骨架点，而应该采用长石和另一种虚拟矿物两种矿物混合的骨架作为交会图中的岩石骨架点；实际地层流体是(中子/密度测井探测范围内的)残余油气和地层水混合物，因此纯流体点也不能是图5-58中的纯淡水点，而是由地层水和残余油气的混合比例即残余油气饱和度来确定。图5-58中子—密度交会图计算总孔隙度的理论模型242、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（4）中子—密度交会法计算总孔隙度图5-59中，△WQG表示的是含水石英砂岩情况，但实际地层岩石骨架点不在Q点的位置，M点代表混合骨架点；并且在含油气地层孔隙混合流体也不能用淡水点W表示，用W’点表示混合流体的坐标。那么数据点P对应地层总孔隙度就应该由△W’MG来确定(干粘土点的位置固定是因为在一个地区或者一个层位一般假设干粘土的组成是相对固定的)。图5-59迭代算法计算孔隙度的模型252、基质孔隙度计算2.1火山岩总孔隙度（4）中子—密度交会法计算总孔隙度迭代过程就是不断地寻找、变换W’点和M点的位置，确定新的三角形以计算孔隙度，直至相邻两次计算的结果相近或者迭代过程达到一定次数为止。经过上述迭代运算得到的孔隙度是经过岩性校正和油气校正的，采用该迭代算法可以在任何岩性、任何地区适用，因此计算的结果更能接近实际。值得一提，国内王树寅等人研究发现，由于纵波不能较好地反映裂缝，故不能采用纵波时差测井计算裂缝性储层总孔隙度。图5-59迭代算法计算孔隙度的模型262、基质孔隙度计算2.2火山岩基质孔隙度计算方法（1