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1、主讲人：张 冲 长江大学地球物理与石油资源学院,碳酸盐岩油气藏测井评价技术及应用,碳酸盐岩是重要的油气储集岩，虽然它仅占沉积岩的20%，但是却包含了世界主要油气田的10%，中东地区储集岩有三分之二是碳酸盐岩。在碎屑岩为主的北美，三分之一的主要油气田也在碳酸盐岩中，产量占巨型油气田总产量的一半左右。,碳酸盐岩储集层的基本特征 碳酸盐岩储集层的测井响应 识别裂缝的综合实例 裂缝孔隙度的定量评价方法 三孔隙度模型理论及应用,目 录,一、碳酸盐岩储集层的基本特征,1 岩石骨架及主要的物理性质,在碳酸盐盐剖面中，主要的矿物成分是方解石、白 云石，但经常还出现硬石膏、石膏、盐岩，含有一些粘、 土矿物、有机
2、质、黄铁矿、硅质等。 方解石和白云石是碳酸盐岩的主要造岩矿物。 碳酸盐盐层常伴生有硫酸-卤素岩石，最普遍的是 石膏、硬石膏、盐岩。,一、碳酸盐岩储集层的基本特征,1 岩石骨架及主要的物理性质,由上表可以看出，用光电吸收截面指数、密度、声波时差、热中子俘获截面来区分碳酸盐岩剖面的岩性是比较好的。应该指出，方解石和白云石的参数是针对矿物而言的，它们不能简单地对应于石灰岩和白云岩，尤其是白云岩，因而含方解石含量变化很大，使得物理参数随之而明显改变。这在测井解释中选取骨架参数时，应予以注意。,碳酸盐岩剖面常见矿物的主要物理性质,一、碳酸盐岩储集层的基本特征,2 碳酸盐岩储集空间的基本类型,砂泥岩储集层
3、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。 碳酸盐岩储集层孔隙空间的基本形态有三种：孔隙、裂缝和洞穴。 碳酸盐岩储集层孔隙结构类型有：孔隙型、裂缝型、 裂缝-孔隙型、及裂缝-洞穴型。, 孔隙和喉道 孔隙：直径小于2mm的空隙，分微孔、细孔、中孔和粗孔。 喉道：孔隙和孔洞之间的狭窄通道或孔隙内变窄部分。 洞穴 洞穴指直径大于2mm的空隙。 裂缝 指岩石中因为失去岩石内聚力而发生的各种破裂或断裂面。,裂缝 成因分类 构造裂缝，溶蚀裂缝，压溶裂缝，风化裂缝。 产状分类 高角度裂缝、低角度裂缝和网状裂缝等 充填情况 充
4、填裂缝、半充填裂缝和开启裂缝 按张开度分类 按张开度可分为微裂缝（张开度小于0.15mm)、中等 裂缝（张开度在0.15mm-2mm)、粗大裂缝（张开度大于2mm).,孔隙型储集层 该类储集层可发育于石灰岩或白云岩中，其储集合渗滤 空间都是以各种孔隙为主，裂缝的作用很小。因此储集性能 的好坏受着孔隙、喉道的大小、分布、胶结及充填性质等多 种因素的控制。这与一般孔隙型砂岩储集层类似。所不同的 是前者多为次生孔隙，因而具有更大的非均值性。如局部白 云岩化形成的次生孔隙，就具有很大的非均匀性，它们可能 在纵向上和横向上都互不连通，因而难于构成工业性储集层 。但在测井曲线上却有所响应，这就使储集层的测
5、井评价增 加了难度。, 裂缝型储集层 指在致密碳酸盐岩中因发育了较多的裂缝而形成的储集 层。其基岩块孔隙度很低，常在1%以下，孔隙的直径也很 小，大部分在0.01mm以下，故基本无储、渗价值。储集层 的储集空间和渗滤通道主要由裂缝贡献，因此只有当储集层 厚度较大，裂缝很发育且延伸较远时，才能成为有工业价值 的储集层。 这种纯裂缝型的储集层多发育在岩性不纯的碳酸岩剖面 中，如泥灰岩和含燧石石灰岩中。因为这些地层，不但基岩 块孔隙度很低，而且也难于形成一些溶蚀的孔、洞和裂缝。 故它们的裂缝主要是由构造运动应力作用而产生。所以常在 褶皱剧烈的部位或断裂带、断层附近形成该类储集层。, 裂缝-孔隙型储集
6、层 这类储集层是在岩石具有一定有效孔隙的基础上，又被 各种裂缝切割所形成的，因此其主要储集空间是基岩块的孔 隙，其主要的渗滤通道则是裂缝。这种储渗作用的分工，使 得该种储集层表现出孔隙空间结构上明显的双重介质特征。 与裂缝型储集层类似，裂缝-孔隙型储集层中的裂缝也 有以高角度为主的，以低角度裂缝为主的和以网状裂缝为主 的，但通常都是网状裂缝的居多。 裂缝-孔隙型储集层一般可成为较好的生产层，既能稳 产，又能高产。, 裂缝-洞穴型储集层 在裂缝型储集层的背景上，由于地下水的溶蚀作用，又 产生了很多洞穴，从而形成裂缝-洞穴型储集层。它的基岩 块孔隙度很低且孔径也很小，不具有工业价值，其储渗作用 主
7、要靠裂缝和洞穴。一般认为洞穴是主要储集空间，裂缝是 主要渗滤通道。但是由于裂缝和溶蚀洞穴往往总是串联在一 起的，所以实际上很难将它们分开。 经过溶蚀作用改造后的裂缝性储集层，一般都会变得更 好，因此是值得重视的。事实上单纯的裂缝型储集层很难获 得持久的产量，必须要靠大的洞穴。 因此，如何用测井资料来鉴别裂缝性储集层和裂缝-洞 穴型储集层，进而较准确地评价裂缝-洞穴型储集层就十分 重要。,碳酸盐岩储集层的基本特征 碳酸盐岩储集层的测井响应 识别裂缝的综合实例 裂缝孔隙度的定量评价方法 三孔隙度模型理论及应用,目 录,二、碳酸盐岩储集层的测井响应,孔隙型储集层,在一般情况下，孔、喉 在测井曲线上的
8、响应是明显 而易于识别的，因为通常它们具有以下的特征：在曲线形状方面表现为圆滑的“”字形，如电阻率呈“”字形降低，这与裂缝发育段的尖刺状电阻率起伏形成强烈的反差；在测井值方面表现为二高两低，即时差、中子孔隙度增高，电阻率和岩石体积密度降低。,常规测井,常规测井,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,电阻率测井响应,侧向测井裂缝倾角的影响,水槽模拟实验： 高角度裂缝（倾角在75以上的裂缝），深、浅双侧向呈正差异，即Rd/Rs大于1。 对于低角度裂缝（倾角在75以下的裂缝），深浅双侧向呈现负差异，使Rd/Rs小于1，在裂缝倾角为45时比值最小。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂
9、缝型储集层,常规测井,电阻率测井响应,侧向测井裂缝倾角的影响,有限元数值模拟： 当裂缝倾角较小时,裂缝的双侧向测井响应为负差异( Rd Rs),二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,电阻率测井响应,微电阻率测井（微球型聚焦、邻近侧向等）,因为微电阻率测井是贴井壁的极板型仪器，所以，测量值具有方向性，只有当极板贴在裂缝之上时，才能反映出裂缝。 但在裂缝方向上往往有扩径现象而形成椭圆井眼，增大了微电阻率测井探测裂缝的机会，且因微电阻率测井的探测深度小，所以裂缝对它们的影响也大。 微电极测井曲线在裂缝发育段呈现明显的正幅度差，且常伴有显著的锯齿型。,电阻率测井响应实例分析,在裂缝性
10、油气层井段，双侧向测井电阻率出现正差异，而微球形聚焦测井电阻率低于双侧向测井电阻率，这一特征既指示油气，又指示裂缝。 在无裂缝井段，双侧向-微球形聚焦测井电阻率曲线覆盖无差异，指示为无孔隙发育的致密层。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,声波测井响应,声波时差,理论上讲，如果声波的最短传播路径没有经过裂缝，那么纵波的传播时差就不受影响，即纵波时差不能反映出垂直裂缝，更确切地说，不能反映出与井轴平行的裂缝。但是，实际裂缝系统是较复杂的，因绕射与反射将会使纵波幅度产生很大衰减，以致不能检测到首波以后的几个波峰，导致所谓的周波跳跃，即视声波时差增大。老式仪器一般能测出增大的时差
11、值。新型的仪器能对周波跳跃进行检测并进行自动校正处理，这样就反映不出周波跳跃。 另一方面，横波时差比纵波时差更易受裂缝影响，将横波时差与纵波时差进行对比，如果纵波时差不变而横波时差增大时，就有可能是裂缝带。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,声波测井响应,声波幅度,一般，当仪器通过裂缝带时，声波幅度下降。 声波能量的衰减主要是裂缝的倾斜引起的。 纵波幅度衰减最大的裂缝倾角为80到90，而横波幅度衰减最严重的是低角度裂缝。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,声波测井响应,声波幅度,采用单发单收声幅测井仪记录岩石纵波与横波首波幅度。 在A1与A2层，横波
12、幅度无衰减，纵波幅度有衰减，反应有垂直裂缝； 在B1与B2层，横波幅度有衰减，纵波幅度无衰减，反映有水平裂缝。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,放射性测井响应,密度测井,测井曲线特征 由于密度测井仪为贴井壁的极板型仪器，所以在两次测井中仪器探测的井壁方位可能不同，当密度仪探测器正好与张开裂缝相接触时，可能产生明显的低密度值。 在使用重晶石泥浆的情况下，如井壁规则，则裂缝段的曲线将显示出比正常情况下更高的校正值，而密度测量值往往较低。 存在问题 由于致密地层密度大，仪器的计算率低，统计涨落误差大，密度测井曲线的重复性差，而且密度仪器受极板压力和井壁不规则的影响，这些因素都
13、会影响用密度测井判别裂缝的效果。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,放射性测井响应,光电吸收截面指数,测井曲线特征 对岩性反映很灵敏，但对孔隙度的变化不灵敏，在使用普通泥浆的情况下PE值不能反映裂缝。然而，重晶石的PE值极高，所以，如果使用重晶石泥浆，就可以探测泥浆侵入的裂缝。这一特征在估计裂缝孔隙度时是很有用的。 因此，在裂缝发育段，当使用非重晶石泥浆时，PE值比较稳定；,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,放射性测井响应,光电吸收截面指数,测井曲线特征 在裂缝层段，泥浆侵入裂缝，重晶石的影响使PE值明显增高，而密度值明显降低，密度校正值明显升高，为
14、张开裂缝特征。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 裂缝型储集层,常规测井,放射性测井响应,自然伽马,测井曲线特征 在某些地区，由于裂缝层段内的地下水的活动很活跃，地下水中溶解的铀元素（U+6）被离析（但U+4不容水），并沉积在裂缝周围的壁上，造成铀元素富集，常规自然伽马测井与自然伽马能谱在裂缝带 处显示铀含量的增加。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应, 孔洞型储集层,常规测井,1、双侧向测井 一般不反映洞穴，但若洞穴与裂缝窜通起来则会造成电阻率明显降低。 2、声波时差 通常洞穴一般不会造成纵波时差增高，只有当井壁附近有分布十分均匀的小洞时，才能使时差增大。 3、中子孔隙度 中子测井的探测范围内存在洞
15、穴时，都将对中子孔隙度有贡献，尤其当洞穴中被高矿化度水充满时，起作用将更为突出。 4、补偿密度 当密度测井仪极板正好靠在井壁附近具有洞穴之处，且在仪器探测范围内，则密度值下降，尤其当洞穴中充满天然气时将更为剧烈；反之如极板靠在洞穴的对面一侧，则密度测井不能反应洞穴。 总之，常规测井方法探测洞穴是比较困难的。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应,电成像测井,孔隙型储集层,在成像测井图上，储层段整体呈颜色较深的块状或团块状特征。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应,电成像测井, 裂缝型储集层,裂缝型储层在成像测井图上较易识别并可判别其有效性。还可以描述裂缝的形态和判断其产状。图为tz44井和tz62井奥陶系岩
16、心照片和FMI成像图，在FMI成像图上观察到裂缝和缝合线，一般未充填缝或泥质充填缝呈暗色线状，而方解石充填缝呈连续亮色线状，方解石半充填缝呈断续亮色线状。图中可见裂缝、微裂缝及缝合线发育，是典型的裂缝型储层响应特征。,二、碳酸盐岩储集层的测井响应,电成像测井, 裂缝型储集层,水平缝、斜交缝和垂直缝在成像图特征示意图,最直观反映地层裂缝的测井技术是成像测井电成像：FMI（四个臂），XRMI、STAR （六个臂）。,水平裂缝：从0度-360度（左至右）一条直线 斜交裂缝：从0度-360度一条正弦线，正弦幅度越大，裂缝角度越大 垂直裂缝：从0度-360度一组对称水平线,成像图中看到多种宏观地质现象，如层理、裂缝、缝合线、泥质条带、致密地层、溶蚀孔洞等这些地质现象中识别裂缝及其真伪就得注意它们的形成机理及其在成像图上的特征,天然裂缝：天然裂缝在成像图上表现为一系列宽窄变化、带溶蚀、随意切割地层、幅度变化大的可中断的电导异常的正弦线，可分为水平缝、斜交缝和垂直
