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1、第七章裂缝性碳酸盐岩储层测井评价 一 碳酸盐岩储层基本特征二 裂缝性储层测井响应特征三 碳酸盐岩储层类型的识别四 储层参数的计算五 碳酸盐岩测井评价软件六 测井新方法在碳酸盐岩评价中的应用七 国内外碳酸盐岩测井解释的研究方向 主要内容 第一节 碳酸盐岩储层基本特征 碳酸盐岩是指主要由沉积的碳酸盐矿物 方解石 白云石等 组成的沉积岩 主要的岩石类型为石灰岩 主要为方解石 和白云岩 主要为白云石 碳酸盐岩剖面中 常伴生硫酸 卤素岩石 最普遍的是硬石膏 石膏 盐岩 碳酸盐岩 碳酸盐岩储层在石油工业中的地位 碳酸盐岩储集层在世界油气分布中占有重要地位 碳酸盐岩中蕴藏的石油和天然气资源十分丰富 世界上与
2、碳酸盐岩有关的油气藏约占世界石油总储量的50 产量占世界油气总产量的60 碳酸盐岩储集层油气田常常具有储量大 产量高的特点 易形成大型油气田 第一节 碳酸盐岩储层基本特征 碳酸盐岩的分布 第一节 碳酸盐岩储层基本特征 碳酸盐岩测井评价中的难点 在碳酸盐岩中 主要以次生孔隙为主 即溶蚀孔隙 洞穴以及裂缝 这就使得储层非均质性和各向异性非常严重 从而以各向同性和均质无限厚地层为前题得到的测井评价理论和方法不能使用 主要表现在 储层难以识别 我国碳酸盐岩储层孔隙度可能低到2 3 裂缝很发育 第一节 碳酸盐岩储层基本特征 碳酸盐岩测井评价中的难点 2 孔隙度的计算较砂泥岩剖面难 尤其是 岩心刻度测井
3、法无效 理论计算方法误差不大 3 渗透率受裂缝的影响极大 4 饱和度的计算与油水层的识别较难 电阻率的大小不仅与孔隙度 地层水电阻率 含油饱和度有关 同时与储层孔隙空间类型 孔隙连通性 裂缝产状有较大关系 储集空间的基本类型 孔隙 喉道裂缝裂缝线密度 单位岩石长度上裂缝条数裂缝孔隙度 单位体积岩石中裂缝体积所占百分数 通常小于1 分为张开缝和填充缝 张开缝为有效缝 填充缝可能为有效缝 可能为无效缝 高角度裂缝 裂缝面与井轴的夹角为0 15o 储集空间的基本类型 斜交裂缝 裂缝面与井轴的夹角为15o 70o低角度裂缝 裂缝面与井轴的夹角为70o 90o单组系裂缝多组系裂缝网状裂缝洞穴直径为2mm
4、以上的孔隙称为洞穴 储集层按孔隙空间类型的分类 孔隙型储层裂缝型储层洞穴型储层裂缝 孔洞型储层 第二节裂缝性储层测井响应特征 一 孔喉的测井响应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三高两低 即时差 电磁波传播时间 中子孔隙度增高 电阻率和岩石体积密度降低 二 裂缝性储层的测井响应 电阻率测井双侧向测井微球形聚焦测井地层倾角测井 深浅侧向电流路径示意图 2 声波测井声波时差 垂直裂缝 时差不能反映 网状裂缝 老式仪器可能出现 周波跳跃 因为横波时差比纵波时差更容易受到裂缝的影响 所以纵波时差不变 而横波时差增大
5、时 可能为裂缝发育带 声波幅度 衰减 当裂缝倾角为35 80o时 纵波幅度衰减最大 垂直缝和水平缝不衰减 横波在水平缝处衰减最大 随倾角的增大 衰减幅度变小 3 放射性测井地层密度光电吸收截面重晶石的光电吸收截面极高自然伽马射线 三 洞穴的测井响应 双侧向声波时差中子测井密度测井 第三节碳酸盐岩储集空间类型的确定 储集空间类型的确定 首先必须研究储集空间类型 因为 储层的孔隙空间结构在很大程度上影响着地层原始流体的分布状况 当地层被井钻穿后 泥浆或泥浆滤液对储层的侵入特征将受到孔隙空间结构的控制 孔隙空间结构直接影响储层的储量和产能以及生产方式 孔隙空间结构对各种测井信息都有程度不同的影响 确
6、定方法用交会图法识别储层空间类型 储集空间类型的确定 一 确定方法用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型用裂缝指数曲线法识别碳酸盐岩裂缝发育带 储集空间类型的确定 Bremer等 利用多种测井方法共同构造一参数国内石探院 用综合概率法识别碳酸盐岩裂缝发育带 储集空间类型的确定 综合概率法基于 每种测井曲线都或多或少地受到裂缝的影响 即每种测井对裂缝的响应可用一个裂缝概率指标来反映 由于裂缝分布的复杂性和对测井响应影响的随机性 无法用任何单一一种常规测井曲线来完成划分裂缝带的工作 用人工神经网络法识别碳酸盐岩裂缝发育带 储集空间类型的确定 人工神经网络法识别裂缝带的特点是避开事先建立的测井解释模型
7、通过其本身算法的结果来自动确定裂缝发育程度与各测井响应或特征参数之间的复杂关系 然后利用这种关系预测未知地层 定义式局部导电效率与全局导电效率的关系 导电效率的定义 在相同电势差下 岩石耗散的平均功率与跟岩石具有相同长度和含水体积的一根全含水直毛管 称 标准毛管 耗散的功率之比 导电效率是岩石中导电相分布的几何特征参数 导电路径的曲折程度 孔喉大小的分布特征 孔隙的连通性 非导电相 油 的分布特征都考虑在该参数中 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 岩石中裂缝和孔洞示意图 电流方向 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 存在裂缝和孔洞存在孔洞和喉道 导电效率表达式 二 用岩石导电效率识别
8、碳酸盐岩储层类型 设L l 1存在裂缝和孔洞存在孔洞和喉道 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 存在裂缝和孔洞时 导电效率与裂缝宽度的关系 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 存在孔洞和孔喉时 导电效率与孔喉直径的关系 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 导电效率理论关系图 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 裂缝宽度 孔喉直径一定时 导电效率与孔洞大小的关系 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 判别碳酸盐岩储集空间类型及储层好坏 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 塔河油田导电效率与孔隙度交会图 二 用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型 429井地层组分分析程序处理成果
9、图 161井地层组分分析程序处理成果图 溶孔基质孔 161井理论曲线与实测曲线对比图 45井地层组分分析程序处理成果图 45井一井段ARI和FMI图像 24井地层组分分析程序处理成果图 收获率7 3 16井地层组分分析程序处理成果图 第四节储层参数的计算 交会图法 CRA 最优化方法 GLOBAL OPTIMUL ELAN Plus 地层组份分析程序 一 孔隙度的计算 二 裂缝孔隙度的计算 对于裂缝 孔隙型水层 对于裂缝 孔隙型油气层 三 裂缝张开度 对高角度裂缝 对低角度裂缝 式中 的单位为 m Sw可取地区统计值 四 裂缝渗透率 基块渗透率的计算 单走向垂直缝或水平缝 网状裂缝 多走向垂直
10、裂缝 基块渗透率 用阿尔奇方程求基块饱和度 方程中系数 mb nb 岩电实验裂缝饱和度认为是常数 五 饱和度的计算 第五节碳酸盐岩测井解释软件 CRA最优化测井解释程序ELAN Plus地层组份分析程序 CRA原理 密度 中子交会图 第六节测井新方法在碳酸盐岩测井评价中的应用 一 FMI 全井眼微电阻率成象测井FullboreFormationMicroImager ARI 方位电阻率成象测井AzimuthalResistivityImager 识别储层类型和发育程度判别储层的有效性使有效厚度的确定更为准确定量计算裂缝和孔洞参数 FMI极板 电扣之间0 2in 5 2mm 两排之间间距0 3i
11、n ARI电极阵列和电流路径示意图 电阻率成象原理 地层中不同的岩石 泥岩 砂岩 石灰岩 流体 其电阻率是不一样的 通过测量井壁各点的电阻率值 然后把电阻率值的相对高低用灰度 黑白图 或色度 彩色图 来表示 那么 井壁就可表示成一张黑白图象或彩色图象 高阻 低阻 FMI成象原理示意图 泥岩 低电阻 硬石膏 高电阻 砂岩 中等电阻 石灰岩 高电阻 溶洞 低电阻 FMI ARI 溶洞 FMI ARI 裂缝与溶洞 FMI ARI FMI ARI 重泥浆压裂缝 裂缝性地层中FMI ARI UBI图象的比较 二 DSI 偶极横波成象测井DipoleShearSonicImager 识别裂缝利用斯通利波评
12、价渗透性识别与井壁不相交的裂缝确定孔隙度 偶极声源 井眼的 挠曲 偶极横波测井基本原理 偶极子发射器能产生沿井壁传播的挠曲波挠曲波是一种频散界面波 在低频时 它以横波速度传播 在高频时 它以低于横波的速度传播DSI是通过对挠曲波的测量来计算地层横波速度的为确保横波速度的测量精度 偶极发射器应尽量降低发射频率通过交叉偶极子的定向性对地层进行各向异性分析 DSI的探头 斯通利波的变密度显示 判别地层各向异性 如裂缝走向 识别井壁附近的垂直裂缝 可能不与井眼相交 但压裂后对提高产能有利 在各向异性介质中 不同方向的声速是不一样的DSI有两个正交偶极发射器 向地层沿两个相垂直的方向定向发射压力脉冲 井
13、眼中的横波分裂 识别井眼外的裂缝 上图 B层的 图像 第七节国内外碳酸盐岩测井解释的研究方向 采用最优化技术 求得准确的矿物含量 进而求得较准确的孔隙度 通过研究裂缝宽度 裂缝网络类型对裂缝渗透率的影响情况 进而估算裂缝渗透率 从理论上研究双重孔隙介质含水饱和度模型 同时也根据岩电实验确定阿尔奇参数 发展新的测井方法 如成像测井和核磁共振测井等新一代的测井方法 使测井精细描述油气储层及地层非均匀质性的能力提高到一个新的水平 七 小结 对碳酸盐岩孔隙度的计算 目前有比较成熟的测井方法及处理软件 可用地层地层组份分析程序或ELAN Plus程序 利用密度 中子 声波测井等测井资料得到一最优结果 对渗透率的计算 应分别按储层类型和裂缝产状计算渗透率 3 饱和度的计算目前尚无有效的方法 可分别求出基块含水饱和度和裂缝含水饱和度 再由此计算总含水饱和度 导电效率 裂缝密度与孔隙度相结合可识别碳酸盐岩储层空间类型
