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1、第七章第七章 裂缝性碳酸盐岩储层测井评价裂缝性碳酸盐岩储层测井评价一、碳酸盐岩储层基本特征一、碳酸盐岩储层基本特征二、裂缝性储层测井响应特征二、裂缝性储层测井响应特征三、三、碳酸盐岩碳酸盐岩储层类型的识别储层类型的识别四、四、储层参数的计算储层参数的计算五五、碳酸盐岩测井评价软件、碳酸盐岩测井评价软件六六、测井新方法在碳酸盐岩评价中的应用、测井新方法在碳酸盐岩评价中的应用七、七、国内外碳酸盐岩测井解释的研究方向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碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐岩岩岩岩是是是是指指指指主主主主要要要要由由由由沉沉沉沉积积积积的的的的碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐
2、盐矿矿矿矿物物物物（方方方方解解解解石石石石、白白白白云云云云石石石石等等等等）组组组组成成成成的的的的沉沉沉沉积积积积岩岩岩岩。主主主主要要要要的的的的岩岩岩岩石石石石类类类类型型型型为为为为石石石石灰灰灰灰岩岩岩岩（主主主主要要要要为为为为方方方方解解解解石石石石）和和和和白白白白云云云云岩岩岩岩（主主主主要要要要为为为为白白白白云云云云石石石石）。碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐岩岩岩岩剖剖剖剖面面面面中中中中，常常常常伴伴伴伴生生生生硫硫硫硫酸酸酸酸- -卤卤卤卤素素素素岩岩岩岩石石石石，最最最最普普普普遍遍遍遍的是硬石膏、石膏、盐岩。的是硬石膏、石膏、盐岩。的是硬石膏、石膏、盐岩。的是硬石膏
3、、石膏、盐岩。碳酸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层在石油工业中的地位碳碳酸酸盐盐岩岩储储集集层层在在世世界界油油气气分分布布中中占占有有重重要要地地位位。碳碳酸酸盐盐岩岩中中蕴蕴藏藏的的石石油油和和天天然然气气资资源源十十分分丰丰富富，世世界界上上与与碳碳酸酸盐盐岩岩有有关关的的油油气气藏藏约约占占世世界界石石油油总总储储量量的的50%，产量占世界油气总产量的，产量占世界油气总产量的60%。碳碳酸酸盐盐岩岩储储集集层层油油气气田田常常常常具具有有储储量量大大、产量高的特点，易形成大型油气田。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碳 酸酸 盐盐 岩岩
4、 的的 分分 布布第一节、碳酸盐岩储层基本特征碳酸盐岩测井评价中的难点碳酸盐岩测井评价中的难点 在在在在碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐岩岩岩岩中中中中，主主主主要要要要以以以以次次次次生生生生孔孔孔孔隙隙隙隙为为为为主主主主，即即即即溶溶溶溶蚀蚀蚀蚀孔孔孔孔隙隙隙隙、洞洞洞洞穴穴穴穴以以以以及及及及裂裂裂裂缝缝缝缝。这这这这就就就就使使使使得得得得储储储储层层层层非非非非均均均均质质质质性性性性和和和和各各各各向向向向异异异异性性性性非非非非常常常常严严严严重重重重。从从从从而而而而以以以以各各各各向向向向同同同同性性性性和和和和均均均均质质质质无无无无限限限限厚厚厚厚地地地地层层层层为为为为前前前
5、前题题题题得得得得到到到到的的的的测测测测井井井井评评评评价价价价理理理理论论论论和和和和方方方方法法法法不不不不能能能能使用。主要表现在：使用。主要表现在：使用。主要表现在：使用。主要表现在：1. 1.储储储储层层层层难难难难以以以以识识识识别别别别：我我我我国国国国碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐岩岩岩岩储储储储层层层层孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度可可可可能能能能低低低低到到到到2-3%2-3%（裂缝很发育）。（裂缝很发育）。（裂缝很发育）。（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碳酸盐岩测井评价中的难点2. 2. 孔孔隙隙度度的的计计算算较较砂砂泥泥岩岩剖剖面面难难，尤尤
6、其其是是“岩岩心心刻度测井刻度测井”法无效，理论计算方法误差不大。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。渗透率受裂缝的影响极大。4. 饱饱和和度度的的计计算算与与油油水水层层的的识识别别较较难难。电电阻阻率率的的大大小小不不仅仅与与孔孔隙隙度度、地地层层水水电电阻阻率率、含含油油饱饱和和度度有有关关，同同时时与与储储层层孔孔隙隙空空间间类类型型、孔孔隙连通性、裂缝产状有较大关系。隙连通性、裂缝产状有较大关系。储集空间的基本类型储集空间的基本类型孔隙、喉道孔隙、喉道裂缝裂缝裂缝线密度：单位岩石长度上裂缝条数裂缝线密度：单位岩石长度上裂缝条数裂裂缝缝孔孔隙隙度度：单单位位体体
7、积积岩岩石石中中裂裂缝缝体体积积所所占占百百分分数数。通常小于通常小于1%.1%.分分为为张张开开缝缝和和填填充充缝缝，张张开开缝缝为为有有效效缝缝，填填充充缝缝可可能能为有效缝，可能为无效缝。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高角度裂缝：裂缝面与井轴的夹角为015015o o储集空间的基本类型储集空间的基本类型斜交裂缝：裂缝面与井轴的夹角为斜交裂缝：裂缝面与井轴的夹角为1515o o7070o o低角度裂缝：裂缝面与井轴的夹角为低角度裂缝：裂缝面与井轴的夹角为7070o o9090o o单组系裂缝单组系裂缝多组系裂缝多组系裂缝网状裂缝网状裂缝洞穴洞穴直径为直径为2mm2
8、mm以上的孔隙称为洞穴以上的孔隙称为洞穴储集层按孔隙空间类型的分类储集层按孔隙空间类型的分类孔隙型储层孔隙型储层裂缝型储层裂缝型储层洞穴型储层洞穴型储层裂缝裂缝孔洞型储层孔洞型储层第二节第二节 裂缝性储层测井响应特征裂缝性储层测井响应特征一、孔喉的测井响应一、孔喉的测井响应在曲线形状方面表现为圆滑的在曲线形状方面表现为圆滑的“”字形，字形，如电阻率呈如电阻率呈“”字形降低，这与裂缝发字形降低，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、中子孔隙度增时差、电磁波传播时间、中
9、子孔隙度增高，电阻率和岩石体积密度降低。高，电阻率和岩石体积密度降低。二、裂缝性储层的测井响应二、裂缝性储层的测井响应。电阻率测井。电阻率测井双侧向测井双侧向测井微球形聚焦测井微球形聚焦测井地层倾角测井地层倾角测井深浅侧向电流路径示意图深浅侧向电流路径示意图2.2.声波测井声波测井声波时差：声波时差：垂直裂缝，时差不能反映；垂直裂缝，时差不能反映；网状裂缝，老式仪器可能出现网状裂缝，老式仪器可能出现“周波跳跃周波跳跃”；因为横波时差比纵波时差更容易受到裂缝的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，而横波时差增大影响，所以纵波时差不变，而横波时差增大时，可能为裂缝发育带时，
10、可能为裂缝发育带声波幅度：声波幅度：衰减当裂缝倾角为衰减当裂缝倾角为35803580o o时，纵波幅度衰时，纵波幅度衰减最大，垂直缝和水平缝不衰减；横波在水减最大，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，衰减幅度平缝处衰减最大，随倾角的增大，衰减幅度变小变小3.3.放射性测井放射性测井地层密度地层密度光电吸收截面光电吸收截面重晶石的光电吸收截面极高重晶石的光电吸收截面极高自然伽马射线自然伽马射线三、洞穴的测井响应三、洞穴的测井响应双侧向双侧向声波时差声波时差中子测井中子测井密度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储集空间类型的确定首先必须研究储集
11、空间类型，因为：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。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。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孔隙空间结构直接影响储层的储量和产能以及生产方式。生产方式。孔隙空间结构对各种测井信息都有程度不同的孔隙空间结构对各种测井信息都有程度不同的影响。影响。 确定方法确定方法用交会图法识用交会图法识别储层空间类型别储层空间类型储集空间类型的确定储集
12、空间类型的确定一、确定方法一、确定方法用岩石导电效用岩石导电效率识别碳酸盐率识别碳酸盐岩储层类型岩储层类型用裂缝指数曲用裂缝指数曲线法识别碳酸线法识别碳酸盐岩裂缝发育盐岩裂缝发育带带 储集空间类型的确定储集空间类型的确定1.1.BremerBremer等：利用多种等：利用多种测井方法共同构造一测井方法共同构造一参数参数2.2.国内石探院国内石探院 ：用综合概率法用综合概率法识别碳酸盐岩识别碳酸盐岩裂缝发育带裂缝发育带储集空间类型的确定储集空间类型的确定综合概率法基于：综合概率法基于：每种测井曲线都或每种测井曲线都或多或少地受到裂缝的影响，即每种测井多或少地受到裂缝的影响，即每种测井对裂缝的响应
13、可用一个裂缝概率指标来对裂缝的响应可用一个裂缝概率指标来反映；反映；由于裂缝分布的复杂性和对测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一种常规测井曲线来完成划分裂缝带的工作工作 。用人工神经网用人工神经网络法识别碳酸络法识别碳酸盐岩裂缝发育盐岩裂缝发育带带储集空间类型的确定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，通过避开事先建立的测井解释模型，通过其本身算法的结果来自动确定裂缝发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
14、之间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的复杂关系。然后利用这种关系预测未知地层。未知地层。 定义式定义式定义式定义式局部导电效率与全局导电效率的关系局部导电效率与全局导电效率的关系局部导电效率与全局导电效率的关系局部导电效率与全局导电效率的关系导电效率的定义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在相同电势差下，岩石耗散的平均功率与跟岩石具在相同电势差下，岩石耗散的平均功率与跟岩石具在相同电势差下，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有相同长度和含水体积的一根全含水直毛管有相同长度和含水体积的一根全含水直毛管有相同长
15、度和含水体积的一根全含水直毛管( ( ( (称称称称“标准毛标准毛标准毛标准毛管管管管”)”)”)”)耗散的功率之比。耗散的功率之比。耗散的功率之比。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电流方向二、用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型二、用岩
16、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碳酸盐岩储层类型二、用岩石导电效率识别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二、用岩石导电效率识别碳酸
17、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二、用岩石导电效率识别碳酸盐岩储层类型429429井地层组分分析程序处理成果图井地层组分分析程序处理成果图42894306m酸化压裂后，用5.56mm油嘴试油，日产油12.6方，气20849方，水1
18、8.4方161161井地层组分分析程序处理成果图井地层组分分析程序处理成果图溶 孔基质孔161161井理论曲线与实测曲线对比图井理论曲线与实测曲线对比图4545井地层组分分析程序处理成果图井地层组分分析程序处理成果图45井一井段ARI和FMI图像2424井地层组分分析程序处理成果图井地层组分分析程序处理成果图收获率7.31616井地层组分分析程序处理成果图井地层组分分析程序处理成果图4248.54268m，未酸化日产原油15.45方第四节 储层参数的计算交会图法交会图法(CRA)(CRA)最优化方法最优化方法(GLOBAL(GLOBAL、OPTIMULOPTIMUL、ELAN-PlusELAN
19、-Plus、地层组份分析程序地层组份分析程序) )一、孔隙度的计算一、孔隙度的计算二、裂缝孔隙度的计算二、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、裂缝张开度三、裂缝张开度 对高角度裂缝：对高角度裂缝：对低角度裂缝：对低角度裂缝：式中：式中：式中：式中： 的单位为的单位为的单位为的单位为mm，SwSw可取地区统计值可取地区统计值可取地区统计值可取地区统计值四、裂缝渗透率、基块渗透率的计算四、裂缝渗透率、基块渗透率的计算 单走向垂直缝或水平缝：单走向垂直缝或水平缝：网状裂缝：网状裂缝：多走向垂直裂缝：多走向垂直裂缝：基块渗透率：基块渗透率：用阿尔奇方程求基块饱和度，方程中系数：
20、用阿尔奇方程求基块饱和度，方程中系数：mbmb、nbnb：岩电实验：岩电实验：岩电实验：岩电实验裂缝饱和度认为是常数。裂缝饱和度认为是常数。五、饱和度的计算五、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最优化测井解释程序ELAN-Plus地层组份分析程序地层组份分析程序CRA原理原理密度密度密度密度- -中子交会图中子交会图中子交会图中子交会图第六节 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全井眼微电阻率成象测井Fullbore Formation MicroImager) )、ARI(方位电阻率成象方位电阻率成象测井测井A Azimutha
21、l zimuthal R Resistivity esistivity I Imagermager)识别储层类型和发育程度识别储层类型和发育程度判别储层的有效性判别储层的有效性使有效厚度的确定更为准确使有效厚度的确定更为准确定量计算裂缝和孔洞参数定量计算裂缝和孔洞参数FMIFMI极板极板: :电扣之间电扣之间0.2in(5.2mm)0.2in(5.2mm)两排之间间距两排之间间距0.3in0.3inARIARI电极阵列和电流路径示意图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，通灰岩）、流体，其电阻率是
22、不一样的，通过测量井壁各点的电阻率值，然后把电阻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（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。成一张黑白图象或彩色图象。高高阻阻低低阻阻FMIFMI成象原理示意图成象原理示意图泥岩泥岩泥岩泥岩( (低电阻低电阻低电阻低电阻) )硬石膏硬石膏硬石膏硬石膏( (高电阻高电阻高电阻高电阻) )砂岩砂岩砂岩砂岩( (中等电阻中等电阻中等电阻中等电阻) )石灰岩石灰岩石灰岩石灰岩( (高电阻高电阻高电阻高电阻) )溶洞溶洞溶洞溶洞( (低电阻低电
23、阻低电阻低电阻) )双测向测井双测向测井ARI测井测井FMI测井测井FMIFMI、ARIARI溶洞溶洞FMIFMI、ARIARI裂缝与溶洞裂缝与溶洞裂缝与溶洞裂缝与溶洞FMIFMI、ARIARIFMIFMI、ARIARI重泥浆压裂缝重泥浆压裂缝裂裂缝缝性性地地层层中中FMI-ARI-UBI图图象象的的比比较较二、二、DSI(偶极横波成象测井偶极横波成象测井Dipole Shear Sonic Imager)识别裂缝识别裂缝利用斯通利波评价渗透性利用斯通利波评价渗透性识别与井壁不相交的裂缝识别与井壁不相交的裂缝确定孔隙度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
24、传播的挠曲波偶极子发射器能产生沿井壁传播的挠曲波偶极子发射器能产生沿井壁传播的挠曲波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，它以横波挠曲波是一种频散界面波，在低频时，它以横波挠曲波是一种频散界面波，在低频时，它以横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速度传播，在高频时，它以低于横波的速度传播速度传播，在高频时，它以低于横波的速度传播速度传播，在高频时，它以低于横波的速度传播DSIDSIDSIDSI是通过对挠曲波的测量来计算地层横波速度的是通过对挠曲波的测量来计算地层横波速度的是通过对挠曲波的测量来计算地层横波速度的
25、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，偶极发射器应尽量为确保横波速度的测量精度，偶极发射器应尽量为确保横波速度的测量精度，偶极发射器应尽量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降低发射频率降低发射频率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通过交叉偶极子的定向性对地层进行各向异性分通过交叉偶极子的定向性对地层进行各向异性分通过交叉偶极子的定向性对地层进行各向异性分析析析析. . . .DSI的探头斯通利波的变密度显示判别地层各向异性判别地层各向异性(如裂缝走向）、识如裂缝走向）、识别井壁附近的垂直裂缝（可能不与井别井壁附近的垂直裂缝（可
26、能不与井眼相交，但压裂后对提高产能有利）眼相交，但压裂后对提高产能有利）在各向异性介质中，不同方向的声速是在各向异性介质中，不同方向的声速是不一样的不一样的DSI有两个正交偶极发射器，向地层沿两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。个相垂直的方向定向发射压力脉冲。井眼中的横波分裂井眼中的横波分裂识别井眼识别井眼外的裂缝外的裂缝上图、上图、B B层的图像层的图像第七节 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，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；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通过研究裂缝宽度
27、、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；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高到一个新的水平七、小结1.对对碳碳酸酸盐盐岩岩孔孔隙隙度度的的计计算算，目目前前有有比比较较成成熟熟的的测测井井方方法法
28、及及处处理理软软件件。可可用用地地层层地地层层组组份份分分析析程程序序或或ELAN-Plus程程序序，利利用用密密度度、中中子子、声声波波测测井井等等测井资料得到一最优结果。测井资料得到一最优结果。2.对对渗渗透透率率的的计计算算，应应分分别别按按储储层层类类型型和裂缝产状计算渗透率。和裂缝产状计算渗透率。3. 饱饱和和度度的的计计算算目目前前尚尚无无有有效效的的方方法法，可可分分别别求求出出基基块块含含水水饱饱和和度度和和裂裂缝缝含含水水饱和度，再由此计算总含水饱和度。饱和度，再由此计算总含水饱和度。4.导导电电效效率率、裂裂缝缝密密度度与与孔孔隙隙度度相相结结合合可识别碳酸盐岩储层空间类型。可识别碳酸盐岩储层空间类型。个人观点供参考，欢迎讨论
