储集体常规测井响应特征

测井技术~

(1)泥页岩气储层的常规测井曲线响应
由于页岩气与常规气一样，是不导电介质，具有密度小、含氢指数低、传播速度慢等物理特性。因此，含气页岩的测井响应应该不同于非含气页岩，利用页岩气储层在常规测井曲线上的响应特征，通过测井解释资料，不仅可以识别储层，还能够进行地层评价。识别页岩气储层所需要的常规测井方法主要有：自然伽马、井径、中子、密度、声波时差和电阻率测井。以下依次对页岩气储层在常规测井曲线上的响应特征进行分析：
① 自然伽马测井：泥页岩气储层的自然伽马值显示高值，这是由于：①泥页岩中泥质含量较高，泥质含量越高放射性就越强；②含气页岩中有机质含量丰富，通常情况下干酪根形成于一个使铀沉淀的还原环境，从而具有较强的放射性，导致自然伽马值升高。
② 井径测井：页岩一般表现为扩径，而且有机质含量越高，扩径越明显。
③ 声波时差测井：页岩气储层的声波时差值显示为高值，并伴有周波跳跃现象，这是由于：A页岩气的存在使得声波速度降低，声波时差增大；B.声波在有机质中传播的速度较低，含气页岩中含有大量有机质，导致声波时差增大。如果声波时差值偏小，则说明页岩地层中有机质丰度低，经济开采价值不大；C.含气页岩内部发育裂缝，遇到裂缝气层会发生周波跳跃现象，或者曲线突然拔高。
④ 中子测井：页岩气储层中子测井显示为高值。中子测井反映的是地层中的含氢量也就是地层孔隙度。中子测井值升高的原因为：①在页岩气储层中，含气会导致中子密度值减小，但是束缚水会使中子密度值增大，由于页岩中束缚水饱和度要大于含气饱和度，因此，两者综合的效果还是会使页岩气的中子密度值升高；②页岩气储层中有机质的氢含量使得中子密度值升高。
⑤ 地层密度测井：地层密度显示为低值。地层密度值实际上测量的是地层的电子密度，而电子密度相当于地层体积密度。页岩密度为低值，比砂岩和碳酸盐岩的地层密度值低，但是比煤层和硬石膏的地层密度值高出很多。对于含气页岩储层来讲，随着有机质和烃类气体含量增加，将会使地层密度值变得更低，如果页岩气储层中发育裂缝，也会使地层密度测井值降低。
⑥ 岩性密度测井：岩性密度表现为低值。岩性密度测井的Pe值可以用来指示岩性，用于识别页岩中的黏土矿物类型。页岩矿物组分的变化，将导致单位体积页岩岩性密度测井值发生变化。
⑦ 电阻率测井：泥页岩的深浅电阻率总体低值，局部负值。泥页岩气的电阻率受到很多因素的影响，主要有：①页岩泥质含量高，束缚水饱和度高，而这两者的电阻率都很低；②页岩气储层低孔低渗，使得泥浆滤液侵入范围很小，侵入带影响很小，深浅曲线值非常相近，这反映了页岩气储集层的渗透率值低；③有机质电阻率高，干酪根的电阻率为无限大，含气页岩中有机质丰度高，会进一步导致电阻率测井值升高。
在表10.1中对泥页岩气储层的常规测井响应特征进行了总结，图10.1展示了实际测量的页岩气储层的常规测井曲线，与普通页岩相比，含气页岩具有自然伽马强度高、电阻率大、地层密度低和光电效应低的典型特征。

图10.1 泥页岩气储层的实际测井响应曲线

(据SHELL，2006)

表10.1 泥页岩气储层的常规测井响应特征

(2)测井评价基本方法
从测井资料中准确分析有关泥页岩气储层的物性参数和地化参数，在泥页岩地层评价中占据着非常重要的地位。不同的服务公司都发展了其独特的页岩地层的测井评价方法，这些方法都是在常规测井分析理论的基础上发展得到的。与常规储层预测不同，泥页岩气储层的关键在于对生烃潜力和力学特征的评价和认识，这就意味着从测井曲线中分析估算泥页岩的有机质丰度、成熟度、孔隙度、矿物组分和弹性参数成为重点。但是由于泥页岩的矿物组分非常复杂而且次生矿物发育，使得对泥页岩储层的认识变得相当困难，矿物组分分析是泥页岩气储层评价的重点和基础。为了获取这些参数，要充分发挥常规测井和先进测井技术的优势，综合多种测井技术对泥页岩地层进行全面评价。表10.2中总结了泥页岩气储层评价中几种常用的测井方法以及它们的主要用途，在实际泥页岩气生产中，这些测井技术在地层评价中发挥了重要作用，通过不同测井技术的结合，最终能够获取有关储层的重要参数信息。

表10.2 地层评价中常用的测井方法及其主要用途

通过以上一系列测井方法技术相结合，试图对泥页岩气储层进行以下评估：①估算泥页岩有机质丰度和成熟度，对泥页岩地层的产气量进行评估；②预测泥页岩的矿物组分和弹性性质，对页岩的工程开采难易程度进行评估；③计算孔隙度、饱和度等物性参数，对页岩储层的储集空间和连通性进行评价；④利用成像测井，分析泥页岩气储层中发育的天然裂缝。如何综合利用多种测井方法进行泥页岩地层评价，这是石油工作者十分关注的，在此总结了常用的基本分析方法。泥页岩气储层和常规储层最直接的差异在于它含有丰富的有机质，当计算其他储层参数时一般都要考虑有机质的影响，需要有机质作为已知的输入条件。因此，预测泥页岩的有机质丰度是基础，将当作重点进行介绍，对于其他储层参数的估算方法简要介绍其方法和思想。
① 有机质丰度估算方法
泥页岩含有丰度的有机质，由于有机质的存在，会使得测井曲线发生相应的变化。正是由于这种差异，才使得利用测井技术预测TOC有理论依据。表10.3总结了由于存在有机质所导致的常规测井响应特征的变化(Fertl和Chinliger，1988；Passey等，1990)。利用不同的特征差异，就能够得到不同的TOC估算方法。有的方法仅仅利用了单方面的特征差异，只利用自然伽马强度的差异或者密度差异，而有些方法则利用了多种特征的差异，例如ALogR方法。表10.4总结了计算TOC的几种方法思路，总体来讲，主要是利用了有机质密度低、含有放射性元素、饱含孔隙和电阻率无穷大的特征。

表10.3 有机质导致的泥页岩气储层测井响应特征的变化

(据Sondergeld等，2010)

表10.4 利用测井曲线计算TOC的方法

(修改于Sondergeld等，2010)

用模式识别技术及测井参数与岩心的交会图、直方图等手段，通过对储层的成岩作用和物性控制因素，以及各种测井响应特征和机理的研究分析，总结储层的岩性、物性及含气性的变化规律，建立该区储层及含气性的地球物理响应特征及地震与测井参数之间的关系式和识别模式，为模型设计与反演提供科学依据与基础数据。
根据测井资料分析，研究区对岩性敏感的测井参数为：GR，CNL，DEN，LLD和SP等。根据对储集体岩性、物性和电性的分析，分别对各旋回地层进行测井-地震相关分析，发现对沉积旋回和岩性敏感的参数GR与CNL与波阻抗的相关性不一致，中子孔隙度与波阻抗的相关性要优于伽马曲线，反映沉积旋回和岩性最敏感的参数是GR曲线。中子孔隙度曲线和伽马曲线各有长处，仅使用单一的曲线难以达到理想的效果。较为可行的方法是根据测井参数的关系构造一条岩性指示曲线，它应当对岩性有良好的敏感度，又与波阻抗有一定的相关性。孔隙度与波阻抗呈良好的负相关，孔隙度增大时，含气饱和度增加，波阻抗降低。

（一）洞缝型储层分类

根据塔河油田测井评价的经验和油田地质对碳酸盐岩储层分类方法，将奥陶系石灰岩储层分为3类。

Ⅰ类：裂缝-孔洞型和孔洞缝复合型储层。储层含油厚度大、洞孔缝发育、地质录井油气显示级别高、易出现井喷、井漏、钻井快钻时、放空现象等，这类储层一般可以获得较高的自然产能，油气产量受孔洞大小、裂缝宽度及延伸远近的影响。

Ⅱ类：裂缝型和裂缝-溶洞型储层。储层含油厚度大、自然产能低、缝洞较发育（有的被填充）、地质录井油气显示较好（钻井取心为高角度裂缝，并且缝内充填原油），但需对储层进行改造（采取酸压措施），可形成高产工业产能的油气。

Ⅲ类：裂缝型或溶蚀孔洞型储层。该类储层含油厚度不大、裂缝或溶蚀孔洞较小，有的独立存在或被填充，属欠发育储层。地质录井油气显示较好—差，一般不易获得高产，但当储层被改造，井内缝洞与井旁孔洞沟通后，也会形成较高的油气产能。

（二）洞缝型储层测井识别

1.常规测井响应特征

在洞缝发育层段，由于钻井泥浆或泥浆滤液的侵入，造成电阻率降低，表现为离电阻率背景值上相对较低的电阻率，而且视泥浆侵入程度（侵入深浅）、洞缝发育程度（如裂缝条数/密度、裂缝张开度、连通性等）的不同，深浅电阻率值减小的程度及其幅度差异大小也不同。一般来讲，对于发育裂缝条数多（即裂缝密度大）、裂缝张开宽度大、连通性好的层段，深浅电阻率值明显减小，两条曲线呈明显的正差异（针对油气储层）。

自然伽马能谱测井测量的是地层中天然放射性铀（²³⁸U）、钍（²⁸²Th）、钾（⁴⁰K）等元素的含量。利用天然放射性铀含量的相对高低可进行洞缝的定性识别，因为铀非常易于溶解在水中，一般以离子形态存在于地下水中。在地下水运动过程中，通过洞缝时，会吸附这些铀元素，使得地层铀含量增加（附图8）。

密度测井极板接触到天然洞缝时，由于泥浆的侵入或由洞缝引起钻井中井径的变化等引起密度测量值减小。

声波测井反映岩石基质孔隙度，当地层中存在低角度裂缝、网状裂缝时，声波的首波幅度衰减很大，表现为声波时差增大或周波跳跃。因此可利用声波纵波和横波时差、能量、衰减和主频的突变反映洞缝的发育程度。附图9 为TK40 x井全波列波形与常规曲线对比图。该井在5430m左右有一溶洞（岩心和成像资料解释结果），纵波、横波到达时间明显推后，幅度变小，纵波时差达到90μs/ft，横波时差达到120μs/ft，远远大于其他井段的时差值，纵波和横波的幅度衰减明显。

一般双井径曲线值均大于钻头直径的地层为泥岩或疏松易塌层；由于洞缝易造成放空、井壁垮塌等，使某一方位的井径曲线值大于钻头直径，另一方位的井径曲线值等于或小于钻头直径，常指示有高角度缝（包括直劈缝）发育。

I类储层的测井响应特征是：自然伽马值（GR）小于10 API；深浅侧向电阻率（R_D、R_S）一般小于400.0Ω．m，呈正幅度差，即R_D大于R_S；声波时差和中子增大，密度降低。图6-1为T4x井的常规测井、CAST测井与岩心对比图，图6-1中5372～5377m为溶蚀孔洞型储层的典型曲线。当出现大的溶洞时，双侧向电阻率明显下降（一般小于200.0Ω．m），井径扩径，声波时差增大，密度降低。从CAST图像显示，该井溶蚀孔、洞及裂缝发育（或裂缝极发育），钻井取心率较低，岩石破碎，孔、洞、缝很发育，地质录井油气显示级别好。在5375～5376.5m段有一大的孔洞，从声波的幅度和时间反射上有明显的显示。

Ⅱ类储层的测井响应特征是：双侧向电阻率呈中—较高值（一般 R_D为400.0～8000.0Ω．m），且呈正幅度差；井径变化不大，自然伽马值低；三条孔隙度略有增大。附图10为S7 x井石灰岩测井响应特征，附图10中5696～5726m为Ⅱ类储层的曲线特征，该井地质录井油气显示较好；FMI图像显示主要以高角度裂缝为主，裂缝宽度较小，解释为Ⅱ类储层。

Ⅲ类储层的测井响应特征是：电阻率变化大，一般为高阻显示（R_D大于8000Ω． m），深浅侧向电阻率曲线基本重叠；井径接近钻头直径；自然伽马显示为低值；3条孔隙度接近骨架值。

2.用产液剖面测井识别缝洞产层

由于常规测井方法的局限性，有时易漏掉有效储层。在未做成像测井的井中，利用产液剖面测井识别缝洞产层，能提高油气识别的准确性。附图11是T40x井产液剖面测井的一个实例。常规测井解释划分了3个缝洞发育段，其他层段缝洞不发育，通过产液剖面测井分析，在5432～5440m产层贡献较大，该层常规测井反映不明显，未做解释，实际上是一个贡献较大的储层段。产液剖面分层产量（表6-1）。

图6-1 T4x井常规测井、CAST测井与岩心对比图

表6-1 产液剖面测井产量分层表

这个例子说明，在碳酸盐岩复杂地层中利用产液剖面测井识别油气层是对常规测井识别储层的很好补充，也是对常规测井解释的验证。

3.综合概率法识别洞缝储层

把各种测井方法和地质信息（钻井、取心、漏失、井喷、井涌、放空等）指示的洞缝指标看成是裂缝发育程度的综合反映，从而取分类裂缝概率的算术平均或几何平均，这是综合裂缝概率的最原始形式。仅当综合评判方法都较好地反映裂缝发育时，根据不同方法指示裂缝发育程度，建立综合裂缝概率模型。

裂缝指标提取：

（1）双侧向测井洞缝指标。利用双侧向测井在洞缝发育带呈低电阻率和幅度差提取裂缝发育指标。

（2）孔隙度测井指标。利用声波、密度、中子等孔隙度测井作指标。

（3）井径指标。利用井径差值的变化和双井径指示的椭圆井眼资料作指标。

（4）全波列测井洞缝指标。提取全波列的能量衰减指数、纵横波比等指标。

（5）成像测井指标。利用对成像测井解释的洞缝参数作指标。

设第i种测井方法的分类裂缝概率为 P_i，其相应的可信度为 W_i，则综合裂缝概率（P）模型可表示为

中国古生界海相碳酸盐岩岩溶储集体地质特征

关系式中，考虑了不同测井方法反映缝洞的发育程度和赋予各分类裂缝概率的权系数。也是能反映储层实际情况的解释模型。

图6-2 为 S4 x井综合裂缝概率模型处理成果图。该井在 5356～5372m、5454～5460m、5405～5415m井段的裂缝综合概率为80%以上，CAST成像显示该段洞缝很发育，解释为I类储层；在5464～5472m井段的裂缝综合概率为40%～60%，解释为Ⅱ类储层；在5422～5436m井段的裂缝综合概率为40%，解释为Ⅱ类储层。该井对5344～5369m井段测试获日产油106m³，天然气7.71×10⁴m³。

T4 x井在5360～5418m、5430～5434m、5448～5468m、5548～5596m井段的裂缝综合概率为60%～80%，CAST成像显示该段洞缝很发育，解释为I类储层；在5514～5535m井段的裂缝综合概率为15%，解释为Ⅲ类储层。该井对5358～5413m井段系统测试获日产油350.8m³，天然气2600m³。

TK40 x井在5415～5416.5m、5426～5436m井段的裂缝综合概率为60%～90%，CAST成像显示裂缝、洞发育，解释为I类储层。该井对5416～5420m、5428～5433m二层射孔酸压，获日产原油220m³，气2600m³。

S7 x井5484～5486m、5494～5496m的裂缝综合概率为65%，FMI显示洞缝发育，解释为I类储层。该井对5484～5496m井段酸压，日产原油140m³。

S6 x井在5656～5669m井段双侧向电阻率值较上、下段围岩降低，幅差不明显，孔隙度曲线变化不大，计算的总孔隙度最大为2%。取心和FMI显示洞缝发育，若用常规方法解释级别较低，综合概率模型加入了裂缝指标，裂缝概率大于80%，5664～5669m解释为I类储层，5656～5664m解释为Ⅲ类储层，经对5662～5674m井段酸压，获油470m³，水0.8m³。

图6-2 S4x井综合裂缝概率模型处理成果图

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顺庆区19576607702： 影响岩石饱和度的因素有哪些 - ？
凤帜贺卟： 岩石的非阿尔奇特性主要受到孔隙结构、流体分布状态、岩石骨架附加导电、润湿性、临界饱和度等的综合影响.在油层中,水所占的孔隙的体积与岩石孔隙体积之比.流体饱和度是最重要的储层参数之一.电阻率是一个主要的测量值,据此可估算出储层的含油气饱和度.由于泥浆侵入,井周储层参数发生动态变化,其中含水饱和度的变化随侵入时间的推移近似呈指数规律增加,随侵入深度近似呈指数规律衰减,为此首次构造了指数函数式饱和度侵入剖面,并在此基础上尝试利用体积模型建立了反映储层参数变化规律的动态测井响应方程,最后提出了一种利用时间推移电阻率测井求取地层原始含水饱和度的新方法.

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凤帜贺卟： 砂泥岩剖面中微电极用来识别储集层.集体说就是:在非储层段,微电极无差异,在有渗透性的储集层处,微电极的微电位和微梯度会出现差异.

顺庆区19576607702： 怎样做测井解释？
凤帜贺卟： 你这太笼统了吧! 要做好测井解释,首先得把测井的原理弄懂.按常规测井来讲:9条曲线 分别是三条岩性曲线(CALI,SP,GR)三条孔隙度曲线(CNL,DEN,AC)三条电阻率曲线(RT,RI,RXO) 岩性曲线用来划分储层与非储层,孔隙度曲线用来计算储层孔隙度的大小,电阻率曲线用来判断储层的含油性.

顺庆区19576607702： 页岩油气测井评价,评价有啥要求步骤？
凤帜贺卟： 页岩矿物成分、总孔隙度、有效孔隙度、含气孔隙度和含水孔隙度、含水饱和度、总有机质含量、干酪根、游离气、吸附气等定量估算. 在此基础上,估算单井地质储量和产量. 其实主要的还是要识别出含气页岩段,总结含气页岩段的测井响应特征,还有裂缝测井识别,没有成像比较难做.

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凤帜贺卟： 岩层的相异性.相同时期沉积的地层,物理性质具有相同或相近,在测井响应上也具有相同或相似性;不同时期沉积的地层,地球物理性质不同,在测井响应上具有不同的特征.若地层为厚层,测井曲线变的半幅值点分层;薄层在三分之一幅值点处分层.

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