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地球物理测井与井中物探.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.99M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    目 录 附 1 测井地质分析................................................................................................................................................... 1 第一节 水淹层测井解释 ...............................................................................................................................3 第二节 低阻油气层测井评价 ......................................................................................................................7 第三节 烃源岩测井评价 .............................................................................................................................11 第四节 流动单元测井解释.........................................................................................................................16 第五节 储层油气产能的预测模型和方法 ..............................................................................................19 第六节 凝析油气测井评价.........................................................................................................................23 第七节 异常地层压力分析 ............................................................................................................................27 第八节 测井资料分析沉积环境 ...................................................................................................................29 附 2 生产测井......................................................................................................................................................... 41 第一节 流体流动 ..............................................................................................................................................41 第二节 油气水在垂直管道中的流动...........................................................................................................41 第三节 生产测井应用 .....................................................................................................................................42 第四节 生产测井方法原理 ............................................................................................................................43 附 3 煤田测井......................................................................................................................................................... 57 第一节 煤田测井的基本知识 ........................................................................................................................57 第二节 煤层的测井响应.................................................................................................................................59 第三节 煤层气测井..........................................................................................................................................68 第四节 含煤岩系中其它有益矿产分析 ......................................................................................................79 附 4 其他测井方法................................................................................................................................................. 83 第一节 电极电位测井 .....................................................................................................................................83 第二节 电磁波传播测井.................................................................................................................................84 附 5 井中瞬变电磁法的一次场............................................................................................................................. 89 第一节 矩形载流线圈的空间磁场 ...............................................................................................................89 第二节 圆形载流线圈的空间磁场 ...............................................................................................................91 第三节 磁偶极子产生的矢量磁位和磁感应强度 ....................................................................................92 石油测井综合解释实验............................................................................................................................................ 94 一、解释实验目的 ...........................................................................................................................................94 二、测井原始曲线认识...................................................................................................................................94 三、划分渗透层、并确定渗透层厚度 ........................................................................................................96 四、确定地层水电阻率...................................................................................................................................96 五、确定泥质含量 ...........................................................................................................................................97 六、确定孔隙度 ................................................................................................................................................97 七、确定束缚水饱和度和束缚水电阻率 ...................................................................................................98 八、确定地层电阻率、冲洗带电阻率 ........................................................................................................98 九、确定泥浆电阻率和泥浆滤液电阻率 ...................................................................................................98 十、确定地层的含油性...................................................................................................................................99 十一、可动油分析 ...........................................................................................................................................99 十二、提交实验报告 .................................................................................................................................... 101 煤田测井综合解释实验.......................................................................................................................................... 107 一、解释实验目的 ........................................................................................................................................ 107 二、测井原始曲线及测井响应 .................................................................................................................. 107 三、煤层识别和确定煤层厚度 .................................................................................................................. 107 四、煤质分析 ................................................................................................................................................. 108 1
    五、煤层气的识别方法................................................................................................................................ 109 六、煤阶的评价方法 .................................................................................................................................... 110 七、煤层气含量计算 .................................................................................................................................... 110 八、测井曲线附图 .........................................................................................................................................111 思考题...................................................................................................................................................................... 117 主要参考文献.......................................................................................................................................................... 124 2
    附 1 测井地质分析 第一节 水淹层测井解释 油田长期注水开发，注水层水淹状况十分复杂。不同的注水方式、注水性质和含水阶段 使水淹层在测井信息的显示特征不尽相同，种类也很多。按驱动水矿化度将水淹层分为三类： （1）淡水水淹层，是指边内注水井并由淡水驱油形成的水淹层； （2）边水水淹层，是指靠边水或边外注水驱油形成的水淹层，多见于原始油水界面上 移或原始油水关系被破坏； （3）污水水淹层，是指污水回注或淡水、污水混合形成的水淹层，此种驱动水矿化度 非常复杂，由于注入水的性质不同导致了测井解释的难度。 一、水淹层物性变化 油层被注入水水淹后，内部物性发生一系列变化，一般具有以下特点： （1）Sw 增大，So 降低，饱和度指数改变； （2）孔隙结构改变，孔隙度发生变化； （3）渗透率发生变化。强水洗后，渗透率可能明显增大；水淹也可能使粘土矿物膨胀， 降低产层的渗透率； （4）注入水和原生水混合，引起 Rw 的变化； （5）岩石由偏亲油转为偏亲水； （6）产层内部油、气、水的分布和流动特点发生变化。 虽然水淹层内部物理特性的变化在测井响应中有所反映，但由于水淹状况复杂多变，使 用一般测井解释方法识别水淹层具有很大困难。 二、水淹层测井识别方法 1、电阻率下降识别法 在注水开发过程中，注入水逐渐与地层水混合，同时不断溶解地层中的盐分，形成不同 于注入水和地层水的混合液。这种混合液进入地层后，驱替了导电性能很差的油，不仅油水 含量相对变化，而且水的离子浓度 也在变化，改变了原始的电性对应 关系，在水驱过程中，随着水驱程 度的提高，地层含水饱和度增高， 从而使岩石孔隙体积中总含盐量也 得以增多，地层导电性能增强，电 阻率下降。 濮城和文中油田注入水矿化度 70～80g/L ，产出水 矿化度 110～ 160g/L。据 63 口调整井的 356 层水 淹层的统计，有 336 层出现不同程 度的电阻率下降，占 94.4％，还有 5.6％的层因水淹程度低，电阻率下 降不明显。从统计数据上看，水淹 之后电 阻率 下降 这一 特征 十分普 遍，是濮城和文中油田水淹层最主 要的判断依据之一。 图附 1-1 电阻率下降识别法（黄宏才等） 图附 1-1 中是 RFT 测得的 XP3-44 井的部分曲线，从图中看出水淹程度最高的层，电阻 率下降最明显。第 26 层原始地层电阻率为 1.5Ω .m，现下降为 0.5Ω .m，表现为强水淹。 3
    自然电位幅度受储层渗透性、地 层电阻率影响。渗透率越大，自然电 位幅度越大，地层电阻率减少。油层 水淹后，渗透率变大，电阻率减少， 因而水淹层自然电位幅度变大。 自然电 位幅 度受泥 浆矿 化度影 响，单井之间自然电位曲线幅度变化 很难比较，同一口井相同物性的油层 与水淹层相比较，自然电位幅度变化 明显。 研究发现，文中油田一类储层大 部分水淹层自然电位幅度增加。二类 储层水淹层自 然电位幅度 变化不明 显，三类储层水淹层自然电位幅度无 变化（图附 1-2）。 2、高阻水淹现象 图附 1-2 水淹层自然电位幅度变化（郝振宪等） 存在淡水水淹特征。淡水水淹 导致高阻现象的发生，表现为在电 阻率升高的同时，自然电位幅度明 显减小。 南阳油田解释实例如图附 1-3， 图中 1511～1534m 为高阻强水淹 层，电阻率高达 110（中部正常值 仅 30.8）；中子伽马呈高值，声波时 差 减 小 ， 自 然 电 位 幅 度 高 ； 如 1567～1574m 为厚水层中部的局部 高阻水层，自然电位幅度明显升高， 中子伽马显著上升。 图附 1-4 自然电位幅度增大（黄宏才等） 图附 1-3 高阻水淹现象 3、自然电位形变识别法 1）自然电位幅度增大 从自然电位的原理可知，当储层物 性及层厚相似的情况下，储层的电阻率 越低，自然电位异常的幅度越大。 在统计的 52 口井 264 层水淹层中， 出现 97 层明显的水淹层自然电位幅度 增大，占 36.7％。在自然电位幅度增大 的 97 层中，一级水淹层出现这种现象尤 为显著。如 3-419 井（图附 1-4）的第 59 层（油层）与第 60 层（2 级水淹）相 比，第 59 层物性好于第 60 层，但第 60 层的自然电位幅度明显比第 59 层的自 然电位幅度大，其原因就是含水增多造 成的。 4
    2）自然电位基线偏移 在水驱油过程中，由于地层内部 的非均匀性及重力作用的影响，水在 层内各部的推进速度各异，使油层部 分水淹，引起自然电位基线偏移。自 然电位基线偏移的程度主要取决于 水淹前后地层水矿化度的比值以及 储层物性的差异程度。 自然电位基线偏移的大小，主要 取决于水淹前后地层水矿化度的比 值，二者的比值越大，自然电位基线 偏移越大，表明油层水淹程度越高， 自然电位这种基线的偏移现象在指 示淡水水淹层方面，往往能见到较好 的效果，图附 1-5 华北油田岔 3 附 1-130 井第 38 号层为淡水水淹层，该 图附 1-5 岔 3 附 1-130 井测井曲线及自然电位（SP）偏移现象 （宋子齐等） 层下界面自然电位 SP 偏移 13mV，经单层试油日产油 22t，水 135m3，表明为强水淹层。 水淹层自然电位基线偏移原理示意如 图附 1-6，引起自然电位曲线基线偏移的 主要原因在于上、下两部分地层的含水矿 化度不同。对于非均质水淹层，油层被淡 水水淹后，束缚水会受到局部淡化，导致 基线偏移，以底部水淹为例，油层局部水 淹后，三个部分产生的电动势不同。 4、中子寿命测井识别水淹层 热中子寿命测井通过测量热中子的衰 减速率来记录地层中的热中子俘获截面。 热中子俘获截面的大小主要取决于地层中 水的矿化度及化学成分，特别是氯的含 量。因此，在产层注水开发过程中，热中 子俘获截面的变化主要取决于注入水及 地层水的类型和产层的水淹程度。注入水 及地层水的氯含量越高、油层水淹程度越 强，水淹油层的宏观俘获截面就越大，热 中子寿命就越短。 图附 1-7 是某井测井曲线图，图中 FSIG 为中子寿命测井得到的热中子俘获 截面；PSXO 为冲洗带孔隙水体积；PSW 为原状地层孔隙水体积。由图可看出，该 曲线变大的层位，正是物性好的层位，说 明物性好的地层已水淹，而物性相对较差 的层位，还没水淹或水淹程度相对较弱。 图附 1-6 水淹层自然电位曲线基线偏移示意图 图附 1-7 中子寿命测井识别水淹层（高楚桥等） 5
    5、碳氧比（C/O）能谱识别水淹层 油层碳含量高，水层氧含量高， 计算 C/O 就能够指示油水层。地层 孔隙度为 30％、含油饱和度为 100％ 的油层，C/O 比值为 1.79；而含水 饱和度为 100％的水层，C/O 比值则 为 1.55，所以 C/O 值的大小可以识 别划分水淹层段。 图附 1-8 为华北岔河集油田岔 152-115 井 32、33 层的碳氧比测井 成果图，两层 C/O 数值为 1.425～ 1.460 解释为强水淹层段，该井相对 层位都已严重水淹。 图附 1-8 碳氧比（C/O）能谱识别水淹层（宋子齐等） 三、水淹层剩余饱和度的定量计算 1、利用 C/O 测井计算 So。 剩余油是指宏观上具有水力连贯性分布的油，它包含了随着在颗粒表面的残留油，在生 产压差下未受吸附的油可以沿油层流向井底。 残余油指微观上无水力连贯性的油分布，在正常压差下，没有渗流能力；但在大的压差 下或采用其它驱油（热驱动、化学驱动）方式下可以带出部分油量。 用 C/O 测井求 So 时，在均匀砂岩储层： So=[(c/o)—(c/o)水层] /[(c/o)油层—(c/o)水层] （附 1-1） 而对于非均质储层 ①砂岩储层 So ②碳酸盐岩层 So 2、利用介电常数测井计算 So 岩石的电磁参数除了电导率之 外，还有介电常数ε ，它是衡量介质极化能力的一个宏观物理量。在介电测井中是利用探头 发射 3×107~1010Hz 微电磁波照射地层。然后用两个探头接受波的相位差及幅度比值，用图 版计算ε 。然后用ε 、φ 、Sw 图版计算 Sw，如图附 1-9，介电测井求 Sw 方法仅适用于“淡 水泥浆，φ ≥15%的地层”。它对地层水矿化度不敏感，可以用来研究水淹层。 3、中子寿命测井 图附 1-9 介电常数，孔隙度与 S w 的关系 6 11.1111.106.04.1)/(8.0)/(CasiocS11.1111.106.058.1)/(8.1)/(CasiocS
    中子寿命测井可在套管井、裸眼井中使用，用于确定油层中的残余油的饱和率 Sor。利 用脉冲中子源在油井中向地层发射快中子，经与原子核的多次碰撞减速为热中子，最终被原 子核吸收，而放出俘获射线。中子寿命是指从热中子产生到被俘获所经历的平均时间τ ， 单位为μ s。显然，中子寿命τ 与地层对热中子的宏观俘获截面Σ （单位 cm-1）有关。Σ 越 大，则τ 越小。地层对热中子的俘获能力，可由中子寿命测井响应方程式表示： Σ t1=Σ ma(1—φ —Vsh)+ φ ·Sw·Σ w1+(1—Sw) φ Σ hc+Vsh·Σ sh （附 1-2） （附 1-3） 对于淡水油藏或注淡水水淹油藏，由于淡水与烃的Σ 相同，无法求出 Sor 值，因而中子 寿命测井仅适合于天然水驱油藏的高矿化度地层水条件下求 Sor。 为了解决这个问题，目前现场主要在油田注水中采用测—注—测（或多次测注）的方法 来求取 Sor 参数。其原理是，第一次向井中注淡水后，中子寿命测井响应方程： Σ t1=Σ ma(1—φ —Vsh)+ φ ·Sw·Σ w1+(1—Sw)·φ ·Σ hc+Vsh·Σ sh （附 1-4） 第二次向井中注高矿化度水后再测中子寿命。 Σ t2=Σ ma(1—φ —Vsh)+ φ ·Sw·Σ w2+(1—Sw)·φ ·Σ hc+Vsh·Σ sh （附 1-5） 两式联立，提出 Sw，换算为 Sor，则： （附 1-6） 由于Σ t2、Σ t1 为测值，配入的注入水Σ w1、Σ w2 为已知，故可用测—注—测的方法， 在注淡水油藏中解决 Sor 计算的方法。 4、利用电阻率测井及自然电位测井计算剩余油饱合度 1）计算公式 如前所述，淡水水淹层在强水淹阶段，随着 Sw 上升，Rt 上升。电阻率与 Sw 之间呈 U 形特征。但在中—高含水阶段，水淹层的电阻率指数 I 与 Sw 在双对数坐标下仍为直线关系。 尤其是早期注淡水，后期注污水的情况下，甚至在高—特高含水期，阿尔奇公式仍然适用。 即： （附 1-7） 由公式可见，Sw 的计算的关键是 Rz 的计算。 2）地层混合液电阻率 Rz 地层注水以后，地层水的矿化度发生很大变化，如果不能很好地计算 Rz，将不可能准 确计算 Sw，可用 SP 测井计算 Rz。用 SP 测井计算 Rz，首先应进行压滤电位和层厚等校正。 第二节 低阻油气层测井评价 低电阻率油气层的含义可从 3 个方面来理解： ① 油气层的电阻率低于或接近邻近水层的电阻率； ② 油气层的电阻率低于邻近泥岩层的电阻率； ③ 油气层的电阻率虽然高于邻近水层和邻近泥岩层的电阻率，但油气层的电阻率比通 常所说油气层电阻率范围(3～100Ω .m)要低，属于低阻油气层。 对于第 3 种低电阻率油气层，在不同的油田，认识标准也不相同。例如，我国几个油田 的低电阻率油气层(文留、商河西、利津和马岭油田)的电阻率就分别为 0.7～2.5Ω .m、2～ 3.3Ω .m、3.6～6Ω .m、2.6～6.0Ω .m。因此，通常所说的油气层电阻率范围可在低阻油气层 7 )()()(hcwshmaVshhcmamatSw)(111212wwttSwSorRtRzbaSmnw
    电阻率范围的基础上来认识。值得注意的是，第 1 种低电阻率油气层解释难度最大，其原因 是在电性上难以区分油气层与水层，因此，该种低阻油气层是国内外解释专家探讨的重点。 一、低电阻率油气层类型及成因 1、内因 内因是指油气层本身岩性、结构、物性及地层水等因素的变化导致油气层电阻率减小。 该类低阻油气层属于内因形成的低阻油气层。 1）油气层中含有高矿化度地层水 泥质砂岩储层由粒间孔隙、微孔隙、泥质和砂岩骨架(石英)等组成，而地层水主要储存 在粒间孔隙中，当油气层粒间孔隙中存在一定数量的高矿化度(低电阻率)地层水时，油气层 电阻率必然减小，并随高矿化度水数量的增大，而逐渐减小。例如：新疆塔北、文留、商河 西、利津等油田，高或极高地层水矿化度是油气层电阻率减小的主要因素之一。 2）油气层中含有较多的束缚水 储层岩石细粒成分增多和粘土矿物的填充与富集，导致地层中微孔隙发育，微孔隙和渗 流孔隙并存，微孔隙储集束缚水使储层束缚水含量增高。 3）油气层微孔隙发育 当油气储层中存在两组孔隙系统情况下(一组是孔隙半径小于 0.1μ m 的微孔隙系统，另 一组是粒间渗流孔隙系统)，由于油气层微孔隙十分发育，并且微孔隙系统中存在相当数量 的微孔隙水，使油气层的电阻率值减小。通常微孔隙十分发育的油气层在储层孔隙结构上压 汞分析喉道半径分布图呈双峰分布，即喉道半径峰值分别为 0.1μ m 左右和 2.0～10.0μ m。 4）岩性细和泥质含量高 岩性细和泥质含量高的油气层受沉积旋回与沉积环境的控制，表现为岩石细粒成分(粉 砂)增多或粘土矿物充填与富集，导致地层中微孔隙发育、微孔隙和渗流孔隙并存。这类微 孔隙发育的地层束缚水含量明显增加，在高矿化度地层水作用下造成电阻率极低。 5）骨架导电 一般油气储层的骨架是不导电物质(石英等)，但当油气储层的骨架含有导电物质时，油 气层电阻率降低。在新疆塔里木油田，经重矿物分析发现，在油气储层骨架中富含黄铁矿， 部分井黄铁矿含量可占重矿物含量的 95%，还有的井黄铁矿局部富集，呈浸染状、层块乃至 团块状分布，大幅度降低了地层的电阻率。 6）粘土附加导电性 通常粘土颗粒表面均带负电荷，而岩石中的水分子是一种电荷不完全平衡的极性分子， 对外可显正、负两个极性，使粘土颗粒表面的负电荷可直接吸附极性分子中的阳离子(如 Na+)，这些被吸附的极性水分子称吸附水。被吸附的阳离子又可与极性水分子结合，成为水 合离子，这些与阳离子结合的极性水分子称为结合水。这样，粘土颗粒表面的负电荷既可吸 附极性分子中的阳离子，又可通过这些阳离子与极性水分子结合，在粘土颗粒表面形成一层 薄水膜，这一过程称为粘土水化作用。 一般情况下，粘土颗粒表面的负电荷吸附的阳离子是不能移动的，但这种吸附并不很紧 密，在电场的作用下，吸附的阳离子可以与岩石中溶液的其他水合离子交换位置，引起导电 现象，这种现象称为粘土矿物的阳离子交换(在泥质砂岩中，最常见的可交换阳离子是 Na+、 K+、Mg+、Ca+等离子)。由粘土矿物的阳离子交换产生的导电性称为粘土矿物的附加导电性。 2、外因 外因指外来因素导致油气层电阻率减小。该类低阻油气层属于外因形成的低阻油气层。 1）、钻井液的侵入 当油气层为轻质油气层时，该类油气层具有比重小、粘度低、流动性好等特点。在钻井 8
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