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第五章 碳酸鹽巖儲層評價方法,一、碳酸鹽巖裂縫儲集層主要特點,非均質性強、儲積空間復雜,二、碳酸鹽巖儲集層評價的基本任務,1、求巖石成分、判斷巖石結構、構造類型、識別孔隙空間結構特征,3、多井評價，為儲量計算、開發(fā)方案提供依據,第一節(jié) 碳酸鹽巖儲層儲集空間特征,一、碳酸鹽巖儲層空隙空間類型,碎屑巖儲層的空隙空間：主要以沉積時就存在或產生的原生孔隙為主； 碳酸鹽巖儲層空隙空間：以沉積以后、在成巖階段后生或表生期的改造過程中形成的次生空隙為主。,由于次生改造作用的千差萬別，使得碳酸鹽巖儲層的空隙空間結構遠比碎屑巖儲層復雜的多。 因此，要認識和評價碳酸鹽巖儲層，最關鍵、也最困難的問題在于研究它的空隙空間特征。,碳酸鹽巖儲層與碎屑巖儲層的最本質的區(qū)別：在于儲層的儲集空隙空間結構。,碳酸鹽巖儲層儲集空隙空間類型,按其成因的不同分為：孔隙、洞穴（溶洞）、喉道和裂縫四種類型,1、孔隙（直徑小于2mm）,按孔徑大小分：分微孔、細孔、中孔、粗孔,酸鹽巖儲層儲集空間類型,按直徑的大小分：小洞（ 25mm ）、中洞（ 510mm）和大洞（直徑大于10mm）。 按其成因分：孔隙性溶洞、礫間孔洞和裂縫性溶洞。 溶洞在碳酸鹽巖儲層中分布極為廣泛，而其比裂縫還要強的非均質性，使得常規(guī)測井評價洞穴型儲層非常困難。,2、洞穴 （直徑大于2mm）,3、喉道,喉道是指連結孔隙或孔洞之間的狹窄通道或孔隙內部變窄之處。 根據喉道的形態(tài)可將其分為三種類型：一是管狀喉道；二是孔隙縮小部分、三是片狀喉道。 在儲層的空隙空間中，喉道所占比例雖小，但其對孔隙型型儲層的有效性影響非常之大。,裂縫是指巖石受外力作用、失去內聚力而發(fā)生各種破裂或斷裂所形成的片狀空間，它切割巖石組構。,4、裂縫,裂縫是碳酸鹽巖儲層最基本的地質特征，它對儲層的儲集性能響極大，它既是碳酸鹽巖儲層的滲濾通道，同時也是裂縫性儲層的儲集空間，影響著地層中原狀流體的分布狀況和泥漿或泥漿濾液侵入的特征。,因此，要評價碳酸鹽巖儲層，必須研究裂縫的發(fā)育狀況。,裂縫的分類,酸鹽巖儲層儲集空間類型,二、碳酸鹽巖儲層儲集結構類型,碳酸鹽巖儲層空隙空間成因類型不同，其儲集空間結構亦不同。綜合考慮不同類型空隙空間的組合關系，通常將碳酸鹽巖儲層分為6種儲集類型。,注意,儲層的儲集類型不同，儲層的滲濾控制因素也不同，其測井響應特征亦不同。 因此，在進行碳酸鹽巖儲層評價時，首先必須高清楚儲層的儲集類型，然后對癥下藥，進行儲層特征的定性定量分析。,1、碳酸鹽巖儲層儲集空隙空間類型有那幾種？各自特征如何？ 2、碳酸鹽巖儲層儲集結構類型 有哪幾種？特征如何？ 3、簡述裂縫的分類。,第二節(jié) 儲層定性評價,儲層定性評價是儲層定量評價的基礎。沒有準確的儲層定性評價，儲層的定量評價就是盲目的，甚至是錯誤的，最終影響射孔、試油及整個完井工作。因此，儲層測井定性評價在儲層評價工作中，具有極重要的作用。,常規(guī)測井資料評價儲層所面臨的兩個突出的問題：一是如何準確判斷儲層空隙空間的類型；二是如何評價這些空隙空間的有效性，即儲層的有效性。,思路：在常規(guī)測井資料分析評價的基礎上，應用成像測井、偶極橫波測井、核磁共振測井等測井新技術能夠有效的精細評價碳酸鹽巖儲層。,測井面臨的主要任務是儲層評價，同時，隨著測井技術的發(fā)展，測井在研究井周局部構造、沉積微相及一些鉆井工程問題（如分析井漏）具有獨到之處。但是，現場測井時，油公司要求以盡量低的測井成本、解決盡量多的地質問題，這就要求在眾多的測井項目中，合理的選擇測井系列。 測井系列的選擇，主要取決地層特征與所需解決的地質問題。因此，不同類型儲層、不同勘探階段，所適用的測井系列也不相同。,一、碳酸鹽巖儲層測井系列選擇,碳酸鹽巖地層不同勘探階段測井系列選擇,二、碳酸鹽巖儲層劃分方法,影響碳酸鹽巖儲層劃分的主要因素：,第一，碳酸鹽巖儲集類型多，測井響應特征變化大，不易掌握；,第二，儲層非均質性強，特別是裂縫型、洞穴型儲層，測井響應與儲層物性好壞的對應關系變差；,第三，真假儲層的測井響應特征相似，稍微的疏忽或測井信息不足，都會造成錯劃或漏劃儲層。,充分應用各種測井資料，根據不同的儲集類型，去偽存真。,碳酸鹽巖儲層劃分思路：,碳酸鹽巖儲層劃分劃分一般步驟：,1、鑒別巖性，去掉明顯的非儲集層段 致密層：電阻率值高，視孔隙度低值自然伽馬低值 高含泥質層：高GR 炭質層：低GR、DEN，高CNL、AC、RT。 非均質巖石構造：結合區(qū)域地質分布規(guī)律，應用各種測井信息綜合判別。,2、尋找具有一定孔隙度且電阻率相對降低的層段。,3、尋找裂縫發(fā)育的層段：在沒有成像測井信息時，通常根據雙側向測井的幅度和差異、聲波波形和變密度形態(tài)特征、裂縫識別測井方法等綜合分析劃分裂縫發(fā)育段。如有成像測井資料，尋找裂縫發(fā)育段則比較直觀和簡單，只需在成像測井圖象上人工識別即可。,儲 層 發(fā) 育 段,舉例,裂縫型 儲層,舉例,三、裂縫性儲層評價,常規(guī)測井方法評價裂縫性儲層，有兩個難以逾越的困難： 一是不能精確確定裂縫的產狀及其組合特征，帶來的后果就是經常漏劃高角度裂縫性的儲層； 二是難于對裂縫的有效性作出可靠的判斷，帶來的后果就是真、假裂縫，天然裂縫與誘導裂縫，對儲層產能有無貢獻的裂縫分不開，最終導致錯劃儲層。,成像測井技術的應用使上述兩個問題得到了基本的解決。 用成像測井資料不僅可以判斷裂縫產狀和組合特征的效果，與其它測井信息結合還可以對裂縫有效性進行判斷。,怎么辦？,1裂縫的測井相應特征,實驗和數字模擬結果表明：裂縫的產狀與深、淺雙側向的“差異”有著直接關系。 高角度（一般75以上）裂縫：雙側向呈“正差異”； 低角度（一般60以下）裂縫：雙側向呈“負差異”； 裂縫越發(fā)育（裂縫張開度、裂縫密度、裂縫孔隙度、裂縫徑向延伸深度越大），雙側向測井電阻率比基質巖石電阻率下降幅度也越大。, 雙側向測井響應,雙側向水槽模型實驗結果,井眼規(guī)則時，, 微側向或微球聚焦測井響應特征,在裂縫發(fā)育段：將在雙側向測井電阻率背景上發(fā)生上下起伏變化；,在致密巖層段：微側向或微球聚焦測井曲線的起伏變化則基本與雙側向曲線一致。,在泥巖層段：微側向或微球聚焦測井曲線在低電阻率背景上發(fā)生起伏變化。,茅二B：灰?guī)r，云化，方解石半自形晶為1-2%，見方解石充填縫一條，半充填張開縫兩條，縫壁全為白色自形晶方解石晶體。 酸前：氣30.1萬方/日。 酸后：氣103.59萬方/日。,舉例,龍會2井, 聲波測井響應特征,縱波速度（或時差）對高角度裂縫基本沒有響應；但對低角度裂縫有響應，其響應特征是時差曲線出現局部增高，甚至發(fā)生跳波。 縱、橫波聲波能量在高角度裂縫發(fā)育段基本不衰減，在低角度裂縫發(fā)育段有一定衰減。 斯通利波速度和能量對裂縫的響應與裂縫的狀態(tài)有關，對大量實際測井資料分析表明：高角度裂縫易引起斯通利波能量衰減，網狀裂縫易引起斯通利波時差增加，斜交縫在斯通利波時差和能量上具有響應。,舉例,臥127井,地層傾角測井資料對裂縫的響應也與裂縫的產狀有關。, 地層傾角測井響應特征,判別方法：,高角度裂縫:在對稱（相差180）的極板上出現連續(xù)的電導率異常； 水平裂縫:在四個（六臂傾角為六個）極板上同時出現電導率異常； 斜交度裂縫:四個（六臂傾角為六個）極板上不規(guī)則地出現電導率異常。,DCA處理 成果圖,溫泉 6 井,舉例,井壁成像-方位成像-偶極橫波相結合判斷裂縫的有效性,無效天然裂縫,有效效天然裂縫,涼東1-1井, 成像測井響應特征,垂直裂縫顯示為豎直的深色條帶 水平裂縫顯示為水平的深色條帶 斜交裂縫顯示為深色正弦波條帶狀。,張開裂縫在微電阻率成像測井和超聲波成像測井圖象上均表現為連續(xù)或間斷的深色條帶，其形狀取決于裂縫的產狀。,舉例,渡1井：高角度裂縫,2、宏觀地質特征的直觀識別,因此，常常用微電阻率成像測井資料識別以下地質現象。,2、宏觀地質特征的直觀識別,1、真假裂縫識別 2、特殊巖石構造識別 3、天然裂縫與誘導裂縫的鑒別 4、真、假孔洞的定性鑒別,（1）真假裂縫識別,a.地層界面 b.縫合線 c.小斷層 d.泥質條帶 e.裂縫,（1）真假裂縫識別,a.地層界面,b.縫合線,c.小斷層,d.泥質條帶,e.裂縫,天馬山組(Ktms)與蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)之間呈明顯的巖性突變接觸關系 (左-白馬5， 右-白淺45),天馬山組(Ktms),蓬萊鎮(zhèn)組(J3p),蓬萊鎮(zhèn)組(J3p),天馬山組(Ktms),夾關組(K2j)與蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)之間呈明顯的巖性突變接觸關系 (左-白淺26， 右-白淺40),蓬萊鎮(zhèn)組(J3p),蓬萊鎮(zhèn)組(J3p),夾關組(K2j),夾關組(K2j),（2）特殊巖石構造識別,（a）薄層狀構,(b) 眼球眼皮構造,(c) 燧石結核構造,茅一A頂部眼皮眼球狀構造,茅一A底部眼皮眼球狀構造,茅一C頂部眼皮眼球狀構造,茅一C下部眼皮眼球狀構造,棲一B,燧石結核,棲一B頂部,薄層狀構造,棲一B下部,薄層狀構造,（3）天然裂縫與誘導裂縫的鑒別, 鉆井過程中由于鉆具振動形成的機械破碎裂縫 重泥漿與地應力不平衡性造成的壓裂縫 應力釋放裂縫,第一、誘導裂縫是就地應力作用下即時產生的裂縫， 因此只與就地應力有密切的關系，故排列整齊，規(guī)律性強；而天然裂縫常為多期構造運動形成；又遭地下水的溶蝕與沉淀作用的改造，因而分布極不規(guī)則。 第二、天然裂縫因常遭溶蝕和褶皺的作用， 故裂縫面總不太規(guī)則， 且縫寬有較大的變化；而誘導裂縫的縫面形狀較規(guī)則且縫寬變化很小。 第三、誘導裂縫的徑向延伸都不大，故深側向測井電阻率下降不很明顯。,誘導裂縫與天然裂縫在形態(tài)上的主要區(qū)別,誘導裂縫與天然裂縫在形態(tài)上的主要區(qū)別,(a)機械破碎裂縫,(b)重泥漿壓裂縫,(c)應力釋放裂縫,(d)天然裂縫,飛四 壓裂縫,誘導縫的識別,儲層孔隙、裂縫評價誘導縫識別,裂縫識別誘導裂縫的鑒別,(坡1井),泥質粉砂巖中見到的充填縫(左-白淺40) 和張開縫(右-白淺40),天26井,高阻充填裂縫,羅家5井斜交裂縫,羅家5井FMI成像圖,羅家5井FMI成像圖,四川龍會3井石炭系 高角度天然縫,該層測試結果產氣6萬多方/日,羅家5井飛仙關組高阻縫特征,3、天然裂縫有效性的評價,井下天然裂縫有效與否，決定于它的張開程度，徑向延伸和連通狀況，因此裂縫有效性的評價就是對這三個因素的描述和評價。, 從裂縫張開程度來評價裂縫的有效性 用雙側向測井的差異和電阻率值定性描述， 再根據圖版或公式來求取張開度。 但是該方法受到的影響因素太多， 如裂縫的產狀，裂縫的組合，儲層的含流體性質，泥漿的侵入特征等都將影響計算的結果，因而誤差很大，用來評價其有效性的效果自然就很差。 應用微電阻率掃描（如FMI、EMI）和方位電阻率成像（如ARI）相結合， 從裂縫在井壁上的形態(tài)特征來評價裂縫的張開程度就要準確得多。, 從裂縫的徑向延伸特征來判斷裂縫的有效性 高角度裂縫的徑向延伸狀況對其有效性評價至關重要， 但是要精確計算它們的延伸深度是極其困難的，目前只能作一些近似的估計。,A用深淺雙側向測井響應來近似估計裂縫的徑向延伸情況,淺側向：3050cm 深雙側：2m以上。,裂縫徑向延伸0.5m，無效高角度裂縫，深淺雙側向都因主要反映基巖的高電阻率，呈高阻特征，且電阻率差異也不大，其深淺雙側向比值小于5； 裂縫徑向延伸：0.52m， 淺側向就基本只受侵入帶影響，電阻率明顯降低；深側向還將受到基巖電阻率較大的影響，而深側向電阻率僅略有降低，所以出現大幅度的正差異，其比值可達511；對于徑向延伸深度在2m以上 的有效高角度裂縫，以上三種測井參數都將受到裂縫的影響， 故ARI圖象有明顯的高電導異常， 深、淺側向電阻率也將降低，深、淺雙側向正差異幅度減小，其比值小于5。,探測深度,2、碳酸鹽巖剖面常見的非均勻巖石構造,這些構造在測井曲線上的某些特征，與 儲集層類似，但試油多為干層，即使對 這些構造進行酸化、壓裂，仍無效果。 解釋時 必須注意。,三、碳酸鹽巖儲集空間的基本類型,1、孔與喉 （了解）,2、裂縫,（1）、裂縫的密集程度,用來描述裂縫的發(fā)育程度采用三個物理量：,裂縫線密度：單位巖石長度上的裂縫條數,裂縫孔隙度：單位體積巖石中裂縫體積所占的百分數。,裂縫的張開度：地層裂縫的張開寬度,由于裂縫孔隙度很低，又不直觀，所以地質上多用裂縫線密度來描述裂縫的發(fā)育程度，但在測井響應上卻又很難反映裂縫線密度。,（3）、以井軸為準的裂縫分類,高角度裂縫：裂縫面與井軸的夾角15,低角度裂縫：裂縫面與井軸的夾角70,斜交裂縫：裂縫面與井軸的夾角15 70,其它分類方法,單組系裂縫:某一層段只有一種裂縫(具有方向性),網狀裂縫:某一層段有多種裂縫同時發(fā)育(無方向 性,可看成均勻體系),與碎屑巖儲集層不同的，碳酸鹽巖具有儲集空間類型多、次生變化大、分布上的復雜性、嚴重的非均勻性等特點。,砂巖和碳酸鹽巖孔隙的比較表見P288表5-2,四、儲集層按孔隙空間類型劃分,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層的測井響應,用測井資料識別裂縫性是評價碳酸鹽巖儲集層的重要方法，裂縫是構成產層的首要條件，準確地識別裂縫是及其重要的。,一、孔、喉的測井響應,三高兩低：高Dt、TPL、FN，低Rt和rb,儲集層夾在非儲集層中，曲線在縱向呈“U”型,儲集層,掃描一章圖碳酸鹽巖“U”,二、裂縫性儲集層的測井響應,1、雙側向測井,裂縫性地層的Rlld和Rlls間的差異與流體性質無關，與裂縫的產狀（裂縫的傾角）有關。,水槽實驗結論：,低角度裂縫： RlldRlls,負差異,電阻率高,尖銳,高角度裂縫： RlldRlls,正差異,電阻率低,對于孔隙性地層, Rlld與Rlls的差異 仍與地層的流體性質有關,2、電磁波測井（EPT）,TPL曲線：傳播時間；EATT：衰減率,EPT的探測半徑很小，只探測到沖洗帶，但縱向分辨率高，貼井壁測量。,低角度裂縫：TPL高、尖，EATT明顯高,高角度裂縫：TPL高、井段長尖，EATT高（取決于測量極板是否與井眼相遇）,趙良孝的碳酸鹽巖儲集層評價P18圖3-14,3、地層傾角測井,（1）、FIL（裂縫識別測井）,利用高分辨率地層傾角儀低電平進行測量,將相鄰兩個極板的電阻率曲線進行重疊，根據重疊曲線的幅度差來判斷裂縫存在的可能性，并在有幅度差的地方涂上黑色。,FIL,P293圖5-5,1）、水平裂縫,四條為電導率曲線在同一深度上出現一邊倒的尖刺狀異常。,2）斜交裂縫,四個極板先后在不同深度與裂縫相遇，4條微電導率曲線出現異常的深度不同。,3）、垂直裂縫,井眼遇上垂直裂縫，異常出現在相差180度的極板上，例，13，24。,井眼未遇上垂直裂縫，異常出現在兩個相鄰極板上,異常顯示的井段長，也有可能無異常,為解決上述問題，設計了電導率異常檢測程序，處理出DCA資料。,弱點：常因傾斜較大的薄層、條帶或礫石與裂縫有同樣的顯示。即不能把凡是涂上黑色的都認為是裂縫。,（2）、檢測電導率異常DCA,DCA不是一種單獨的測井方法，而是對FIL資料進行計算機處理的一種結果。,把FIL資料處理成DCA曲線時，對下列三種情況進行了判斷：,電導率超過某一值,各電導率間有足夠的幅度差,反映電導率異常的深度段要大于某一值,用DCA評價裂縫非常直觀，能夠識別構造有效縫，判斷裂縫發(fā)育程度、組系及其產狀,P293圖5-5，圖5-6,以上三個界限值需要解釋人員根據地區(qū)情況具體確定，這樣提高了對裂縫的識別能力。,4、井徑測井,用清水或輕泥漿鉆井時，在裂縫帶井徑沒有明顯的變化。,鉆遇較發(fā)育的裂縫或洞時，CAL曲線增大。,如果用重泥漿鉆井時，在網狀裂縫與裂縫孔隙發(fā)育帶形成泥餅，產生縮井。,在壓應力的作用下，井壁受到向井筒方向的推力而造成跨塌，產生橢圓形井眼 ，橢圓形井眼 的長軸方向就代表了井眼附近地層受壓應力的方向，而壓應力的方向為構造主裂縫發(fā)育方向。,雙井徑有幅度差或不等則為橢圓形井眼,5、聲波測井,（1）、聲波時差測井,因聲波傳播時，按最短時間選擇路徑，傳播過程中將盡可能繞過裂縫，因此對高角度裂縫反映差，對低角度裂縫反映好。,高角度裂縫：裂縫切割井眼時，聲波沿巖石骨架直接傳播，不反映裂縫。,（2）、長源距聲波測井（全波列測井WF）,長源距聲波測井以812ft的源距雙發(fā)雙收測量，除了較好地消除了井眼影響外，還改善了測井曲線的質量，更為重要的是它記錄了聲波在井下傳播的全波列聲波的各種形式：縱波、橫波、瑞利波、泥漿波、斯通利波。,長源距聲波測井的特點：清楚地區(qū)分波列中的縱波和橫波,VpVs，但是橫波的幅度縱波的幅度,實際資料表明：,聲波全波列波形圖雖然可以反映裂縫但，不如變密度圖的顯示直觀。,(3)、變密度測井,變密度測井是長源距聲波測井的另一種顯示方式，它將全波列波形處理為黑白相間的條帶，全波列的正半周對應黑色條帶，負半周對應白色條帶，正半周的幅度與黑色條帶的深淺成正比。,裂縫在VDL的幾種特征：,（1）、條帶的顏色變淺，反差變弱 全波列的信號幅度降低,（2）、條帶中斷或呈現扭曲、破碎狀 全波列信號的嚴重衰減，波的干涉,（3）、條帶出現臺階狀變化或“人字型”條紋 傳播路徑上的聲學反射界面,、薄的低角度裂縫,淺的臺階狀、臺階狀的兩側縱橫波均有明顯的：“人字形”干涉條紋。臺階狀異常的寬度約等于儀器的源距,、斜交縫,使縱波產生“人字形”，而橫波卻不明顯，后續(xù)波有嚴重的干涉，出現條紋的扭曲、擾動現象。,、完全垂直或高角度裂縫,P31在VDL無明顯的特征、縱波、橫波的斜率變化泥巖在VDL上的特征，縱橫波的幅度劇烈衰減，使條帶幾乎消失，僅存在微弱的泥漿波及斯通利波。,（4）、聲副測井,當儀器穿過裂縫帶時，聲波幅度要衰減,書上的結論具有地區(qū)性，不同的地區(qū)可能結論不同,6、放射性測井,（1）、造成裂縫段高GR的 兩個原因 1）、地層本身富含有機質 2）、地層水中的鈾元素的作用地下水活躍，地層水在裂縫中運移，當為還原環(huán)境時，水中鈾元素被析出沉淀在裂縫壁上，GR高，Th、K高，U低。,（2）、密度測井與巖性密度測井,（1）、密度測井,對于低密度泥漿的影響，使規(guī)則的井眼也出現一個正的Dr,密度測井是貼井壁測量，對低角度裂縫及網狀裂縫在某種程度上有所顯示，對于高角度裂縫的識別則取決于極板與裂縫的相對位置。 （重晶石泥漿）,（2）、補償中子測井,因泥漿濾液侵入裂縫帶，大大地提高了地層整體的含氫量，使得裂縫帶的FN遠高于非裂縫帶的FN,7、成像測井,電成像、聲成像、放射性成像可直觀顯示裂縫的存在，可知裂縫的位置、產狀,用顏色的深淺或不同的顏色表示導電性、聲波能量的高低。,第四節(jié) 碳酸鹽巖地層評價,一、碳酸鹽巖儲集層的劃分,1、排除五種非滲透層,（1）、致密層,特征：Rt高且2000.m,F1%,FIL或TPL無顯示，VDL條紋清晰，黑白反差強，GR值低。,（2）、泥質層,GR高、 Rt低,F2.71g/cm3,（3）、碳質層,GR不高、FN高，密度小，時差高， Rt高,地區(qū)不同可能結論不同,(4)、硬石膏層 GR最低、各種F低，密度大（2.98），Pe高， Rt很高。,（5）