碳酸盐岩地层气层电性特征

碳酸盐岩地层气层电性特征
近几年发现的川东北普光天然气田,是到目前为止我国发现的最大的整装碳酸盐岩地层
天然气田。

碳酸盐岩与碎屑岩气层电性特明显不同。

碳酸盐岩地层气层典性特征如下：
1、井径:由于碳酸盐岩地层不易跨塌,气层井径一般比较规则。

2、自然伽马、自然电位：由于碳酸盐岩铀、钍、钾的含量比较低,气层的自然伽马一般比较低,但有的气层自然伽马比围岩略高。

自然电位曲线无明显异常。

3、电阻率：碳酸盐岩电阻率非常高,当其储层发育时,由于其中含有地层水,致使碳酸盐岩储层电阻率比围岩低。

当天然气发生运移进入碳酸盐岩储层发育段时,虽将大部分地层水排出,但仍有部分地层水滞留其中,从而导致碳酸盐岩储层发育段含气时,电阻率仍比围岩低。

碎屑岩气层一般电阻率比围岩高。

这是碳酸盐岩与碎屑岩气层的最大区别. 碳酸盐岩气层的深、浅侧向电阻率出现正的幅度差,即深侧向电阻率大于浅侧向电阻率。

这是由于浅侧向探测得是泥浆侵入带电阻率,电阻率相对较低;而深侧向探测得是原状地层电阻率,电阻率相对较高造
成的。

4、岩性密度:碳酸盐岩储层的岩性密度比围岩低,如果其中含气会使岩性密度进一步降低。

碳酸盐岩储集层岩性密度的高低,取决于储集层的发育程度及所含流体的性质。

碳酸盐岩储层含气比含水时的岩性密度低。

这是因为相同体积的地层水和气比较,气层的岩性密度低于地层水。

比如普光2井气层围岩的岩性密度为2.65～2.70g/cm3,而气层的岩性密度为2.2～2.6g/cm3。

5、补偿中子：碳酸盐岩储集层不发育时,地层流体含量低,因此补偿中子值比较低,而当储层发育时流体含量比较高,补偿中子值也就比较高。

所以,当碳酸盐岩储层发育时,由于流体含量比较高,补偿中子值比围岩高。

标准气层比水层的补偿中子值低。

这是因为相同体积的地层水与气层相比,地层水中氢的含量比气层中氢的含量低。

这是区别碳酸盐岩储层水层与气层的一个重要依据。

6、声波：当碳酸盐岩储层不发育时声波时差比较小,而储层发育时声波时差大，气层比水层的声波时差大。

标准气层宜发生周波跳跃，如普光2井5027～5103米则发生了周波跳跃,但大部分气层并不发生周波跳跃.
由于碳酸盐岩地层电性特征的特殊性,电测解释时若无气测资料确定储层是否为气层比
较困难.因此,碳酸盐岩储层能否解释为气层,关键是看是否有气测异常,否则只能解释储层发育段。

利用测井资料判断岩性及油气水层
一、普遍电阻率测井（双侧向、三侧向、2.5m、4.0m、七侧向、微电极）
1、基本原理：电阻率测井是由一个供电电极或多个供电电极供给低频或较低频电流I，当电流通过地层时，用另外的测量电极测量电位U，利用Ra＝K U/I
K：电极系数
Ra：视电阻率
U：电位
I：电流
2、应用
（1）求地层电阻率
利用微球形聚焦、微电极，求取冲洗带电阻率。

利用浅侧向、2.5m求取侵入带电阻率。

利用深侧向、4.0m求取原状地层电阻率。

（2）确定岩性界面：
利用微球形聚焦、微电极划分界面，界面划在曲线最陡或半幅点处。

利用侧向划分界面，界面可划在曲线半幅点处。

利用2.5m划分界面，顶界划在极小值，底界划在极大值。

（3）判断岩性
泥岩：低电阻，微球形聚焦、微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m平直。

灰质岩：高阻，微球形聚焦，微电极、双侧向基本重合，2.5m、4.0m都高。

盐膏岩：电阻特别高，井径规则时深侧向>浅侧向＞微球聚焦。

4.0m＞2.5m>微电极。

页岩、油页岩：高阻，井径规则时微球、双侧向基本重合，4.0m、2.5m、微电极基本重合。

（4）判断油气水层
①油气层：高阻,
A、Rmf>Rw ，增阻侵入，随探测深度增加电阻率降低。

Rmf――泥浆滤液电阻率，Rw――地层水电阻率。

B、Rmf<Rw ，减阻侵入，随电探测深度增加电阻率增加。

②水层：低阻
A、Rmf>Rw，增阻侵入，R深＜R浅。

B、Rmf<Rw，减阻侵入，R深＞R浅。

C、Rmf≈Rw，则R深≈R浅。

R深――深电极
R浅――浅电极
（5）识别裂缝发育带
碳酸盐岩剖面裂缝发育带，在高阻中找低阻。

二、感应测井
1、基本原理
感应测井是测量地层的电导率。

它是由若干个同轴线围组成的－组发射线圈和一组接受线围的复合线圈系。

当发射线圈发出恒定强度为20000周的高频率交变电流时，由此产生的交变磁场则在地层中感应次生电流，而次生电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，又形成了次生磁场，这样使在接受线圈中感应出电动势。

显然，接受线圈感应电动势ε的大小与地层的电导率б成正比：ε＝Kб
K:与线圈系尺寸、发射电流、岩石磁导率等参数有关的系数。

2、应用：
（1）求侵入带、原状地层电阻率。

（2）划分岩性界面：浅、深感应划在曲线半幅点处。

（3）判断岩性：
泥岩：浅、深感应两条曲线基本重合。

盐膏岩：（电阻特别高）电导特低，井径规则R深<R浅。

页岩、油页岩：低电导，高电阻，R深≈R浅
（4）判断油气水层：
①油气层：高电阻、低电导。

Rmf＞Rw，增阻侵入，R深＜R浅。

Rmf＜Rw，减阻侵入，R深＞R浅。

②水层：低电阻，高电导
Rmf＞Rw，增阻侵入，R深＜R浅。

Rmf＜Rw，减阻侵入，R深＞R浅
三、孔隙度测井
（一）体积密度测井
1、原理：
加屏蔽的贴井壁滑板上的伽玛放射性源，定向地层发射等量的伽玛放射线，在与地层中的电子碰撞发生康普顿散射的过程中，采用与源距固定距离的探测器记录散射的伽玛射线。

因此，密度测井读数主要取决于地层的电子密度，对于由低原子量的元素法组成的大多数沉积岩石来说，电子密度与体积密度有很好的正比关系，所以密度测井可以直接测量地层的体积密度。

2、应用：
（1）求地层孔隙度：
ρb---ρma
φ＝――――――
ρf----ρma
φ―――――孔隙度
ρb――――地层体积密度
ρf――――地层孔隙度中水的密度
ρma――――岩石骨架密度
（2）划分岩性界面：划在曲线的半幅点处。

（3）判断岩性
泥质岩：成岩较好的泥质岩的体积密度大于含水砂岩的体积密度，即ρb泥＞ρb水。

碳酸岩：ρb云＞ρb灰。

硬石膏：ρb膏＞ρb云。

盐膏：ρb盐膏＜ρb泥，ρb盐膏＜ρb砂。

ρb云――白云岩密度2.86
ρb灰――灰岩密度2.71
ρb盐――岩盐密度2.16
ρb膏――硬石膏密度2.96
ρb砂――砂岩密度2.65
ρb泥――泥岩密度2.2-2.8
ρb膏――石膏密度2.32
（4）判断油气水层
油层：ρb油＜ρb泥
气层：ρb气＜ρb泥
水层：ρb水≤ρb泥
ρb油――油层密度
ρb气――气层密度
（5）识别裂缝发育带
碳酸岩剖面，ρb缝＜ρb围
ρb缝――裂缝带密度，
ρb围――围岩密度。

（二）补偿中子测井
1、原理：
中子源向地层连续发射的中子流，发射出的中子流分布在中子源周围，似一个同心球，这种径向分布的状况除了介质性质之外，主要是含氢量的函数。

当地层孔隙度中的流体是地层中氢的主要来源时，中子测井值就和孔隙中的流体体积相对应。

若岩石骨架不含氢，则中子测井的读数就等于孔隙度。

2、应用
（1）测定地层孔隙度。

（2）测定矿物含量。

（3）划分岩性（定性）。

泥质岩：中子孔隙度高，一般泥岩的束缚水含量比砂岩高。

碳酸岩、盐膏岩，中子孔隙度低。

（4）判断油气水层
油层：φ
N 油<φ
N
泥
气层：φ
N 泥>φ
N
气<φ
N
油
水层：φ
N 泥>φ
N
水>φ
N
油
φ
N
油----油层中子孔隙度
φ
N
泥----泥岩中子孔隙度
φ
N
水----水层中子孔隙度
φ
N
气-----气层中子孔隙度 (5)识别裂缝发育带
碳酸岩：φ
N 缝>φ
N
围
φ
N
缝----裂缝中子孔隙度
φ
N
围----围岩中子孔隙度 (三)声波时差测井
1、原理：
声波测井是记录初至波通过1米地层所需的时间△t(微秒/米)。

沉积岩中声波速度与许多因素有关，主要与岩石的骨架以及孔隙度分布和孔隙度中的流体性质有关。

在固结而压实的砂岩地层中，从粒间孔隙概念出发，可以导出威利公式求解纯砂岩的孔隙度
△t－△tma
φ=--------------
△tf－△tma
φ------孔隙度
△t------测量的砂岩地层声波时差，
△tma----砂岩骨架的声波时差，
△tf------孔隙中流体的声波时差。

2、应用
(1)求取地层孔隙度。

(2)划分岩性界面，半幅点处。

(3)定性划分岩性：
泥质岩：声波时差大
盐膏岩：声波时差小
碳酸岩：声波时差小
油层：比泥岩和致密砂岩声波大，出现平台。

气层：声波时差大，出现周波跳跃。

水层：比泥岩声波时差大，比油层、气层声波时差小。

四、岩性测井
(一)自然电位测井
1、原理：自然电位测井是测量地层化学作用产生的电位。

对上下有厚泥岩的渗透层来讲，由于地层水和泥浆滤液含盐量不同，同时因为泥岩是由层状结构的粘土组成并且在各层上有电荷，所以它只让砂岩中的Na+通过，并从盐浓度大的溶液移动到盐浓度小的溶液。

当泥浆滤液与地层水直接接触时Na+和Clˉ离子从盐浓度大的溶液中往浓度小的溶液中移动。

由于Clˉ比Na+的离子迁移率大，结果负电荷(Clˉ)则在浓度稀的溶液内相对集中。

这样，在两种不同浓度溶液的接触面上产生电动势，通常称为扩散电位。

2、应用
(1)划分渗透层：泥浆滤液矿化度<地层水矿化度或相反，有异常幅度产生，若两者近似则近似一条直线。

(2)划分岩性界面：划在曲线半幅点处。

<2m的层由此确定的厚度大于实际厚度。

>2m的层与实际厚度相当
(3)确定泥质含量(略)
(4)判断岩性
砂泥岩剖面：平直段为泥岩，出现负异常段为砂岩，盐膏层有时为正异常。

(5)判断油气水层
幅度：Sp水>Sp油水>Sp油（气）
Sp水-----水层自然电位幅度
Sp油水-----油水同层自然电位幅度
Sp油（气）-------油气层自然电位幅度。

(6)识别裂缝发育段
碳酸岩----- 出现正异常或负异常
(二)自然伽玛测井
1、原理：
地层中主要的放射性元素为钍、铀、钾。

这3种元素发出的γ射线是一种类似于光的高频电磁波。

当γ射线被探头中闪烁计数器碘化銫CsI晶体接收时，便失去了大部分能量并转换成可见光，然后，由探头中另一部件光电倍增管转换成电脉冲。

电脉冲的数目的反映伽玛射线的强度。

2、应用
(1)确定泥质含量
(2)划分岩性界面：划在曲线半幅点处。

(3)确定岩性：
泥质岩：自然伽玛值高。

砂岩：自然伽玛值低，当地层钾含量高时自然伽玛值也高。

盐膏盐：自然伽玛值低。

碳酸盐：自然伽玛值低。

(4)油气水层：自然伽玛值低。

(5)识别裂缝发育带
在碳酸盐岩地层，由于裂缝发育段泥质含高，自然伽玛值相对高。

五、利用测井资料综合解释岩性及油气水层
1、综合解释岩性
利用测井资料划分岩性界面时，尽量采用探测深度浅的曲线，底部梯度电极系顶界划在极小值处，底界划在极大值处，其它曲线顶底界均在半幅点处。

利用探测深的曲线划分厚度大于2m的地层时厚度比较准确，小于2m的层段划分的厚度往往大于实际厚度。

(1)泥岩：
四高：高自然伽玛，高中子孔隙度，高体积密度，高电导率。

二大：井径大，声波时差大。

一低：视电阻率低，2.5m与4.0m，深中浅感应，深中浅侧向曲线基本重合，微电极低值且基本重合。

自然电位曲线无异常。

(2)页岩类
三高：高自然伽玛，高体积密度，高电阻率。

自然伽玛、体积密度往往比泥岩略低，且介于砂岩与泥岩之间，但电阻率明显比泥岩高。

二大：井径大，声波时差大。

二低：低电导率，自然电位曲线有异常，但幅度低，往往介于泥岩与砂岩之间。

(3)碳酸盐岩：
二高：高电阻率，高体积密度。

三低：低自然伽玛，低声波时差，低中子孔隙度。

一小：井径小。

自然电位曲线无异常。

(4)盐膏岩：
一高：高电阻率。

四低：低自然伽玛，低中子孔隙度，低体积密度，低声波时差（井径规则），井径大时高声波时差。

一大：井径大。

自然电位有时出现正异常。

2、综合解释油气水层
(1)油层：在解释油层时要特别注意水层的电阻率及围岩电阻率。

一高：高电阻率。

三低：低自然伽玛、低中子孔隙度、低体积密度。

二大：自然电位异常幅度大，但比水层异常幅度小。

一小：井径小。

油层可概括如下：深中浅三分开(微电极两分开)，声波出平台，浅电阻低下来(短电极平下来)，深电阻高起来(长电极鼓起来)，井径缩进来，电位感应向相开。

(2)气层
自然伽玛、井径、自然电位、电阻率曲线基本上同油层，与油层所不同的是中子孔隙度、体积密度比油层低，两条曲线出现交叉，声波出现跳跃。

(3)水层：
四低：低电阻率、低自然伽玛、低中子孔隙度，中子孔隙度比油气层高;低体积密度，但比油层、气层高。

一小：井径小。

二大：自然电位异常幅度大，声波时差大，但比油层、气层低。

水层可概括如下：深中浅三分开，声波出平台，浅电阻高起来(与深电阻比较)，深电阻低下来，井径缩进来，电位感应套起来。

(4) 碳酸盐岩裂缝发育带
二高：高自然伽玛，高中子孔隙度。

二低：低体积密度，低电阻率
二大：井径大，声波时差大。

自然电位正异常或负异常。

六、测井解释中注意的几个问题
1、在解释岩性时一定要注意各条曲线不同层位的变化，注意围岩电性特征的变化。

2、在解释油气水层时要注意相邻层段水层的电阻率，围岩电性特征的变化和反映油气层的主要几条曲线的变化。

3、岩性越致密，含钙、含油，粒度越粗及所含导电矿物越少，泥质含量越低等，电阻率相对越高，反之则越低。

4、自然电位：当地层水矿化度大于泥浆滤液矿化度时曲线偏负。

地层水矿化度越高，孔隙渗透性越好，泥钙质含量越低，地层中含流体越多，则曲线越偏负，幅度也越大；当地层水矿化度小于泥浆液矿化度时曲线偏正，影响因素同上，曲线幅度大。