岩石物理分析在储层预测中的应用

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利用井资料进行岩石物理分析
井资料
油气层特征分析
Xu-White模型
岩石物理分析
测井曲线重建
测 井 曲 线 校 正
储 层 电 性 特 征 分 析
储 层 特 征 参 数 计 算
弹性特征参数（Vp、Vs、ρ等）
地震资料
测井属性分析
地震属性分析
油气/储层预测 效果分析
储层预测方案
• 流体参数的估算考虑气油比、气水比对油层和水层的影响，同时考虑 地层压力和温度的影响因素，用Batzlea and Wang公式；混合流体 参数的估算用Wood公式。 • 流体和固体联系用Gasmman方程。
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纵横波速度的重建
压缩波速度是介质密度和弹性模量的函数:
K 4 3
3. 考虑地层弹性特征随深度的变化。
4. 改善测井曲线的质量。 5. 改善合成记录的质量，井震统一。
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1、改善测井属性的统计关系
骨架点
重建声波
符合骨架点、粘土点、水点之间 矿物“三角形”的规律。
水点
粘土点
孔隙度
流体替换
• 实现基于岩石物理分析的测 井曲线标准化。 • 有效的消除由于粘土蚀变造 成的实测曲线失真的影响。
• 在冲洗带特性中，包括残余油气等，冲洗带和原状地层的 岩性、物性相比没有变化； • 固体和流体的联系用阿尔奇公式，考虑到粘土矿物等因素 导电机理的复杂性，可以采用其他含水饱和度方程； • 对流体参数的选取与估算考虑温度的影响； • 对于原状地层，矿化度在同一地质单元应该是连续的，而 电阻率是变化的。考虑到测井仪器的不准确性，取纯水层 的参数刻度最合理。
电测序号：82-88/7层； 井段：3490.4-3513.9m，跨度 23.5m。 ●3.7万方/天
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岩石物理分析在储层预测中的应用
1. 储层预测遇到的问题
2.
3.
油气层特征分析
测井曲线的重建
•
•
测井曲线的重建
测井曲线重建的作用
4.
弹性参数对储层的识别
• • • 利用泊松比、拉梅系数、密度联合区分岩性和储层 在碳酸盐地层中利用VP/VS区分岩性 利用“刚性”特征区分火成岩储层
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测井曲线的重建
固体模型 固体模型 体积密度 体积密度 体积模型 体积模型 横波速度 横波速度 Vs Vs Vp/Vs 预测 Vp/Vs 预测 纵波速度 纵波速度 Vp Vp
Gassmann Gassmann 方程 方程
流体模型 流体模型
流体替换 流体替换
• 岩石固体部分的弹性模量由Kuster-Toksöz、Voigt、Reuss等模型 确定。
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4、改善测井曲线的质量
井眼不规则
密度是贴井壁测量，井眼扩径 或井眼不规则都会导致密度测 井值失真。 声波测井具有井眼补偿作用， 只要扩径不严重受井眼因素影 响较小。
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4、改善测井曲线的质量
井眼不规则
粘土吸水膨胀称为蚀变，蚀变的程 度与水基泥浆的浸泡时间等因素有 关；会导致声波和密度测量值失真。
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体积模型
固体包括：石英、长石、方解石、伊利石等矿物；
流体包括油、气和水。
水包括粘土束缚水、自由水和泥浆滤液（其中自由 水可分为束缚水和可动水两种）。
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油气层特征参数的计算
• 除了深电阻率曲线外，测井曲线反映的是地层冲洗带的状 况，深电阻率曲线是连接冲洗带和原状地层的唯一曲线；
拉梅系数乘密度
冲 过 洗 渡 带 带
原 状 地 层
孔隙度
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3、地层弹性特征随深度的变化
1000
1500
如果不考虑粘土基质（矿物）化学性质 的变化，粘土孔隙度在已知埋藏深度采 用Masse（1971）公式估算：
埋藏深度
2000
2500
sh sh 0 e cZ
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油气层特征分析完成工作
• 分析测井资料的电性特征，结合地质录井等资料 确定岩性划分的标准。
• 储层特征参数计算（粘土含量、孔隙度、含水饱 和度等）。
• 确定储层的下线标准。 • 结合试油、试采、生产资料，储层的分类。
• 储层电性特征和储层岩性、物性、含油性之间的 关系。
s Vi si
i 1
n
f s
式中，fi是流体各分量的体积因子； Vi是固体各分量的体积因子； fi流体 各分量的体积密度； Si固体各分量的体积密度。
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横波曲线的估算
缺少横波测井资料，有二种经验公式估算横波曲线，一是采用Han （1986）模式，具体公式如下：
• •
• •
•
•
拉梅系数是压缩波系数，与岩石的压缩 性有关，对岩性反映较差，但对高孔隙 度储层反映敏感。
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1、碎屑岩储层
泥岩较高密度、较高的拉梅系 数、高泊松比。
粉砂质泥岩较高密度、较高的 拉梅系数、中低泊松比。
一类储层
粉沙质泥岩
干层最高密度、高拉梅系数、 低泊松比。 二类储层较低密度、较低的拉 梅系数、低泊松比。 一类储层最低密度、最低的拉 梅系数、低泊松比。
在阻抗难以区分储层的情 况下，既要识别岩性，同 时也要区分渗透性储层。
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岩石物理分析
• 油水层特征分析与计算（PetroPhysics）：计算储层特征参数，分 析测井电性响应特点与储层岩性、物性、含油性之间的关系。 • 岩石物理分析（RocPhysics）作为油藏特征与地震属性的桥梁，是 面向地震的井分析技术。 • 借助于岩石物理分析技术，明确岩性与地震属性的关系；明确储层与 地震属性之间的关系；明确储层含油性与地震属性之间的关系。 • 实现井震的统一，分析弹性参数对储层的分辨能力，使储层研究更具 有针对性。
水层
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岩石物理分析在储层预测中的应用
1. 储层预测遇到的问题
2.
3.
油气层特征分析
测井曲线的重建
•
•
测井曲线的重建
测井曲线重建的作用
4.
弹性参数对储层的识别
• • • 利用泊松比、拉梅系数、密度联合区分岩性和储层 在碳酸盐地层中利用VP/VS区分岩性 利用“刚性”特征区分火成岩储层
实测声波
• 测井属性随岩性物性的变化 更具规律性。
粘土蚀变
孔隙度
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2、流体替换
由于测井曲线受其径向探测深度的限制，流体的 可动性（浸入）对探测结果有不同程度的影响， 测井资料反映的是地层冲洗带的响应状态，而地 震反映的是原状地层的响应特征。 • • 通过流体替换使测井属性能够反映原状地层的岩 石物理特征。 明确油气水之间的关系，使油气层的弹性特征更 加明显。
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储层的分类
干层 二类储层 一类储层
含油层
含水饱和度
孔隙度
泥岩
如果把泥岩和砂岩泥质含量的门槛值定为 40%，砂岩分为三类，一类储层孔隙度大于 12%，二类储层孔隙度8%～12%，孔隙度 小于8%定为干层或致密层（三类）。 储层非均质强，储层厚度变化大，从1米到 大于10米，按孔隙度的变化结合油气显示， 一类和二类储层是有利的储层。
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1、碎屑岩储层
• 纵波速度对岩性和流体反映敏感；横波 速度对岩性反映敏感，对流体反映不敏 感。 密度对岩性反映不敏感，对高孔隙度储 层反映敏感。 横向应变与纵向应变之比值称为泊松比 ，VPVS或泊松比对岩性和流体反映敏 感。 体积模量对岩性和流体反映较敏感。 剪切模量是剪切应力与应变的比值。模 量大，则表示岩石的刚性强；剪切模量 与流体无关，只反映岩石的固体特性。 杨氏模数是岩石承受正向应力时会产生 正向应变，定义为正向应力与正向应变 的比值，与岩石的强度有关。
岩石物理分析在储层预测中的应用
张宗健
阿派斯油藏技术（北京）有限公司
APEX Solutions, Inc.
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岩石物理分析在储层预测中的应用
1. 储层预测遇到的问题
2.
3.
油气层特征分析
测井曲线的重建
•
•
测井曲线的重建
测井曲线重建的作用
4.
弹性参数对储层的识别
• • • 利用泊松比、拉梅系数、密度联合区分岩性和储层 在碳酸盐地层中利用VP/VS区分岩性 利用“刚性”特征区分火成岩储层
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电性特征分析
泥岩高放射性，高密度，相对高的 中子孔隙度、相对高的声波时差、 相对砂岩低电阻率。
储层低放射性、低密度、相对低的 声波时差（物性好的砂岩声波时差 变大）、相对泥岩有低中子孔隙度、 自然电位正异常，相对泥岩高电阻 率。 油层电阻率相对水层较高，非均质 性强的储层电阻率增大系数低，具 有低阻油层的特性。 在砂泥岩地层中，判断岩性的依据 中子密度之间的关系，参考放射性 曲线的高低及自然点位的异常。
sh0取值0.48，是在埋藏深度（Z，垂深）0时的粘土
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
3000
3500
粘土孔隙度
孔隙度；c是粘土压实作用的因子，是上覆地层压力的 函数，对于特定的地质单元大体上是常数，采用 0.00034472。
粘土孔隙度和埋藏深度示意图
测井曲线的重建假设骨架的体积模量和剪切模量是常数，但 考虑流体随深度温度变化，粘土矿物弹性特征随深度变化的 是粘土束缚水含量的变化造成的。
不论采用实测横波曲线还是经验公式估算横波曲线， 对于利用XuWhite模型计算横波来说只是作为测井曲线重建的质量控制手段， 用以刻度组成地层矿物各分量弹性模量选取的依据。 Houston——Beijing
测井曲线重建实例
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测井曲线重建的作用
1. 实现基于岩石物理分析的测井曲线的标准化 ，改 善测井属性之间的统计关系。 2. 使测井属性能够反映原状地层的岩石物理特征。
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岩石物理分析在储层预测中的应用
1. 储层预测遇到的问题
2.
3.
油气层特征分析
测井曲线的重建
•
•
测井曲线的重建
测井曲线重建的作用
4.
弹性参数对储层的识别
• • • 利用泊松比、拉梅系数、密度联合区分岩性和储层 在碳酸盐地层中利用VP/VS区分岩性 利用“刚性”特征区分火成岩储层
Vc

横波通过固相弹性介质的速度是:
Vs

式中 Vc:压缩波速度； K:地层的有效体积弹性模 量； :地层的有效切变弹性模量； :地层的体积 密度；Vs:横波速度。
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密wk.baidu.com曲线的重建
• 流体部分所占的密度
f

i 1
n
f i fi
• 对于固体部分所占的密度 • 地层的体积密度
Vs 0.79Vp - 0.79
Vs和Vp单位是千米/秒 二是采用测井测量的纵波时差和密度估算横波时差。TS是横波时差； DT是纵波时差； b是储层体积密度；A是校正系数。
TS 1.15( [1 DT 1 1
3 b
0.803DT A ) ]1.5
b
1
e b
Han模式对于浅层和单一矿物骨架的地层使用效果较好，采 用纵波和密度估算可以适用于较复杂的地层。
重建密度和纵波时差与实测曲线基 本吻合。
只要组成地层岩性各矿物分量的参 数选取正确，重建的测井曲线更加 合理．
粘土蚀变
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5、改善合成记录的质量，实现井震统一
原始合 成记录 重建合 成记录
密度
声波
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5、改善合成记录的质量，实现井震统一
●第一测试层 （须二段）
二类储层
干层
泥岩
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1、碎屑岩储层
碳酸盐 体积密度 碳酸盐 纵波阻抗 二类储层 一类储层 致密层 泥岩 孔隙度 孔隙度
二类储层
一类储层 致密层
泥岩
碳酸盐
二类储层
一类储层
致密层
泥岩 孔隙度
VP/VS
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非均质性强的储层
电测解释油层16.4 m/6层，差油 层18.2m/6层，油水同层7.2m/3 层，含油水层10.8m/2层，水层 44.8m/14层，致密层216.2m/81 层。解释的总砂层厚度为313.6 米。 渗透性储层（包括油层、差油层、 油水同层、含油水层、水层）的 厚度为94.7米，大约占总厚度的 30.2%；致密层为216.2米，占 总厚度的69.8% 。