第13章 用测井资料评价储集层含油性的基本方法

第十三章 用测井资料评价储集层含油性的基本方法
我们讲到了储集层的岩性、孔隙度、渗透率评价的基本方法，但储集层评价的最终目标仍然在于储集层含油性的评价。

储集层含油性的评价包括人工解释、计算机解释，它都要求利用测井资料对油（气）、水层作综合解释，它是测井解释的主要任务和内容。

测井技术发展至今，从简单的纯岩石模型，发展到泥质砂岩储集层评价，到复杂岩性储集层评价等，含油性的评价手段也日臻完善。

从解释方法上，仍可以归为三大类：定性解释、定量解释以及快速直观解释。

§13-1 储集层含油性的定性解释
一、油层最小电阻率法 1、油层最小电阻率
指油层电阻率的下限，当储层的电阻率大于这个值时，可判断为油层。

2、适用条件
对于某一特定的解释井段（测井资料的常规解释中，通常将井剖面地层划分为几个解释井段，每个解释井段内储集层的岩性、物性、地层水矿化度相对稳定（处于同一水动力系统）），这个方法的局限性也就在于它忽略了岩性、物性的影响，而不同储集层的泥质含量、孔隙度往往是有变化的。

3、油层最小电阻率的确定方法 （1）估算法
根据阿尔奇公式，对于纯地层来说：
m
w
t m w S b R R I a
R R F ====
00φ
得到：n
w
m S abRw
Rt ⋅=
φ
假如：某地区，目的层的孔隙度在25%左右，地层水电阻率Rw 在0.1欧姆.米，如果油水层饱和度的界限定位50%，利用阿尔奇公式，a=b=1，m=n=2，则油层的最小电阻率为6.4欧姆.米。

因此，如果目的层的电阻率测井值在6.4欧姆.米以上，则该层可能为油层。

但这种方法忽略了岩性、物性的影响，而不同储集层的泥质含量、孔隙度往往是有变化的。

（2）统计法
我国油田泥质砂岩储集层的特殊性决定了油水饱和度的界限各不相同。

泥质附加导电
性，造成地层的导电性增强，使得不同泥质含量的地层最小电阻率也不一样，现场上用的较多的是统计法确定地层的最小电阻率。

测井曲线中（Which one can reflect effectively the shaly content？），因此，通常采用（SP,GR）相对值反映泥质含量的高低。

书中给了利用自然电位减小系数确定油层最小电阻率的关系图版。

说明的一个问题就是，不同岩性、不同的油层组要采取不同的最小电阻率标准。

二、标准水层对比法
油层的电阻率一般要大于水层的电阻率，因此，通常采用电阻率比值法定性识别含油气情况。

标准水层—解释井段内，岩性均匀、物性好，深探测电阻率最低的渗透层作为标准水层。

标准水层对比法则是选择标准水层作为参考，根据目的层电阻率的高低判断含油性。

通常将目的层电阻率高于3~4倍标准水层电阻率的，确定为油层。

那么，它的依据是什么？
根据I=Rt/R0=b/Sw n，b=1,n=2时，如果将油层的饱和度界限定为50%，则油层的电阻率Rt>=4R0，将标准水层的电阻率看成R0，目的层的视电阻率代替Rt，则有Ra>=4R0，认为是油气层。

（该方法适合于岩性、物性以及地层水电阻率相对稳定的一个解释井段内，而且对于某些特殊复杂的地层（低阻油层）则显得苍白无力，我们介绍过，一些低阻油层的电阻率特性）。

三、径向电阻率法
采用不同探测深度的电阻率曲线进行对比的方法，依赖于储集层泥浆侵入特性。

一般情况下，水层发生增阻泥浆侵入，油层发生减阻泥浆侵入。

测井值是探测范围内所有介质共同作用的结果，因此，受到井眼、围岩（层厚）的影响，因此，该方法要求不同测井方法的纵向分辨率基本相同。

四、邻井曲线对比法
如果相应地层在邻井经试油已证实为油（气）层，则可根据地质规律与邻井进行对比分析。

我们说过，现在的测井解释不单纯是一口井的解释（单井评价），要求进行多井评价。

邻井曲线对比法，则是通过与周围井测井曲线进行对比，以及其油层的划分，进行本井的含油性评价。

举例：page 208，A、B、C，A井最先获得油气流，B井却未见油气显示，C井完钻后也见到了油气流，根据邻井曲线对比，对B井进行了解释。

五、不同时间的测井曲线对比法
在钻井和完井的过程中，由于施工的需要，或其他原因，往往对一口井要进行重复测井。

只考虑泥浆侵入的影响，不同时间，由于泥浆侵入的不同深度，反映在测井曲线上，则表现出不同的曲线特征。

而这种变化对于油气层和水层是有区别的。

实例分析：page 209，第一次测井在完井后测井，第二次在侵入带基本消失，地层流体已恢复到井的周围。

中子伽马有明显的变化，证明该层为气层。

§13-2 储集层含油性的定量解释
含油饱和度是储集层含油性评价的重要指标，利用含油饱和度、含水饱和度情况评价油气层比定性解释更为合理。

但是，定量评价受到多种因素的限制，包括解释模型、解释参数选择的合理性、测井曲线的质量等，因此，定量解释仍具有定性的性质。

一、纯地层的含油气饱和度
1、阿尔奇公式法
根据阿尔奇公式，对于纯地层来说：
m w
t m w S b R R I a R R F ==
==00φ 得到：Rt
abRw
S m n
w ⋅=
φ
2、比值法
Rt abRw
S m
n
w ⋅=
φ Rxo
abRmf
S m n
xo ⋅=
φ
当n=2，则存在：
Rw
Rmf Rt Rxo Sxo Sw //)(
2= 对于中等侵入，利用经验公式Sxo=Sw 1/5，则也可得到饱和度计算公式。

二、确定泥质地层的含油气饱和度
随着测井技术的不断发展以及勘探开发的巨大需要，人们早就重视到泥质地层的的含油气情况。

对于泥质及其导电性、电化学特性，人们做了大量的研究工作，尽管如此，泥质砂岩导电性研究仍然存在着一些难以克服的问题。

1、泥质
细粉砂和湿粘土的混合物。

2、常见的粘土矿物
粘土的化学成分以及其性质各有特色，粘土在石油工程的应用也越来越多（泥浆的配制）。

常见的粘土矿物主要有蒙脱石、伊利石和高岭石。

不同的粘土类型以及分布形式造成其导电特性不尽相同，为了描述粘土的附加导电性，测井中引入了岩石的阳离子交换容量这个参数，以其大小反映粘土附加导电性的大小。

一般蒙脱石具有较高的阳离子交换容量。

3、泥质在岩石中的分布形式 3.1 分散泥质
泥质分散地填充于岩石的孔隙空间，它不直接承受上附地层压力，保存有较多的束缚水。

测井上，将分散泥质的性质按电解质来看。

分散泥质使得岩石的有效孔隙度减小，渗透性降低。

dis t e V -=ϕϕ
3.2 层状泥质
泥质以薄层状存在与岩石中，它取代岩石的部分骨架颗粒及粒间孔隙，承受上覆压力。

层状泥质的性质类似与储集层相邻的泥岩层，设层状泥质的相对体积为Vlam ，则岩石的有效孔隙度为：
)1(lam t e V -=ϕϕ
3.3结构泥质
泥质一颗粒状或结核的形式存在与岩石中，仅取代岩石骨架的一部分，而不影响孔隙度。

4、粘土（泥质）对岩石电阻率的影响
粘土矿物具有与阳离子交换能力有关的表面特性，也正是因此，粘土具有附加导电能力，因而使得岩石的电阻率下降。

目前，人们也把粘土的附加导电作为低电阻率油气层低阻成因之一。

5、不同泥质分布形式泥质砂岩的饱和度模型 5.1 分散泥质的砂岩储集层 认为粘土导电特性类似于地层水。

)1/(2)(2)(22
q R Rw R q R Rw R q Rt aRw Sw dis dis dis dis t -⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩⎪⎨⎧+-⎥⎦⎥
⎢⎣⎢-+=φ q=Vdis/port ，分散泥质与总孔隙度的比值。

5.2 含层状泥质的砂眼储集层
将层状泥质电阻率与岩石的电阻率并联看：
l a m
sh lam sd t V V σσσ+-=)1( )1/(,lam sd n
m sd V Sw
abRw
Rsd -==
ϕϕϕ
5.3 混合泥质的泥质砂岩储集层
5.3.1体积模型I （泥质参数表示的公式）
泥质砂岩看成纯砂岩和泥质两部分组成，认为泥质为层状，泥质矿物分散在孔隙内，但泥质部分具有一定的孔隙的并可含油气。

)
2/()1()]2/()1([)/()1()1(12m m m n m Rsh Vsh aRwVsh Rsh Vsh aRwVsh Rt Vsh aRw Sw Rsh
VshSw
Vsh aRw Sw Rt ϕϕϕϕ---+-=+-=
5.3.1体积模型II （粘土参数表示的模型）
把泥质细分为细粉砂和粘土两部分，分别将其看成矿物。

)
2/()1()]2/()1([)/()1(122m m m m Rclay SI aRwVclay Rclay SI aRwVclay Rt aRw Sw Rclay
Sw SI Vclay aRw Sw Rt ϕϕϕϕ---+=-+=
6、其他形式的饱和度方程 6.1 印度尼西亚方程
2
/2/)2/1(/1n m Vclay Sw aRw Rclay Vclay Rt ⎥⎥⎤⎢⎢
⎡+=-ϕ
6.2尼日利亚方程
aRw
Sw Rclay Sw Vclay Rt n
m c ϕ+
=)(/1 6.3西门杜（SIMANDOX ）方程
)
1()(/12/Vclay aRw Sw Rclay Sw Vclay Rt n
m n c -+
=ϕ §13-3 储集层含油性的快速直观解释
储集层含油性的快速直观解释在测井评价中占有重要的位置，它提供地层含油性的直观显示方式。

储集层含油性的快速直观解释技术主要有：交绘图，曲线重叠法。

一、曲线重叠法
曲线重叠法—利用测井曲线或测井参数进行重叠，以判断含油性以及进行可动水分析等。

1、评价含油性
1.1 双孔隙度重叠法(page 223) 利用孔隙度φ和含水孔隙度φw 重叠。

1.1.1 基本原理 含水孔隙度Sw w φφ= 根据阿尔奇公式：Rt
abRw
S m
n
w ⋅=
φ 取a=b=1,m=n=2，利用深电阻率代替Rt ，则有：Rd Rw w /=φ，得到一条φw-dep
曲线；
孔隙度φ：利用三孔隙度测井资料确定，得到一条φ-dep 曲线； 1.1.2二曲线重叠进行含油性评价：
φw<φ，可能为油层；φw 〈〈φ，油层，φw ≈φ，水层。

（作图） 1.2 可动油气显示图(page 225)
储集层能否成为好的产层，关键要看它的产液性质，换句话，就是要看地层中可动油气的多少。

可动油气显示图则是利用孔隙度、地层含水孔隙度以及冲洗带含水孔隙度进行重叠绘制，直观显示地层可动流体情况。

φ—曲线由孔隙度测井资料提供； φw —由深探测电阻率曲线按Rd Rw w /=φ计算获得；
φxo —由微电阻率曲线按Rxo Rmf xo /=
φ计算获得。

根据可动油图上各曲线间的幅度差作可动流体分析，给出可动油的相对体积和残余油气的相对体积。

1.2.1φw 与φ曲线的幅度差异反映地层的含油气相对体积 φ-φw=φh
1.2.2 φ与φxo 曲线的幅度差异反映地层的残余油气相对体积 φ-φxo=φhr
1.2.3 φxo 与φw 曲线的幅度差异反映地层的可动油气相对体积 φxo-φw=φhm
（实例图分析见page226 图13-17） 1.3可动水分析
测井资料的综合解释当中，可动水分析普遍受到重视。

简单介绍一下可动水分析的曲线重叠图。

设可动水饱和度为Swm ，束缚水饱和度为Swir ，而总的含水饱和度为Sw ，则：
束缚水—被吸附在孔隙表面而不能流动的水；
可动水—称自由水，离孔隙表面较远，在一定压差下可以流动； Sw=Swm+Swir
通常，油气层：Sw ≈Swir, Swm ≈0，Sw 较低；
水层：Sw>>Swir, Swm>0,Sw 较大，水层不一定代表不含油气，只不过是不含可动油
气。

油水同层：介于油层和水层之间。

因此，在测井资料的综合解释当中，需要确定含水饱和度及束缚水饱和度，将二曲线重叠绘制，以直观的显示可动水变化。

当Sw>Swir ，二曲线的幅度差表示地层的可动水饱和度；
当Sw 、Swir 二曲线基本重合，表示地层不含可动水，同时，当Sw 较小时，表明地
层为油气层，当Sw 较大时，说明该地层可能为干层。

除曲线重叠图外，还经常利用二者的交绘图来反映地层的可动水情况。

1.4 Rwa 和Rmfa 曲线（ page 235）
1.4.1 Rwa （视地层水电阻率）—利用深探测电阻率曲线与孔隙度曲线组合，可以得到视地层水电阻率：
m
a
Rw R F F
R Rwa deep Def ϕ
==
−→−0
在视地层水电阻率的确定里，用深电阻率代替了饱含水岩石的电阻率。

同样，视泥浆滤液电阻率定义为：
F
R R xo
Def mfa −→
− 1.4.2 Rwa 曲线的应用
当Rwa ≈Rw 时，直观显示为水层；
当Rwa >3Rw 时，直观显示为油气层；（依据为径向电阻率曲线重叠图） 1.4.3 Rmfa 曲线的应用
当Rmfa ≈Rmf 时，直观显示为水层；
当Rmfa >Rmf 时，直观显示为油气层；（依据为残余油气的存在使得地层电阻率升高） （实例参见Page 236 图13-27） 2、曲线重叠法寻找天然气
天然气的主要成分是CH4；经常遇到的两个概念：干气和湿气。

干气：甲烷的含量在95%以上； 湿气：含有较多的重烃，常与石油共生。

2.1 天然气在测井曲线上的反映 2.1.1声速测井
地层含有天然气时，声波速度降低，声波时差增大，甚至出现“周波跳跃”。

2.1.2 密度测井
天然气存在，密度测井得到的体积密度减小，得到的孔隙度增大。

2.1.3中子孔隙度测井
天然气存在，中子孔隙度降低，出现挖掘效应。

（地层的减速能力降低）
2.1.4中子伽马测井
天然气存在，中子伽马计数率升高。

（地层的减速能力降低）
2.2 Δt-NGR曲线重叠寻找气层
天然气的存在，使得Δt和NGR升高，二者综合显示，可以直观显示天然气的存在。

2.2.1 重叠图的做法
首先，在一解释井段内，找到一个与目的层岩性相同、孔隙度相近的水层，将Δt-NGR 重叠（重合）绘制。

另外，将Δt-NGR两曲线按增大相反方向绘制。

2.2.2重叠法识别气层
对于气层，Δt-NGR增大，曲线出现分离，NGR在Δt的右侧，重叠曲线出现正差异；
油、水层，Δt-NGR基本重合；
泥岩：Δt-NGR出现负差异。

（具体应用见Page 218，图13-8）
2.3 ΦN-ΦS重叠图
天然气存在，中子孔隙度降低，声波孔隙度升高，曲线重叠绘制，可以寻找气层。

2.4ΦN-ρb重叠图
天然气存在，中子孔隙度降低，体积密度减小，曲线重叠绘制，可以寻找气层。

具体应用可参见Page 219图13-9。

在7510ft出现明显的油气界面。

2.5ΦN-ΦD重叠图
天然气存在，中子孔隙度降低，密度孔隙度增大，曲线重叠绘制，可以寻找气层。

具体应用可参见Page 153图9-9。

二、交绘图法
交绘图和曲线重叠图的类型很多，用法较为广泛，但掌握了其中一种，不难灵活运用其他类型的交绘图。

2.1 Sw-Swir交绘图法识别含油气情况
油层：Sw≈Swir，因此油层处交绘点应落在45o线上，而且随着含水饱和度的升高，储层的含油性变差（油层的含水饱和度较低），产能下降，当含水饱和度较高时，为低产油层，甚至成为干层。

这一饱和度的变化，反映了储集层的渗透性变差，束缚水饱和度升高和产能下降的过程，即由油层→低产油层→干层。

油水同层：当Sw较低，而且有Sw>Swirr，油水同层交绘点落在45o线以下较近处。

水层：当Sw 较大，而且水层点落在45o 线以下较远处。

45o
线以下向右移动说明的是在渗透性较好的地层中，可动水增加，含油性变差，即油层→油水同层→水层。

判别规则：
当Sw 较低，一般判断为油气层；当Sw 较大，但不能仅根据Sw 的高低就判断为油水同层、或是水层。

必须考虑束缚水饱和度的大小，当Sw 较大，而且当Swirr 较大，甚至出现Sw ≈Swir ，应判断为含水油层或油层。

反过来，当Swirr 较小时，应判断为含油水层或水层。

要求注意：油层、水层、油水同层的差异，特别提示水层和标准水层的差异。

2.2 Rt-ф交绘图 2.2.1 理论基础 由阿尔奇公式：
m w
t m w S b R R I a R R F ==
==00φ 得到：n
w
m
S Rt abRw ⋅=
φ
得到：φm n
w m abRw
S Rt 1
1)()1
(=
对于某一解释井段来说，岩性相同、物性基本稳定，而且地层水电阻率相同（处于同一水动力环境），则可以选择参数，而且a 、b 、m 、n 、Rw 为常数（确定的值）。

令：m n w abRw S A 1)(=，m Rt
Y 1
)1
(=
则：φ⋅=A Y ，二者成线性关系。

其中A 为斜率，它的大小取决于Sw 。

以Y 为纵坐标，ф为横坐标，建立交会。

对应某一Y 值，实际上对应的是电阻率Rt ，得到了Rt-ф交会图。

由于，声波时差、体积密度与孔隙度有线性关系，因此，也可以直接得到Rt-Δt 和Rt-ρb 交会图。

2.2.2 Rt-ф交会图的作法 I 绘制地层点
将解释井段内的储集层进行分层，编号，进行交会，交绘点注明相应的层号。

II 确定水线
测井资料的综合解释
当Rw已知时，根据R0=FRw确定水线，对应某一孔隙度Φ，则可确定Ro，点在交会图上，得到一水点，联线后即得到水线。

当Rw未知时，取多个水层的Ro和Φ，也可绘制出水线。

III作其它含水饱和度线
如果水线选择合理，则可根据水线作出一系列的饱和度线。

如在水线上选点，可得到对应水层的电阻率R0和孔隙度Φ，只需改变饱和度Sw，就可得到斜率A，即可得到Y，也就得到了Rt，因此，就得到了不同饱和度的Rt-Φ点，联线后即可得到不同饱和度线。

2.2.3 Rt-ф交会图的应用及解释
根据交绘点落点的位置，就可判断其含油性情况。

假设，油水层的界限定为Sw=50%，如果交会点落在了Sw=50%线以下，则为油层，反之为水层。

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