第六章 地层倾角

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为上下部的倾斜方向相同。同时,下部的倾角比上部的倾角大。 4.底辟褶皱
图(d)表示一底辟褶皱,为一盐丘构造。它具有塑性内核,由于岩盐或石膏刺 穿上覆岩层而发生褶皱,使地层的倾角发生连续变化。在地层倾角测井图上一般具有 恒定的倾向,倾角较大。
褶皱构造在地层倾角测井图上的反映
(三)确定断层 1.正断层
上述施密特图对倾角小的井段,倾向往往显示不清楚。因此,出现了以极 坐标的外圈为00,中心是较大倾角的刻度方法,即改进的施密特图,它所显示 的倾斜方位角比较细致和准确。
改进的施密特图对于所研究的井段经常有多个倾角集中区出现,可以把构
造倾角和沉积倾角区分开来。如图,根据各计算点落在图中的位置,把出现在 增值扇形格内的地层产状密度相等的地方(即扇形格内倾角出现的次数相等) 用等值线圈出,就可发现:





裂 缝

裂 缝












(二)研究褶皱构造
1.不对称背斜(有斜轴面的背斜) 在地层倾角测井图上可分成四段来研究; A为上部倾向段,这一段的地层倾角与倾向大致相同; B为井孔逐渐接近背斜顶部的情况,倾角随深度的增加而减小,倾向和A段相同; C为井孔穿过轴面进入另一翼的情况,这时,倾角随深度的增加而增加,倾向与A
从极坐标的顶部开始,规定地层倾斜方位角为上北、下南、左西、右东共 分为3600,倾角的标度由同心圆组成,以中心为零度,每10度画一个同心圆, 最外面一个圆为900。将给定井段内各对比点的倾角大小和倾向标在图上,就会 发现它们往往形成一个集中区。从圆心到集中区的中心画一箭头指向圆外,此 箭头的方向就表示该井段的构造倾角的方位,而集中区的中心位置(即半径大 小)即指出构造倾角的大小。
ha hs[cos sin tan cos( ) ]
h ha * cos
ha-垂直井中地层视厚度; hs-斜井中地层的测量厚度; ht-地层的真厚度; δ-井斜角; θ-地层倾角; γ-井斜方位角; Φ-地层倾斜方位角; D-地层在井斜方向上的视倾角。
二、地质构造研究 (一)地层倾角矢量图像的分类
构造倾角的点子集中在极坐标图的外圈一带,即低倾角区,所勾出的等值 线是倾角变形很小的扁长形;
沉积倾角的点子,倾角变化大,所勾画出的等值线通常是三角形,三角形 的底边接近于极坐标图的外圈,顶点指向中心。
4.方位频率图 是在某些研究井段,用统计法确定“优选倾斜方向”的极坐标图。图的顶部
代表正北方向,每100分成一格,共3600。极坐标的半径代表频率数,即该方位 范围内倾角出现的次数(例如每两个圆圈之间代表5次)。将研究井段内所计算 的全部地层倾角的倾斜方位,在某100范围内出现的次数标在对应的坐标位置上, 把该圆圈与两条径向100线之间的面积涂上黑色(图a),
仪器正常的测井速度大约为每分钟7-9米,测得的各种数据同时进行数字 记录。一次下井同时记录9-10条曲线,它们是:
(1)四条浅聚焦电阻率曲线; (2)二条微井径曲线; (3)一条Ⅰ号极板的方位角曲线; (4)一条Ⅰ号极板与井斜方向的相对方位角曲线; (5)一条Ⅰ井斜角曲线; (6)一条电缆张力曲线,显示测井过程中对四个臂的加压情况。 利用上述曲线就可计算出地层层面的倾角和倾斜方位角。
图(a)为正断层的显示,它通常表现为突变。从下降翼接近断层,地层倾角逐渐增 大;在井与断层面相交之前,地层倾角继续增大;在断层面上或在断层面附近,地层 倾角为最大;井穿过断层面并进入上升翼之后,地层倾角急剧降低。
2.逆断层 图(b)为逆断层在地层倾角测井图上的显示。它与正断层的地层倾角图大致相
同,只是在断层面正翼,正常的倾角图常常发生一些变化或者有一些失真。
层倒转
Thrust fault 插入断层
不整合
海拔 (m)
-1300
葡38
-1400
-1500
-1600
20
扶一组
扶二组
-1700
扶三组
21
杨一组
23
24 25
-1800
2100.0
葡36
22 23 24 25 26 27
2100.0
某油层油藏剖面图
要确定地层倾角和方位角,必须具有三条或四条地层电阻率曲 线、井孔的倾角和方位角资料、一组电极系的方位角资料。
地层倾角测井仪就是为取得上述资料而设计的。
二、地层倾角仪 仪器能测出层面上三个点叫三臂式地层倾角仪;能同时测出层面上四个点,
叫四臂式地层倾角仪。四臂式有四个互成90°的推靠臂,每个臂上都安装同样的 一组电极系。当仪器在井中移动时,每个推靠臂都使电极系紧贴井壁,并连续测 量出一条反映井壁地层电阻率变化的曲线。
倾角测井微电阻率曲线
高程差
利用仪器所测的4条或8条微电导率曲线,采用相关对比的 数学计算方法。在每对曲线之间采用合适的对比长度和探索长 度进行相关对比,计算出所有相关系数,从中找出最大相关系 数,得到最佳曲线匹配位置,从而计算出两条微电导率之间的 高程差。把每条微电导率曲线都与其它各曲线对比,总共得到 6组或28组高程差。每三个高程差可以确定一个地层面,计算 出其法向量,在所有按以上方法确定的地层面中,用最小二乘 法找出一个最佳的地层面(和方差最小者),认为该平面就是 这一位置的地层层面。最后按其法向量得到该位置地层的倾角 和倾斜方位。
2.棒状图 棒状图是一个可在任意所需剖面上作出的倾角显示图。它
反映地层倾角(视倾角或真倾角)随深度的变化情况。 图中纵坐标表示深度,短线表示在某一选定的横剖面上的
视倾角。这种图常用来作地层对比和绘制横剖面图。
3.施密特图 施密特图是一种极坐标图,当地层倾角矢量比较复杂,分布范围较大,不
易鉴别出构造倾角时,可将某一井段的倾角资料标到图上来进行分析,从倾角 的主要集中方向来判断该井段的构造倾角值。
2.解释成果表 解释成果表包括:深度、窗长、地层倾角、地层倾斜方位、地层倾斜象限 方位、置信度、井斜角、井斜方位、井斜象限方位。
(二)成果图 1.矢量图 矢量图也叫“蝌蚪图”,可由人工绘制,也可由计算机输出。 图a是矢量图表示的内容。图中纵坐标为深度,横坐标为倾角, 横坐标的比例尺是非线性的。黑点上的短线表示地层的方位角 度,以极坐标表示。图上的黑点表示地层在840米深、向北东倾 斜30°、倾角为20°。
地层倾角测井测量原理示意图
PAD1
PAD4
PAD2
PAD1
PAD2
PAD3 测量:4条电阻率曲线、双井径、1号
极板方位、井斜角、井斜方位
获得:地层倾角和方位
PAD4
PAD3
高程差34
如果井孔垂直,高程差确定的层面的倾角就是地层的真倾角。 但实际上井孔并不垂直,因而必须配合井孔倾斜的资料,才能 算出地层的真倾角来。再配合井下仪器的方位,或四组电极系 中的一组的方位,就可确定地层的方位。
1013地层倾角测井仪(1978年) 1016地层倾角测井仪(1988年)
阿特拉斯
HDT地层倾角测井仪(90年前)
SHDT地层倾角测井仪(90年后)
斯伦贝谢
SED地层倾角测井仪(1993年) 哈里伯顿
第一节 地层倾角测井原理
一、测量地层倾角的原理
地层倾角测井根据三点可以成一平面的道理,用井下仪器在井中测出同一 层面的三个或三个以上的点,根据这些点就可绘出地层的层面。从图上可以看 出,如果有一地层面,当带有四组电极系的仪器通过该层面时,将测出四条带 拐点的电阻率曲线。这四个拐点的深度分别为Z1、Z2、Z3、Z4,它们代表地 层面上四个点的深度。如果地层是水平的,则Z1、Z2、Z3、Z4相等;如果地 层是倾斜的,则Z1、Z2、Z3、Z4不相等,即Z1、Z2、Z3、Z4之间有高度差, 也叫高程差,根据这些高度差就可绘出一个倾斜的平面来。
它包括以下几个主要部分:
(一)互成900的四个臂,即可塑性橡胶极板,板上有电极用来测量电阻率 曲线。四个臂采用油压装置系统,可以指示井径的变化,测得两条井径曲线。
(二)仪器上部是定方位装置,用磁罗盘连续测量Ⅰ号极板的方位角和Ⅰ号 极板与井斜方向的相对方位角;
(三)利用井斜重锤测量井斜角; (四)顶部为电子仪器部分,装有一个旋转头和弹簧扶正器,旋转头使仪器 在测井时的自转减到最小,以保证能获得精确的结果。弹簧扶正器使仪器轴线 与井眼轴线一致,确保测得准确的井眼偏离的位移。
在用地层倾角资料研究地质构造时, 通常将矢量图上的矢量大体分成四类:
地层倾角基本解释模式
1.倾向大体一致,随深度增大倾角逐渐 增大的一组矢量,叫红模式,与断层、 砂坝、河道、岩礁、不整合等地质构造 有关。 2.倾向大体一致、随深度增大倾角逐渐 减小的一组矢量,叫蓝模式。与断层、 不整合等地质构造或大型水流交错层理 有关。 3. 倾向大体一致、随深度增大倾角不变 的一组矢量,叫绿模式。一般反映地层 倾角。 4.还有一类矢量,其倾向和倾角呈杂乱 变化,称为乱模式,它们与岩性组,地 层成层性不好以及测井质量不好等原因 有关,有时也与断点或不整合面有关。
或根据地层倾角的图形,分别涂上红、蓝、黑色(也可用不同的线条图案表
示颜色)图(b)。从黑色面积的指向可以看出该井段地层的主要倾斜方位;红 色面积的指向表示河岸方向;蓝色面积的指向表示水流方向。
可见,方位频率图用来确定砂坝、河道充填等三角洲沉积环境是十分有效的。
在碳酸盐岩、花岗片麻岩等硬地层中,当倾角仪器的一个极板碰 到裂缝时,由于裂缝中充满泥浆的缘故,因此所测电导率数值明 显偏高。与此同时,没有碰到裂缝的极板,测到的电导率数值明 显偏低,二者相对比较之下,就会有明显的差异。通过相邻极板 曲线的互相比Байду номын сангаас,可以把裂缝信息确定出来。
(四)确定不整合 1.角度不整合
角度不整合在地层倾角矢量图上表现为地层产状明显变化,而且一般在不整合面以 下地层倾角较大。
图(a)为角度不整合,倾斜角及其方向在一个短的井段内有突变。 2.平行不整合
由于假整合面的上、下地层产状无明显变化,所以地层倾角矢量图难以确定假整合。 图(b)是平行不整合,或假整合。在倾角测井图上角度和方向均没有变化,因而表现倾 角散乱,可以确定出假整合面来。
A-绿模式 B-红模式 C-蓝模式 D-乱模式
层理的倾角模式
水平层理
波状层理 直线斜层理 槽状交错层理
波状斜层理 直线交错层理 板状交错层理
沉积水动力条件研究
利用储层沉积倾角矢量,分析沉积时的水动 力条件,把层理倾角大于20°的沉积环境划分为 高能沉积环境,在10-20°之间的沉积环境划分 为中等沉积环境,在10°以下的沉积环境划分为 低能沉积环境。
不难理解,当确定出某一个极板碰到裂缝面时,相应的裂缝面的 延伸方向,就是该极板的方位。把裂缝信息分别显示在四条极板 方位曲线上,叫做裂缝识别图。而且裂缝识别程序能够按照给定 的井段,做成裂缝发育方位频率图。
第二节 地层倾角测井资料的地质应用
研究地质构造、沉积环境以及判断裂缝带等。为了获得正确的地质结论,地 层倾角测井资料配合地质、地面地球物理和其他测井资料进行综合分析。 一、利用地层倾角测井资料确定岩层真厚度 当井倾斜,地层也是倾斜的情况下,可用如下公式来计算地层真厚度。
段相反; D为下部倾向段,井孔离开轴面较远,进入背斜的另一翼倾角比较稳定的部分,
其倾向与上部倾向段A的倾向相反,倾角也较陡。
2.平卧褶皱 图(b)是一平卧褶皱,轴面接近水平,两翼都已经倒转,故在地层倾角测井图
上表现出上下两翼的倾斜方向相反。
3.倒转背斜 图(c)表示倒转背斜。由于两翼向一个方向倾斜,故在地层倾角测井图上表现
第六章 地层倾角测井及其地质应用
地层倾角测井在井中测量地层层面的倾角和方位角。根据地层倾角测井数据 可确定有无构造变化;对计算的数据进行综合的分析研究,可提供鉴别断层、不 整合、交错层、沙坝、岩礁、河床沉积、盐丘周围的构造变形、地层的裂缝和破 碎带方面的资料;还可利用地层倾角测井资料研究沉积环境、岩相古地理。
三、处理成果显示 地层倾角测井资料计算机处理有两种显示方法: 一是打印成数据表,二是图形显示。
(一)数据表 数据表分原始数据表和最终成果表,其中第一种表是必列的,第二种表
是可选择的。
1.原始数据表 原始数据表包括:深度、井斜角δ、井斜相对方位角β、Ⅰ号极板的方位角μ、 Ⅰ-Ⅲ臂井径D1,3、Ⅱ-Ⅳ臂井径D2,4、四个高程Z1、Z2、Z3、Z4。
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