火山岩储集层测井响应与解释方法
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2. 5~ 5 km/ s, 有的会更高, 具强反射特征, 易成亮 点。而次火山岩储集层层速度为 4~ 4. 7 km/ s, 高于 相邻沉积岩, 岩体顶面反射系数可达 0 15, 在剖面 上为强振幅反射。在地震剖面上一般可以确定熔岩 的分布范围, 但由于地震分辨率较低, 很难做更精 细的研究。 1 2 测井法
图 3 是利用 DSI 资料和常规测井资料制作的石 西地区石炭系火山岩的岩性识别图版。
30
) 25
%
,( N
20
度 15
隙
孔 子
10
中 5
石英斜长安山岩 玄武安山岩 英安岩 斜长安山质角砾岩 斜长安山岩 凝灰岩
0 120
130
140
1 50
160
横波时差测井值 t s , ( s/ m)
图 3 石西地区石炭系火山岩岩性识别 Fig. 3 Lithology identification chart
火山岩是由岩浆在地表或近地表的 环境下冷 凝、堆积固结而成的岩石。近年来, 在火山岩储集层 中发现了不少油气藏, 火山岩油气藏的勘探和开发 越来越引起人们的关注。笔者从火山岩的地质地球 物理基础入手, 较系统地提出了一套研究火山岩的 方法, 并编制了相应的软件包, 对火山岩的评价、 储量计算将起到重要作用。
除区分岩性外, 熔岩气孔含量与密度呈反比关 系, 熔岩气孔含量越高, 测井密度值越低。利用密度 测井可将熔岩中气孔发育带划分出来。
( 3) 声波测井 声波速度从酸性岩向超基性岩 增加, 声波时差的变化方向则相反。用声波测井资 料或声波时差与密度交会图都能识别火山岩的种 类。
声波时差随熔岩气孔的增大而增大, 但对垂直 裂缝不敏感, 而球形声波或声波井壁成象技术可提 供识别裂缝的有效的信息。
( 5) 斯仑贝尔比 R R 是体积弹性模量 K 与 切变模量 n 的乘积。它反映了岩石的强度, 不同岩 性具有不同的岩石强度, 故此可用它来划分岩性。 2 3 横波识别法
DSI 测井仪可以获得很好的横波资料, 横波振 动模式所固有的特点决定了其对岩性有比纵波更为 灵敏的反映, 因此, 可利用横波资料很好的识别岩性。
2 火山岩岩性岩相的测井识别方法
测井识别火山岩岩性, 主要是选用一些对火山 岩岩性反映敏感的物理量, 综合这些物理量, 有以下
几种识别岩性的方法: 交会图技术识别法; 岩 石强度参数识别法; 横波识别法; 成象测井识别 法; 火山岩测井相自动连续分析技术。 2 1 交会图技术识别法
交会图制作简单, 可快速、直观地识别岩性, 是 识别岩性的常用方法之一。
( 4) 中子测井 致密火山岩的中子孔隙度, 即 骨架参数比较大, 如玄武岩为 12% , 而纯橄榄岩为 17% 在风化带和构造破碎带, 中子视孔隙度更高。
( 5) 电法测井 无连通孔隙的岩石电阻率高。 具有连通孔隙的岩石若孔隙中含有大量油气则为高 电阻, 而含水地层呈低电阻。含水地层的电阻率随 熔岩气孔含量增加呈指数下降。
微电阻率扫描测井可提供井壁图象, 可用以观 察裂缝和判断岩性岩相。 1 3 火山岩的测井响应特征
未蚀变的或者未破碎的火山岩具有如下的测井 响应特征:
( 1) 未蚀变火山岩的放射性随放射性矿物的含 量而变化, 一般从酸性到基性, 自然伽马值不断降低;
( 2) 未蚀变火山岩基质孔不发育, 具有大的骨 架密度值;
( 1) 自然伽马和自然伽马能谱测井 火山岩钾、 铀、钍含量有很大差别, 据 Clark 和 Aclams 的统计, 流纹岩、玄武岩、安山岩和橄榄岩的钾、铀、钍含量 如表 1 利用钾、铀、钍含量的差异和它们的比值, 基本上可将酸性、中性、基性和超基性岩石区别boniferous volcanic rock in Shixi area
由图版可看出, 从基性- 中性玄武安山岩、中性 石英斜长安山岩- 中酸性英安岩以及斜长安山角砾 岩, 各种岩性分区清楚, 虽然有个别点相混, 但为数 很少, 图版对火山岩岩性的分辨率较高。 2 4 成象测井识别法
各种岩石物理量参数交会图就是根据几种对岩 性敏感的测井信息, 在二维或三维空间中分群 ( 图 1) 来区分岩性。
260
,m3(g/c)
265 270
b 275
值
井 280
测
度 285 密
290
玄武岩 正长斑岩 安山玄武岩
295
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中子测井值 N , ( % )
图 1 准噶尔盆地夏盐地区石炭系火山岩岩性识别 Fig. 1 Lithology identification chart of Carboniferous volcanic rock in Xiayan area, Junggar basin
裂缝
泥质
0. 45 0. 50 0. 55 0. 60 0. 65 N
图 2 准噶尔盆地石 005 井 M 与 N 的关系 Fig. 2 M - N cross plot in Well Shi 005, Junggar basin
第 19 卷 第 6 期
代诗华: 火山岩储集层测井响应与解释方法
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新疆 石 油 地 质
1998 年
2. 45
2. 50 3) ,m(g/c 2. 55
b
值 2. 60 井 测 度 2. 65 密
2. 70
b = 2. 766- 0. 0176 e r= 0.99 n= 22
2. 75
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 分析孔隙度 e , ( % )
值、密度测井值、声波时差测井值等建立关系, 通过
二元线性回归, 然后再与三孔隙的理论响应方程进 行对比。
附: 三孔隙理论响应方程
t = tma+ ( tf - tma ) e;
b = ma- ( ma - f ) 0. 01 e;
N = Nma + ( Nf- Nma )
e
回归的方程斜率是岩石骨架与流体的差值, 其 方程截距代表岩石骨架值。图 4 是车排子地区玄武 岩的密度骨架图版, 从回归的方程可得
5. 7
143~ 247
2. 4~ 2. 5
1. 9~ 2 0. 8~ 2 1. 7~ 2. 9 41~ 70
2. 4~ 2. 6
2~ 7
1~ 1. 7 0. 6~ 1. 7 26~ 69
2. 7~ 2. 9
5. 36
0. 01
0. 01
0. 02
0. 5
3. 0~ 3. 7
5. 3
中子骨架孔隙度( % )
图 4 准噶尔盆地车排子地区( P1j) 玄武岩骨架 Fig. 4 Framework chart of basalt( P1j ) in Chepaizi area, Junggar basin
岩石骨架密度为 ma = 2. 766 g/ cm3, 流体密度 f= 1. 006 g/ cm3 .
石西、夏盐、车排子三个地区的火山岩骨架参数
摘 要 火山岩岩性岩相复杂, 不同的岩性岩相决定了不同的储集层特征。综合研究火山岩的地球物理方法 有 7 种, 而对于火山岩岩性岩相的测井识别有 5 种。根据不同岩性选取骨架参数, 建立解释模型, 进行储集层参数的 计算, 可大大提高这些参数的解释精度, 从而更好地对火山岩储集层进行评价。
主题词 火山岩 储集层 测井响应 解释模型
第 19 卷 第 6 期 1998 年 12 月
新疆石油地质 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY
Vol. 19, No. 6 Dec. 1998
火山岩储集层测井响应与解释方法
代诗华 罗兴平 王 军 姜淑云
( 第一作者: 高级工程师 石油地质 新疆石油管理局测井公司研究所 834000)
1 研究火山岩的地球物理方法
研究火山岩的地球物理方法分为地震法和测井 法, 其中测井法包括自然伽马、自然伽马能谱测井, 密度、岩石密度测井, 声波测井, 电法测井及确定矿 物成分的综合方法。特别是地震反射法与地球物理 测井法相结合, 拓宽了火山岩研究的范围。
1 1 地震反射法 我 国东 部地 区喷 溢 相火 山岩 层速 度一 般为
12 17
声波速度( km/ s) 3. 2~ 7. 0
5. 2~ 6. 2 7. 5~ 8. 3
( 2) 密度和岩石密度测井 火山岩可根据全碱 ( Na 2O+ K 2 O) 、CaO、MgO、SiO 2 和 Al 2 O 3 的相对关 系进行分类。Henkel 的研究指出, 比值 ( Ca+ 1. 2
这种方法就是用计算机对测井相进行连续自动 的识别, 其基本思路为: 首先选取测井曲线质量较 好、有较多取心并包括研究区各类岩性岩相的少数 几口井作为关键井, 将测井资料同地质资料结合, 用 传统的地质方法对关键井进行岩性分析及岩相的解 释, 然后从关键井中选出标准样本层, 应用主成分分 析与聚类分析法, 根据样本层的测井参数将各样本 层划分为具有地质意义的测井相, 并通过岩心等地 质资料的刻度, 应用 Bayes 判别分析法建立研究区 各类岩性岩相解释模型, 应用这些解释模型就可根 据测井资料对井剖面进行连续自动的解释, 获得整 口井的岩性岩相解释剖面图。
2 2 岩石强度参数识别法 岩石强度参数可帮助我们划分岩性。 ( 1) 泊松比 泊松比是反映声波传播的时间
或者速度的物理量, 在同一均匀介质中泊松比是一 定值。
( 2) 杨氏模量 E 杨氏模量 E 与密度成正比, 它是 b 、 ts、 t 的函数。不同的岩石其密度不同, 纵、横波传播速度不同, 因此它能区分岩石的种类。
表 1 火山岩测井响应 Table 1 Log response of volcanic rock
钍( mg/ kg) 铀( mg/ kg) 钾( mg/ kg) 自然伽马( API) 骨架密度( g/ cm3) 岩性指数
6~ 15 2. 5~ 5 2. 4
76~ 164
2. 3~ 2. 5
9~ 25 2~ 7
( 3) 未蚀变火山岩连通孔隙很少, 地层具有高 的电阻率值;
( 4) 未蚀变火山岩的声波时差一般从酸性到基 性逐渐减小。
根据前人研究成果, 各类未蚀变火山岩测井响 应区间如表 1 所示。
蚀变火山岩孔隙结构比较复杂, 沉火山碎屑岩 或火山角砾岩孔隙结构与碎屑岩相似, 具有与碎屑 岩相似的测井响应特征, 而火山岩风化壳常具有高 中子、高声波时差及高密度的特点。
国内外的成象技术很多, 如电法成象、声波成
象、核磁成象等。成象测井的优点是显示直观, 可以 清楚地反映火山岩角砾岩、集块岩的颗粒大小、形 状、圆度及球度等。成象测井在纵、横向的分辨率高 ( FMI 纵、横向的分辨率为 5 mm) , 对岩性的一些细 微变化都能识别出来。但成象测井必须经过一定的 地质刻度, 利用地质资料刻度的测井物理量, 就可用 来进行成象测井岩性岩相的识别了。 2 5 火山岩测井相自动连续分析技术
( 3) 岩石体积弹性模量 K 岩石的体积弹性模 量与密度成正比, 与岩石的纵、横波时差平方积成反 比。波速越快, K 值越大。在含流体地层中, K 值减 小, 对判别岩石的结构具有重要意义。
( 4) 岩石切变模量 n 岩石的切变模量与密度 成正比, 与横波时差的平方成反比。不同的岩石, 切 变模量不同。
Mg) / ( K+ 1. 43 Na) 的对数与岩石的密度有良好的线 性关系。因而利用密度测井值或上述比值与密度的 交会图可识别火山岩的岩性。
收稿日期 1998- 02- 27
466
新疆 石 油 地 质
1998 年
岩性密度测井给出的岩性指数 Pe, 对岩石的化学 成分敏感, Pe 值与密度 b 交会可更有效地区分岩性。
3 火山岩储集层参数计算
3 1 火山岩孔隙度计算 各种测井物理量所反映的孔隙参数是不同的,
声波测井主要反映的是岩石基质孔隙; 密度测井反 映的是岩石总孔隙; 中子测井不仅要反映岩石的孔 隙特征, 还反映地层含氢量的影响; 电法测井主要反
映的是地层含水连通孔隙度。
3 1 1 骨架参数确定 地质刻度测井, 以物性分析孔隙度和中子测井
M N 交会图是在上述交会图的基础上, 再运 用密度、中子及声波时差三种孔隙度测井的适当组 合, 进行岩性识别( 图 2) 。此方法反映裂缝、次生孔 隙及泥质的影响, 有很好的效果。
1. 0 0. 9 M 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5
石 005 井 安山岩 英安岩 方解石 玄武岩 石英 流纹岩 沸石
图 3 是利用 DSI 资料和常规测井资料制作的石 西地区石炭系火山岩的岩性识别图版。
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度 15
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孔 子
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石英斜长安山岩 玄武安山岩 英安岩 斜长安山质角砾岩 斜长安山岩 凝灰岩
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横波时差测井值 t s , ( s/ m)
图 3 石西地区石炭系火山岩岩性识别 Fig. 3 Lithology identification chart
火山岩是由岩浆在地表或近地表的 环境下冷 凝、堆积固结而成的岩石。近年来, 在火山岩储集层 中发现了不少油气藏, 火山岩油气藏的勘探和开发 越来越引起人们的关注。笔者从火山岩的地质地球 物理基础入手, 较系统地提出了一套研究火山岩的 方法, 并编制了相应的软件包, 对火山岩的评价、 储量计算将起到重要作用。
除区分岩性外, 熔岩气孔含量与密度呈反比关 系, 熔岩气孔含量越高, 测井密度值越低。利用密度 测井可将熔岩中气孔发育带划分出来。
( 3) 声波测井 声波速度从酸性岩向超基性岩 增加, 声波时差的变化方向则相反。用声波测井资 料或声波时差与密度交会图都能识别火山岩的种 类。
声波时差随熔岩气孔的增大而增大, 但对垂直 裂缝不敏感, 而球形声波或声波井壁成象技术可提 供识别裂缝的有效的信息。
( 5) 斯仑贝尔比 R R 是体积弹性模量 K 与 切变模量 n 的乘积。它反映了岩石的强度, 不同岩 性具有不同的岩石强度, 故此可用它来划分岩性。 2 3 横波识别法
DSI 测井仪可以获得很好的横波资料, 横波振 动模式所固有的特点决定了其对岩性有比纵波更为 灵敏的反映, 因此, 可利用横波资料很好的识别岩性。
2 火山岩岩性岩相的测井识别方法
测井识别火山岩岩性, 主要是选用一些对火山 岩岩性反映敏感的物理量, 综合这些物理量, 有以下
几种识别岩性的方法: 交会图技术识别法; 岩 石强度参数识别法; 横波识别法; 成象测井识别 法; 火山岩测井相自动连续分析技术。 2 1 交会图技术识别法
交会图制作简单, 可快速、直观地识别岩性, 是 识别岩性的常用方法之一。
( 4) 中子测井 致密火山岩的中子孔隙度, 即 骨架参数比较大, 如玄武岩为 12% , 而纯橄榄岩为 17% 在风化带和构造破碎带, 中子视孔隙度更高。
( 5) 电法测井 无连通孔隙的岩石电阻率高。 具有连通孔隙的岩石若孔隙中含有大量油气则为高 电阻, 而含水地层呈低电阻。含水地层的电阻率随 熔岩气孔含量增加呈指数下降。
微电阻率扫描测井可提供井壁图象, 可用以观 察裂缝和判断岩性岩相。 1 3 火山岩的测井响应特征
未蚀变的或者未破碎的火山岩具有如下的测井 响应特征:
( 1) 未蚀变火山岩的放射性随放射性矿物的含 量而变化, 一般从酸性到基性, 自然伽马值不断降低;
( 2) 未蚀变火山岩基质孔不发育, 具有大的骨 架密度值;
( 1) 自然伽马和自然伽马能谱测井 火山岩钾、 铀、钍含量有很大差别, 据 Clark 和 Aclams 的统计, 流纹岩、玄武岩、安山岩和橄榄岩的钾、铀、钍含量 如表 1 利用钾、铀、钍含量的差异和它们的比值, 基本上可将酸性、中性、基性和超基性岩石区别boniferous volcanic rock in Shixi area
由图版可看出, 从基性- 中性玄武安山岩、中性 石英斜长安山岩- 中酸性英安岩以及斜长安山角砾 岩, 各种岩性分区清楚, 虽然有个别点相混, 但为数 很少, 图版对火山岩岩性的分辨率较高。 2 4 成象测井识别法
各种岩石物理量参数交会图就是根据几种对岩 性敏感的测井信息, 在二维或三维空间中分群 ( 图 1) 来区分岩性。
260
,m3(g/c)
265 270
b 275
值
井 280
测
度 285 密
290
玄武岩 正长斑岩 安山玄武岩
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中子测井值 N , ( % )
图 1 准噶尔盆地夏盐地区石炭系火山岩岩性识别 Fig. 1 Lithology identification chart of Carboniferous volcanic rock in Xiayan area, Junggar basin
裂缝
泥质
0. 45 0. 50 0. 55 0. 60 0. 65 N
图 2 准噶尔盆地石 005 井 M 与 N 的关系 Fig. 2 M - N cross plot in Well Shi 005, Junggar basin
第 19 卷 第 6 期
代诗华: 火山岩储集层测井响应与解释方法
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新疆 石 油 地 质
1998 年
2. 45
2. 50 3) ,m(g/c 2. 55
b
值 2. 60 井 测 度 2. 65 密
2. 70
b = 2. 766- 0. 0176 e r= 0.99 n= 22
2. 75
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 分析孔隙度 e , ( % )
值、密度测井值、声波时差测井值等建立关系, 通过
二元线性回归, 然后再与三孔隙的理论响应方程进 行对比。
附: 三孔隙理论响应方程
t = tma+ ( tf - tma ) e;
b = ma- ( ma - f ) 0. 01 e;
N = Nma + ( Nf- Nma )
e
回归的方程斜率是岩石骨架与流体的差值, 其 方程截距代表岩石骨架值。图 4 是车排子地区玄武 岩的密度骨架图版, 从回归的方程可得
5. 7
143~ 247
2. 4~ 2. 5
1. 9~ 2 0. 8~ 2 1. 7~ 2. 9 41~ 70
2. 4~ 2. 6
2~ 7
1~ 1. 7 0. 6~ 1. 7 26~ 69
2. 7~ 2. 9
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0. 01
0. 01
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3. 0~ 3. 7
5. 3
中子骨架孔隙度( % )
图 4 准噶尔盆地车排子地区( P1j) 玄武岩骨架 Fig. 4 Framework chart of basalt( P1j ) in Chepaizi area, Junggar basin
岩石骨架密度为 ma = 2. 766 g/ cm3, 流体密度 f= 1. 006 g/ cm3 .
石西、夏盐、车排子三个地区的火山岩骨架参数
摘 要 火山岩岩性岩相复杂, 不同的岩性岩相决定了不同的储集层特征。综合研究火山岩的地球物理方法 有 7 种, 而对于火山岩岩性岩相的测井识别有 5 种。根据不同岩性选取骨架参数, 建立解释模型, 进行储集层参数的 计算, 可大大提高这些参数的解释精度, 从而更好地对火山岩储集层进行评价。
主题词 火山岩 储集层 测井响应 解释模型
第 19 卷 第 6 期 1998 年 12 月
新疆石油地质 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY
Vol. 19, No. 6 Dec. 1998
火山岩储集层测井响应与解释方法
代诗华 罗兴平 王 军 姜淑云
( 第一作者: 高级工程师 石油地质 新疆石油管理局测井公司研究所 834000)
1 研究火山岩的地球物理方法
研究火山岩的地球物理方法分为地震法和测井 法, 其中测井法包括自然伽马、自然伽马能谱测井, 密度、岩石密度测井, 声波测井, 电法测井及确定矿 物成分的综合方法。特别是地震反射法与地球物理 测井法相结合, 拓宽了火山岩研究的范围。
1 1 地震反射法 我 国东 部地 区喷 溢 相火 山岩 层速 度一 般为
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声波速度( km/ s) 3. 2~ 7. 0
5. 2~ 6. 2 7. 5~ 8. 3
( 2) 密度和岩石密度测井 火山岩可根据全碱 ( Na 2O+ K 2 O) 、CaO、MgO、SiO 2 和 Al 2 O 3 的相对关 系进行分类。Henkel 的研究指出, 比值 ( Ca+ 1. 2
这种方法就是用计算机对测井相进行连续自动 的识别, 其基本思路为: 首先选取测井曲线质量较 好、有较多取心并包括研究区各类岩性岩相的少数 几口井作为关键井, 将测井资料同地质资料结合, 用 传统的地质方法对关键井进行岩性分析及岩相的解 释, 然后从关键井中选出标准样本层, 应用主成分分 析与聚类分析法, 根据样本层的测井参数将各样本 层划分为具有地质意义的测井相, 并通过岩心等地 质资料的刻度, 应用 Bayes 判别分析法建立研究区 各类岩性岩相解释模型, 应用这些解释模型就可根 据测井资料对井剖面进行连续自动的解释, 获得整 口井的岩性岩相解释剖面图。
2 2 岩石强度参数识别法 岩石强度参数可帮助我们划分岩性。 ( 1) 泊松比 泊松比是反映声波传播的时间
或者速度的物理量, 在同一均匀介质中泊松比是一 定值。
( 2) 杨氏模量 E 杨氏模量 E 与密度成正比, 它是 b 、 ts、 t 的函数。不同的岩石其密度不同, 纵、横波传播速度不同, 因此它能区分岩石的种类。
表 1 火山岩测井响应 Table 1 Log response of volcanic rock
钍( mg/ kg) 铀( mg/ kg) 钾( mg/ kg) 自然伽马( API) 骨架密度( g/ cm3) 岩性指数
6~ 15 2. 5~ 5 2. 4
76~ 164
2. 3~ 2. 5
9~ 25 2~ 7
( 3) 未蚀变火山岩连通孔隙很少, 地层具有高 的电阻率值;
( 4) 未蚀变火山岩的声波时差一般从酸性到基 性逐渐减小。
根据前人研究成果, 各类未蚀变火山岩测井响 应区间如表 1 所示。
蚀变火山岩孔隙结构比较复杂, 沉火山碎屑岩 或火山角砾岩孔隙结构与碎屑岩相似, 具有与碎屑 岩相似的测井响应特征, 而火山岩风化壳常具有高 中子、高声波时差及高密度的特点。
国内外的成象技术很多, 如电法成象、声波成
象、核磁成象等。成象测井的优点是显示直观, 可以 清楚地反映火山岩角砾岩、集块岩的颗粒大小、形 状、圆度及球度等。成象测井在纵、横向的分辨率高 ( FMI 纵、横向的分辨率为 5 mm) , 对岩性的一些细 微变化都能识别出来。但成象测井必须经过一定的 地质刻度, 利用地质资料刻度的测井物理量, 就可用 来进行成象测井岩性岩相的识别了。 2 5 火山岩测井相自动连续分析技术
( 3) 岩石体积弹性模量 K 岩石的体积弹性模 量与密度成正比, 与岩石的纵、横波时差平方积成反 比。波速越快, K 值越大。在含流体地层中, K 值减 小, 对判别岩石的结构具有重要意义。
( 4) 岩石切变模量 n 岩石的切变模量与密度 成正比, 与横波时差的平方成反比。不同的岩石, 切 变模量不同。
Mg) / ( K+ 1. 43 Na) 的对数与岩石的密度有良好的线 性关系。因而利用密度测井值或上述比值与密度的 交会图可识别火山岩的岩性。
收稿日期 1998- 02- 27
466
新疆 石 油 地 质
1998 年
岩性密度测井给出的岩性指数 Pe, 对岩石的化学 成分敏感, Pe 值与密度 b 交会可更有效地区分岩性。
3 火山岩储集层参数计算
3 1 火山岩孔隙度计算 各种测井物理量所反映的孔隙参数是不同的,
声波测井主要反映的是岩石基质孔隙; 密度测井反 映的是岩石总孔隙; 中子测井不仅要反映岩石的孔 隙特征, 还反映地层含氢量的影响; 电法测井主要反
映的是地层含水连通孔隙度。
3 1 1 骨架参数确定 地质刻度测井, 以物性分析孔隙度和中子测井
M N 交会图是在上述交会图的基础上, 再运 用密度、中子及声波时差三种孔隙度测井的适当组 合, 进行岩性识别( 图 2) 。此方法反映裂缝、次生孔 隙及泥质的影响, 有很好的效果。
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石 005 井 安山岩 英安岩 方解石 玄武岩 石英 流纹岩 沸石