测井响应特征（共4篇）
测井响应特征 篇1
1 测井相
1.1 测井相分析
测井相分析是一项综合性的工作, 指利用测井曲线形态进行沉积相分析研究。具体而言它是由一组恢复地层的岩性剖面和沉积环境的测井曲线组成。当研究区内的一个井段岩性剖面确立了之后, 就应当适时的将测井相转化为具有地质意义的数值和概念[1]。要完成这项工作首先必须了解该区沉积环境和沉积过程, 清楚其沉积特征以及相分析方法后, 结合由岩芯分析等地质资料所建立准则进行匹配, 从而实现从测井相到地质相的转换。
1.2 测井相的划分原理及方法
1.2.1 曲线幅度
幅度分高幅, 中幅, 低幅, 幅度越大粒度越大, 说明水流能量越强。通常海湖岸的滩、坝砂岩体表现为高幅度, 河道砂岩为中幅度, 河漫滩相多为低幅度。
1.2.2 曲线形态
箱形:反映物源丰富和水动力条件都很稳定, 曲线幅度变化小, 如支流河道砂[2]。此外风成砂丘, 也可成为这种形态。
钟形:下粗上细, 反映水流能量逐渐减弱, 物源供应不断减少。如蛇曲河点砂坝。
漏斗形:下细上粗, 反映向上水流能量增强, 分选逐渐变好。如海相滩坝砂岩体。
齿形:a正向齿形海进式细粒沉积物覆盖在粗粒沉积物之上, 形成后积式。
b反向齿形海退式粗粒沉积物覆盖在细粒沉积物之上, 形成前积式。
1.2.3 接触关系
底部突变式:反映上下层之间存在冲刷面, 通常由河道下切造成。
顶部突变式:反映物源供应突然中断。
底部渐变式:反映砂体的堆积特点, 为水下河道冲刷能力差的表现。
顶部渐变式:反映稳定的能量减退过程, 如河道侧向迁移[3]。
1.2.4 曲线的光滑程度
光滑曲体:反映物源丰富, 水动力强, 淘洗充分, 分选好的均质沉积, 如砂坝、滩坝。
微齿状:反映物源丰富, 但改造不彻底, 分选不好, 如河道砂, 或是因季节性变化, 使流量变动而形成的沉积物粗细间互。
齿状:韵律性沉积, 物源丰富但沉积能量有节奏性变化。
1.2.5 齿中线
反映能量的周期性变化, 齿中线分为收敛 (内收敛、外收敛) 、平行 (下倾、水平、上倾) 。
2 沉积微相的测井响应特征
多项测井技术在油气勘探和开发中已经得到了运用, 其中自然电位 (SP) 和视电阻率 (RT) 曲线在解释沉积相和沉积环境中得到了广泛地应用, 特别是SP曲线的应用[2,3]。
2.1 冲积扇相
泥石流在SP曲线上与辫状河道的高幅度特征相反, 且多具反向齿形, RT曲线往往表现为高峰值。
辫状河道沉积在SP曲线上表现为中-高幅度, 正向或对称地齿形, 齿中线下倾或水平[4]。
筛积物沉积在SP曲线上表现为箱形, 高幅度, 正向齿化。
片流沉积以薄层状的中、细砂岩沉积为主, 齿中线上倾或水平, 在SP曲线上表现为低幅度箱形或钟形曲线形态。
扇前冲积平原在SP曲线上表现为低幅齿形的曲线组合特征, 齿中线互相平行且都呈水平状[6]。
2.2 河流相
2.2.1 辫状河相
心滩在SP曲线和RT曲线上都表现为中-高幅度, 呈箱形或齿化箱形。
沙滩沉积在SP曲线和RT曲线上都表现为光滑或具微齿的箱形, 齿中线呈内收敛。风的作用使得沉积物分选变好。
河道淤积在SP曲线上表现为以箱形为主, 向上泥岩层变厚, 曲线形态由齿化向微齿、光滑的形态过渡[5]。
2.2.2 曲流河相
边滩在SP曲线上表现为低-中幅度的钟形或齿化钟形, 两者有时会出现叠加, 齿中线内收敛, 泥质含量低, 电阻率较高[3]。
河道滞留沉积在SP曲线与RT曲线上都表现为高幅度齿化到微齿钟形, 齿中线下倾。
天然堤在SP曲线上表现为低幅对称齿形。RT曲线与SP曲线形态一致, 呈镜像对称。
决口扇在SP曲线上表现为中低幅的齿化或钟形曲线, 齿中线下倾或水平[3]。
漫滩若SP曲线平直, 偶有指形小尖峰, 则反映漫滩上发育湖泊沉积, RT曲线幅值也较低。若SP曲线为低幅齿形曲线组合, 则反映漫滩上发育沼泽沉积, RT曲线也呈低幅的齿化曲线形态。
2.3 三角洲相
2.3.1 三角洲平原亚相
分流河道在SP曲线与RT曲线上都表现为中幅的厚层箱状或钟形及箱形的复合体, 齿中线内收敛。
河道间在SP曲线上表现为幅度总体较低或呈锯齿状, 反映泥岩与粉砂岩互层, RT曲线为幅度较低的齿化曲线[7]。
2.3.2 三角洲前缘亚相
分流河口坝在SP曲线上表现为中-高幅齿化漏斗形, 齿中线水平。
水下河道在SP曲线上表现为低-中幅微齿或齿化钟形, 或呈箱形或箱型齿化钟形的复合, 齿中线下部水平, 上部下倾。
席状砂在SP曲线上表现为指形或低-中幅的漏斗形。
远砂坝在SP曲线上表现为数个低幅漏斗形曲线叠加或低-中幅的刺刀形、指形, 幅度由下至上逐渐加大。
朵叶间在SP曲线上表现为微齿形或低幅的平直形, RT曲线幅度值也较低。
2.3.3 前三角洲亚相
静水泥质沉积在SP曲线上为低幅度光滑平直形态, RT曲线呈低幅微齿化。
2.4 湖泊相
砂质湖滩在SP曲线与RT曲线上都表现为低-中幅的箱形或漏斗形, 齿中线水平。
泥质湖滩在SP曲线上表现为幅光滑或微齿状箱形, 中线水平为主, RT曲线低幅微齿化[7]。
砂质混合滩微相在SP曲线上表现为起伏巨大的指状, 反映砂、泥岩频繁互层。
滨湖砂坝在SP曲线上表现为中幅齿化箱形, 齿中线内收敛, RT曲线为齿化的漏斗形。
临滨砂坝在SP曲线上表现为中幅齿状的钟形, RT为中幅齿化钟形曲线。
湖底扇在SP曲线上表现为低幅漏斗形、指形、齿化箱形或微齿, RT曲线为低-中幅锯齿状。
3 讨论和结论
利用测井曲线的形态、光滑程度、幅度、组合特征等, 不仅可以作为识别地层、划分地层和地层对比的标志, 也可以用于微相的分析研究。通过系统研究各微相的测井曲线响应特征, 利用测井曲线能够较好地将各个微相区分开来, 并对于进一步研究沉积微相起到至关重要的作用。此外我国测井处理解释技术发展很快, 测井与地质、地震等学科的结合也更为紧密, 应当结合各种资料对沉积相作出综合判定。
摘要：沉积微相研究必须依靠大量的岩芯资料和测井资料。在识别大相、亚相的前提下, 岩芯资料是地下沉积相研究最重要的信息。但一个工区内所取芯的资料通常是有限的, 因此借助测井的手段对沉积微相的展布进行研究就显得非常必要了。
关键词：沉积微相,测井曲线,沉积特征
参考文献
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[7]马正.油气测井地质学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1994:91-104[7]马正.油气测井地质学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1994:91-104
测井响应特征 篇2
1 页岩气测井曲线响应特征
1.1 页岩气储集层地质特征
岩性特征:页岩是主要由固结的粘土颗粒组成的片状岩石,是地球上最普遍的沉积岩石[2]。尽管含气页岩通常被称作“黑色页岩”,其实并不仅仅是指单纯的页岩,它也包括细粒的粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩及灰岩、白云岩等。在矿物组成上,主要包括一定数量的碳酸盐、黄铁矿、粘土质、石英和有机碳。
储集物性:作为储层,含气页岩大多显示出低的孔隙度(小于10%)[3]。在十分微细的原生孔隙中存在大量的内表面积。内表面积拥有许多潜在的吸附地方[4],它可储存大量气体。页岩可以有很大的孔隙度,并在这些孔隙里储存大量的油气。页岩具有极低的渗透率,其渗透率甚全比含气致密砂岩还要低很多(远小于1×10-3μm2)。页岩中的一些天然裂缝及粉砂岩和砂岩的互层会提高渗透率,裂缝的渗透率远远大于基质渗透率,是页岩气游离气储集的主要场所。
地球化学特征:页岩层的总有机碳含量、干酪根类型、热演化程度等对页岩气的富集具有重要的控制作用。美国五大页岩中的总有机碳含量一般在1.5%~20%,通常总有机碳含量在0.5%以上的页岩可认为是有潜力的源岩[4]。在热成因的页岩气储层中,烃类是在时间、温度和压力的共同作用下生成。干酪根的成熟度可以用来预测源岩中生烃的潜能,页岩的热成熟度可以从0.4%~0.6%(临界值)到0.6%~2.0%(成熟),页岩气的生成贯穿于有机质向烃类演化的整个过程。美国页岩气盆地的页岩中的干酪根主要以Ⅰ型与Ⅱ型干酪根为主,也有部分Ⅲ型干酪根[7]。不同的干酪根类型的页岩中都生成了大量的气,干酪根的类型并不影响源岩层的产气数量,它只影响天然气吸附率和扩散率,有机质的总量和热成熟度才是决定源岩产气能力的重要变量。
1.2 页岩气测井曲线响应特征
页岩气储集层独特的岩性和地球化学特征在测井曲线上有明显的特征响应(表1)。利用测井曲线形态和测井曲线相对大小可以快速而直观地识别页岩气储集层。
识别页岩气层常用的常规测井方法主要包括自然伽马、自然电位、井径、深浅侧向电阻率、岩性密度、补偿中子与声波时差测井等。与普通页岩相比,含气页岩具有自然伽马强度高、电阻率大、地层体积密度和光电效应低等特征。自然伽马强度能区分含气页岩与普通页岩;自然电位能划分储层的有效性;深浅电阻率在一定程度上能反映页岩的含气性;岩性密度测井能定性区分岩性;补偿中子与声波时差在页岩储层为高值。通常密度随着页岩气含量的增加变小、中子与声波时差测井随着页岩气含量的增加而变大[5]。
高自然伽马强度被认为是页岩中干酪根的函数。通常情况下干酪根能形成一个使铀沉淀下来的还原环境,从而影响自然伽马曲线。高含气饱和度导致高电阻率,但电阻率也会随着流体含量和粘土类型而变化。粘土含量及干酪根的存在能降低地层体积密度,干酪根的比重较低,介于0.95~1.0 5 g/c m3之间。
2 有机质丰度的测井解释
有机质含量决定了页岩的生烃能力、孔隙空间的大小和吸附能力,对富有机质页岩的含气量起决定性的作用。产气页岩中的总有机碳含量一般为1%~20%,而0.5%认为是有潜力的页岩气源岩的下限,较高的TOC值往往代表更高的产气能力。从国内外的实测结果看,有机质含量直接影响含气量,有机质含量越高,含气量越大。两者具有近似线性的相关关系,相关程度很高[6]。利用声波时差测井、电阻率、密度测井等资料,对页岩有机质丰度做出评价。
2.1 测井重叠曲线模型建立测井评价T O C
测井评价页岩的有机质丰度是根据△Lg R与有机质TOC之间的相关性得出的关系所做的研究。△Lg R技术是埃克森(Exxon)和埃索(Esso)公司于1979年开发实验的技术[7]。这种方法采用测井曲线重叠(声波时差和电阻率曲线重叠)的间距△Lg R来直观反映有机质的相对丰度。
一般孔隙度曲线主要与固体有机质的数量有关,电阻率曲线与生成烃类的物质有关。在未成熟的烃源岩中,间距主要由声波时差曲线向左移动(增大)造成,反映有机质丰度。在成熟的源岩层,间距是由声波和电阻率共同造成的。△Lg R和TOC有很好的相关性,并且也是成熟度的函数,因此根据上述特征计算TOC的公式为:
式中:R为测井曲线不同深度所对应的电阻率值,Ω·m;
△t为测井曲线不同深度所对应的声波时差,μs/ft;
R基线为非泥页岩电阻率曲线和声波时差曲线重合时的电阻率值;
△t基线为非泥页岩电阻率曲线和声波时差曲线重合时的声波时差值,μs/ft;
k为依赖于每一个电阻率刻度所对应的声波时差的比值。
需要注意的是,在非泥页岩层段内取基线,基线段内的TOC为零值。但是实际上地层不同的曲段内,都含有有机质,只是相对的量不同。基线段的计算TOC就应该加上有机碳背景值,同样,不管间距多大,计算的TOC还应该加上背景值△TOC。故对上述公式应该校正得到下面的公式:
另外,岩性矿物组分变化也对应用Δlog R方法来识别页岩有机质含量具有影响。某层段中上段主要以黏土、石英长石成分为主,电阻率较低,中子孔隙度较高,下段含有较高的碳酸盐岩矿物成分,明显地无铀伽马测井值降低、补偿中子和补偿声波测井值减小,电阻率增大。
2.2 密度测井法
富含有机质的低孔泥页岩中,地层密度的变化对应于有机质丰度的变化。Manlike和Raja采用最小二乘拟合法,对印度洋Assam盆地碳质页岩的有机质丰度(TOC)和地层密度(ρb由测井获得)的关系进行了研究,发现TOC和ρb存在反比关系[8]。
3 含气量评价
页岩含气量是指每吨岩石中所含天然气折算到标准温度和压力条件下(101.325k Pa,25℃)的天然气总量,包括游离气、吸附气、溶解气等。目前主要关注吸附气和游离气。游离气是指以游离状态赋存于孔隙和微裂缝中的天然气;吸附气是指吸附于有机质和粘土矿物表面的天然气,以有机质吸附为主,伊利石等粘土矿物也有一定的吸附能力。
通过分类测定页岩中的游离气、吸附气,得到页岩气总含气量,是目前应用最广的页岩气含气量测定方法。游离气的测定首先通过岩心确定含水饱和度,如果含油,确定含油饱和度,进而确定游离气含气饱和度。通过建立岩电关系,利用饱和度测井确定游离气含量。吸附气含量主要通过等温吸附模拟和测井手段获取。
3.1 等温吸附模拟
等温吸附模拟可以用来直接评估有机物吸附天然气的最大能力,在煤层气研究中为成熟技术,在国外页岩气含气量研究中也为成熟技术。通过等温吸附模拟,可以研究不同有机质含量、类型、湿度等富有机质页岩的吸附特征和能力,获得吸附气含量参数数据,并与解吸等其它手段获得的数据综合,得到富有机质页岩的含气量及其变化规律的参数数据。
由于压力在页岩气吸附中的作用要远大于温度的影响。因此,可利用页岩地面样品的等温压力吸附实验模拟不同压力阶段页岩的吸附气量。理论上,最大吸附气体量由特定产气页岩的兰格缪尔体积VL决定。美国Marcellus页岩的兰格缪尔体积VL和TOC之间线性正相关关系。四川盆地龙马溪组页岩拟合结果表明TOC与兰格缪尔体积之间也有类似线性正相关性[9]。
3.2 含气量测井解释
通过测井资料综合解释确定富有机质页岩含气量,已经在北美页岩气勘探开发中普遍应用。页岩气的勘探实践表明,含气量越高,测得的地层电阻率也就越大,这与常规油气藏的规律是一致的。对于这个问题,斯仑贝谢通过测井资料确定富有机质页岩的含气量,首先要建立岩电关系,包括岩石密度与有机质含量的关系,放射性物质含量与有机质含量的关系,有机质含量与含气量的关系等。在岩电关系的基础上,通过测井资料解释精确得到粘土矿物的含量、类型和地层孔隙度,然后利用双水模型,采用ELAN-Plus优化解释程序,得到游离气饱和度。最终得到吸附气含量、游离气含量和总含气量。
4 结论
本文介绍了页岩气层的常规测井响应特征,阐述了测井方法解释有机质丰度,及有机质成熟度的解释技术,最后测井技术应用在页岩气层含气量评价中。对于页岩气的测井解释评价工作的开展具有参考意义。但是由于页岩气在岩性,尤其是成藏机制方面的独特性,常规油气勘探采用的测井评价方法难以完全适应,需要针对页岩气地层的特点,开发新的解释技术。
摘要：本文在大量调研分析的基础上,通过对页岩气的岩性、物性和地球化学特征综合分析,总结归纳了页岩气层测井响应特征;从页岩气评价的特殊性出发,通过四性关系研究,有针对性地选取测井项目,探索对页岩含气量的测井解释模式,对于今后页岩气定性和定量评价工作的开展具有重要的参考意义。
关键词：页岩气,测井相应,测井解释模型,含气量评价
参考文献
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补偿中子测井响应问题 篇3
标准的CN仪器由一个中子源和两个探测器组成 (图1) 。探测器放置在沿仪器轴几十厘米的位置上。仪器通常分散放置进行工作, 根据两个探测器的计数比确定地层孔隙度。
为了更好地了解这些仪器的工作情况, 假设试验是有益的。作为连续均匀石灰岩地层中镅-铍 (Am-Be) 中子源距离函数的热中子通量可以用数值模拟来确定。图2所示的是热中子通量与10%、20%、30%以及40%孔隙度地层源距离之比。图上可清晰地见到三个区域:流量随孔隙度增加的近区域、流量随孔隙度下降的远区域和通量与孔隙度几乎没有关系的交叉区域。
在这个半对数图上, 远区域的通量与间距呈线性下降, 而直线斜率取决于孔隙度。对于已知的地层, 远区域两个探测器的计数率之比将只能确定斜率和孔隙度。一些CN仪器使用锎-252 (Cf-252) 源, 该源可以产生一点低能中子。无论如何, Cf-252的模拟结果将基本显示相同的特点。
这种特性是由复杂的物理过程引起的。与中子核相似的物质核 (譬如氢) 在将中子放慢至热状态的过程非常快速, 因此, 氢的作用至关重要。无论充满水还是充满液态烃类的孔隙空间都含有大量的氢。这就是中子仪器对充满液体孔隙度敏感的原因。中子达到热平衡后, 经由地层扩散直至被俘获。此过程解释了热中子测井仪对热中子吸收体敏感的原因。当然, 更多要考虑的不只是氢指数 (HI) 和西格马 (∑) 。
几乎所有CN仪器的原始响应标准都是休斯顿 (UH) 大学校园的一组石灰岩地层。多数服务公司都是通过综合UH地层测量结果和其实验室得到的数据, 连同数值模拟一道来确定其仪器的基本响应, 并进行环境校正。
任何特殊CN仪器的响应都取决于该仪器的设计细节。源类型和位置、探测器类型、尺寸和间距以及仪器的其他参数都会对仪器响应产生影响。譬如, 采用氦-3正比探测器, 气体压力对敏感性影响强烈。
2 要考虑的不只是氢指数和西格马
现今有过于简化CN测量物性的趋势。许多中子孔隙度测量利用HI解释仪器响应。尽管氢在放慢快中子过程中起了极其重要的作用是事实, 但HI并不能独自充分地解释仪器响应。放射性宏观参数给出了一个更为完整的概念。图3为只采用HI所产生的问题。
中子慢化和扩散长度
给出了三种不同地层矿物中所有充满淡水孔隙的放射性宏观参数Ls和Ld。低孔隙度时, 不同的岩石类型Ls和Ld极不相同。孔隙度为零时, 无论是何种岩石类型, HI都为零, 但每种情况的CN读数将会完全不同。显然, 除HI以外, 还应考虑其他因素。只根据HI考虑中子响应的真正危害就是认为氢数量相同的所有地层中中子孔隙度值也相同。事实并非如此, 甚至在地层热中子俘获截面 (∑) 增加时, 情况更为复杂。HI恒定情况下, 高度吸收性元素浓度大时, ∑会明显增加。仍可使用宏观参数Ls和Ld, 因为Ld取决于∑, 并反映该变化。在环境校正部分将要讨论∑变量的一些特殊问题。
3 并非所有中子测井曲线都产生同值
这种观点并不意味着一支仪器必须得好于另一支仪器, 它们只是不同而已。特殊环境下[如石灰岩地层充满淡水的8 in (1 in=25.4 mm) 井眼], 所有电缆CN仪器都需要检定和校准。在这些环境里, 任何服务公司的CN仪器应该读值相同。由于LWD仪器是为特殊井眼尺寸设计的, 所以对于每个接箍尺寸而言, 为了满足井眼的特殊尺寸, 需要降低8 in井眼的技术指标。尽管如此, 由于石灰岩地层中特殊尺寸井眼充满淡水, LWD-CN仪器应该读值都相同。
不过其他情况下, 不同仪器没必要读值相同。为了证明这一观点, 只需查看一下不同服务公司提供的图版集或者公开发表的论文。Valant-Spaight等人直接阐明了该观点。他们介绍了可以测出三个比值和三条孔隙度曲线的三探测器仪器。测井曲线图给出了全部三条曲线, 可看出在纯地层中具有一致性, 泥岩层则明显不一致。如果所有情况下同一厂家的不同CN孔隙度曲线不能证明具有一致性, 那么期望不同服务公司的曲线在所有环境下都具有一致性也是不切实际的。
4 环境校正
服务公司倾其所能阐述影响CN测量结果的不同环境的校正。常规可用的校正极为冗长, 有关新钻井液或非常规井眼环境问题依旧时常被提出。与基本孔隙度响应类似, 仪器设计不同, 环境校正也不同。显而易见, 一个服务公司的测井数据必须采用这家公司的校正图表或算法来校对。遗憾的是, 也并非总是这样。软件包里并不能包括特殊仪器的所有校正值。另外, 未校正数据的质量评价常以旧图版集中一个不明确的校正值为基础。
多数对CN测井曲线的环境影响使得不同仪器的数据朝同一方向改变, 但数量可能不同。譬如, 扩大的井眼使得几乎所有的中子测井读值过高。另一方面, 井眼矿化度高会使得一支仪器读值过低, 另一支又过高。开始时, 这一情况并不容易理解。如果只根据HI和∑来判断, 那么对任何仪器的影响应该大致相同。图4所示的是相同环境对不同设计的仪器如何产生不同的影响。
该图给出的是绘制在对数比例尺上的不同孔隙度的相对长间距 (LS) 和短间距 (SS) 计数率。低孔隙度曲线朝右上方, 高孔隙度曲线则朝左下方。这种类型的曲线并不是查看CN数据的传统方式, 但却有助于用图解说明观点。红色箭头代表的是既可降低LS、又可降低SS计数的一些任意环境情况的影响。如果该位移矢量斜率为1, SS/LS不变, 则无需校正。另一方面, 如果斜率小于1, SS/LS较低, 则视孔隙度过低。类似地, 如果斜率大于1, SS/LS较高, 则视孔隙度过高。特殊仪器设计参数的细小变化在导致所需校正改变的同时, 还可改变已知环境情况的位移矢量角。
井眼矿化度影响是所提及的一种情况。几年前, 推出了一种新仪器, 它的特别之处是能降低井眼矿化度的影响。与原有仪器相比, 校正不但减少了, 而且还是在相反方向上进行。采用大量实验室 (数据) 描述的仪器和采用模拟数据描述的仪器, 校正方法至今仍旧不同。
前面的实例说明了环境情况对CN测井曲线的影响可能并不总是符合基于HI、∑或计数率的简化期望值。至关重要的是采用的环境校正要适合于采集数据的仪器。
5 助记术/曲线名称
使用CN曲线遇到的另一个障碍是缺乏对不同曲线助记术意味着什么的完整理解。每个服务公司地层评价仪的助记术是不同的。最好的办法是与服务提供商合作以确保理解正在观察的曲线的含义, 因为含义并非总是显而易见。
阿特拉斯CN仪器未校正的石灰岩孔隙度指数曲线称为CN。如果已校正过, 则叫作CNC。已得到校正的一般在测井曲线图头上或与数据有关的历史文件中列出。根据数据文件类型, 其他的字可能被附加至CNC名称上, 生成CNCSS、CNCLS或CNCDL。重要的是存档测井数据要将测井曲线与图头信息保存在一起。如有任何疑惑, 最好是整理完未校正的数据, 再整理环境校正数据。另一个可能见过的阿特拉斯曲线名称是CNCE, 它叫做现场标准曲线。
6 现场标准中子曲线
在第一条CN测井曲线推出之时, 就用比值-孔隙度变换对其进行了描述。该变换耗尽的水点相当于100%孔隙度。标准的孔隙度转换如图5所示。
历史上, 实验室数据可能已用于确定这些转换模型。数据组可能来自4个或5个石灰岩地层, 除了一个大的100%含水的水池外, 地层的孔隙度范围都是0~40%。如今, 数值模拟使建立整个范围众多数值数据组成为可能。
注意到在比值和孔隙度接近含水点时, 图6所示的斜率转换是如何增加的。这些较高的比值起因于计数率较低, 这些计数率统计精度本来就比较低孔隙度值时统计精度差。高孔隙度时增大的转换斜率在导致孔隙度曲线精确性更差的同时, 还增加了统计的不确定性。这种特点可使CN孔隙度曲线在泥岩层出现真实统计。
把最早的CN测井曲线与用不同单探测器或井壁仪记录的早期中子或伽马/中子测井曲线进行了比较。出于各种原因, 这些较早的测井曲线在极高孔隙度时不具有这种高统计性, 而早期的CN测井曲线就有明显不同。
要使新的处理结果像以前的一样, 业界感到压力巨大。通过许多新服务可以证明这一点, 这些新服务采用了模仿老式仪器响应的选择输出。对于可以降低高孔隙度地层孔隙度读数和视统计不确定性的早期CN仪器来说, 一个这样的仿效技术使孔隙度转换得以修正。该转换在孔隙度约为36%时基本上是相同的, 但大于36%时需进行修改。改进输出类型的转换或现场标准化曲线如图6红色虚线所示。
这种情况下, 现场标准化曲线响应 (CNCF) 在孔隙度约为36%时与标准转换一致;大于36%时, 呈线性关系。石英砂岩或白云岩中偏离标准方程的修正转换或标准化转换的准确点略有不同。同时, 不同仪器设计时, 情况也会稍有差别。
从历史上看, 修正的CN曲线或者标准化的CN曲线都已被彻底接受, 许多老式测井曲线代表了这种类型曲线。许多情况下, 由于新型测井仪取替了老式仪器, 所以作为选择输出的修正曲线或者标准化曲线, 通常曲线名称不变。
表面上, 修正曲线或标准化曲线与标准曲线的差异不大, 只是在超过多数储层孔隙度范围时才会出现差异。这些曲线可用于与老式曲线做表面对比。不过, 最好是使用标准曲线进行计算机处理测井分析, 分析时密度和中子数据交会图可用于推导孔隙度和矿物质。
最关键问题是确认正在观察的曲线的含义。对于阿特拉斯来说, 曲线名称包括助记术、CNCE。询问服务公司代表有关其他提供商的数据。
7 统计精度
所有的核测井曲线都要受控于计数统计学。尽管长期以来, 平均计数率可能相当稳定, 但下一现象出现的时间还不能准确确定。
有几种改进CN测井曲线精度和可重复性的方式。根据一连串深度中断信号记录某些测井数据。譬如, 每0.5 ft (1 ft=30.48 cm) 或0.25 ft可能记录一次数据。这种情况下, 更加慢速地简单测井可使仪器在每次中断信号时记录更多的计数, 并能提高精度。这种简单的解决办法却时常被忽略。
另一办法是使用滤波。几个相邻深度中断信号的数据加权平均值精度得到了提高。这种提高重复性的代价降低了地层分辨率, 但如果采样率高于仪器的实际分辨率, 滤波就会在不降低地层分辨率的情况下提高精度。
某些测井曲线通过时间来记录。可能每秒钟记录一次数据或者每隔几秒记录一次LWD数据。如果时基很短, 就可使一个或更多的时间间隔数据用于每个深度层, 得到的测井曲线与前面讨论过的基于深度的数据具有基本相同的特性。然而, 做到长时间采样 (单个基于时间的采样至少完成一个深度以上) 也是可能的。这种情况下, 通过采样时间确定精度, 而不是通过测井速度或进尺速度, 否则就会导致地层分辨率降低。
8 分辨率和探测深度
中子测井曲线的探测深度和垂直分辨率, 或者大角度井中子测井曲线沿井眼的分辨率是许多因素的函数。为了一个最重要的近似值, 会认为源-探测器间距为特殊仪器探测深度和分辨率的主要确定因素。CN仪器使问题稍微复杂化, 因为比值是通过不同间距的两个探测器得到的。事实上, SS和LS探测器的不同分辨率可在地层边界处形成“喇叭”。为了避免这样的假象, 深度滤波器通常用在SS计数率中以使其分辨率与LS探测器的分辨率在比值测出之前相匹配。对于标准CN仪器而言, 深度滤波器测量的基础分辨率为18~24 in;对于类似于LS探测器的由比值导出的孔隙度来说, 深度滤波器给出的是总的分辨率。
在合适环境下, 利用改进型分辨率处理技术使分辨率恢复至接近SS探测器分辨率。分辨率的范围有望达到12~18 in。对于具有不同分辨率的任意两个类似的测量结果该方法都起作用, 但只局限于合适环境。CN仪器利用两个探测器校正不同环境影响的视测量结果。只要环境条件改变得比地层底层的慢, 那么增强型分辨率处理技术就可使用。
关于CN仪器分辨率和探测深度, 还有另一个因素必须考虑。回忆一下氢指数部分提到的观点, 显然, 由仪器中源产生的中子云的尺寸取决于特征长度Ls和Ld。这就意味着, 对于某种程度分辨率, 探测深度取决于地层参数。低孔隙度地层, 中子移动得更远, 产生较大的中子云使探测深度较深。高孔隙度地层, 中子缓慢接近源, 产生较小中子云, 探测深度较浅。
9 采样率
在决定选择数据采集或处理的采样率时应该考虑统计精度和分辨率的概念。一般而言, 在仪器基础分辨率之内给出两块以上岩样的采样率并不需增加任何其他信息。对于具有增强型分辨率处理技术的CN仪器来说, 该采样率大约每英尺两个岩样。较高速度采样实际上并不需增加其他信息, 不能提高分辨率。可是, 较高采样率时记录的数据能够容易地被重新采样直至采样率较低。通常是在每英尺4个甚至8个岩样上记录一次数据。
这样高岩样率数据的统计精度似乎比用同一仪器或类似仪器记录的较低岩样率数据的更差。为此, 在比较记录下来的和在不同采样率上得到的测井数据精度时需格外小心。
只有在相同比率时重新取样才能实现公正比较。另外, 重新取样不丢失数据很重要。几年前, 客户抱怨与邻井数据相比的核测量结果的视精度。数据研究表明, 一条测井曲线是在每英尺2个岩样上记录的, 而另一条则是在每英尺4个岩样上。因此, 它们通过放弃每隔一个岩样来“重新取样”!
对于通过时间来记录测井数据来说, 采样率的选择非常重要。为了进一步分析, 当深度的时基数据通常被重新取样并确定时, 采样率和测井速度都必须要考虑。选择采样时间是必要的。对于高统计精度来说, 采样时间就要足够长, 但采样时间短的话, 就不要要求分辨率了。如果综合测井速度和采样率结果, 与仪器的基础分辨率相比, 分辨率降低会导致岩样变大。一般来说, 测井速度慢, 采样时间就长。
当测井速度容易控制时, 对于电缆测井来说, 这些选择相当简单明了。可是, 对于LWD数据而言, 机械钻速 (ROP) 是通过钻井操作来控制的。如果期望ROP高, 那么采样时间就要短。采样时间短, 则精度差, 但为了提高精度, 要滤波这些岩样。
10 结论
尽管CN测井曲线的使用已有多年, 但地球科学家对仪器是如何工作的和如何最好地使用测井数据方面的理解仍旧欠缺。现已思考过理解和解释中子测井曲线的几个干扰因素, 并提出了解决问题的一些方法。
人们倾向于只根据HI和∑把CN测量结果的物理性质过分简单化。尽管这些因素很重要, 但它们不仅是影响响应的因素, 而且不同仪器以不同方式对不同环境产生响应。
业界中使用的不同电缆和LWDCN测量结果并非总能产生同值。非标准环境中特殊仪器的响应可能与其他仪器完全不同。认为所有的CN测量结果都一样的想法会产生问题。
单个CN仪器就能测出许多条曲线, 所以了解曲线名称的含义非常重要。
统计精度、分辨率以及数据采样率的相关问题必须要考虑。较慢的测井速度几乎总能提高精度和重复性, 但不能总是做这种最基础的选择。采样率和滤波的选择既能影响精度也能影响分辨率, 但采样率较高也并不总是意味着分辨率较高。时间基上记录的数据说明这里还有其他复杂因素。考虑时间采样率以及测井速度或者期望钻井率取得理想的分辨率和精度也是必要的。
测井响应特征 篇4
近年来, 水平井技术日趋成熟, 给油气田开发带来了可观的效益。地层电阻率是水平井测井中要确定的重要地层参数, 其准确性直接影响储层参数的计算和储量预测[1]。目前, 确定地层电阻率主要利用双侧向测井, 但此前的研究大多基于平行界面地层的情况[2,3], 很少考虑非平行界面地层对双侧向测井响应的影响。而在实际测井环境中, 由于受沉积环境和构造作用的影响, 出现地层上、下界面不平行的情况比较普遍, 目前已有双感应测井在非平行界面地层方面的研究, 而双侧向测井在该方面的研究较少。
为此, 文章依据三维有限元素法[4], 模拟了非平行界面地层条件下地层厚度、围岩电阻率、侵入深度和侵入带电阻率对双侧向测井响应的影响。为实际测井非平行界面地层中双侧向电阻率值校正提供理论参考。
1 双侧向测井响应分析
建立水平井非平行界面地层模型, 利用三维有限元素法进行正演数值模拟计算, 分析地层界面倾角、地层厚度及侵入带对双侧向测井响应的影响。
1.1 地层界面倾角的影响 (见图1)
考虑井眼的影响, 但不考虑钻井液侵入对测井响应的影响, 在数值模拟过程中, h=6m, Rs=10Ω.m, Rt=100Ω.m, Rb=1Ω.m, dm=0.2m, 得到双侧向电阻率随界面倾角的变化关系。
当地层界面倾角较小时, θ小于40°, 对深、浅侧向电阻率的影响较小, 可以忽略不计, 此时不用进行界面倾斜校正;而当地层界面倾角较大时, θ大于40°, 随着角度的增加, 电阻率下降会越来越明显, 其影响也会愈发明显, 尤其当θ大于65°时, 随着角度的增加, 深、浅侧向电阻率下降幅度较大, 与地层真电阻率差距更大, 必须进行地层界面倾角的环境校正。
1.2 地层厚度的影响 (见图2)
无侵入的情况下, 考虑井眼对双侧向电阻率的影响。在计算过程中, h=6m, Rs=10Ω.m, Rt=100Ω.m, Rm=1Ω.m, dm=0.2m计算不同地层界面的条件下, 目的层视厚度对双侧向测井响应的影响。
当目的层视厚度较小时 (小于3m) , 界面倾角对深、浅侧向的影响比较明显。当地层界面倾角为0°时, 即为平行界面地层, 图中A曲线所示, 随着地层界面倾角增加时, 会使深、浅侧向测井响应值较平行界面地层发生偏离, 倾角越大, 偏离越明显;当目的层视厚度增加时, 深、浅侧向电阻率值也会增加, 此刻界面倾角对双侧向测井响应的影响会降低;而当目的层视厚度较大时 (大于10) , 地层界面倾角对水平井中双侧向测井响应的影响较小, 可忽略不计, 即在这种情况下无需进行地层界面倾角的环境校正。
1.3 侵入深度影响 (见图3)
考虑侵入的影响, 在数值模拟过程中, h=4m, Ri=5Ω.m, Rs=10Ω.m, Rt=100Ω.m, Rm=1Ω.m, dm=0.2m计算得到不同地层界面倾角条件下, 双侧向测井响应值随侵入深度变化的关系曲线。
随着侵入深度的增加, 不同界面倾角下的双侧向电阻率响应关系呈下降趋势, 其中浅侧向较深侧向更为明显, 当侵入深度接近1m时, 双侧向测井响应逐渐远离地层真电阻率。当界面倾角小于40°时, 三条关系曲线几乎重合, 说明双侧向测井响应主要受侵入深度的影响;而当界面倾角较大时, 关系曲线较倾角较小的曲线差异增加, 其对双侧向测井响应的影响也随之增加。
2 结束语
数值模拟结果表明, 在非平行界面地层环境下, 当目的层视厚度、围岩电阻率、侵入深度及侵入带电阻率在一定范围内时, 地层界面倾斜会导致双侧向测井响应较平行地层界面发生一定程度的偏离, 而在某些情况下其对深、浅双侧向测井响应的影响也不相同, 但界面倾角较大时, 偏离程度越严重。而当地层较厚时 (大于10) , 可以忽略界面倾斜的影响;当侵入较为严重时, 也可忽略界面倾斜的影响。
摘要：地层电阻率是测井储层评价的重要参数, 双侧向测井是确定水平井中地层电阻率的重要方法。针对实际测井环境中因上、下界面不平行, 而导致水平井双侧向测井响应不能反应地层真实情况, 采用三维有限元素法, 进行数值模拟分析。研究了水平井非平行界面倾角条件下界面倾角、地层厚度和侵入深度对双侧向测井响应的影响。结果表明在水平井中地层界面倾斜对双侧向测井响应具有一定的影响, 其影响程度与界面倾角有关。
关键词：水平井,双侧向测井,数值模拟,非平行界面
参考文献
[1]Butler R M.The potential for horizontal wells for petroleum production[J].Journal of Canadian petroleum technology, 1989, 28 (3) .
[2]汪涵明, 张庚骥.倾斜地层的双侧向测井响应[J].测井技术, 1994, 18 (6) :408-412.
[3]肖加奇, 张庚骥.水平井和大斜度井中双侧向测井响应的正演[J].石油大学学报 (自然科学版) , 1996, 20 (1) :24-28.