測(cè)井解釋基本原理

1、測(cè)井資料綜合解釋 測(cè)井資料綜合解釋 就是把多種測(cè)井方法探測(cè)到的測(cè)井信息轉(zhuǎn)換成地質(zhì)信息。簡(jiǎn)單表 示為為什么要進(jìn)行測(cè)井資料綜合解釋?zhuān)?）測(cè)井方法多達(dá)近百種，每種測(cè)井方法都有它本身的探測(cè)特性和適用范圍，僅反映 地層某一方面的物理特性局限性。2）各種測(cè)井方法又都是間接地，有條件地反映地層特性的一個(gè)側(cè)面間接性。3）井下地質(zhì)情況非常復(fù)雜，如巖石種類(lèi)多，孔隙結(jié)構(gòu)多變，流體性質(zhì)和含量各不相 同，以致不同的地層在某種測(cè)井曲線(xiàn)上很可能有相同的顯示。如GR，這就是單一測(cè)井資料解釋的多解性。因此，要全面準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)井下地層特性，需要用多種測(cè)井方法進(jìn)行綜合解釋。同時(shí) 還要參考鉆井、取心等資料。第一章測(cè)井儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)第

2、一節(jié)儲(chǔ)集層的特點(diǎn)一儲(chǔ)集層1什么是儲(chǔ)集層石油和天然氣是儲(chǔ)存在地下具有孔隙、孔洞或裂縫 （ 隙） 的巖石中的。自然界的巖 石種類(lèi)雖然很多 , 但并不是所有巖石都能儲(chǔ)存石油和天然氣。能夠儲(chǔ)存石油和天然氣 的巖石必須具備兩個(gè)條件：一是具有儲(chǔ)存油氣的孔隙、孔洞和裂縫（隙）等空間場(chǎng) 所；二是孔隙、孔洞和裂縫（隙）之間必須相互連通 , 在一定壓差下能夠形成油氣流 動(dòng)的通道。我們把具備這兩個(gè)條件的巖層稱(chēng)為儲(chǔ)集層。簡(jiǎn)單地說(shuō) , 儲(chǔ)集層就是具有連 通孔隙，即能儲(chǔ)存油氣 , 又能使油氣在一定壓差下流動(dòng)的巖層。2儲(chǔ)集層的特點(diǎn)孔隙性 儲(chǔ)集層或者說(shuō)巖石具有由各種孔隙、孔洞、裂縫（隙）形成的流體儲(chǔ)存空 間的性質(zhì)；滲透性 在

3、一定壓差下允許流體在巖石中滲流的性質(zhì)稱(chēng)為滲透性。孔隙性和滲透性是儲(chǔ)集層必須同時(shí)具備的兩個(gè)最基本的性質(zhì) , 這兩者合稱(chēng)為儲(chǔ)集 層的 儲(chǔ)油物性 。我們常說(shuō)的油層、氣層、水層、油水同層、含油水層都是儲(chǔ)集層，因?yàn)樗鼈儾还?產(chǎn)什么，都具備以上兩個(gè)條件；而泥巖層只具有孔隙性，無(wú)滲透性，所以不是儲(chǔ)集 層。儲(chǔ)集層是形成油氣層的基本條件 , 因而是應(yīng)用測(cè)井資料進(jìn)行地層評(píng)價(jià)和油氣分析 的基本對(duì)象。3儲(chǔ)集層的分類(lèi)通常按成因和巖性把儲(chǔ)集層劃分為三類(lèi) : 碎屑巖儲(chǔ)集層 、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層 與其他巖類(lèi) 儲(chǔ)集層 。前兩類(lèi)是主要的儲(chǔ)集層。不同類(lèi)型的儲(chǔ)集層具有不同的地質(zhì)特征。這里只介紹碎屑巖儲(chǔ)集層特征。二碎屑巖儲(chǔ)集層碎屑巖儲(chǔ)集層

4、為陸源碎屑巖 ,主要包括 砂巖、粉砂巖、砂礫巖和礫巖 。它們的儲(chǔ) 集空間以碎屑顆粒之間的 粒間孔隙為 主, 有時(shí)伴有裂隙 （縫） 、微孔隙以及成巖過(guò)程中 所產(chǎn)生的各種次生孔隙。在碎屑巖儲(chǔ)集層的上下一般以泥巖作為隔層 , 故在油井剖面中常常是砂巖、泥巖 交替出現(xiàn) , 測(cè)井解釋稱(chēng)之為 砂泥巖剖面 。碎屑巖主要是由 各種礦物碎屑、巖石碎屑、膠結(jié)物 （泥質(zhì)、灰質(zhì)、硅質(zhì)和鐵質(zhì) ） 及孔隙空間組成。決定碎屑巖巖性特征的主要因素是 碎屑的成分和顆粒的大小 , 并以 它們作為碎屑巖分類(lèi)和命名的主要依據(jù)。1碎屑物的礦物成分目前已發(fā)現(xiàn)的碎屑礦物約有 160種,最常見(jiàn)的約 20種。但在一種碎屑巖中 ,其主要 碎屑礦

5、物通常只有 35種, 常見(jiàn)的碎屑礦物主要有 石英、長(zhǎng)石、云母和粘土以及重礦 物。石英 是碎屑巖中分布最廣、含量最多的一種碎屑礦物 , 它主要出現(xiàn)在砂巖和粉砂 巖中（其含量可達(dá) 50%90%）在, 礫巖中的含量較少 ,在粘土巖中的含量更少。長(zhǎng)石在碎屑巖中的含量?jī)H次于石英 ,通常, 砂巖中長(zhǎng)石的平均含量為 10%15%遠(yuǎn), 小于石英含量 , 但在有些砂巖中 ,長(zhǎng)石的含量相當(dāng)高 , 可達(dá)50%。白云母和黑云母的碎屑顆粒是砂巖中常見(jiàn)的次要組分。 白云母多分布在粉砂巖和 細(xì)砂巖中；而黑云母則常出現(xiàn)在礫巖或雜砂巖中。碎屑巖中密度大于 2.86g/cm 3的礦物稱(chēng)為 重礦物,它們?cè)趲r石中的含量很少 ,一般

6、不超過(guò)1%。重礦物的種類(lèi)很多 , 常見(jiàn)的有輝石、角閃石、熒鐵礦、磁鐵礦、重晶石、 鋯英石、電氣石、金紅石等等。這些含量很少的重礦物 , 在地質(zhì)工作中常用于劃分地 層和地層對(duì)比 , 而且它們對(duì)密度、巖性密度等測(cè)井響應(yīng)也有著重要影響。巖石碎屑（巖屑）是母巖經(jīng)機(jī)械破碎形成的巖石碎塊 , 一般由兩種以上的礦物集合 體組成 , 保留著母巖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,因此巖屑是判斷母巖成分及沉積來(lái)源的重要標(biāo)志。 2碎屑顆粒的粒度1）粒度的定義及作用粒度是指顆粒的大小 ,用粒徑表示。它是碎屑顆粒最主要的結(jié)構(gòu) , 直接決定著碎 屑巖的分 類(lèi)命名和性質(zhì)。2）粒度的分類(lèi)根據(jù)粒度大小將碎屑分成礫、砂、粉砂三類(lèi) , 表1-1是我國(guó)

7、廣泛采用的碎屑顆粒的粒 度分類(lèi)表。表1-1碎屑顆粒的粒度分類(lèi)表碎屑名稱(chēng)顆植直徑（ mm）巨礫1000礫粗礫1000100中礫10010細(xì)礫101粗砂10.5砂中砂0.50.25細(xì)砂0.250.1粉砂粗粉砂0.10.05細(xì)粉砂0.050.01粘土（泥）75%者為好, 含量在50%70%者為中,含量 20%,油和水相對(duì)滲透率相等的點(diǎn) A有較高含水飽和度 （ Sw50%）,而殘余油飽 和度較低。親油儲(chǔ)集層與此相反 , 一般Swb15%,點(diǎn)A的Sw3002.22.6高值高值基值低，平直低，平直大于鉆頭直5徑煤35041.32.6SNP40低值異常不明高值，無(wú)接近鉆頭直505CNL70顯或很大煙煤最徑正

8、異常（無(wú)低煙煤）砂巖25032.12.5中等低值明顯異常中等，明顯低到中略小于鉆頭80正差異等直徑生物2003比砂巖較低比砂巖明顯異常較高，明顯較高略小于鉆頭灰?guī)r00略高還低正差異直徑石灰16522.42.7低值比砂巖無(wú)異常高值，鋸齒高值小于或等于巖50還低狀正、負(fù)差鉆頭直徑異白云15522.52.8低值比砂巖大片異常高值，鋸齒高值小于或等于巖505還低狀正、負(fù)差鉆頭直徑異硬石約164約3.0約為0最低基值高值接近鉆頭直膏徑石膏約171約2.3約為 50最低基值高值接近鉆頭直徑巖鹽約220約2.1約為0最低（鉀基值極低高值大于鉆頭直巖很高）徑例如，在淡水泥漿井中，地層剖面由砂巖、致密灰?guī)r、生物

9、灰?guī)r和泥巖四種巖石組 成。如果測(cè)井資料由 SP、微電極、聲波時(shí)差和電阻率，則可以按下列步驟區(qū)分它們： 1）用 SP曲線(xiàn)和微電極曲線(xiàn)把滲透層和非滲透層區(qū)分開(kāi)。砂巖和生物灰?guī)r得SP曲線(xiàn)有明顯得負(fù)異常， 微電極有正幅度差； 而致密灰?guī)r、 泥巖的 SP無(wú)異常 ,微電極無(wú)幅度差。2）利用聲波時(shí)差和微電極測(cè)井曲線(xiàn)區(qū)分砂巖和生物灰?guī)r。砂巖聲波時(shí)差要高于 生物灰?guī)r , 而微電極曲線(xiàn)則表現(xiàn)出砂巖的曲線(xiàn)幅度值低于生物灰?guī)r的特征。3）利用電阻率可區(qū)分泥巖和致密灰?guī)r , 致密灰?guī)r為高阻 , 泥巖為低阻。 二劃分儲(chǔ)集層儲(chǔ)集層就是具有一定孔隙性和滲透性的巖層。在人工解釋中 , 劃分儲(chǔ)集層是根據(jù) 測(cè)井資料, 并結(jié)合其他地質(zhì)

10、資料 ,把一口井中那些可能含油氣的儲(chǔ)集層劃分出來(lái) , 并 確定其頂、底界面的深度及厚度 , 以便進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)集層作出評(píng)價(jià)。關(guān)于碳酸鹽巖及裂 縫性?xún)?chǔ)集層的劃分將在第五章介紹 , 這里只介紹砂泥巖儲(chǔ)集層的劃分。砂泥巖剖面中的儲(chǔ)集層得巖性主要是砂巖、粉砂巖以及少數(shù)礫巖 , 個(gè)別地區(qū)可能 還有薄層碳酸鹽巖儲(chǔ)集層（如生物灰?guī)r等）。在儲(chǔ)集層的上下圍巖通常都是厚度較 大而穩(wěn)定的泥巖隔層。一般采用常規(guī)測(cè)井系列 , 便可準(zhǔn)確地將滲透性地層劃分出來(lái)。 常用的測(cè)井方法是自然電位 SP（或自然伽馬 GR）、微電極系測(cè)井（ ML）、井徑曲線(xiàn)。 人工解釋劃分砂泥巖剖面儲(chǔ)集層的方法是：1）將本井的取心、巖屑錄井、鉆井中油氣顯

11、示、氣測(cè)井等第一性資料標(biāo)注在綜 合測(cè)井圖上 , 并與鄰井對(duì)比 ,找出本井鉆井的目的層位 , 把測(cè)井資料分為若干解釋井 段, 每段的地層水有基本相同的含鹽量 （礦化度）, 圖3-3示出的就是一個(gè)解釋井段。2）對(duì)每個(gè)解釋井段 , 大致按以下方法劃分出每個(gè)儲(chǔ)集層。自然電位 SP或自然伽馬 GR法。砂巖儲(chǔ)集層的 SP曲線(xiàn)的明顯特征是相對(duì)于泥巖 基線(xiàn)來(lái)說(shuō)，對(duì)淡水泥漿（ RmfRw） , 在SP曲線(xiàn)上顯示負(fù)異常；反之 , 當(dāng)Rmf20Rm, 且曲線(xiàn)成尖銳的鋸齒變化，幅度差的大小、正負(fù)不定時(shí) , 則為非 滲透性致密層。當(dāng)滲透層的巖性漸變時(shí) , 微電極系測(cè)井曲線(xiàn)值與幅度差也常呈漸變形 式顯示。此外,在砂泥巖剖

12、面中 , 滲透層處存在著泥餅 , 使實(shí)測(cè)井徑值一般小于鉆頭直徑 , 且井徑曲線(xiàn)較平直。因此可參考井徑曲線(xiàn)來(lái)劃分滲透層?？紫抖葴y(cè)井曲線(xiàn)可反映地 層孔隙度大小 , 對(duì)劃分滲透層也有參考價(jià)值。一般來(lái)說(shuō) , 先用 SP（或 GR）曲線(xiàn)、 ML曲線(xiàn)及井徑曲線(xiàn)確定滲透層位置后 , 再用 ML曲 線(xiàn)準(zhǔn)確確定滲透層上、下截面。圖 3-3 示出我國(guó)砂泥巖剖面中常用的測(cè)井系列及綜合 測(cè)井圖 , 并用上述方法劃分出滲透層。按劃分儲(chǔ)集層的要求 , 用水平分層線(xiàn)逐一標(biāo)出所細(xì)分的儲(chǔ)集層界面。此時(shí)應(yīng)注 意幾點(diǎn)A要兼顧所有曲線(xiàn)的合理性來(lái)畫(huà)分層線(xiàn)。B油層、氣層和油水同層中有 0.5m以上的非滲透夾層時(shí) , 應(yīng)把夾層上下分為兩

13、個(gè)層解釋。C遇到巖性漸變層的頂界（頂部漸變層）或底界（底部漸變層） , 就分到巖性 漸變結(jié)束、純泥巖或非儲(chǔ)集層開(kāi)始為止。D在一個(gè)較厚的儲(chǔ)集層中 ,若有兩種或兩種以上的解釋結(jié)論 , 則應(yīng)分層解釋。 三儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)要點(diǎn)對(duì)測(cè)井來(lái)說(shuō) , 儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)是地層評(píng)價(jià)的基本任務(wù) , 這包括單井評(píng)價(jià) 與多井評(píng)價(jià) 。單井儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)就是在在油井地層剖面中劃分儲(chǔ)集層，評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的巖性、物性、含 油性及產(chǎn)能。 多井評(píng)價(jià)是油藏描述的基本組成部分 , 它是著眼于在面上對(duì)一個(gè)油田或 地區(qū)的油氣藏整體的多井解釋和綜合評(píng)價(jià) , 主要任務(wù)包括 : 全油田測(cè)井資料的標(biāo)準(zhǔn) 化、井間地層對(duì)比、建立油田參數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系、測(cè)井相分析與沉積相研究、單

14、井儲(chǔ)集 層精細(xì)評(píng)價(jià)、儲(chǔ)集層縱橫向展布與儲(chǔ)集層參數(shù)空間分布及油氣地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算。二者關(guān)系：?jiǎn)尉u(píng)價(jià)是多井評(píng)價(jià)的基礎(chǔ) ,而多井評(píng)價(jià)則是更高層次發(fā)展 , 是在全油 田測(cè)井資料基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)井資料更高水平的統(tǒng)一解釋和對(duì)整個(gè)地區(qū)油氣藏的綜合地質(zhì) 評(píng)價(jià)。這里主要介紹單井儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)要點(diǎn)。1巖性評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的巖性評(píng)價(jià)是指確定儲(chǔ)集層巖石所屬的巖石類(lèi)別 , 計(jì)算巖石主要礦物成 分的含量和泥質(zhì)含量 , 還可進(jìn)一步確定泥質(zhì)在巖石中分布的形式和粘土礦物的成分。1）巖石類(lèi)別：測(cè)井地層評(píng)價(jià)是按巖石的主要礦物成分確定巖石類(lèi)別 , 如砂巖、 泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、礫巖、石灰?guī)r、白云巖、石膏、硬石膏、鹽巖、花崗巖、變質(zhì) 巖、石灰質(zhì)白云巖等。

15、2）泥質(zhì)含量和粘土含量： 泥質(zhì)含量是巖石中顆粒很細(xì)的細(xì)粉砂 （ 小于 0.1mm）與 濕粘土的體積占巖石總體積的百分?jǐn)?shù) , 用符號(hào) Vsh表示。當(dāng)需要把泥質(zhì)區(qū)分為細(xì)粉砂和 濕粘土?xí)r , 則要計(jì)算巖石的 粘土含量, 它表示巖石中濕粘土的體積占巖石體積的百分 數(shù), 用 Vclay 表示。巖石中除了泥質(zhì)以外的其他造巖礦物構(gòu)成的巖石固體部分 , 我們稱(chēng)為 巖石骨架 , 這是測(cè)井的專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)。所謂確定巖石礦物成分及其含量 , 就是確定巖石骨架的礦物成 分及其體積占巖石體積的百分?jǐn)?shù)。由于巖石的礦物成分較復(fù)雜 , 而測(cè)井的分辨能力有 限,故一般只考慮一、二種主要礦物成分 ,最多能考慮六種礦物成分 , 其他忽略

16、不計(jì)。 同時(shí), 測(cè)井只注重礦物的化學(xué)成分 ,如方解石微 CaC03,白云石為 CaC03.MgC03石, 膏為 CaS04（HzO）2,硬石膏為 CaS04等。3）泥質(zhì)分布形式：泥質(zhì)分布形式是指泥質(zhì)在巖石中分布的狀態(tài) , 一般三種形式 : 分散泥質(zhì),是分布在粒間孔隙表面的泥質(zhì) , 其體積是粒間孔隙體積的一部分 ,故它 使泥質(zhì)砂巖的有效孔隙度減少； 層狀泥質(zhì),是呈條帶狀分布的泥質(zhì) , 其體積取代了 相應(yīng)純砂巖顆粒及粒間孔隙度； 結(jié)構(gòu)泥質(zhì),是呈顆粒狀分布的泥質(zhì) , 但不改變其粒 間孔隙度。因此 ,泥質(zhì)分布形式 ,對(duì)泥質(zhì)砂巖的有效孔隙度有很大影響。 粘土礦物的成分主要成分有：高嶺石、蒙脫石、伊利石和

17、綠泥石。2含油性評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的 含油性 是指巖層孔隙中是否含油氣以及油氣含量大小。 地質(zhì)上對(duì)巖心含 油級(jí)別的描述分為飽含油、含油、微含油、油斑及油跡 , 其含油性依次降低。應(yīng)用測(cè) 井資料可對(duì)儲(chǔ)集層的含油性作定性判斷 , 更多的是通過(guò)定量計(jì)算飽和度參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià) 儲(chǔ)集層的含油性。通常計(jì)算的飽和度參數(shù)有：地層含水飽和度 Sw，束縛水飽和度 Swb，可動(dòng)水飽和度 Swm，含油氣飽和度 Sh或含油飽和度 So，含氣飽和度 Sg, 殘余油飽和度 Sor，可動(dòng)油飽和度 Som，以及沖洗帶可動(dòng)油體積 Vom=Som和殘余油體積 Vor =Sor。應(yīng)用這些參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ) 集層的含油性。含油氣飽和度 Sh或含水飽和度

18、Sw無(wú)疑是評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層含油性的基礎(chǔ)和依據(jù)。 因此長(zhǎng)期以 來(lái)采用含油氣飽和度或含水飽和度作為劃分油（氣）與水層的主要標(biāo)準(zhǔn) , 并取得顯著 效果。然而 , 實(shí)踐表明,只有Sh或Sw來(lái)劃分油氣、水層 ,有時(shí)并不能準(zhǔn)確判斷地層的產(chǎn) 液性質(zhì),特別是那些束縛水含量高的低電阻率油氣層更是如此。例如 , 有的油氣層的 Sw50%,甚至高達(dá)60%70%竟, 然只產(chǎn)油氣而不出水。 因此, 含油性只是產(chǎn)層的靜態(tài)特性 的反映,是判別油氣、水層的必要條件 , 但不是充分條件。因?yàn)樗荒芡暾孛枋鰞?chǔ) 集空間油氣的儲(chǔ)集和滲流的動(dòng)態(tài)規(guī)律。我國(guó)著名測(cè)井分析家曾文沖從藏藏物理學(xué)的基本原理入手 , 以油、氣、水在地層 孔隙內(nèi)的分布與

19、滲流理論為依據(jù) , 提出應(yīng)用可動(dòng)水分析法與相對(duì)滲透率分析法來(lái)評(píng) 價(jià)油、氣、水層的解釋理論與方法 , 并在我國(guó)許多油田得到廣泛應(yīng)用 ,取得較好的效 果。其要點(diǎn)是 :油氣層是儲(chǔ)集層與所含流體 （油、氣、水）之間形成的統(tǒng)一體 , 以彼此之間的物理 作用相維系。當(dāng)多相流體并存時(shí)，儲(chǔ)集層產(chǎn)出流體的性質(zhì)將服從多相流體滲流理論 所描述的動(dòng)態(tài)規(guī)律。儲(chǔ)集層所產(chǎn)流體性質(zhì)歸根結(jié)蒂是取決于儲(chǔ)集層內(nèi)油、氣、水各 相的相對(duì)滲透率大小 , 即取決于油、氣、水在地層孔隙中的相對(duì)流動(dòng)能力。只含束縛水，不含“可動(dòng)水” , 即水的相對(duì)滲透率 Krw=0,是油氣層普遍共有的特 征。油氣層具有滲流孔隙與高比例的微孔隙組成的雙孔隙系統(tǒng)是

20、導(dǎo)致高束縛水飽和 度形成大多數(shù)低油氣飽和度特點(diǎn)的根本原因。因此 , 產(chǎn)層的含油氣飽和度大小主要取 決于它們的束縛水含量的變化。這意味著儲(chǔ)集層的含油性只是描述與區(qū)別油氣層的 必要條件 , 并非充分條件。對(duì)于油和水共滲體系 , 可建立如下的概念模型A當(dāng)儲(chǔ)集層的 Sw=Swb，Swm=0，無(wú)可動(dòng)水時(shí) , 則Krw=0（見(jiàn)圖3-2）, 而Kro1, 故地層只 產(chǎn)油不出水 , 屬于油層。B當(dāng)SwSwb,Swm有0,可動(dòng)水時(shí) , 則0Kro1,0KrwRw）時(shí)，發(fā) 生泥漿高侵。因此，淡水泥漿鉆井的水層一般是高侵，部分具有高礦化度地層水的 油氣層也可能是高侵，但 Rxo與 Rt差別較小。2）低侵剖面： Rx

21、o明顯低于 Rt，稱(chēng)為泥漿低侵或減阻侵入，低侵地層電阻率徑向變 化稱(chēng)為低侵剖面。一般在泥漿濾液電阻率大于地層水電阻率（Rmf60%時(shí), 幾乎 不再出現(xiàn)低阻環(huán)帶。同時(shí) , 泥餅的存形成就使泥漿侵入速度迅速降低 ,泥漿濾液由徑 向滲濾轉(zhuǎn)為縱向滲濾。后者主要是由于油、氣與水的密度不同產(chǎn)生的重力分異作用 所引起的。在縱向滲濾中，濾液將向下移動(dòng)，可動(dòng)油氣將向上去代替它們，這就有 可能在前述低阻環(huán)帶之前形成一個(gè)含油氣飽和度相對(duì)高，地層水較少而濾液較多的 環(huán)帶，即出現(xiàn)一個(gè)電阻率 Rxo和 Rt都要高的高阻環(huán)帶?？v向滲濾期間：泥餅厚度達(dá)到最大時(shí) , 由于泥餅滲透性很差 ( 0.01 10-3 m2), 濾液的

22、徑向滲濾很小，而縱向滲透將占優(yōu)勢(shì)。侵入帶中的濾液和低阻環(huán)帶中的地層 水都要向下移動(dòng) , 可動(dòng)油與將去代替它們 ,以致低阻環(huán)帶將逐漸消失，沖洗帶范圍將 縮小，而高阻環(huán)帶將向沖洗帶方向擴(kuò)大 , 直到最后達(dá)到平衡。固井以后：由于油氣水的重力分異作用，井眼周?chē)锌梢砸苿?dòng)的地層水和 濾液將繼續(xù)向下往油水接觸面分散，可動(dòng)油氣則向上代替它們，并逐漸恢復(fù)到泥漿 侵入前的狀態(tài)。這時(shí)的水并不是原始的地層水，而是它與濾液的混合物。 二測(cè)井方法的探測(cè)深度1. 巖性孔隙度測(cè)井巖性-孔隙度測(cè)井的探測(cè)范圍均比較小 , 多限于沖洗帶以?xún)?nèi)。自然伽馬測(cè)井的探測(cè)深度約為 15cm，在通常的測(cè)井條件下 , 自然伽馬測(cè)井的地 層分辨

23、力約為 1m。補(bǔ)償密度測(cè)井對(duì)于中等密度的地層 , 其探測(cè)深度約為 10cm。補(bǔ)償密度測(cè)井的地 層分辨力約為 1m。巖性密度測(cè)井的探測(cè)深度約為 5cm。中子測(cè)井的探測(cè)深度與地層孔隙度及源距有關(guān)。對(duì)于裸眼井中孔隙度為22%的地層，其探測(cè)深度約為 25cm；井壁中子測(cè)井的探測(cè)深度約為 18cm。中子測(cè)井的地層 分辨力約為 1m。補(bǔ)償聲波測(cè)井的探測(cè)深度很淺，對(duì)均勻地層來(lái)說(shuō)，約為 13m。由上可知 , 巖性孔隙度測(cè)井方法的探測(cè)深度均較淺。主要探測(cè)井壁附近沖洗帶地 層的巖性及孔隙度。2. 電阻率測(cè)井系列測(cè)井方法沖洗帶侵入帶原狀地層感應(yīng)測(cè)井深感應(yīng)（ 6FF40）雙感應(yīng) 深感應(yīng)（ ILd） 中感應(yīng)（ ILm

24、）普通電阻率測(cè)井電位電極系 短電位（16”）長(zhǎng)電位（ 64”）梯度電極系（ 18 8”）側(cè)向測(cè)井三側(cè)向 深三側(cè)向（ LL3d） 淺三側(cè)向（ LL3s）七側(cè)向 深七側(cè)向（ LL7d） 淺七側(cè)向（ LL7s）雙側(cè)向 深側(cè)向（ LLd ） 淺側(cè)向（ LLs）八側(cè)向（ LL8）球形聚焦（ SFL）微電阻率測(cè)井微電極測(cè)井（ ML） 微側(cè)向測(cè)井（ MLL） 鄰近側(cè)向測(cè)井（ PL） 微球形聚焦測(cè)井（ MSFL）由上可知，從探測(cè)深度來(lái)看，電阻率測(cè)井大致分為深、中、淺、微四類(lèi)：1）深探測(cè)電阻率測(cè)井有：這些電阻率測(cè)井的探測(cè)深度均為 1m以上，可探測(cè)原狀地層 的真電阻率。2）中探測(cè)電阻率測(cè)井有：它們的探測(cè)深度約為（

25、 0.31m），可探測(cè)泥漿侵入帶電阻 率。3）淺探測(cè)電阻率測(cè)井：它們的探測(cè)深度較淺（ 0.450.9m），可探測(cè)沖洗帶到過(guò)度 帶的電阻率。4）沖洗帶電阻率測(cè)井：主要探測(cè)沖洗帶電阻率；它們的電極距都很小，探測(cè)深度很 淺，故稱(chēng)為微電阻率測(cè)井。三測(cè)井系列的選擇選擇測(cè)井系列的原則對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō) , 一個(gè)地區(qū)所選用的測(cè)井系列是否合理有效 ,主要取決于它 們能否有效地鑒別巖性 , 劃分滲透性地層 ,較為精確地計(jì)算儲(chǔ)集層主要地質(zhì)參數(shù) , 可 靠地對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行油氣評(píng)價(jià) , 以及解決其他地質(zhì)問(wèn)題。歸結(jié)起來(lái) , 選擇測(cè)井的主要原 則是：能有效地鑒別油井剖面地層的巖性， 估算地層的主要礦物成分含量與泥質(zhì)含量 ,

26、 清楚地劃分出滲透性?xún)?chǔ)集層；能較為精確地計(jì)算儲(chǔ)集層的主要地質(zhì)參數(shù)，如孔隙度、含水飽和度、束縛水 飽和度和滲透率等；能可靠地區(qū)分油層、氣層和水層、準(zhǔn)確地確定含油氣飽和度, 可動(dòng)油 （氣量和殘余油氣量、油氣層有效厚度以及計(jì)算油氣地質(zhì)儲(chǔ)量；盡可能地減少和克服井眼、泥漿侵入、圍巖等環(huán)境因素的影響 , 至少能通過(guò)適 當(dāng)?shù)男Ｕ齺?lái)有效地減少和消除這些與地層性質(zhì)無(wú)關(guān)的環(huán)境因素的影響 , 獲得較為真 實(shí)地反映巖層及孔隙流體性質(zhì)的、質(zhì)量較好的測(cè)井資料。具有研究、解決地質(zhì)構(gòu)造、沉積相等地質(zhì)問(wèn)題和油田開(kāi)發(fā)及有關(guān)的工程問(wèn)題 的能力。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，在保證能有效地完成預(yù)期的油氣勘探開(kāi)發(fā)任務(wù)的前提下 應(yīng)力求測(cè)井系列簡(jiǎn)化

27、與經(jīng)濟(jì)有效 , 提高投入產(chǎn)出比 ,但切忌犧牲解決地質(zhì)問(wèn)題的能力 片面追求經(jīng)濟(jì)效益而使測(cè)井系列過(guò)分簡(jiǎn)化。第三節(jié)純巖石模型及測(cè)井響應(yīng)方程 為了應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)測(cè)井資料處理解釋 , 就必須根據(jù)所要解決的問(wèn)題應(yīng)用適 當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)物理方法,建立相應(yīng)的 測(cè)井解釋模型、導(dǎo)出測(cè)井響應(yīng)值與地質(zhì)參數(shù)之間的數(shù) 學(xué)關(guān)系 , 然后對(duì)測(cè)井資料加工處理和分析解釋 , 把測(cè)井信息轉(zhuǎn)變?yōu)楸M可能反映地質(zhì)原 貌特征的地質(zhì)信息 , 供地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)使用。目前, 在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理中采用的解釋模型有許多種 ,可按不同角度對(duì)它們大致分 類(lèi)。按 巖性分類(lèi)有：純巖石和含泥質(zhì)巖石模型；單礦物、雙礦物和多礦物模型；砂 泥巖、碳酸鹽巖、火成巖、變質(zhì)巖模型。

28、按 儲(chǔ)集空間特征分類(lèi)有: 孔隙型、雙重孔隙 型、裂縫型和孔隙 -裂縫型模型。按 孔隙流體性質(zhì)與特征 分類(lèi)有：含水巖石和含油氣 巖石模型以及陽(yáng)離子交換模型 （瓦克斯曼 -史密菠模型和雙水模型 ）。按建模方法分類(lèi) 有:巖石體積模型 ,最優(yōu)化模型和概率統(tǒng)計(jì)模型。此外 , 還可以從其它角度來(lái)對(duì)解釋模 型分類(lèi)。為了便于敘述 , 我們將以建模方法為線(xiàn)索 , 一、巖石體積物理模型由測(cè)井方法原理可知 , 許多測(cè)井方法的測(cè)量結(jié)果 ,實(shí)際上都可看成是儀器探測(cè)范 圍內(nèi)巖石物質(zhì)的某種物理量的平均值。如巖石體積密度 b, 可以看成是密度測(cè)井儀器 探測(cè)范圍內(nèi)物質(zhì) （骨架和孔隙流體 ）密度的平均值 , 即單位體積巖石的質(zhì)量

29、 （g/cm 3） 。巖 石中子測(cè)井值 N 可以看成中子測(cè)井探測(cè)范圍內(nèi)巖石物質(zhì)含氫指數(shù)的平均值 , 即單位 體積巖石的含氫指數(shù)。總之, 上述測(cè)井方法有兩個(gè)共同特點(diǎn)： 它們測(cè)量的物理參數(shù)可以看成是單位體 積巖石中各部分的相應(yīng)物理量的平均值； 在巖性均勻的情況下 , 無(wú)論任何大小的巖 石體積,它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn) ,按單位體積來(lái)說(shuō) ,都是一樣的。根據(jù)這些特點(diǎn) , 我們 在研究測(cè)井參數(shù)與地質(zhì)參數(shù)的關(guān)系時(shí) , 就可以避開(kāi)對(duì)每種測(cè)井方法微觀(guān)物理過(guò)程的 研究, 著重從宏觀(guān)上研究巖石各部分（孔隙流體、泥質(zhì)、礦物骨架）對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢 獻(xiàn),從而發(fā)展了所謂巖石體積物理模型 （簡(jiǎn)稱(chēng)體積模型 ）的研究方法。用這種方法

30、導(dǎo)出 的測(cè)井響應(yīng)方程與相應(yīng)測(cè)井理論方法和實(shí)驗(yàn)方法的結(jié)果基本一致 , 是一種很好的 近 似方法。此法的特點(diǎn)是推理簡(jiǎn)單,不用復(fù)雜的數(shù)學(xué)物理知識(shí) ,除電阻率測(cè)井外 ,對(duì)其它 具有前述“平均”概念的測(cè)井方法 , 均可導(dǎo)出具有線(xiàn)性測(cè)井響應(yīng)方程 ,既便于人們記 憶使用 , 又便于計(jì)算機(jī)計(jì)算處理。所謂巖石體積物理模型 , 就是根據(jù)測(cè)井方法的探測(cè)特性和巖石中各種物質(zhì)在物理 性質(zhì)上的差異按體積把實(shí)際巖石簡(jiǎn)化為性質(zhì)均勻的幾個(gè)部分 , 研究每一部分對(duì)巖石 宏觀(guān)物理量的貢獻(xiàn) , 并把巖石的宏觀(guān)物理量看成是各部分貢獻(xiàn)之和。這種方法的要點(diǎn) 有二：按物質(zhì)平衡原理 ,巖石體積V等于各部分體積 Vi之和,即V Vi ；如用相對(duì)

31、體積iVi表示 , 則 Vi =1。i巖石宏觀(guān)物理量 M等于各部分宏觀(guān)物理量 Mi之和,即MMi 。當(dāng)用單位體積物i 理量（一般就是測(cè)井參數(shù) ）表示時(shí), 則巖石單位體積物理量 m就等于各部分相對(duì)體積 Vi 與其單位體積物理量 mi乘積之總和 , 即m Vimi 。i石油測(cè)井中遇到的地層雖然很復(fù)雜 ,巖性類(lèi)型很多 ,但是油氣儲(chǔ)集層主要是砂泥 巖和碳酸鹽巖兩大類(lèi)。從測(cè)井解釋來(lái)看 , 由于泥質(zhì)成分與巖石骨架成分在物理性質(zhì)上 有顯著的區(qū)別 , 故可把巖石劃分為含泥質(zhì)巖石和純巖石 （ 不含泥質(zhì)或含泥質(zhì)甚少 ） 兩 類(lèi)。從數(shù)學(xué)物理觀(guān)點(diǎn)看 , 不管巖石骨架成分如何 , 均可把儲(chǔ)集層簡(jiǎn)化為兩種簡(jiǎn)單的巖 石體積

32、模型： 純巖石模型,由巖石骨架及其孔隙流體組成； 含泥質(zhì)巖石體積模型, 由 泥質(zhì)、巖石骨架及其孔隙流體組成。當(dāng)?shù)貙訋r性復(fù)雜、骨架礦物的物理性質(zhì)明顯不 同時(shí), 還可以把骨架礦物分為兩種或多種 ,從而建立雙礦物巖石體積模型和多礦物巖 石體積模型。但最基本的是純巖石和泥質(zhì)巖石兩種體積模型 , 因此,本節(jié)主要介紹純 巖石體積模型。二純巖石水層模型及測(cè)井響應(yīng)方程純砂巖水層巖石結(jié)構(gòu)及其等效體積模型如圖 1-5 所示。砂巖骨架礦物顆粒的物理 性質(zhì)比較接近 , 且與孔隙中的水或泥漿濾液的物理性質(zhì)有很大差別。如石英等礦物顆粒幾乎是不導(dǎo)電的 , 而地層水是可導(dǎo)電的；礦物顆粒的密度比地層水的密度大一倍以 上；礦物顆

33、粒傳播聲波的速度也比地層水大得多。因此 , 從物理性質(zhì)上考慮 , 可把純 砂巖分成巖石骨架和和孔隙兩部分。設(shè)沿井軸截取一塊長(zhǎng)為 L, 體積為 V的純巖石正方體，其斷面結(jié)構(gòu)如圖 3-1(a) 所 示。設(shè)想把巖石骨架集中在一起 , 礦物顆粒間沒(méi)有孔隙，成為一塊物理性質(zhì)均勻、長(zhǎng) 為L(zhǎng)ma、體積為 Vma的巖石骨架；而孔隙部分則是長(zhǎng)為 L 、總體積為 V 。這就是與純砂 巖等效的體積模型 , 如圖3-1(b) 所示。顯然有以下關(guān)系 :V=Vma+V ； L=Lma+ L而巖石的孔隙度 為 VV根據(jù)上述純砂巖水層的體積模型 , 可以導(dǎo)出各種測(cè)井值與巖石孔隙度等參數(shù)之間 的基本關(guān)系式。電阻率測(cè)井對(duì)純砂巖來(lái)

34、說(shuō) , 可以認(rèn)為巖石骨架基本上是不導(dǎo)電的 , 只有巖石孔道中的流體導(dǎo) 電。而巖石孔道是彎曲的 , 電流在巖石中也是曲折流動(dòng)的。故可根據(jù)電流流動(dòng)情況把 巖石體積模型簡(jiǎn)化為圖 3-2 的等效模型。設(shè)ro 、rma和 rw 分別表示巖石、骨架和孔隙流體的電阻 , 根據(jù)電阻并聯(lián)原理有 : 可認(rèn)為純砂巖骨架得電阻率趨于無(wú)窮大，故上式可改為式中 Lw和 Aw一分別代表電流通過(guò)等效孔道的長(zhǎng)度和截面積。由于V=LA, V LwAW , 將上式整理得RoRwLw3-19)式中 Lw /L 孔隙孔道的彎曲程度常稱(chēng)為孔道曲折度；Ro/Rw一飽含水的純巖石電阻率與地層水電阻率之比值 , 通常稱(chēng)為地層因素或相對(duì)電阻率

35、, 用F表示。上式表明, 飽含水的純巖石電阻率 Ro與地層水電阻率 Rw成正比,與孔隙度成反 比, 并與孔隙孔道的曲折度有密切關(guān)系。1942年Archie 發(fā)表了他的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果 ,他認(rèn)為, 對(duì)于飽含礦化度大于 20000mg/L 的地層水的純砂巖樣品 , 孔隙中100%含水時(shí)的電阻率 Ro與地層水電阻率 Rw之比值, 即 地層因素 F=Ro/Rw為一常數(shù) ,而且F值只與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和孔隙形狀有關(guān) 與地層水電阻率 Rw無(wú)關(guān)。在以F為縱坐標(biāo), 以為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上 (圖3-3),F- 關(guān)系基本為一條直線(xiàn) , 由此得出F Ro /Rw a/ m (3-20)式中a一與巖石有關(guān)的比例系

36、數(shù) ,一般為 0.61.55 ；m一巖石的膠結(jié)指數(shù) ,是與巖石膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)的指數(shù) ,一般為 1.53, 常取 2左右。式( 3-20) 稱(chēng)為 Archie 公式?？梢?jiàn)地層因素 F是100%飽和地層水的巖石電阻率 Ro 與所含地層水電阻率 Rw的比值, 其大小主要取決于地層孔隙度 ,且與巖石性質(zhì)、膠結(jié) 程度和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān) , 但與地層水電阻率無(wú)關(guān)。對(duì)比式 (3-19) 與(3-20) ，可見(jiàn), 地層 因素F與孔隙度 成反比,并隨巖石孔道的曲折度 Lw / L增大而明顯增大 , 但與Rw無(wú)關(guān)。 因此, 對(duì)巖性和孔隙度一定的純巖石來(lái)說(shuō) ,地層因素F是一個(gè)常數(shù)。在實(shí)際工作中 ,由 于孔道曲折

37、度 Lw / L很難確定 , 故一般采用阿爾奇公式(式 (3-20) 來(lái)解釋。顯然由式 (3-20) 計(jì)算的孔隙度應(yīng)為巖石的含水孔隙度。這里強(qiáng)調(diào)指出,阿爾奇公式中的 a與m是兩個(gè)重要的解釋參數(shù) ,它們對(duì)解釋結(jié)果有 著重要的影響 , 而且a與m是相互制約 , 密切相關(guān)的。一般說(shuō) ,a 大,m就?。?a小,m就大。 由于a和m值與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系。因此 , 應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的 巖性來(lái)合理選擇 m和a值。同理, 當(dāng)沖洗帶巖石孔隙完全被泥漿濾液飽和時(shí) ,則有與式(3-20) 類(lèi)似的關(guān)系式FxoRxoRmf3-21)Rxo和Rmf一分別為飽含泥漿濾液的沖洗帶電阻率和泥漿濾液電阻率；F

38、xo一沖洗帶的地層因素。綜上所述 , 巖石體積模型方法的基本點(diǎn)是 : 按物理性質(zhì)的差別 , 把巖石當(dāng)作是由幾個(gè) 部分組成的 , 而且?guī)r石的總體積等于各部分體積之和；巖石的某一宏觀(guān)物理量 M等于 各部分同一物理量之總和 , 即 MM i 。具體說(shuō)可分兩類(lèi)： 一類(lèi)象孔隙度測(cè)井那樣的i方法, 巖石的宏觀(guān)物理參數(shù)(如 t b 等)就等于各部分相對(duì)體積與其相應(yīng)的單位體積 物理參數(shù)乘積之總和 , 其體積模型公式都是線(xiàn)性方程。根據(jù)這些特點(diǎn) ,很容易寫(xiě)出這 類(lèi)線(xiàn)性方程體積模型公式。另一類(lèi)是象電阻率測(cè)井方法 , 其宏觀(guān)物理量不等于其體積 與單位物理量之乘積 , 必需根據(jù)物理意義 ,用等效體積的方法來(lái)建立具體的體

39、積模型 公式。三純巖石油氣層模型及測(cè)井響應(yīng)方程純砂巖油氣層的孔隙中 , 除了地層水外還有油氣。純砂巖油氣層的巖石結(jié)構(gòu)、等 效體積模型及其物理參數(shù)如圖 3-12 所示顯然, 當(dāng)巖石飽和水和油氣時(shí) ,巖石的孔隙體積 V 等于地層含水部分體積 Vw,與 含油氣部分體積 Vh 之和V =Vw +Vh按飽和度定義：1 VVw VVh Sw Sh （3-22）在泥漿沖洗帶中 , 巖石孔隙中飽含的原始流體受到鉆井泥漿濾液的侵入或沖洗 , 巖石孔隙體積 V 等于泥漿濾液體積 Vxo殘余油氣體積 Vhr之和：V =Vxo+Vhr 。設(shè)Sxo VxoV 為沖洗帶的含水飽和度； Shr Vhr V 為沖洗帶的殘余油

40、氣飽度。同理有Sxo Shr 1(3-23)2. 電阻率測(cè)井含油氣的砂巖中只有一部分孔隙體積充填導(dǎo)電的地層水 , 而其余的孔隙體積則充填不導(dǎo)電的油氣。因此 , 含油氣層導(dǎo)電的孔隙結(jié)構(gòu)要比純水層復(fù)雜得多。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn), 我們?nèi)钥捎妙?lèi)似圖 3-10的模型及其等效電路 , 來(lái)計(jì)算含油氣巖石電阻率。顯然含油氣巖石中單位體積巖石內(nèi)導(dǎo)電的孔隙水體積為Sw , 參考公式 （3-19）, 可直接寫(xiě)Rt1SwRtR021 LwSwLw3-34)出含油氣純砂巖的電阻率 Rt的公式23-33)LwL了比較同一巖石在含油與不含油時(shí)的電阻率差別 , 將式（3-33） 除以式（ 3-19）得比值 Rt /R0 表示一個(gè)地

41、層在含油氣時(shí)的電阻率 Rt比它完全含水時(shí)的電阻率 R0所增大的倍數(shù), 故稱(chēng)為電阻增大系數(shù)或油氣層電阻率指數(shù) , 用I 表之。 Lw / Lw表示含油氣巖石導(dǎo)電孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 , 它不僅與巖石原來(lái)的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān) ,而且還與油、氣、水在孔 隙中的分布狀況有關(guān)。上式表明 , 油氣層的電阻增大系數(shù) I, 不僅與地層含水飽和度 Sw 有關(guān), 而且與 Lw / L w比值有更為密切的關(guān)系。Archie 同樣用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 對(duì)于同樣純砂巖，在地層水電阻率和孔隙度一定時(shí) , 巖 樣的含油飽和度 So（=1-Sw） 越高, 則巖石的電阻率也越高；含油飽和度 So越低, 巖石電 阻率亦越低。為了消除地層水和孔隙

42、度的影響 , 采用電阻增大系數(shù) I, 即含油巖石電阻 率Rt與該巖石完全含水時(shí)的電阻率 R0之比, 在同樣巖石中 , 電阻增大系數(shù) I只與巖石含 油飽和度 So（ 或Sw）有關(guān), 而與地層水電阻率 Rw和巖石孔隙度 等因素?zé)o關(guān)。在以 I 為縱坐標(biāo), 以Sw為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上 （ 圖3-13）, I-S w關(guān)系基本為一直線(xiàn) , 由此得出 : b一與巖性有關(guān)的常數(shù) , 一般很接近于 1, 常取 1。RtR0RtFRwSwnb(1 So)n3-35)n一飽和度指數(shù) , 與油、氣、水在孔隙度中分布狀況有關(guān) , 其值在 1.04.3 之間 , 以1.52.2 者居多 , 常取n=2。式（ 3-35

43、）也稱(chēng)為 Archie 公式, 應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料確定每個(gè)地區(qū)的 b值和n值同理, 對(duì)沖洗帶來(lái)說(shuō) , 當(dāng)其巖石孔隙中含有殘余油氣時(shí)的電阻率為 Rxo, 而該沖洗帶巖石完全飽含泥漿濾液時(shí)的電阻率應(yīng)為FxoRmf , 故可得類(lèi)似于式（ 3-35）的公式 :RxoFRxo mfbSxno（1 bShr）n （3-36）當(dāng)令b=1時(shí),可改寫(xiě)上式為 :Fxo Fxo Sxno（3-37 ）式中 Fxo Rxo /Rmf 一沖洗帶的視地層因素Fxo則為沖洗帶的真地層因素。 Fxo等于真正的地層因素 F。四 Archie 公式及其應(yīng)用Archie 根據(jù)實(shí)驗(yàn)分別得出的上述含水純巖石和含油氣純巖石的電阻率測(cè)井

44、解釋 的關(guān)系式統(tǒng)稱(chēng)為 Archie 公式, 其一般形式歸結(jié)如下 :F Ro / Rw a/ m （3-38 ）IR0FRwSwn（1 So）n （3-39 ）Ro-100%飽和地層水的巖石電阻率 , m；Rw一地層水電阻率 , m； 一巖石有效孔隙度 , 小數(shù)； a一與巖性有關(guān)的巖性系數(shù) , 一般為 0.61.53 ； m一膠結(jié)指數(shù) , 與巖石膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)的指數(shù) , 一般為 1.53, 常取 2左右；F一一地層因素 , 它是100%飽和地層水的巖石電阻率 R0。與所含地層水電阻率 Rw的比值, 其大小主要取決于地層孔隙度 , 且與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)等有關(guān) , 但與 地層水電

45、阻率 Rw無(wú)關(guān)；Rt一巖石真電阻率 , m； b一與巖性有關(guān)的系數(shù)，一般接近于 1,常取b=l ；n一飽和度指數(shù) ,與油、氣、水在孔隙中的分布狀況有關(guān) ,其值1.04.3, 以1.52.2 者 居多, 常取n=2；Sw一巖石含水飽和度 , 小數(shù)； Sh一巖石含油氣飽和度 , 小數(shù)；I 一電阻增大系數(shù) , 它是含油氣巖石真電阻率 Rt 與該巖石 100%飽含地層水時(shí)的電阻率 R0的比值,其大小基本決定于此 Sw（或Sh）, 但與地層的孔隙度和地層水電阻率無(wú)關(guān)。雖然Archie 公式本來(lái)是對(duì)具有粒間孔隙的純地層得出的 ,但實(shí)際上 ,它們可用于絕 大多數(shù)常見(jiàn)儲(chǔ)集層。在目前常用的測(cè)井解釋關(guān)系式中 ,只

46、有Archie 公式最具有綜合性 質(zhì), 它是連接孔隙度測(cè)井和電阻率測(cè)井兩大類(lèi)測(cè)井方法的橋梁 ,因而成為測(cè)井資料綜 合定量解釋的最基本解釋關(guān)系式。實(shí)際應(yīng)用時(shí) , 一般先用孔隙度測(cè)井資料計(jì)算地層孔 隙度，用 Archie 公式計(jì)算地層因素 F, 再根據(jù)地層真電阻率 Rt和地層水電阻率 Rw,由 Archie 公式計(jì)算地層含水飽和度 Sw或含油氣飽和度 Sh。典型的聲 - 感組合測(cè)井資料解 釋,就是先用聲波時(shí)差 t計(jì)算 ,再利用感應(yīng)測(cè)井視電阻率作孔 ,由Archie 公式定量 計(jì)算Sw或Sh,由此對(duì)儲(chǔ)集層含油氣水性質(zhì)作出評(píng)價(jià) , 這種解釋方法在我國(guó)得到廣泛應(yīng) 用。在定性判斷油水層中常采用同一井相鄰油

47、水層電阻率比較的方法 : 如地層電阻 率Rt大于等于標(biāo)準(zhǔn)水層電阻率的 35倍, 即Rt/R035,則該層可能就是油氣層。由 Archie 公式知, 這種比較方法的依據(jù) , 就是解釋井段內(nèi)各地層均有相近的 Ro=FRw=a/ m值, 即只能在 Rw相同的井段內(nèi) , 將孔隙度和巖性與標(biāo)準(zhǔn)水層基本相同 的地層作比較。但不能將 Rw、和巖性相差大的地層互相比較。由Archie 公式得RW=Ro/F=Ro m/a 。在解釋井段內(nèi)選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較 厚的標(biāo)準(zhǔn)水層 , 采用深探測(cè)電阻率和孔隙度測(cè)井資料 ,即可用此式計(jì)算出地層水電阻 率RW。任一地層真電阻率 Rt 與其地層因素的比值 Rt/F 稱(chēng)為視

48、地層水電阻率 Rwa: RWa=Rt /F=Rtm/a(3-13) 視地層水電阻率 Rwa是測(cè)井解釋中的一個(gè)重要概念。顯然 , 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水層 ,Rwa=Rw；對(duì)油 氣層, 由于RtR0,故RwaRw,一般把 Rwa/Rw35作為含油氣層的標(biāo)志之一。Archie 公式假設(shè)地層是純巖石，不含泥質(zhì)和其他導(dǎo)電礦物 , 巖石骨架不導(dǎo)電 , 巖 石的導(dǎo)電性取決于連通孔隙中的地層水。故用電阻率資料按 Archie 公式計(jì)算的孔隙 度, 代表地層水所占的孔隙度 , 稱(chēng)為含水孔隙度 , 用w表示。因它是用深探測(cè)電阻率 計(jì)算的 , 故又稱(chēng)電阻率孔隙度 R, R即w。對(duì)于含油氣地層 , 由于油氣不導(dǎo)電 , 故按 Rt

49、/Rw=a/ 計(jì)算的孔隙度 , 仍然代表地層含水孔隙度。因此 , 對(duì)純或較純地層來(lái)說(shuō) , 用孔隙度測(cè)井資料計(jì)算出地層有效孔隙度 , 用下式計(jì)算地層含水孔隙度 w 當(dāng)?shù)貙?100%飽含水時(shí) , w=；當(dāng)?shù)貙拥暮蜌怙柡投容^高時(shí) , 由于RtR0,故w。 一般常把 / w35作為判斷油氣層的一個(gè)重要標(biāo)志。當(dāng)用孔隙度測(cè)井資料計(jì)算地層孔隙度 , 用Rt( 或深探測(cè)電阻率 ) 計(jì)算地層含水 孔隙度 w，用Rxo計(jì)算沖洗帶含水孔隙度 xo時(shí), 則可對(duì)地層孔隙流體性質(zhì)作進(jìn)一步 分析。此時(shí) h=- w表示地層中油氣所占的孔隙度 , 稱(chēng)為油氣孔隙度； hm=xo- w表示沖洗帶中被泥漿濾驅(qū)替的油氣所占的孔隙度

50、, 稱(chēng)為可動(dòng)油氣孔隙 度；hr=-xo表示沖洗帶中未被泥漿濾液驅(qū)替的油氣所占的孔隙度 , 稱(chēng)為殘余油 氣孔隙度。當(dāng)用孔隙度測(cè)井和電阻率測(cè)井資料分別計(jì)算出 、w和xo時(shí), 就可以 分析地層的含油氣孔隙度 h, 可動(dòng)油氣孔隙度 hm和殘余油氣孔隙度 hr了, 由此, 可估計(jì)油氣層的產(chǎn)能。在應(yīng)用 Archie 公式時(shí) , 應(yīng)注意以下幾點(diǎn) :Archie 公式中的 m、a、n、b及Rw等參數(shù) , 對(duì)應(yīng)用 Archie 公式的效果有十分重要 的影響 , 而且它們又是隨地區(qū)甚至解釋層段而變的 , 故應(yīng)根據(jù)本地區(qū)地質(zhì)特征 ,用實(shí) 驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法得出適合于本區(qū)的這些解釋參數(shù)值。應(yīng)用Archie 公式的理想條件應(yīng)是

51、具有顆粒孔隙的純地層 ,對(duì)泥質(zhì)含量少的地層 也可取得較好結(jié)果。但對(duì)含粘土或泥質(zhì)較多的地層和裂縫性地層 ,直接應(yīng)用Archie 公 式解釋時(shí) , 往往得不到令人滿(mǎn)意的結(jié)果。此時(shí) , 應(yīng)作相應(yīng)的改進(jìn)。第三章純巖石模型及測(cè)井響應(yīng)方程 為了應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)測(cè)井資料處理解釋 , 就必須根據(jù)所要解決的問(wèn)題應(yīng)用適 當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)物理方法,建立相應(yīng)的 測(cè)井解釋模型、導(dǎo)出測(cè)井響應(yīng)值與地質(zhì)參數(shù)之間的數(shù) 學(xué)關(guān)系 , 然后對(duì)測(cè)井資料加工處理和分析解釋 , 把測(cè)井信息轉(zhuǎn)變?yōu)楸M可能反映地質(zhì)原 貌特征的地質(zhì)信息 , 供地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)使用。目前, 在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理中采用的解釋模型有許多種 ,可按不同角度對(duì)它們大致分 類(lèi)。按 巖性分類(lèi)有

52、：純巖石和含泥質(zhì)巖石模型；單礦物、雙礦物和多礦物模型；砂 泥巖、碳酸鹽巖、火成巖、變質(zhì)巖模型。按 儲(chǔ)集空間特征分類(lèi)有: 孔隙型、雙重孔隙 型、裂縫型和孔隙 -裂縫型模型。按 孔隙流體性質(zhì)與特征 分類(lèi)有：含水巖石和含油氣 巖石模型以及陽(yáng)離子交換模型 （瓦克斯曼 -史密菠模型和雙水模型 ）。按建模方法分類(lèi) 有:巖石體積模型 ,最優(yōu)化模型和概率統(tǒng)計(jì)模型。此外 , 還可以從其它角度來(lái)對(duì)解釋模 型分類(lèi)。為了便于敘述 , 我們將以建模方法為線(xiàn)索 , 一、巖石體積物理模型由測(cè)井方法原理可知 , 許多測(cè)井方法的測(cè)量結(jié)果 ,實(shí)際上都可看成是儀器探測(cè)范 圍內(nèi)巖石物質(zhì)的某種物理量的平均值。如巖石體積密度 b, 可以

53、看成是密度測(cè)井儀器 探測(cè)范圍內(nèi)物質(zhì) （骨架和孔隙流體 ）密度的平均值 , 即單位體積巖石的質(zhì)量 （g/cm 3） 。巖 石中子測(cè)井值 N可以看成中子測(cè)井探測(cè)范圍內(nèi)巖石物質(zhì)含氫指數(shù)的平均值 , 即單位 體積巖石的含氫指數(shù)?？傊? 上述測(cè)井方法有兩個(gè)共同特點(diǎn)： 它們測(cè)量的物理參數(shù)可以看成是單位體 積巖石中各部分的相應(yīng)物理量的平均值； 在巖性均勻的情況下 , 無(wú)論任何大小的巖 石體積,它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn) ,按單位體積來(lái)說(shuō) ,都是一樣的。根據(jù)這些特點(diǎn) , 我們 在研究測(cè)井參數(shù)與地質(zhì)參數(shù)的關(guān)系時(shí) , 就可以避開(kāi)對(duì)每種測(cè)井方法微觀(guān)物理過(guò)程的研究, 著重從宏觀(guān)上研究巖石各部分（孔隙流體、泥質(zhì)、礦物骨架）對(duì)

54、測(cè)量結(jié)果的貢 獻(xiàn),從而發(fā)展了所謂巖石體積物理模型 （簡(jiǎn)稱(chēng)體積模型 ）的研究方法。用這種方法導(dǎo)出 的測(cè)井響應(yīng)方程與相應(yīng)測(cè)井理論方法和實(shí)驗(yàn)方法的結(jié)果基本一致, 是一種很好的 近似方法。此法的 特點(diǎn)是推理簡(jiǎn)單 , 不用復(fù)雜的數(shù)學(xué)物理知識(shí) ,除電阻率測(cè)井外 , 對(duì)其它 具有前述“平均”概念的測(cè)井方法 , 均可導(dǎo)出具有線(xiàn)性測(cè)井響應(yīng)方程 ,既便于人們記 憶使用 , 又便于計(jì)算機(jī)計(jì)算處理。所謂巖石體積物理模型 , 就是根據(jù)測(cè)井方法的探測(cè)特性和巖石中各種物質(zhì)在物理 性質(zhì)上的差異按體積把實(shí)際巖石簡(jiǎn)化為性質(zhì)均勻的幾個(gè)部分 , 研究每一部分對(duì)巖石 宏觀(guān)物理量的貢獻(xiàn) , 并把巖石的宏觀(guān)物理量看成是各部分貢獻(xiàn)之和。這種

55、方法的要點(diǎn) 有二：按物質(zhì)平衡原理 , 巖石體積 V等于各部分體積 Vi之和, 即V Vi ；如用相對(duì)體積iVi表示 , 則 Vi =1。i巖石宏觀(guān)物理量 M等于各部分宏觀(guān)物理量 Mi之和,即MMi 。當(dāng)用單位體積物i 理量（一般就是測(cè)井參數(shù) ）表示時(shí), 則巖石單位體積物理量 m就等于各部分相對(duì)體積 Vi 與其單位體積物理量 mi乘積之總和 , 即m Vimi 。i從數(shù)學(xué)物理觀(guān)點(diǎn)看 , 不管巖石骨架成分如何 ,均可把儲(chǔ)集層簡(jiǎn)化為兩種簡(jiǎn)單的巖 石體積模型： 純巖石模型,由巖石骨架及其孔隙流體組成； 含泥質(zhì)巖石體積模型 , 由 泥質(zhì)、巖石骨架及其孔隙流體組成。二純巖石水層模型及測(cè)井響應(yīng)方程純砂巖水層

56、巖石結(jié)構(gòu)及其等效體積模型如圖 1-5 所示。可把純砂巖分成巖石骨架 和和孔隙兩部分。設(shè)沿井軸截取一塊長(zhǎng)為 L, 體積為V的純巖石正方體，其斷面結(jié)構(gòu)如圖 3-1（a） 所 示。設(shè)想把巖石骨架集中在一起 , 礦物顆粒間沒(méi)有孔隙，成為一塊物理性質(zhì)均勻、長(zhǎng)為L(zhǎng)ma、體積為Vma的巖石骨架；而孔隙部分則是長(zhǎng)為 L 、總體積為V 。這就是與純砂 巖等效的體積模型 , 如圖3-1(b) 所示。顯然有以下關(guān)系 :V=Vma+V ； L=Lma+ L而巖石的孔隙度 為 VV電阻率測(cè)井對(duì)純砂巖來(lái)說(shuō) , 可以認(rèn)為巖石骨架基本上是不導(dǎo)電的 , 只有巖石孔道中的流體導(dǎo) 電。而巖石孔道是彎曲的 , 電流在巖石中也是曲折流

57、動(dòng)的。故可根據(jù)電流流動(dòng)情況把 巖石體積模型簡(jiǎn)化為圖 3-2 的等效模型。設(shè)ro、rma和 rw分別表示巖石、骨架和孔隙流體的電阻 , 根據(jù)電阻并聯(lián)原理有 : 可認(rèn)為純砂巖骨架得電阻率趨于無(wú)窮大，故上式可改為 式中 Lw和 Aw一分別代表電流通過(guò)等效孔道的長(zhǎng)度和截面積。由于V=LA, V Lw AW ,將上式整理得RoRw21 LwL3-1)式中 Lw /L 孔隙孔道的彎曲程度常稱(chēng)為孔道曲折度；Ro/Rw一飽含水的純巖石電阻率與地層水電阻率之比值 , 通常稱(chēng)為地層因素或相對(duì)電阻率 , 用F表示。上式表明, 飽含水的純巖石電阻率 Ro與地層水電阻率 Rw成正比,與孔隙度成反 比, 并與孔隙孔道的曲

58、折度有密切關(guān)系。1942年Archie 發(fā)表了他的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果 ,他認(rèn)為, 對(duì)于飽含礦化度大于 20000mg/L 的地層水的純砂巖樣品 , 孔隙中100%含水時(shí)的電阻率 Ro與地層水電阻率 Rw之比值, 即 地層因素 F=Ro/Rw為一常數(shù) ,而且F值只與巖樣的孔隙度、膠結(jié)程度和孔隙形狀有關(guān) 與地層水電阻率 Rw無(wú)關(guān)。在以F為縱坐標(biāo), 以為橫坐標(biāo)的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上 (圖3-3),F- 關(guān)系基本為一條直線(xiàn) , 由此得出F Ro /Rw a/ m (3-2)式中a一與巖石有關(guān)的比例系數(shù) ,一般為 0.61.55 ；m一巖石的膠結(jié)指數(shù) , 是與巖石膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)的指數(shù) ,一般為 1.53, 常

59、取 2左右。式( 3-2) 稱(chēng)為 Archie 公式。可見(jiàn)地層因素 F是100%飽和地層水的巖石電阻率 Ro與 所含地層水電阻率 Rw的比值, 其大小主要取決于地層孔隙度 , 且與巖石性質(zhì)、 膠結(jié)程 度和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān) , 但與地層水電阻率無(wú)關(guān)。對(duì)比式 (3-1) 與(3-2) ，可見(jiàn), 地層因素 F 與孔隙度 成反比 , 并隨巖石孔道的曲折度 Lw /L 增大而明顯增大 , 但與Rw無(wú)關(guān)。因此 , 對(duì)巖性和孔隙度一定的純巖石來(lái)說(shuō) , 地層因素 F是一個(gè)常數(shù)。在實(shí)際工作中 , 由于孔道 曲折度 Lw /L 很難確定 , 故一般采用阿爾奇公式(式 (3-2) 來(lái)解釋。顯然由式( 3-20) 計(jì)算的

60、孔隙度應(yīng)為巖石的含水孔隙度。這里強(qiáng)調(diào)指出 , 阿爾奇公式中的 a與m是兩個(gè)重要的解釋參數(shù) ,它們對(duì)解釋結(jié)果有 著重要的影響 , 而且a與m是相互制約 , 密切相關(guān)的。一般說(shuō) ,a 大,m就??； a小,m就大。 由于a和m值與巖石性質(zhì)、膠結(jié)情況、孔隙結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系。因此 , 應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的 巖性來(lái)合理選擇 m和a值。Fxoam同理, 當(dāng)沖洗帶巖石孔隙完全被泥漿濾液飽和時(shí) ,則有與式 (3-2) 類(lèi)似的關(guān)系式3-3)Rxo和Rmf一分別為飽含泥漿濾液的沖洗帶電阻率和泥漿濾液電阻率；Fxo一沖洗帶的地層因素。三純巖石油氣層模型及測(cè)井響應(yīng)方程純砂巖油氣層的孔隙中 , 除了地層水外還有油氣。純砂巖油氣