測井巖石物理常見問題及對策課件

如何做好反演之——測井巖石物理常見問題及對策賽吉紀地球科技（北京）有限公司二〇一四年五月周水生（一）

什么樣的測井-巖石物理研究流程適用于反演的需求？2面向定量地震解釋的測井-巖石物理研究流程環(huán)境校正及多井一致性處理儲層參數(shù)測井解釋模型Vclay,Φ,Sw測井等基礎數(shù)據(jù)地震巖石物理模型儲層物性參數(shù)(Vsh,Φ,Sw…)同步單井資料質(zhì)量控制儲層參數(shù)質(zhì)控測井地層評價巖石物理建模地球物理正演地震分辨率下限研究井旁地震道集正演儲蓋AVO特征分析地震反演參數(shù)定量解釋方法迭代巖石物理量版地質(zhì)實體模型正演子波調(diào)諧效應分析p,Vp,Vs正演及儲層流體置換測井-巖石物理建模一體化研究3（二）

測井資料質(zhì)量控制常見問題及對策4必須資料參考資料備注鉆頭尺寸巖屑錄井資料測井原始資料質(zhì)量控制重要參考信息井徑曲線測井、鉆井及完井信息分層/井位/軌跡/儀器型號自然伽瑪曲線自然伽瑪能譜曲線巖性解釋自然電位曲線FMI等聲電成像測井數(shù)據(jù)光電吸收指數(shù)曲線巖心全巖分析數(shù)據(jù)密度曲線巖心分析數(shù)據(jù)（RCA)物性解釋縱波測井曲線核磁共振測井資料中子測井曲線深電阻率巖電參數(shù)(SCAL)含油氣飽和度解釋中深電阻率陣列電阻率測井淺電阻率泥漿信息(電阻率、泥漿濾液電阻率、溫度)5測井地層評價對資料豐度要求質(zhì)量評價和校正的目的是對由測井和鉆井環(huán)境引起的測井曲線測量偏差進行修正消除多井間由于不同儀器、不同測量環(huán)境、不同采集時間和不同井眼條件引起的測量結果系統(tǒng)差異最終為面向儲層預測的測井地層評價和巖石物理建模提供單井可靠、多井間穩(wěn)定的測井曲線測井曲線質(zhì)量控制目的6曲線拼接問題常見的測井曲線質(zhì)量問題－1Run1Run2Run3Run4鉆頭程序拼接次序應按照每個LogRun，從淺至深依次拼接同時注意是否在相鄰LogRun上有系統(tǒng)深度差7曲線深度匹配問題偶極聲波深度校正前深度校正后常見的測井曲線質(zhì)量問題－2補償縱波偶極縱波原始橫波阻抗原始縱波阻抗校深縱波阻抗校深橫波阻抗深度校正后阻抗對比分析深度匹配發(fā)生在不同的測井事件之間，組合測井此類問題較少深度校正的順序應從深至淺開始，參考曲線通常為GR或Res，但不僅局限于此8常見的測井曲線質(zhì)量問題－3巖心深度歸位校正巖心歸位后巖心歸位前巖心深度校正量巖心歸位應按照每個巖心筒的長度進行，剔除少量異常點、無法歸位點巖心歸位后，巖心孔隙度與密度等曲線韻律變化相符9SandStoneBadhole

conglomerateShaleBadpointonlyonceGR120API20API常見的測井曲線質(zhì)量問題－4密度曲線井眼影響校正根據(jù)散點交會，頻率交會等手段定義密度質(zhì)量失真層段10常見的測井曲線質(zhì)量問題－4密度曲線井眼影響校正校正后，在回放圖上檢查密度曲線讀數(shù)，交會圖上檢查散點位置校正方法：多元回歸擬合巖石物理經(jīng)驗關系巖石物理體積模型加權原始密度校正密度校正前中子vs.密度交會校正后中子vs.密度交會三孔隙度電阻率伽瑪/井徑11常見的測井曲線質(zhì)量問題－5縱波速度曲線校正根據(jù)巖石物理極限關系判斷是否存在錯亂異常等與地質(zhì)因素無關響應GR120API20APISS：砂巖LS：石灰?guī)rDL：白云巖ANH：石膏12常見的測井曲線質(zhì)量問題－6橫波速度曲線校正測井回放圖上VpVs值小于1.414的，橫波存在問題的可能性大實測數(shù)據(jù)在交會圖上的位置和響應規(guī)律與理論巖石物理關系應相符合縱波阻抗-縱橫波速度比交會圖油砂水砂鈣砂泥巖油砂趨勢水砂趨勢泥巖趨勢13常見的測井曲線質(zhì)量問題－6橫波速度曲線校正橫波存在問題的位置多發(fā)生在較軟地層，檢查STC&SFA圖件是最好的質(zhì)控手段縱波及橫波質(zhì)量問題，應用巖石物理建模方法進行校正STC&SFAPlot

LogsPlotS-velocityVp/VsRatio—

Modeled—Rawlogs14侵入校正量

P-sonicDensityS-sonic泥漿濾液侵入影響問題常見的測井曲線質(zhì)量問題－7挖掘效應明顯深淺電阻率差異明顯密度可根據(jù)飽和度差異，對體積組分進行加權，實現(xiàn)侵入影響校正泥漿侵入對縱、橫波速度有不同程度影響，應根據(jù)Gassmann方程進行流體置換15多井一致性問題常見的測井曲線質(zhì)量問題－8消除測井數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差，得到可靠的結果用于儲層評價、井間地層對比和地震剖面層位標定以及測井約束地震反演等。多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值多井壓實趨勢統(tǒng)計若某測井曲線出現(xiàn)以上技術圖件所示現(xiàn)象，可能存在一致性問題16多井一致性問題常見的測井曲線質(zhì)量問題－8測井數(shù)據(jù)標準化至少選取一個標準層，標準層要滿足如下條件：全區(qū)都有分布，厚度適中，一般在200米左右為宜。巖性、物性基本穩(wěn)定，做好選擇泥巖、膏巖等區(qū)域蓋層最好。井眼條件好，測井資料真實可靠。標準化至少選取一口井作為標準井研究，標準井要滿足如下條件：位于構造有利部位，鉆井較深，代表性好，直井為宜。測井系列齊全，測井條件優(yōu)越，油基泥漿最好有必要的成像測井項目。有系統(tǒng)的錄井，取芯，測試及實驗室分析化驗資料。17常見的測井曲線質(zhì)量問題－8方法：巖石物理深度趨勢控制的直方圖概型匹配技術多井一致性處理5）直方圖、交會圖分析（確定壓實趨勢校正量Δx）1)區(qū)域構造沉積背景調(diào)研2)標準層及參考井選取3)壓實規(guī)律統(tǒng)計分析TVD4)去壓實校正6）概型匹配一致性處理X’=a*X+b+Δx7）壓實趨勢校正量回填校正前校正后X’=X+a+Δx或校正前校正后校正前校正后18常見的測井曲線質(zhì)量問題－8質(zhì)控：點、線、面、體檢查橫、縱向趨勢合理性多井一致性處理一致性處理前一致性處理后多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值多井直方圖多井平面差值多井交會圖多井剖面差值19（三）

測井儲層參數(shù)評價常見問題及對策20巖性/礦物組分含量總孔隙度、有效孔隙度含水飽和度面向儲層預測的測井評價研究關注的內(nèi)容有哪些巖石與礦物巖石泥巖、砂巖灰?guī)r、白云巖巖石與礦物彈性屬性具有明顯差別通常相對穩(wěn)定的是礦物屬性特征泥質(zhì)含量與粘土含量Vsh>=VclayVclay與Vsh的數(shù)量關系取決于構成泥巖的粘土礦物和粉砂的相對含量礦物石英、長石伊利石、蒙脫石方解石Tips!研究目的是什么為巖石物理建模提供多井間具有一致性的巖性、物性、含油氣性成果21a)自然伽馬（GR）

礦物成熟度高，巖屑含量少儲層適用b)無鈾曲線（KTH）

去除有機質(zhì)及游離鈾元素影響，更適宜裂縫性儲層粘土含量評價c)自然伽馬能譜釷（TH）

具有避免粘土類型及骨架礦物影響優(yōu)點

d)自然伽馬能譜鉀曲線（K）

適合碳酸鹽評價，但可能受KCL泥漿影響e)自然伽馬能譜鈾曲線（U）

一般用于有機質(zhì)及有機碳含量的評價f)自然電位（SP）

受泥漿影響大，更適合儲層定性解釋g)電阻率測井資料

適合于海相沉積泥巖評價h)利用中子測井資料

受到油氣及粘土類型差異的影響H)利用三孔隙度測井交會

受密度質(zhì)量影響大常規(guī)資料粘土含量計算方法多種，如何取舍適用地質(zhì)條件22如何質(zhì)控粘土含量模型精度方法一：巖心刻度確定伽馬類粘土含量模型LinearPetcomLarinovOld(3.7)Larinov

Old(2)ClavierSteiber(a=2)Steiber(a=3)Steiber(a=4)23方法二：引入多種計算方法，相互驗證，降低多解性0%Vcl100%VclGammarayVshalemodelshouldbecalibratedtoVclaymodelbycoredataorN-DcrossplotVclaymodel如何質(zhì)控粘土含量模型精度24巖石體積組分模型解釋思路StatMin多礦物最優(yōu)化測井解釋方法原理框圖測井響應方程目標函數(shù)ρb=ρssVss+ρlsVls+……+ρfVf

+Eρ

GR=GRssVss+GRlsVls+GRshVsh

+

Eρ…1=V1+V2+V3+……+Vm

約束條件Vi≧0，0≦Φ≦Φmax常規(guī)測井解釋方法問題最多只能求解除泥質(zhì)以外的雙礦物地層（如CRA），無法解決復雜巖性，非常規(guī)油氣藏、火山巖儲層評價問題只應用指定的某幾條測井曲線，不能充分應用所有的測井資料，成像測井等新儀器測量信息（如ECS）無法綜合應用求解25最優(yōu)化測井解釋模型解釋成果曲線CNL:中子孔隙度DEN:體積密度AC:縱波時差U:伽馬能譜鈾含量UMA:宏觀光電吸收截面VCLKTH:無鈾伽馬計算粘土含量V_SANDTH:伽馬能譜釷計算砂巖含量BVW:視含水孔隙體積BVH：視含烴孔隙體積模型輸入曲線VDCL:干粘土含量VQUA:石英含量VCAL:石灰石含量VPRY:黃鐵礦含量VKERO:有機碳含量BVWSM:含水孔隙體積BVHSM：含烴孔隙體積模型輸出曲線

最優(yōu)化測井解釋方法以儲層參數(shù)和礦物相對體積為自變量，矩陣聯(lián)合求解各測井響應方程，根據(jù)非線性加權最小二乘法原理和誤差理論，反算出實際地層的儲層參數(shù)及礦物相對含量，即最優(yōu)化測井解釋結果。曲線巖石體積組分模型最優(yōu)化解釋巖石體積組分模型質(zhì)控方法多井測井解釋成果質(zhì)控—模型重構曲線MDCALRESSwLITH.FRACDeltaN-D-SRawandreconstructedlogs27多井測井解釋成果質(zhì)控—巖心常規(guī)體積模型StatMin體積模型巖石體積組分模型質(zhì)控方法28多井測井解釋成果質(zhì)控—多井儲層參數(shù)統(tǒng)計關系TotalPorosityvs.VCLAYVCLAYHistogramConventionalSTATMIN巖石體積組分模型質(zhì)控方法VCLAYHistogramTotalPorosityvs.VCLAY29（四）

巖石物理建模研究常見問題及對策30什么是巖石物理？引言什么引起地震振幅的變化?采集?處理?超壓?盆地?儲層?Marzukietal,2001Marzukietal,2001引言什么引起地震振幅的變化?巖性?孔隙?流體?飽和度?壓力?我們可以探測什么？地面地震彈性性質(zhì):

縱波速度、橫波速度、密度、衰減

其它:

時間測井彈性性質(zhì):

縱波速度、橫波速度、密度、衰減機械特性:

應力、裂縫儲層性質(zhì):

巖性、孔隙度、

飽和度、滲透率流體性質(zhì):

礦化度、氣體比重、

油密度其它:

深度、壓力我們需要知道什么?

巖性孔隙度流體類型流體性質(zhì)飽和度相對滲透率溫度壓力應力深度儲層特性與地震屬性的橋梁地震特性儲層特性巖石物理研究成果為從地震數(shù)據(jù)中提取地下巖石及其流體性質(zhì)奠定了基礎；我們需要搞清楚地震性質(zhì)與巖性、孔隙及流體類型之間的關系，以便指導地震反演的儲層解釋。地震速度阻抗走時振幅AVO響應其它屬性巖性（礦物）孔隙度飽和度（流體）溫度壓力頁巖氣：TOC、脆性地震正演模擬地震解釋及反演巖石物理骨架：礦物組份、礦物分布、孔隙度、孔隙壓力流體：流體類型、流體性質(zhì)、流體分布環(huán)境：溫度、壓力頻率：頻散巖石物理關心什么?地震巖石物理：研究與地震波特性有關的巖石物理性質(zhì)，及其與地震響應之間關系。礦物流體孔隙膠結如何巖石物理建模？38VoigtReussVoigt-Reuss-HillMineralMixtures-BoundsMineralMixtures-BoundsHashin-ShtrikmanKi=bulkmodulimi=shearmodulifi=volumefractionsNarrowerboundsthanVoigtandReussShearmodulusofonephasem=0(fluid):ReussEmptyspaceGrainsandassociatedporeshavethesameshapeShapesarerandomlyorientedtogiveanisotropicresultNoiterationSelfConsistentMaterial

1++AddinclusionsinsmalldosesRepeatuntilconcentrationofinclusionsasrequiredMaterial2DifferentialEffectiveMediumP-velocityPorositySCMVoigtDEMHashinReussComparisonwithboundsBriefluidMixturesKsat－飽和體積模量Km

－固體骨架體積模量Kfl－孔隙中流體體積模量Kdry－干燥巖石格架體積模量φ－孔隙度Gassmann

fluidreplacement自相容頁巖氣巖石物理建模流程巖石物理模型方法灰?guī)r骨架Vp,Vs,ρ粘土長寬比含氣飽和度Km1,μm1,ρm1粘土Vp,Vs,ρ石英骨架Vp,Vs,ρKm2,μm2,ρm2K0,μ0,ρ0水Vp,ρ氣Vp,ρK,ρK,ρ骨架流體Km,μm,ρmKf,ρf總孔隙度縱波橫波密度干巖石Brie方程V-R-H溫度、壓力、地層水礦化度、氣比重自相容(Self-Consistence)干巖模型Batzle&Wang等流體屬性計算方法Kdry,μdryGassmann流體置換模型Ks,μs,Km4,μm4,ρm4有機碳Vp,Vs,ρKm5,μm5,ρm5砂巖長寬比方解石長寬比有機碳長寬比黃鐵礦骨架Vp,Vs,ρKm3,μm3,ρm3VCLVKEROVCALVQUAVPYR飽和流體巖石充填序號模型名稱適用地質(zhì)條件抽象物理模型1Xu&White，Xu&Payne適合用于中低等孔隙泥質(zhì)砂巖，多孔碳酸鹽巖建模2Self-consistent,Berryman適合于極限孔隙度以內(nèi)常規(guī)砂泥巖儲層建模，也適合火山巖等非常規(guī)儲層建模3Grainsupported不適合于粘土含量高于80%地層碎屑巖建模4Matrixsupported不適合于在粘土含量低于10%的地層碎屑巖建模巖石物理建模方法選擇那種建模方法，有何依據(jù)47序號模型名稱適用地質(zhì)條件抽象物理模型5Dispersiveclay只適合于粘土含量低于10%的分散粘土類型地層6Layeredclay適合于層狀泥質(zhì)地層建模7CementedSpheresMethod（Granularmedia)適用于彈性模量主要受控于膠結物情況，比較來說，可能是大孔隙度儲層巖石物理建模的較好選擇選擇那種建模方法，有何依據(jù)巖石物理建模方法48類別模型參數(shù)值/表達式備注環(huán)境參數(shù)地層溫度(Temperature)T_DegC=0.0353*TVD+21.14查閱MDT、DST等流體樣品PVT分析報告獲得地層壓力(Pressure)P_Mpa=0.0103*TVD-1.3127流體參數(shù)標態(tài)原油密度（OilDensity）-0.00021*TVD+1.28氣油比(Gasoilratio)1氣比重（Gasgravity)1.05地層水礦化度(Salinity)40000ppm骨架礦物參數(shù)方解石礦物密度（CalciteDensity)2.71g/cc一般參考巖石礦物學手冊，使用理論值即可石英礦物密度（QuartzDensity)2.65g/cc方解石礦物縱波時差（Calcitep-sonic)47.5us/ft………….粘土礦物參數(shù)粘土礦物密度（ClayDensity)2.73g/cc根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行模型調(diào)參得到粘土礦物縱波時差（Clayp-sonic)72.5us/ft粘土礦物縱橫波速度比（ClayVpVs)2.09孔隙結構參數(shù)骨架礦物長寬比(MatrixAspectratio)0.13-8.9e-005*TVD+4.3e-008*TVD^2泥質(zhì)礦物長寬比(ClayAspectratio)0.04巖石物理模型參數(shù)需要關注哪些巖石物理模型參數(shù)Tips!需要質(zhì)控Tips!需要檢查Tips!需要優(yōu)化49ElasticlogsMineralvolumesMineralproperties(exceptClaytypes)FluidvolumesFluidpropertiesSalinitySGEnvironmentTemperaturePressureAspectratio(initial)P-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化1）模型優(yōu)化前數(shù)據(jù)準備50ModelvelocitylogsSelf-consistentorXu&White(inclusionbasedmodel)StartwithstandardvaluesforunknownpropertiesClaypropertiesPoreaspectratiosP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化2）篩選速度巖石物理模型（測試不同方法的精度及規(guī)律）51OptimiseclayshearvelocityandquartzaspectratiotominimiseerrorinshearShearusedfirstasmoreindependentoffluidsP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化3）擬合橫波速度（優(yōu)化粘土橫波速度及骨架礦物AR）52OptimiseclayVp/VsratiotominimiseerrorincompressionalGobacktolaststepandoptimiseclayaspectratiotocheckwhethererrorinshearcanbereducedornotP-velocityS-velocityVp/VsVolumesDensity巖石物理模型參數(shù)優(yōu)化4）擬合縱波速度（優(yōu)化粘土縱橫波速度比骨架點）53巖石物理模型成果質(zhì)控實測

正演1）實測與正演對比分析-1巖石物理模型成果質(zhì)控2）巖石物理建模前后井震關系地震校正前校正后55

巖石物理建模應用？56巖石物理建模應用正演恢復完整的彈性測井曲線系列，校正局部質(zhì)量問題層段—正演曲線—實測曲線密度縱波橫波縱橫比橫波預測，為疊前地震反演提供橫波資料方法：基于巖石物理建模技術，正演計算巖石的彈性參數(shù)（縱波速度、橫波速度、密度）；應用：計算（正演）無實測橫波資料井的橫波曲線，用于疊前反演研究巖石物理建模應用shalesgasoilbrinelogdata巖石物理建模可以用來進行流體、孔隙、巖性替換，從而考察相應屬性的彈性特征。流體替換以后,各種流體相態(tài)明顯巖石物理建模應用巖石物理建模應用流體置換實驗恢復原狀地層測井響應，校正泥漿濾液侵入影響問題Densitydifferenceisabout0.1g/ccVpVsdifferenceisabout0.15Vpdifferenceisabout300m/s——originalGasSaturated——

100%WaterSaturated波形特征不同！氣層氣水氣水利用井眼環(huán)境校正后的測井曲線，獲得高質(zhì)量的井震標定地震合成地震記錄密度縱波時差巖石物理正演模型評價方法：井震相關質(zhì)量巖石物理建模應用巖石物理建模應用大斜度井，水平井井震標定巖石物理建模應用地震反演成果定量解釋巖石物理量版-砂泥巖氣砂氣水水砂泥巖煤巖火山巖干砂Porosity25~0%20%30%

Clay60%Clay15%25%縱波阻抗縱橫波速度比90%

quartz10%5%040%60%80%90%100%100%ClaySW(SG=1-SW)巖石物理建模應用地震反演成果定量解釋巖石物理量版-碳酸鹽巖裂縫云巖孔隙云巖致密云巖灰?guī)r1200016000200001.651.852.05波阻抗(g/cm3*m/s)縱橫波速度比泥質(zhì)增大基質(zhì)孔隙度增大裂縫孔隙度增大05%10%總結合理的規(guī)劃研究流程是保證成果能夠保質(zhì)、保量、按時