地層傾角與成象測井

第一章地層傾角測井及成像測井方法簡介一、地層傾角測井1．提供地下可選取的構(gòu)造資料2．提供地下斷層資料3．可以探測不整合面4．確定巖丘構(gòu)造或巖丘穿剩構(gòu)造位置5．探測地層圈閉6．確定沉積巖層理特征和古水流方向7．可提供井斜資料8．可提供儲集層真厚度，為油氣儲集預測提供精確9．可進行地層對比10．進行地層沉積學研究最可靠的資料11．識別裂縫的有利工具

地層傾角測井（HDT）地層傾角測井基本原理方位角、井斜角、相對方位角、5條微電阻率、2條互相垂直的井徑HDM-G低角度系統(tǒng)：井斜角∠36°1號極板方位角相對方位角（1號極板和井斜方向的夾角）

HDM-H高角度系統(tǒng)處理軟件窗長（1m、2m、4m）：對于一段曲線的長度對比，這段曲線的長度叫窗長1．CLUSTER構(gòu)造解釋反映構(gòu)造趨勢步長：上移或下移一定深度再重新進行對比。探索長度：向上或向下的深度范圍2．GEODIP（沉積學處理程序）一主要適分于解釋沉積構(gòu)造通過模式識別，把四個層面地層對比出來。地層傾角測井基本原理方位角、井斜角、相對方位角、5條微電阻率、2條互相垂直的井徑HDT-四臂高分辨率地層傾角測井儀

SHDT-四臂高分辨率地層學地層傾角測井儀處理軟件1．CLUSTER構(gòu)造解釋反映構(gòu)造趨勢步長：上移或下移一定深度再重新進行對比。探索長度：向上或向下的深度范圍2．GEODIP（沉積學處理程序）一主要適分于解釋沉積構(gòu)造通過模式識別，把四個層面地層對比出來。成果顯示1.矢量圖2.桿狀圖（棍棒圖）：沿剖面線的地層視傾角隨深度變化的一種圖件3.方位頻率圖

4.改進的施密特圖5.圓柱面展開圖用于研究層面傾角和觀察各種層理傾角模式及其地質(zhì)含義紅模式：可以指示砂壩及河道等;藍模式：一般反映地層水流層理、不整合;綠模式：一般反映水平層理等;白(雜亂)模式：它指風化面或者塊狀地層等。每一種模式的代表性仍然是相對簡單和存在多解性，而目標是巖石內(nèi)部的微細層面，只有那些可以切過井筒的中型一大型層理沉積構(gòu)造的變化面才有可能被地層傾角測井四臂電極探測到，并計算出其產(chǎn)狀，井筒中不成平面或在井筒中彎曲變化劇烈的小型層理是不可能被計算出來的。建立沉積構(gòu)造解釋模型時值得注意。多種模式組合關系是判斷各級層面相互轉(zhuǎn)換、變化的表征，模式間斷往往是特殊地質(zhì)事件(沖刷面)等，因此在解釋過程中要充分重視模式本身和它之間的關系。褶皺底劈斷面與層面傾向相同的正斷層帶有拖曳現(xiàn)象的正斷層，斷層面與地層面向同一方向傾斜，由于上盤順斷層面下滑，下盤沿斷層面上推，使上下盤在拖曳區(qū)傾角變大，矢量圖上有下列特征：①在上盤巖層中，層面為未受拖曳影響，矢量圖呈綠模式。此時的傾角和方位角為上盤巖層的傾角與方位角。②進入上盤拖曳區(qū)，傾角增大，至斷層面，傾角最大。矢量圖為紅色模式顯示。此時最大傾角的深度為斷點深度，其傾角及方位角為斷面的傾角及方位角。斷層塔里木塔中4井3816m處巖心破碎并發(fā)育逆斷層。斷點處傾角矢量雜亂或為空矢量點上盤牽引帶地層傾角反轉(zhuǎn)(即與上部綠模式矢量方向相反)，向東或東北傾斜。經(jīng)過斷點后地層產(chǎn)狀恢復正常，呈綠模式。斷層面傾角與牽引帶矢量方向相反，即向西或西南方向傾斜不整合面平行不整合表現(xiàn)為上、下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平行，但在兩套地層之間缺失了一些時代的地層。角度不整合主要表現(xiàn)為不整合面上、下兩套地層之間既缺失部分地層，產(chǎn)狀也不相同。1．平行不整合(假整合)

當侵蝕面的產(chǎn)狀沒有變化時，假整合在傾角圖上就無顯示。當侵蝕面有風化帶時，傾角圖顯示為亂傾角，就有可能識別假整合。如果侵蝕面侵蝕后產(chǎn)生局部的高點和低點，再沉積時在低洼處形成充填式沉積，傾角圖為紅色模式或藍色模式顯示，假整合也有可能識別。塔中4井3724m處發(fā)育石炭系東河砂巖與下伏志留系之間的角度不整合面。該不整合面上覆地層傾角4o、地層傾向南西，而不整合面下伏地層傾角24o，傾向南西，為明顯的角度不整合。該不整合面的巖心資料證實，不整合面上有10cm厚的風化殼。石炭系東河砂巖為該區(qū)最顯著的不整合面，該地區(qū)位于塔中4井北部40km的塔中10井也可于井深4310m處明顯見該角度不整合面的存在。該不整合面區(qū)域上可以進行對比

(1)槽狀交錯層理的測井解釋圖版。表現(xiàn)為一組短模式線連接的小紅、藍模式組合，底部往往為模式群間斷處顯示的沖刷面。(2)板狀交錯層理測井解釋圖版。為一組模式線被彼此平行的紅、藍模式組合。(3)楔狀交錯層理測井解釋圖版。為一組模式線被彼此交叉的紅、藍模式組合。沉積構(gòu)造的測井解釋圖版------識別沉積層理(5)小型砂紋交錯層理：表現(xiàn)為小紅藍或雜亂模式。(6)浪成沖洗雙向低角度斜層理測井解釋圖版：表現(xiàn)為低角度的紅藍模式且合間互，模式的矢量模式方向相反。(7)高角度斜層理測井解釋圖版：表現(xiàn)為單一的高角度藍或紅模式。

裂縫（1)．FIL微電阻率曲線與方位曲線：地層傾角測井儀有多個極板，探測到垂直裂縫的機會較少，只有當極板位于裂縫前面時，才能根據(jù)微電阻率曲線的下降來判斷裂縫。如果井眼的橢圓是裂縫引起的，可以根據(jù)在橢圓長鈾方向上電阻率的下降，在與這—長軸方向垂直方位上相對較高的電阻率值來判斷可能裂縫。將相鄰兩極板的電阻率曲線進行重迭，根據(jù)重迭曲線的幅度差的大小來判斷裂縫存在的可能件。電導率異常檢測處理圖

顯示裂縫的電導率異常檢測程序DCAA.電導率超過某一值B.各電導率之間有足夠的幅度差C.反映電導率異常的深度段大于某一值

成象測井系統(tǒng)的主要特點為

(1）高速采集、并行處理、局域網(wǎng)絡的高性能計算機系統(tǒng)。實時采集、控制、處理、顯示、解釋大量的測井信息和成果

(2)高數(shù)據(jù)傳輸率的電纜遙測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸率達到500kb/S，甚至更高。實現(xiàn)地面和下井儀器間的數(shù)據(jù)傳輸。

(3)新一代的高分辨率、多探測點的電、聲、核、核磁測井儀器。

(4)一套完整的、適應各類復雜非均質(zhì)儲層參數(shù)定量評價和地質(zhì)應用、工程應用的軟件包。

成象測井系統(tǒng)主要有斯侖貝謝公司的MAXIS500、西方阿特拉斯公司的ECLIPS—2000和哈里伯頓公司的EXCELL－2000。成象測井的下井儀器主要有電成象、聲成象和核磁共振成象測井三類。1．電成象測井儀

(1）陣列感應成象儀AIT（斯侖貝謝）。陣列感應成象儀AIT，由一個發(fā)射器和8個接收器以及相應的電路組成。8個不同間距的接收器各由3個線圈組成。四種頻率中可選兩種工作頻率，實部和虛部兼測，獨立采集28個信號，進行陣列感應電阻率成象處理。在薄互層剖面中，AIT可以分辨出層厚度為0．3m的薄地層。AIT具有5種探測深度：10in、20in、30in、60in、90in，提供三種縱向分辨率：lft、2ft、4fi?？捎密浖劢沟姆椒ńo出一種縱向分辨率的5條感應電阻率曲線，各自反映離井眼不同距離處電阻率剖面的變化?？蓱梅囱菟惴ㄗ鞒龅貙忧秩似拭婕霸瓲畹貙与娮杪食上髨D。

電成象測井儀（2）全井眼微電阻率成象儀FMI

（斯侖貝謝）全井眼微電阻率成象儀FMI在8個極板上安裝有192個間距極小的鈕扣電極，可以貼向井壁。在井眼周圍地層5cm深處進行微電阻率掃描成象測井，成象測井國猶如實際巖心照片一樣清晰、直觀。該儀器的縱向分辨率大約為5mm，徑向探測深度為5cm，在直徑為20cm的裸眼井中，陣列電極對井眼周圍地層的覆蓋率為80％。（1）全井眼模式測井。用192個鈕扣電極進行測量，在61/4in井眼，井壁覆蓋率為93％；81/2in井眼，井壁覆蓋率為80％；121/4in井眼，井壁覆蓋率為50％。如果進行二次測井，可提高覆蓋率。（2）4極板模式測井。此時用4個極板上的96個鈕扣電極進行測量，翼板上的電極不工作，對于地質(zhì)情況較熟習的區(qū)域，可用這種方式測井，其測井速度可提高，采樣數(shù)據(jù)量降低，測井成本減少，但對井壁覆蓋率降低一半。（3）地層傾角模式。當用戶不需要井壁成象，而需要地層傾角時，可用這種模式測井。這時只用4個極板上的8個電極測量，得出與高分辨率地層傾角儀同樣的結(jié)果，測井速度可以進一步提高。

FMI測量獲得的成象圖，具有下列用途：①確定地層傾角和方位角；②對油氣產(chǎn)層的結(jié)構(gòu)及其特征進行細致地描述。如指示孔洞、裂縫產(chǎn)狀及其方位，選擇能獲得最高油氣產(chǎn)量的射孔和壓裂層位，精確地確定油氣層有效厚度，特別是薄油層的有效厚度，效果最顯著；③成象圖還可以研究巖層的某些細節(jié)。如確定侵蝕面、化石層、斷層位置、沉積環(huán)境和地層精細構(gòu)造等。圖是新疆地區(qū)含礫砂巖和裂縫產(chǎn)狀的圖象，圖中的黑色陡角度條紋為裂縫，白色斑點為礫石。圖是粗礫巖的全井眼微電阻掃描成象，圖中清楚地顯示出不同粒徑的礫石孔隙變化、裂縫以及沉積特征方面具有廣闊的應用前景，因此在一個地區(qū)一定要選幾口有代表性的參數(shù)井或關鍵井進行地層微電阻率掃描成象測井，并與巖心進行對比，找出地質(zhì)特征的變化規(guī)律，這樣可以大量減小取心井數(shù)，同時又能為油田勘探與開發(fā)提供重要而豐富的地質(zhì)信息。（3）方位側(cè)向成象儀ARI（斯侖貝謝）。

方位電阻率成象儀ARI是在原來雙側(cè)向的基礎上發(fā)展出來的。在原雙側(cè)向的屏蔽電極A2上安裝有12個微小方形電極，電極圓周上每一個以30o角隔開。12個微電極曲線可象FMI那樣成象。ARI的特點是既有深探測的雙側(cè)向曲線，又有淺探測的微電阻率曲線，當它與AIT或FMI聯(lián)測時，可最大限度地提供地層剖面的電阻率。方位側(cè)向成象儀ARI（斯侖貝謝）主要特點為：①具有常規(guī)電阻率測井的功能；②同時測量同相和正交相讓信號，用于校正由于上覆高阻層產(chǎn)出的Groningen效應；③12個微電極曲線所成的象可給出裂縫的方位和長度，雖不如FMI那樣清晰，但可用深、淺探測的雙側(cè)向曲線可加以驗證。（4）高分辨率感應儀器HDIL（阿特拉斯）阿特拉斯的高分辨率感應儀器HDIL和斯侖貝謝公司的AIT的原理相仿，由一個發(fā)射器和7個接收器以及相應的電路組成。接收器間距6～94in不等。八種工作頻率可選，頻率有10～150kHz不等。HDIL具有6種探測深度：即10in、20in、30in、60in、120in，提供三種縱向分辨率：lft、2ft、4fi。主要特點有：①對厚層可直接讀得Rt；②給出分辨率匹配的曲線，準確求得薄層的電阻率Rt；③可反映傾角為20O～30O的傾斜地層；④對數(shù)據(jù)進行侵人處理，給出井眼地層電阻率剖面成象圖；⑤可接成硬件聚焦的感應儀。2．聲成象測井儀

（1）偶極子橫波成象儀DSI（斯侖貝謝）

偶極子橫波成象儀DSI是一種較復雜的儀器，有多種數(shù)據(jù)采集方式可選。發(fā)射方式有三種可選：單極、偶極（上、下）發(fā)射。有八組偶極子接收器，可做單極和偶極接收。偶極子激發(fā)撓曲波，在低頻下，偶極子撓曲波的速度與橫渡速度相同，因此可進行橫波測井。其特點是：①根據(jù)聲速或聲阻抗成象；②應用斯通利波計算滲透率；③裂縫探測和評價，可預測壓裂時裂縫發(fā)展趨向；④采用地震波AVO分析技術；⑤根據(jù)DSI的橫波和縱波慢度，給出保持井眼穩(wěn)定的泥漿密度極限，指導鉆井和固井。3．偶極橫波成象測井的應用（

實驗室和現(xiàn)場實際經(jīng)驗表明，利用縱波速度與橫波速度比（Vp／Vs）可以鑒別巖性白云巖的Vp／Vs＝1.8，石灰?guī)r的Vp／Vs＝1.86

二者幾乎是一條與橫軸平行的直線，同樣對于純砂巖或含氣砂巖Vp／Vs=1.58，而且Vp／Vs與Δtc的關系也近似于一條直線。利用這些特點即可由Vp／Vs與Δtc交會圖中鑒別巖性。對于含水砂巖來說，隨著孔隙度的增大和壓實程度的降低，Vp／Vs增大，圖中的實線所示，呈一斜線狀。圖中斷點斜線是泥巖的趨勢線，這也表明，隨著沉積物壓實程度的降低，Vp／Vs比值增大。利用Vp／Vs與Δtc的交會圖能更有效地劃分氣層。在交會圖中可以看出，在巖石孔隙度一定的條件下，隨著含氣飽和度的增大，交會點向右下方移動，如圖中的箭頭所示，圖中的孔隙度線上還標出了含水飽和度。因此有了偶極橫波成象測井，取得了準確的Vp／Vs利用交會能準確地劃分出含天然氣地層。（2）劃分裂縫帶。（3）巖石機械特性分析。根據(jù)測得的縱、橫波時差及地層密度，可以計算地層巖石的機械特性，如泊松比（σ）楊氏彈性模量（E）切變模量（μ）、體積模量（k）及拉梅常數(shù)（λ）等。利用這些巖石的機械特性，可以評價井眼穩(wěn)定性，以及預測水力壓裂效果等。（2）環(huán)井眼數(shù)據(jù)成象儀CBIL（阿特拉斯）

環(huán)井眼數(shù)據(jù)成象儀CBIL采用一個換能器沿井軸方向旋轉(zhuǎn)，向井壁發(fā)射聲波脈沖，測量回波信號。其特點為：①360o井眼成象，分辨率為0.5in（13mm）；②由于采用半球形的傳感器，其圖象清晰，界面分明；③工作頻率較低（250kHz），對大井眼及重泥漿仍能給出精確的結(jié)果；④適用于水平井測井；⑤構(gòu)造辨別，可給出裂縫、孔洞、紋理、斷層、孔隙等的圖象；③后期處理（VISION軟件包），給出傾角、方位及次生孔隙估算。（3）可組合地震波成象儀CIS（斯侖貝謝）。可組合地震波成象儀CIS采用去耦合傳感器模塊，消除了常規(guī)井下垂直地震波剖面儀器的失真，可記錄準確的縱波P、垂直向橫波SV、水平向橫波SH。CIS儀器的檢波器模塊由推靠器推靠井壁，使它貼近井壁。每個檢波器的接觸狀況由它對模塊上的一個小振動器的聲波響應來檢驗。主要特點為：①傳感器模塊與儀器主體分隔的去耦合設計；②根據(jù)對小振動器的聲波響應來檢驗檢波器的技術；③可與其它儀器組合，測三個軸向地震波數(shù)據(jù)；④可應用于VSP、套管井和裸眼井測量。（4）“星”成象儀STARImager（阿特拉斯）

“星”成象儀同時提供高分辨率的聲波和電阻率圖象，增強對儲層的評價手段，提高現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集效率。通過結(jié)合覆蓋率、聲波圖象和動態(tài)范圍寬的電阻率圖象，“星”成象儀可獲得其它儀器單獨無法獲得的地層地質(zhì)和巖石物理資料。電阻率采用六臂極板電極測量，聲波采用繞井軸旋轉(zhuǎn)、向井壁發(fā)射聲波的方法測量，類同CBIL。其特點為：①同時獲得聲波和電阻率的井眼圖象；②8in井眼，電阻率圖象覆蓋井眼面積60％；③聲波圖象覆蓋率為100％；④應用動力推靠臂，適合于斜井和水平井工作。

主要應用有：①分辨地質(zhì)特征。結(jié)構(gòu)傾角、斷層、褶皺和地層邊界

②分析沉積環(huán)境、地層類型、地層頻率、結(jié)核地層等。

③描述孔隙變