声波测井

碎屑岩储层评价的要点

是对测井资料经过预处理与标准化之后，开展储层“四性关系”（即岩性、物性、

电性和含油气性）研究，建立不同的储层参数解释模型，然后

进行测井资料处理，对碎屑岩储层进行测井综合评价，从而建立一套适合于碎屑

岩储层的测井解释与评价方法。

2.测井资料评价碎屑岩储层的一般步骤：

2.1预处理与标准化

为了保证测井解释的精度与准确性，首先要对原始测井资料进行预处理及标

准化，即将全区的测井数据校正到统一标准之下。

2.1．1测井资料预处理

受测井环境、测井仪器及施工环节的影响，在测井解释前需要对测井曲线进

行必要的预处理，包括深度校正、环境校正等。

(1)测井曲线深度校正

在测井资料数据处理过程中，测井曲线的深度校正与编辑是测井数据处理的

重要环节之一。深度校正包括深度对齐和井斜校正两项内容。目前有两种方法，

其一是将自然伽马测井曲线与地面岩心自然伽马曲线进行深度对比，

借助特征明显层段的典型电性特征，找出两者存在的深度误差。此种方法对比性

强，效果较好；其二是通过对比岩心分析孔隙度与威利公式计算的孔隙度

（密度或声波）测井曲线，上下移动岩心分析孔隙度，进行深度归位。

此种方法需要在较短的层段密集采样，效果略差。

(2)环境校正

目前，对测井曲线进行环境影响校正的方法主要有解释图版法和计算机自动

校正法。

2.1.2测井曲线标准化

测井曲线进行标准化处理，就是要消除或减小不同操作人员的操作误差以及

校正误差等各种误差，从而使测井资料在全油田范围具有统一的刻度。

2

(1)标准层的选取

标准层是指在全区广泛分布，厚度稳定，岩性相对单一，电性特征明显，易

于区域对比的地层。

同一标准层，不同井点的某一条和某几条测井响应，如声波

时差、电阻率，应该具有相同、近似或呈规律性变化的频率分布。根据标准层的

选取原则，选择出合理的标准层。

(2)标准化方法的选取

目前标准化方法主要有关键井校正法、均值校正法、趋势面分析法等。

由于趋势面分析方法是地质条件约束较小，适用范围较广，故一般选取趋势面方

法进行测井数据标准化。

2.2、储层“四性”关系

储层“四性”是指储层的岩性、物性、电性及含油性。储层的岩性、物性、含油

性与电性响应特征之间既相互联系又相互制约，其中岩性起主导作用，岩性控制

物性，物性影响含油气性。对油藏的岩性、电性、物性以及含油性特征精细描述

并进行四性关系研究的目的就是在于更好的把握四性特征，揭示储层研究中所需

参数与测井响应的关系，同时也为建立储层测井精细解释模型及油、气、水、干

层定性识别和定量解释提供基础。通过四性关系分析有助于揭示储层研究中所需

参数与测井响应的关系，同时也为建立储层测井精细解释模型及油、气、水、干

层定性识别和定量解释提供基础。如图2-2：

2.3测井解释模型建立2.3.1泥质含量模型

泥质含量不仅可反映岩性信息，在划分储层、判断沉积环境等方面有重要的

作用，而且与地层有效孔隙度、渗透率、含水饱和度和束缚水饱和度等储层参数

关系密切。因此，准确地计算地层的泥质含量是测井评价中十分重要的一个环

节。

通过四性关系研究发现，在碎屑岩储层中一般利用SP、GR曲线计算泥质含

量。

式中：GCUR-经验系数；shV-泥质含量，小数；GR、SH—采样点的自然伽马、

自然电位响应值；minSH、maxSH—解释层段纯砂岩和纯泥岩的自然电位响应值；

GRmax、GRmin—解释层段纯砂岩和纯泥岩的自然伽马响应值。

2.3.2孔隙度解释模型

通常认为，中子测井反映的是总孔隙，密度测井反映的是有效孔隙，声波测井

则侧重反映粒间孔隙。对于低孔、低渗性油藏，测井精度高低对求取由测井得到

的地质参数，判识油层的准确性有直接影响。

1）常规测井方法

a、声波测井体积模型公式：

b、密度测井体积模型公式：

c、中子测井体积模型公式：

2）非常规测井新方法

(1)由于低孔、低渗及低饱和度油气藏采用常规的测井解释方法很难得到理想

的测井储层参数模型,人们考虑更多的影响因素,发展精细模型,如在三种孔隙度

单相关计算孔隙度基础上,建立孔隙度复相关经验关系式。

(2)也可采用核磁共振测井技术，它对对岩石骨架没有响应,直接测量岩石孔隙

中流体.在复杂岩性地层中计算的孔隙度比传统依赖于骨架参数评价孔隙度更

为准确,已成为复杂储集层的重要测井手段之一[2].

2.3.3渗透率解释模型

渗透率与孔隙度、粒度中值、分选系数、泥质含量等参数有关。一般通过主成分

分析或者聚类分析等方法建立不同层系不同沉积相带中渗透率与孔隙度、粒度中

值、分选系数、泥质含量等一个或多个参数的关系，从而建立具有针对性的渗透

率解释模型。在常规碎屑岩储层中，渗透率往往与孔隙度呈指数关系，可以此来

拟合渗透率。

但对于低渗透储层来说，孔隙度和孔隙结构对渗透率的影响非常大，粒度中值可

以反映储层的粒度及孔隙特征，为了更加准确地解释渗透率，利用孔隙度和粒度

中值进行多元回归，建立渗透率的多元回归公式如下[3]：

lgK=-5.9+0.68×lgMd+5.38lg

φR2=0.89

式中：K—渗透率，×10-3μm2；φ—有效孔隙度，%；Md—粒度中值，mm。电

缆地层测试新技术可以用来评价渗透率。

2.3.4含油饱和度模型

用测井资料求取含油饱和度一般是建立在岩石电学性质研究的基础上，通过取样

模拟地下条件进行岩电试验获取所需的岩电参数，利用阿尔奇公式、印度尼西亚

公式等一些列公式建立不同层系中不同沉积微相的含油饱和度模型。目前来看，

阿尔奇公式在油田应用较广，效果也比较理想。

ntmwWRRbaS/1)]/([

WSSo1

对于非低孔低渗储集层，认为其岩性、岩石颗粒的大小、胶结物、胶结程度和孔

喉的配比情况基本一致，岩电实验可以得出一组建立对比标准的岩电参数a、m、

b、n（a—胶结系数；m—孔隙胶结指数；b—饱和度系数；n—饱和度指数），其

中a、m（特别是m）是反映储集层孔隙结构的岩电参数。但对于低孔低渗储集层

而言，其孔隙结构的非均质性使这一问题变得更为复杂。储集层孔隙结构的非均

质性常常导致同一储集层段不同部位的岩电参数也存在很大变化，即对于孔隙

结构非均质性强的复杂储集层，阿尔奇方程的岩电参数并非像普通砂岩储集层那

样的定值（对于一个地区的特定储集层而言）。若岩电参数取值不当，会导致对

流体类型的分辨能力降低，进而造成含饱和度求取的误差。因此，必须对储集层

的孔隙结构与岩电参数的相关性进行研究，使岩电参数值能准确反映孔隙结构的

差异变化，以提高低孔低渗储集层的测井解释精度[4]。

2.3.5地层水电阻率模型

油田注水开发以后，原始的地层水电阻率发生变化，求准混合滤液电阻率对于测

井精细解释和水淹层评价具有十分重要的意义。混合滤液电阻率与地层温度、静

自然电位、泥浆电阻率、泥浆密度等有着较复杂的对应关系。在研究试油层段温

度随深度变化的基础上，按经典公式计算研究区的混合滤液电阻率。

t=10.266+0.033×h

rmf=(2.169-1.1×dg）×(rm/(1+0.0276×(t-18）1.073Kc=70.7×(273+t）

/298rz=10-ssp/kc×rmf

式中，t为温度，h为埋深，rmf为泥浆滤液电阻率，rm为泥浆电阻率，rz为混

合滤液电阻率，dg为泥浆密度，Kc是和温度有关的系数，ssp为静自然电位。

2.4测井解释处理

测井储层评价始终要考虑地质因素的影响,体现在测井资料处理过程中就是岩

性、沉积相带、注水开发后储层结构变化等的模式化[5]。2.4.1确定处理参

数

特别是对地层水电阻率参数进行确定,应充分利用试水分析数据,建

立地层水电阻率与深度的关系。2.4.2关键井检验

进行关键井检验，检验的目的主要是验正模型的可靠性和参数选取的正确性，为

测井多井解释提供依据。检验的方法是主要是将处理的储层参数与岩心分析值相

对比，若发现解释模型及处理参数的选取不合理，及时修改，直到满意为

止。2.4.3有效厚度的确定

有效厚度指“能产出工业油流的、对产能有贡献的那部分储集层的厚度”，划定

油层有效厚度的关键是确定油层有效厚度的物性、电性及含油气性下限。有效厚

度下限值的确定以试油资料为依据，以岩心分析资料和试油试采层段测井解释

6

参数为基础，通过地质、录井、地球物理测井等资料的综合研究，利用测井处理

与解释结果分层系、分相带制作物性—含油饱和度、电性—含油饱和度等的交汇

图，进行油层、油水同层、水层、干层等属性分析，建立不同沉积相带的油、水、

干层的判别标准。

对于低渗储层，有学者提出各类测井、岩芯和试油资料,研究评价岩石物理相的

多种信息、划分方法及其分类评价,建立不同类别岩石物理相油层有效厚度参数

下限的差异、特征及评价标准,分析了微电极曲线提取特低渗储层岩石物理相背

景特征。并以实例分析提取特低渗透储层岩石物理相分类表征参数,实现了将非

均质、非线性问题转化为相对均质、线性问题解决,提高了测井精细解释油层有

效厚度的精度和效果[6]。

2.4.4测井解释多井处理

以测井精细解释模型、有效厚度下限为依据，对研究区测井资料进行多井解释。

研究内容主要包括处理参数的选择、细分层处理、沉积微相相带约束、关键井检

验、多井处理与解释等。解释工作完成后，分别按层按点输出各种储层参数值并

按小层及韵律层输出解释结果表并解释成果图。2.5储层综合评价

统计解释结果，绘制孔、渗、饱等参数的平面等值线图，研究储层物性在空间的

分布和变化规律，开展剩余油分布及预测，进行储层综合评价。

2.5.1储层分类

许多学者（李道平、杨奕华、王允诚、赵靖舟）对碎屑岩储层分类评价标准

进行了研究，提出了各种分类标准[7]。实际情况不同情况具体分析。

如今，还可以用神经网络进行储层分类，BP神经网络也称为“误差逆传播

神经网络”(BackPropagationNetwork)，是一种具有三层或三层以上的阶层

型神经网络，上、下层之间各神经元实现全连，BP下层的每一个单元与上层每

一个单元都实现连接，而每层的神经元之间无连接。网络按有教师示教的方式学

习，当一模式提供给网络后，神经元的激活值从输入层经中间层向输出层传播，

在输出层每个单元获得网络的输入响应。在这之后，按减小希望输出与实际输出

的方向，从输出层经中间层逐层修正各连接权，最后回到输入层，故称为“误差

逆传播算法”。随着这种误差逆传播的不断进行，网络对输入模式响应的正确率

也不断上升，最终将使误差稳定在一个最小值[8]。

2.5.2有利储层分布

对某一特定地区进行研究时，绘制砂体展布图，结合该区沉积特征判断连片

性好、砂体厚度大且储层物性好的优质储集层，确定为油气储集的重要空

间。

绘制有效厚度等值线、有效孔隙度等值线图、有效渗透率等值线图及含油饱

和度等值线图，判断中高孔分布区，由此划定有利储层分布位置。

（二）测井资料评价碳酸盐岩储层

1.碳酸盐岩储层评价的要点是利用测井资料，识别碳酸盐岩储层储集类型、进行

储层级别的划分、预测储层渗透率以及储层裂缝。

2.测井资料评价碎屑岩储层的一般步骤：

2.1识别储层储集类型

通常碳酸盐岩储集层发育复杂多样的储集空间类型,除原生孔隙外,主要发育溶

孔、溶洞、裂缝等次生孔隙。孔隙、裂缝和溶洞构成了碳酸盐岩储集空间的基本

形态，它们的发育特征及组合状况是碳酸盐岩储集层评价的核心。2.1.1.碳酸

盐岩储层储集类型的测井识别方法

通过对川东地区已完钻井常规测井资料、EMI成像测井资料以及岩心分析资料

的研究与分析,总结出了一套利用常规测井资料识别碳酸盐岩储层储集类型的有

效方法。

2.1.2孔隙(溶蚀孔洞)型储集层的测井响应特征

该类储集层在飞仙关组、长兴组均较发育,多发育于白云岩中,岩性较纯,自然

伽马为15API左右,井径表现为接近钻头直径或规则扩径。中子、声波、密

度孔隙度(或部分)测井有明显的储层响应特征,声波时差、中子孔隙度增

高、岩石体积密度降低。与致密层相比,电阻率数值明显降低,且双侧向多

呈“正差异”。该类储层厚度相对较大,孔隙度曲线和电阻率曲线形状多

呈“U”或“W”字形变化。岩心分析资料与实际测井曲线对比的结果表

明,孔、喉分布越均匀、形状越趋于球形、孔径小而均匀,则上述典型特征

越明显。2.1.3裂缝-溶孔型储集层的测井响应特征

该类储集层在飞仙关组较发育,长兴组发育很少,仅在局部井段发育。其孔隙发

育段往往多在白云岩中,其孔隙度数值相对较高,川东地区这类储集层的孔隙度

可达10%以上,且因裂缝的存在改善了渗滤特性,因而能够高产且能稳产。这类

储集层的测井响应兼有裂缝和孔隙的特点。

双侧向特征:双侧向测井在明显的低阻异常的背景上,又有更低一级的异常。低

角度裂缝电阻率降低幅度较大,双侧向曲线形状多呈尖刺状,多为“负差

异”,也有“正差异”。

声波测井特征:声波时差增大,幅度衰减严重,变密度图呈多重“人”字

形。低角度或水平裂缝使纵波时差明显增大。

密度测井响应:低角度裂缝会使密度值明显降低。中子测井响应特征:裂缝段泥

浆的侵入使中子测量值增大。裂缝型储层厚度小,在测井曲线上仅1～2m异常

反映,孔隙度曲线和电阻率形状多呈厚度小的尖刺状“V”字型特征。2.1.4

实例分析

常规测井资料识别储集类型在川东地区大部分井中应用后,取得了较好的应用

效果,能够较准确、有效地识别储集类型。

普光xx井5224.0～5250.0m井段的储层为典型的孔隙型储层,见图

2-1,其测井响应特征为:自然伽马曲线呈低值(15API),变化平缓；井径曲线

表现为缩径或接近钻头直径；双侧向曲线明显正差异,曲线呈典型的

“W”字形,电阻率高值,数值为10000Ω·m左右;电阻率数值高,主要是由于

大溶洞发育带井周充满原油,致使测量电极粘上原油,从而使测井显示高达上万

Ω·m电阻率值;三孔隙度曲线表现为声波时差增大及密度测井值降低。这些

特征表明:该储层的储集类型为孔隙型储层。

(1)川东碳酸盐岩储层主要发育在白云岩中,其储集空间主要有孔隙、裂

缝、溶蚀孔洞等,裂缝不太发育;因此其储集类型主要为孔隙型,其次是裂缝-

孔隙型。(2)总结了常规测井资料在碳酸盐岩储集层的不同储集类型上的电

性响应特征,弥补了在缺少成像资料的情况下对储集类型的识别空白,常规测井

资料虽不及成像资料直观、准确,但却可以大大节约成本。2.2预测储层渗

透率

以东云和寨气田石炭系气藏地层为例2.2.1研究区概况

川东云和寨气田石炭系气藏地层主要为咸化泻湖相的碳酸盐岩沉积,岩石类型

主要有粒屑云岩、细粉晶云岩、角砾云岩、角砾灰岩及去膏去云化灰岩等,

储层类型属裂缝～孔隙型。根据工区石炭系黄龙组7口取芯井,共一千多

个岩样实测物性分析值统计结果(表1),表明石炭系储层岩芯孔隙度不

高,而储层的储集性能受裂缝发育所控制,目前工区内低产气井经过储层改

造后,均可获得高产工业气流,表明了裂缝对储集性能的改善作用较明

显。

2.3常规测井方法识别碳酸盐岩储层裂缝

2.3.1常规测井方法裂缝响应特征

（1）双侧向测井

双侧向测井以其良好的探测性能,仪器较强的电流聚焦能力,能有效地反

映裂缝的发育程度而成为识别裂缝的主要常规方法。双侧向测井电极系是由两个

探测深度不同的电极系组合在一起,深浅电极的探测对象分别是距电极系较远

和较近的岩石。深浅电极探测的径向深度不同,分别反映原状地层和侵入带地

层的电阻率。碳酸盐岩储层一般具有高电阻率的特征(>10008Ω·m—

100008Ω·m),在裂缝发育层段由于充有一定矿化度的地层水或者钻井泥浆、

泥浆滤液等低电阻率液体侵入充填裂缝空隙,会造成电阻率的明显降低,表现

为高电阻率背景下相对较低的电阻率,而且视泥浆侵入程度、裂缝发育程度(裂

缝张开度、裂缝密度、裂缝产状及裂缝的径向延伸深度)的不同,电阻率值

降低的幅度及两者的差异大小也不同。经统计,裂缝的产状与双侧向电阻率正

负差异特征有很好的对应关系,见表2。在裂缝发育段,深浅侧向表现出明显的

幅度差。正幅度差(深电阻率大于浅电阻率)反映了储层高角度(或垂直)裂

缝,这种裂缝使浅电阻率降低大负幅度差(深电阻率小于浅电阻率)反映了储

层低角度(或水平)裂缝,这种裂缝使深电阻率降低大。裂缝越发育,即裂缝

的张开度越大,裂缝密度,裂缝孔隙度、裂缝径向延伸深度随之也越大,其

中由于可侵入电阻率较低的泥浆,所以双侧向测井电阻率相对于基质岩石电阻

率下降幅度也越大。实践证明,双侧向测井在识别碳酸盐岩储层裂缝(特别是高

角度缝)方面效果比较明显。图3-1是裂缝发育层段双侧向测井曲线对高角度

裂缝响应的实例。图中从左到右第三曲线道里RD和RS分别代表深浅侧向电

阻率值,从图上可以看到该井5704m—5706m井段双侧向曲线上反映出

来RD>RS,即正差异,呈现高低起伏不平的曲线形态,是高角度缝的响应特

征,表明有可能侵入了电阻率较低的泥浆。由于成像测井可以提供可靠的井周

图像资料,我们利用成像资料对双侧向测井的识别结果进行对比检验,从图像上

可以看出该井段裂缝是由于钻井压裂后产生的高角度诱导缝。经对比,我们发

现二者在裂缝状态的识别上具有良好的对比性,但是由于双侧向测井不能区别出

不同成因的裂缝,比如是天然形成的还是次生的,所以在具体使用时有一定的局

限性。

（2）声波测井

声波测井是利用声源(发射器)发出的超声脉冲在岩石中传播,通过检测

纵波初至来测量岩石声波传播特性。首波遇到非均质岩石,声波沿速度最快的

路径到达接收器,也就是说沿着基质部分传播并绕过那些不均匀分布的孔

洞、孔隙,故一般认为声波测井只反映原生孔隙,而不反映次生孔隙。但当

地层中裂缝十分发育,裂缝及其所含流体在岩石中形成的声阻抗界面能影响声

波传播,特别是存在低角度裂缝(如水平裂缝)、网状裂缝的时候,首波必

须通过裂缝来传播,进而到达接收器,此时声波能量衰减严重,造成首波不被记

录,其后到达的波反而被记录下来,表现为声波时差增大,当裂缝宽度较大

时,时差曲线可能因出现周期跳跃而显示出很高的时差。此外,经实践证

明,声波时差曲线的小幅度摆动和小幅度的时差增大也可以作为裂缝的识别

标志。

图3-2为塔河油田T**井碳酸盐岩储层实测曲线,5550m—5552m

声波时差曲线出现小幅增大,5546m—5550m时差曲线出现摆动现象,初步认为

有可能是出现了低角度的裂缝,造成声波能量的衰减。在出现这两种现象的井

段相应电阻率降低,密度测井对应小幅度变化,但这些变化不完全与声波曲

线的变化一致。综合这几种测井信息,判断该处发育开口很小的低角度缝。

5546m~5552m井段经成像测井资料证实,该段发育数条低角度裂

缝。声波测井对于低角度缝的识别效果与成像测井极为接近,验证了方法的可靠

性。但声波时差曲线应用时也有一定的局限性,如不能检测垂直裂缝等。

（3）密度测井

密度测井是一种使用极板推靠式仪器,利用岩层对C射线的吸收性质,研

究钻井剖面上岩层密度变化,进而研究岩层地质特点的测井方法。其基本原理

是:当采用中低能量的伽马射线(0125MeV铯源/

钴60~215MeV铯源/钴60)照射井中地层岩石时,伽马射线与地

层岩石中的电子发生康)吴效应,以光电效应结束。密度测井通过探测被散射

的C射线强度来反映岩层的电子密度大小,电子密度与体积密度之间呈正相关

关系。密度测井测量的是岩石的体积密度,主要用来反映地层的总孔隙度。当

极板接触到天然裂缝时由于泥浆的侵入会对密度测井产生一定的影响,引起密

度测井值的减小。此外,地层的岩性及孔隙大小、地层含气、薄层泥岩互层、

井眼不规则也可以造成密度测井值减小。所以在实际解释的过程中,要利用几种

测井曲线、岩芯以及成像资料进行综合判断。

在TK**井5550m—5555m井段,密度测井值突然大幅度降低,

可能是由于裂缝的存在,泥浆的侵入造成的。对应该井段,深浅双侧向电阻率之

间差异不明显,但是表现出了高阻背景下较低的电阻率,该段很可能有裂缝存

在;声波时差曲线整体变化不明显,但也有小幅增大和摆动的现象。对

照5415m—5558m的成像图像,上面可以看到该段发育多条高角度诱导

缝,FMI图像裂缝统计结果显示5551m—5558m高角度缝发育。综合判

断,5551m—5558m井段发育多条高角度诱导裂缝,密度测井值的大幅度降低是

对裂缝的响应。

4）双井径与钻头差异

在碳酸盐岩地层中,一般双井径曲线值均小于钻头直径(缩径)的为渗透层;

双井径曲线值均大于钻头直径(扩径)的地层为泥岩或疏松易塌层；双井径曲线值

之一大于钻头直径而另一等于或小于钻头直径的,指示有高角度缝(包括直劈

缝)发育。对于低角度缝,双井径仪器对于这种缝与泥质条带以及薄层的响应很难

区分。其他原因(如岩石破碎、井壁垮塌)造成的井眼不规则,都会影响到

利用该方法识别裂缝的准确度。

通过大量的岩心及成像测井资料和常规测井进行对比,在识别碳酸盐岩储层

中裂缝的时候,常规测井主要有以下响应特征。

①双侧向电阻率在碳酸盐岩高阻值背景下明显减小,产生一定幅度的正差

异,并且随裂缝倾角增大,深浅电阻率之间差异也越大,识别高角度缝时效

果较好。②时差曲线的小幅度摆动和小幅度的时差增大可以作为裂缝的识别

标志。在识别低角度缝或网状缝时效果良好。

③密度测井值的大幅度降低指示可能存在裂缝,裂缝产状需成像资料进行

确定。

1/4双井径曲线之一大于钻头直径,并且另外一条小于或等于钻头直径

的,表明地层发育高角度裂缝。

以上常规测井曲线是基于对裂缝存在的响应,由于探测原理不同,每

种方法各有其优越性,比如双侧向测井对高角度缝特别有效、声波测井对低角

度或网状缝响应效果好等。碳酸盐岩储层非均质性严重,储层裂缝具有类型多样

化特征。利用常规测井方法对储层裂缝进行识别的时候,最好能运用几种常规

曲线进行综合识别。同时,最好能结合该井段的岩心观察结果、成像测井等直

观资料进行对比,确保裂缝识别成果准确可靠。

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