测井影响因素分析.docx
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测井影响因素分析
测井影响因素分析
一、电阻率
1、岩石成分
(1)岩石固体部分的性质。
作为一般规律,固体颗粒和胶结物根本不导电。
但是某些粘土还是或多或少导电的,而且还有一些导电的矿物(石墨、赤铁矿、金属、硫化物等)。
(2)孔隙中的流体性质。
烃类物质是根本不导电的,水的电阻率取决于存在的溶解盐分。
(3)孔隙度和饱和度。
2、岩石结构
岩石颗粒的形状、尺寸、分选、排列方向和分布决定孔隙度及其分布、孔隙和通道尺寸,而它们又通过如下因素影响电阻率:
(1)曲折度,它与地层因素关系式的F、∮中的“m”和“a”有关。
(2)渗透率,它的变化会改变原状地层和侵入带的侵入剖面和饱和度。
(3)微观各向异性,这一因素使得采用水平电流流动的仪器或在垂向的读数产生畸变。
而粘土和其它导电矿物的分布方式也是重要的(层状的和分散的)。
(4)裂纹和裂缝中如果充有导电钻井液或水,它们就代表某些仪器优先的电流路径,而且每种仪器所受的影响也不同,“a”和“m”因素也有所变化。
3、地层倾斜
当地层不垂直于井轴的平面时,视电阻率可能有误差。
这也是各向异性的一种形式。
4、沉积构造、沉积环境和地层层序
地层厚度及其内部的组成方式和邻层性质(也就是宏观尺度的各向异性)都与沉积历史有关。
5、温度
导电介质的电阻率同温度有关。
6、孔隙压力和压实作用
孔隙压力是几种因素的函数,包括构造力、上覆岩层压力和压实作用。
压实作用对岩石颗粒排列和、填充物和孔隙度有重要的影响。
7、小结
简言之,岩石电阻率主要取决于岩石水饱和度和孔隙度。
综合应用电阻率测井资料和其它测井资料,能进一步推断地质情况,做出某些合理的地质假设。
二、自然电位
1、岩石成分
(1)岩石骨架的矿物
除了煤,金属硫化物和导电矿物外,岩石骨架成分对SP没有影响(煤层常常产生与渗透层相类似的SP)。
2、泥质
泥质对SP的影响不仅取决于数量的多少,而且还与它的重新分配方式有关。
(2—1)层状泥质
这种情况的重要因素有:
泥质和渗透层之间的相对厚度,以及电阻率Rt、Rs、Rm。
可以写出:
PSP=SSP(1-Vsh)
因而PSP可以作为泥质含量的指示,因为
Vsh=1-g
其中,g=PSP/SSP。
它是SP的减小系数。
(2—2)分散泥质
分散泥质阻碍Cl-离子的移动,对SP的衰减很大。
这一衰减是孔隙中泥质数量的函数。
在某一泥质百分数的条件下,阴离子的扩散能够减小到零。
超过这一百分数,其作用就相反,产生反向的动电学电位。
(2—3)结构泥质
只要砂岩颗粒构成连续“相”,结构泥质颗粒的影响与分散泥质的影响就很相似。
一旦失去这一连续性,(砂岩颗粒被泥质包围),就不再产生SP。
3、流体
这里讲的流体是指钻井液矿化度与地层原生水矿化度的差别。
如果Rw Rmf/Rw>1 这样,Log(Rmf/Rw)>0 从而SSP<0,即有负向偏转(朝向泥岩基线的左方)。 如果Rw>Rmf(钻井液较咸),同样道理: SSP>0,即有正向偏转(朝向泥岩基线的右方)。 注意,这样分析总是假定两种溶液的盐分具有相同的性质,在不属于这种情况的场合,就是在Rmf 如果Rw=Rmf,则SP=0。 另外,如果含烃饱和度增加,会造成SP(正的或负的)衰减。 4、岩石结构 在渗透率、孔隙度和SP之间还没有已知的直接关系。 当然,要产生SP,地层必须具有渗透率和孔隙度,而且在它们影响侵入和流体分异时,可以说,地层的沉积特性(与岩石结构紧密相关)是影响SP的重要因素之一。 5、温度 SP响应公式中的K值可近似地表示为: K=60+0.133℉ 6、压力 井壁与地层之间的压差影响: 侵入直径;动电学电位(在压差下泥浆滤液向地层渗透,滤液中的离子也一起移动,由于泥饼和岩层中的泥质颗粒对离子有选择性的吸附作用,在液体渗透的孔道中形成偶电层,从而使渗透的液体中多余一种离子,即在压力小的一端多余这种离子,而在压力大的另一端多余另一种离子,产生电位差。 例如泥质颗粒吸附负离子,因此随泥浆滤液迁移的离子中正离子就较多,于是在压力小的地层一端存在较多的正离子而带正电,在压力大的泥浆中正离子相对较小而带负电。 ) 7、沉积环境和层序的演变 这些因素确定了地层厚度所给定地层的环境特性。 譬如,高能环境的水动力强,颗粒分选好,泥质颗粒很难沉淀下来;而在低能环境中,水的流动迟滞,泥质颗粒会大量混杂沉积下来。 这些沉积差异必然引起SP的测量结果。 三、自然伽马 1、统计起伏 所有的放射性现象在性质上都是随机的。 计数率在平均值附近波动,为了取得平均值的合理估算,就必须在一段时间内累计计数。 再求出平均值。 进行累计的这段时间叫做“时间常数”。 计数率越高,时间常数越大,估算的均值就越精确。 2、测井速度 因为求平均值的电路需要一段限定的时间对计数率变化做出完全的响应,所以时间常数给相对于地层边界记录的资料响应造成滞后,引起视边界位置的深度错动。 时间常数越长,或测井速度越快,地层边界向上错动得越多。 3、井眼条件 井眼内存在的流体、油管、套管、水泥等物质,对伽马射线具有不同程度的衰减,还有,仪器在井中的不同位置,在某种程度上也影响测井读数。 (1)井内流体 井内流体的影响取决于: (1—1)它的体积 即井眼和套管的尺寸。 (1—2)井下仪器的位置 视仪器处于居中或偏心的位置。 (1—3)流体的密度 空气的,水基的或油基的,固体颗粒含量等。 (1—4)流体的成分(溶解的或悬浮的材料性质,如NaCl,KCl,膨润土,重晶石等) 膨润土具有放射性,它会使读数发生偏移;如果井内流体搅拌均匀,那么它的影响基本上是常量。 另一方面。 如KCl溶液会渗入渗透层段,随后发生的情况是,由于钻井液柱形成的伽马放射性的全面增高和在有钻井液侵入地层处的附加增高(此时随滤液冲洗程度而变化)。 (2)油管、套管等 油管、套管、分隔器的影响取决于它们的厚度、密度、材料(钢、铝等)的性质。 所有的钢材都会减小伽马射线的能量和强度水准。 (3)水泥 这里的决定因素是水泥类型、添加物的性质、密度和厚度。 4、层厚 在厚度小于探测半径的地层中,自然伽马曲线达不到正确的数值。 一系列薄地层的测井读数GRa将是探测半径内信号贡献的体积平均值: GRa=∑Vi.Di 式中Vi是第i个小层的体积分量,Di是第I个小层的伽马贡献值。 实际上,探测半径内的每一个质点对信号接收器来说,数值影响(贡献值)都是不一样的。 一般来说,伽马射线的能量随距离增加而减小。 “体积平均”的影响还将造成一种附加后果,减弱了曲线的分层能力。 四、中子 1、氢 氢的作用主要是减速中子。 中子测井实际上是测量氢的浓度。 物质的氢指数(HI)被定义为每立方厘米该物质氢原子浓度与华氏75度纯水两者的比值,纯水的HI值为1。 大多数纯岩石颗粒(石英,方解石等)的氢含量为零,减速能力弱,因此若孔隙流体的含氢指数HI等于1,则中子测井是孔隙度的量度。 2、粘土、云母等 某些粘土矿物中的晶格中含氢元素,它们可能是结晶水或分子束缚水。 虽然这些氢与孔隙无关,但仍被中子仪器视为孔隙。 另外,粘土在其片状结构中含大量水。 3、矿物类型 虽然石英、方解石、白云石等常见矿物的HI为零,但是这些矿物中的某些元素对中子的减速和俘获阶段还是产生某些影响。 通常情况下,按石灰岩单位刻度测得的孔隙度需作岩石骨架校正。 4、中子吸收体的存在 利用热中子进行测量的中子仪器,探测器计数率受强中子吸收体的影响,这是因为诸如氯、锂、硼等强吸收体影响热中子数量(更体现在减速阶段)。 氯是常见的强吸收体,对于钻井液、、滤液、和原生水的含盐量,照例要对热中子测井孔隙度进行校正。 5、含盐量 流体含盐量会改变其含氢数量,也一样会改变热中子计数率。 因为溶解的NaCl置换H,降低了液体的含氢指数。 必须考虑井眼、冲洗带及原状地层中的流体的影响,用空气或油基钻井液只需考虑原生水含量可以了。 在套管井中,则要考虑管内流体及原生水含盐量的影响。 6、烃类 多数中等到重质的原油的氢指数接近1,其存在基本不影响中子测井的读数。 但是,轻质油和天然气为低HI值,能显著地改变中子测井的结果。 因此含轻烃层段的特征是具有比该层段含水时低的视中子孔隙度。 7、影响氢指数的其它因素 (1)岩石结构 除孔隙度外,岩石结构受分选、填充以及基质和胶结物百分比的控制,当然具有较强影响。 粒度和分选决定渗透率(侵入过程和冲洗带流体性质)大小,因此有间接影响。 (2)温度 随温度增高,孔隙和井眼流体的HI减小。 (3)压力 压力增加促使流体HI增大,对天然气更是这样。 温度和压力增大的综合影响致使随深度增加,HI值有净增值。 同时,压力也是影响侵入的因素。 (4)沉积环境和层序 这些因素决定层厚和岩性序列,为此它们影响中子测井响应。 五、密度 1、岩石骨架 岩石中不同矿物成分及其百分比。 要区分单一骨架成分岩石和多矿物成分构成的“混合”骨架。 2、泥质 泥质对密度测井的影响要小于中子测井。 “干粘土”的体积密度大约相当于石英,因此它们在骨架中的效应大致相同。 若泥质密度与组成岩石的其它矿物差别很大时,则要考虑泥质的影响: DENc=DEN+Vsh(DENmax-DENsh) 3、水 若岩石有连通孔隙并有侵入,仪器探测范围内的流体主要是钻井液滤液,若它们的密度作为含盐量的函数并随压力和温度变化,在解释中必需做校正。 盐水的密度随温度升高而变小。 4、烃 烃的密度,特别是天然气的密度远低于水。 同一地层饱和天然气较饱和水时显得更轻。 并且,天然气的体积密度是压力和温度的函数,随压力增加而增大,随温度增加而变小。 六、声波 1、骨架 地层中的声速主要取决于组成岩石的矿物种类,矿物对声速的影响由其密度和弹性确定。 单一矿物组成的岩石其骨架声速变化很小,但是复矿岩石的速度变化会很大。 2、孔隙度和流体 声速还与孔隙度和孔隙空间的流体有关: 任何物体的孔隙度越高,其速度越低; 在一般情况下,如果骨架和孔隙度不变,用油置换水,或者用气置换油,则速度下降; 在水中的传播速度还与矿化度有关,矿化度越高,速度越高。 3、温度和压力 温度和压力对于盐水中的声速有影响。 压力越大,速度越高;但温度越高,速度越小。 4、结构 地层的颗粒和孔隙的排列、分布方式影响声速。 提出一个“声速各向异性”的概念,就是说平行或垂直与颗粒其测量效果是不一样的。 同时,还要提出“连续相”的概念: (1)在低孔隙度地层中,孔隙或多或少是不连通和随机分布的,骨架构成了连续相。 这在逻辑上是合理的。 最快的初至波在骨架这个“连续相”中传播,绕过了孔隙,因此,在孔隙度没有达到一个限定值之前,声波的传播时间非常接近于Acmax。 (2)相反,如果颗粒在流体中呈悬浮状,那么,连续相成了流体,这时测量的声波时间非常接近于流体的传播时间。 5、周波跳跃 由于到达第二接收器的声波具有较长的路径,在某种情况下,到达第二接收器的信号太弱,以至不能检测到激发的初至波,只能检测到第二或第三周波至,因此就出现了周波跳跃,显示出间隔传播时间的突然和急剧增大。 时差的突然跳跃常与天然气(有时是油)有关,它还可发生在裂缝带,这都是由于信号衰减造成的。 6、井眼影响 井眼尺寸,当由发射器到井壁,和由井壁到接收器的总传播距离比源距(发射器到接收器的直线距离)大时出现这种影响。 在这种情况下,初至波直接通过钻井液。 对于普通岩石,只有在井眼大于24英寸时才能发生这种情况。 对于井眼补偿声波仪器,除非孔洞很大,否则几乎没有影响。 钻井液的影响,如果井内是空气或钻井液中有气,则声波信号衰减很大,以至检测不到初至波。 这种情况可能发生在气体进入钻井液的产层。 7、侵入影响 在水层中几乎没有侵入,而在气层或油层中,甚至含水饱和度很高,在侵入带中的间隔传播时间也可能不同于原状地层。 8、径向裂缝影响 岩石中的微裂缝常与钻井产生的径向裂缝有关,它可能导致间隔传播时间增大。
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