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1、长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院第五讲第五讲 碳酸盐岩储集层评价碳酸盐岩储集层评价裂缝性储集层评价裂缝性储集层评价 世界上许多高产油气藏都是来自碳酸盐岩储集层，世界上许多高产油气藏都是来自碳酸盐岩储集层，而裂缝是碳酸盐岩储集层的重要渗流通道和储集空间。而裂缝是碳酸盐岩储集层的重要渗流通道和储集空间。与前面介绍的砂泥岩储集层相比，裂缝性储集层具有与前面介绍的砂泥岩储集层相比，裂缝性储集层具有明显不同的地质特征，如非均质性、各向异性等，大明显不同的地质特征，如非均质性、各向异性等，大大增加了油气勘探的难度。因此，天然裂缝性储集层大增加了油气勘探的难度。因此，天然裂缝性储集层的研究与评价成为
2、石油地质家和测井分析家十分感兴的研究与评价成为石油地质家和测井分析家十分感兴趣的研究对象，并逐渐形成了一套有别于砂泥岩剖面趣的研究对象，并逐渐形成了一套有别于砂泥岩剖面的专门的勘探技术和测井评价体系。的专门的勘探技术和测井评价体系。 本章重点讨论裂缝在主要的、有代表性的测井曲本章重点讨论裂缝在主要的、有代表性的测井曲线上的响应特征以及根据测井资料综合判断裂缝和定线上的响应特征以及根据测井资料综合判断裂缝和定量评价裂缝的方法。量评价裂缝的方法。第一节第一节 碳酸盐岩储集层的基本特征碳酸盐岩储集层的基本特征 1、主要矿物、主要矿物 方解石、白云石、硬石膏、石膏、岩盐方解石、白云石、硬石膏、石膏、岩
3、盐 2、碳酸盐岩储集空间的基本类型、碳酸盐岩储集空间的基本类型 孔隙、裂缝、穴洞孔隙、裂缝、穴洞 砂泥岩储集层的孔隙空间：砂泥岩储集层的孔隙空间：以沉积时就存在或产生的以沉积时就存在或产生的 原生孔隙为主原生孔隙为主。 碳酸盐岩储集层：碳酸盐岩储集层：以沉积后在成岩后生及表生阶段的改造以沉积后在成岩后生及表生阶段的改造 过程中形成的过程中形成的次生孔隙为主次生孔隙为主。 上述三类储集空间从成分及分布上看是相互制约、上述三类储集空间从成分及分布上看是相互制约、相互关联的。如洞可在孔和缝的基础上不断发生和发相互关联的。如洞可在孔和缝的基础上不断发生和发展形成。缝往往又可在孔和洞的背景下发展成裂缝展
4、形成。缝往往又可在孔和洞的背景下发展成裂缝- -孔洞网。因此，在碳酸盐岩储集层中，以上三类储集孔洞网。因此，在碳酸盐岩储集层中，以上三类储集空间常常同时存在，但往往以某一种起主导作用。空间常常同时存在，但往往以某一种起主导作用。 由上可知，与碎屑岩储集层相比较，碳酸盐岩储由上可知，与碎屑岩储集层相比较，碳酸盐岩储集层具有储集空间类型多、次生变化大、分布上的复集层具有储集空间类型多、次生变化大、分布上的复杂性和严重的非均质性等特点。杂性和严重的非均质性等特点。3、储集层按孔隙空间类型的分类、储集层按孔隙空间类型的分类 不同的学科从各自的研究目的和研究手段出发不同的学科从各自的研究目的和研究手段出
5、发而采用的分类方法。而采用的分类方法。 从测井评价储集层来说，可将碳酸盐岩储集层从测井评价储集层来说，可将碳酸盐岩储集层分为四种类型：分为四种类型： 孔隙型孔隙型 裂缝型裂缝型 裂缝裂缝-孔隙型孔隙型 裂缝裂缝-洞穴型洞穴型 1、孔隙型储集层、孔隙型储集层 储集和渗滤空间：以各种孔隙为主，裂缝的作用很小。储集和渗滤空间：以各种孔隙为主，裂缝的作用很小。 一般与孔隙型砂岩储集层类似，但具有更大的非均匀性。一般与孔隙型砂岩储集层类似，但具有更大的非均匀性。 2、裂缝型储集层、裂缝型储集层 在致密碳酸盐岩中因发育了较多的裂缝而形成的储集层。在致密碳酸盐岩中因发育了较多的裂缝而形成的储集层。其基岩块孔
6、隙度很低，基本无储、渗价值。其储集空间和渗滤其基岩块孔隙度很低，基本无储、渗价值。其储集空间和渗滤通道主要由裂缝贡献，因此只有当储集层厚度较大、裂缝很发通道主要由裂缝贡献，因此只有当储集层厚度较大、裂缝很发育且延伸较远时，才能成为有工业价值的储集层。育且延伸较远时，才能成为有工业价值的储集层。 根据裂缝组系状况的不同，再细分为：根据裂缝组系状况的不同，再细分为： 1）高角度裂缝型储集层）高角度裂缝型储集层 2）低角度裂缝型储集层）低角度裂缝型储集层 3）网状裂缝型储集层）网状裂缝型储集层 3、裂缝、裂缝-孔隙型储集层孔隙型储集层 在岩石具有一定有效孔隙的基础上，又被各种裂在岩石具有一定有效孔隙
7、的基础上，又被各种裂缝切割所形成。其主要储集空间是基岩块的孔隙，其缝切割所形成。其主要储集空间是基岩块的孔隙，其主要的渗滤通道是裂缝。主要的渗滤通道是裂缝。 裂缝裂缝-孔隙型储集层一般可成为较好的生产层，既孔隙型储集层一般可成为较好的生产层，既能稳产，又能高产。能稳产，又能高产。 4、裂缝、裂缝-洞穴型储集层洞穴型储集层 在裂缝型储集层的背景上，由于地下水的溶蚀作在裂缝型储集层的背景上，由于地下水的溶蚀作用，又产生了很多洞穴，形成的储集层。用，又产生了很多洞穴，形成的储集层。 其基岩块孔隙度很低且孔径也很小，不具有工业其基岩块孔隙度很低且孔径也很小，不具有工业价值，其储渗作用主要靠裂缝和洞穴（
8、洞穴是主要的价值，其储渗作用主要靠裂缝和洞穴（洞穴是主要的储集空间，裂缝是主要渗滤通道）。储集空间，裂缝是主要渗滤通道）。第二节第二节 裂缝性储集层的测井响应特征裂缝性储集层的测井响应特征 1、电阻率测井、电阻率测井 裂缝的显著特征：低电阻率裂缝的显著特征：低电阻率 裂缝在电阻率测井曲线上的响应裂缝在电阻率测井曲线上的响应取决于裂缝的产状（倾角与方位）、取决于裂缝的产状（倾角与方位）、裂缝的宽度与长度（纵向或径向）、裂缝的宽度与长度（纵向或径向）、裂缝中的充填物（胶结物、泥浆滤裂缝中的充填物（胶结物、泥浆滤液、地层流体等）以及泥浆侵入深液、地层流体等）以及泥浆侵入深度等因素。图为由地层、井眼及
9、裂度等因素。图为由地层、井眼及裂缝网络组成的导电系统的俯视图缝网络组成的导电系统的俯视图（从井口向井底方向看）。（从井口向井底方向看）。 （1）双侧向测井（）双侧向测井（RLLS、RLLD） 在孔隙性地层（淡水泥浆情况下）：在孔隙性地层（淡水泥浆情况下）： 油层：油层：RLLSRLLD（高侵）（高侵） 在裂缝性地层：泥浆侵入较深（超过在裂缝性地层：泥浆侵入较深（超过RLLD探测深度），使探测深度），使得得RLLS、RLLD幅度差与地层的原始流体性质无关，而主要取决幅度差与地层的原始流体性质无关，而主要取决于裂缝的产状（裂缝的倾角）。于裂缝的产状（裂缝的倾角）。 图为水槽模拟实验结果：反映裂缝倾
10、角与图为水槽模拟实验结果：反映裂缝倾角与双侧向电阻率关系，实验表明：双侧向电阻率关系，实验表明：当裂缝倾角为当裂缝倾角为45时：时： 双侧向呈最大负差异（双侧向呈最大负差异（RLLDRLLS） 低角度裂缝：低角度裂缝： 双侧向值为负异常双侧向值为负异常 高角度裂缝：高角度裂缝： 双侧向值为正异常。双侧向值为正异常。0224567.58090RLLS RLLDRLLS RLLDRLLS(正差异正差异)RMSFLRLLD、RLLS无裂缝井段无裂缝井段：RLLD、RLLS、RMSFL基本无异常基本无异常双侧向双侧向MSFL测井对裂缝的影响测井对裂缝的影响 (2)(2)地层倾角测井地层倾角测井（倾角仪
11、有多个极板，本节为4个） (a)4(a)4极板倾角仪极板倾角仪 (b)(b)裂缝识别测井（裂缝识别测井（FILFIL） (c)(c)电导率异常检测程序电导率异常检测程序DCADCA(a) 4极板倾角仪每次下井调试测得每次下井调试测得9 9条曲线：条曲线： 4 4条微电导率曲线条微电导率曲线FCFC4FCFC4（4 4个互成个互成9090的极板）的极板） 井斜角井斜角DEVIDEVI 井斜方位角井斜方位角AZIMAZIM 1 1号极板相对方位角号极板相对方位角RBRB 相互正交的两条井径曲线相互正交的两条井径曲线C1C1，C2C2。目前判断裂缝主要用目前判断裂缝主要用FC1FC4FC1FC4及及
12、C1C1、C2C2曲线。方位角曲曲线。方位角曲线可以判断裂缝的发育延伸方向。线可以判断裂缝的发育延伸方向。由于是极板型仪器，所以只有当极板位于裂缝上由于是极板型仪器，所以只有当极板位于裂缝上 时才能由电阻率下降来判断裂缝。时才能由电阻率下降来判断裂缝。（b）裂缝识别测井（FIL）对倾角仪测得到对倾角仪测得到4 4条电阻率曲线条电阻率曲线FC1FC1、FC2FC2、FC3FC3、FC4FC4，将相邻两极板的电阻率，将相邻两极板的电阻率曲线进行叠置，根据重叠曲线的幅度差曲线进行叠置，根据重叠曲线的幅度差的大小来判断裂缝存在的可能性，并在的大小来判断裂缝存在的可能性，并在有幅度差的地方涂上黑色。有幅
13、度差的地方涂上黑色。该井在钻该井在钻3328m时时发生井漏（电导率增发生井漏（电导率增大）。由图可知，各大）。由图可知，各极板遇到裂缝的深度极板遇到裂缝的深度的深度依次为的深度依次为3238.76m、3239.3m3239.36m、3238.81m,裂缝段在裂缝段在井壁上延续长度约井壁上延续长度约4m。 缺点：缺点：FIL常因常因倾斜较大的薄层、条倾斜较大的薄层、条带或砾石层等沉积特带或砾石层等沉积特征的影响（使曲线有征的影响（使曲线有幅度差），使涂上黑幅度差），使涂上黑色的区域不一定都是色的区域不一定都是由裂缝引起。由裂缝引起。（C）电导率异常检测程序DCA为了解决为了解决FILFIL的这一
14、缺点，设计了电导率异常检测程的这一缺点，设计了电导率异常检测程序，以专门搜索那些非地层因素所引起的电导序，以专门搜索那些非地层因素所引起的电导率异常（可能是裂缝带）。程序处理时采用以下三个率异常（可能是裂缝带）。程序处理时采用以下三个条件进行判断：条件进行判断：（）电导率值某一值（门槛值）（）电导率值某一值（门槛值）（）各电导率之间的幅度差某一值（门槛值）（）各电导率之间的幅度差某一值（门槛值）（）反映电导率异常的深度段某一值（门槛值）（）反映电导率异常的深度段某一值（门槛值）上述三者同时成立时，就认为满足裂缝性电导率异常。上述三者同时成立时，就认为满足裂缝性电导率异常。其中三个门槛值由解释人
15、员根据地区情况确定。其中三个门槛值由解释人员根据地区情况确定。图电导率异常检测程序处理成果图（任丘）。图电导率异常检测程序处理成果图（任丘）。 井径曲线：井径曲线： 裂缝在井径上的显示常表现为：裂缝在井径上的显示常表现为： （）在压实地层处井径变小，只是因（）在压实地层处井径变小，只是因为有泥饼形成的缘故。为有泥饼形成的缘故。 （）如果钻井或地应力的释放引起裂（）如果钻井或地应力的释放引起裂缝带的井壁垮塌，则引起井径扩大。这种井缝带的井壁垮塌，则引起井径扩大。这种井径变化在倾角测井的井径上的显示比双臂井径变化在倾角测井的井径上的显示比双臂井径仪的显示效果更好。同时，因扩径的方位径仪的显示效果更
16、好。同时，因扩径的方位往往代表裂缝发育的主方向，所以根据方位往往代表裂缝发育的主方向，所以根据方位角曲线及其它资料即可得知裂缝产状。角曲线及其它资料即可得知裂缝产状。（）地层微电阻率扫描成像测井（FMS、FMI） a、地层微电阻率扫描仪的发展简况、技术指标和主要优点斯伦贝谢测井公司经过十年努力，于八十年代在地层倾角测井仪的基础上，研制出地层微电阻率扫描测井仪（Formation Microscanner Service),简称FMS。经过十年的发展，地层微电阻率扫描仪有了长足进步，由原来的两极板、54个电极的FMS仪，发展到四极板、96个电极的FMS，最后发展到现在的八极板、192个电极的全井
17、眼地层微电阻率扫描仪（FMI）。它们主要的技术指标是： 主要指标二级板四级板八级板 测井最大井斜 70 90 电极直径（in）0.20.270.16 纵向分辨率2.5cm2000*m,视R Rxo 水层：水层：R Rt R Rxo 该方法对侵入深时难以区分油水层。该方法对侵入深时难以区分油水层。 2.2.用同一电极系比较不同时间的测值用同一电极系比较不同时间的测值R Rt1，R Rt2 随时间增长，测值降低，即随时间增长，测值降低，即R Rt1 R Rt2时时， 说明有低阻侵入，判断为油层，反之为水层说明有低阻侵入，判断为油层，反之为水层。 二）裂隙性油层识别二）裂隙性油层识别3 3交会图方法
18、判断油水层。交会图方法判断油水层。( (电阻率电阻率- -孔隙度孔隙度) ) 用用R Rt(t)(t)交会图判断油水层。交会图判断油水层。 Archie Archie公式：公式： 当当a=b=1,m=n=2a=b=1,m=n=2时，时，4 4用孔隙度曲线重叠法判断油水层用孔隙度曲线重叠法判断油水层 该方法与碎屑岩可动油的快速直观显示油水层相似。该方法与碎屑岩可动油的快速直观显示油水层相似。 W W 用用R Rt求取的含水孔隙度求取的含水孔隙度 T T 用中子密度交会求得总孔隙度用中子密度交会求得总孔隙度 XO XO 冲洗带含水饱和度冲洗带含水饱和度 T T- -XO XO 残余油体积残余油体积 XOXO-W W 可动油体积可动油体积 ntmwWRabRSntmwWRabRS