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1、成像测井技术目录1电成像测井21.1 地层微电阻率扫描成像测井技术121.2 阵列感应成像测井技术31.3方位电阻率成像测井技术42声波成像测井42.1超声波成像测井52.2偶极横波成像测井63核磁共振成像测井64成像测井技术的应用74.1岩性识别74.2沉积构造识别4104.3沉积微相研究5124.4裂缝系统的分析144.5地应力分析11295成像测井的开展趋势32参考文献33成像测井技术测井起源于1927年的法国，当时只有测量视电阻率、自然电位、井温等仪器，经过近80年的开展，如今开展成为以电法测井仪、声波测井仪与核磁共振测井仪等系列的测井仪器。回忆测井技术的开展历程，测井技术经历了从模拟
2、测井到数字测井、数控测井、成像测井的开展历程。成像测井技术是美国率先推出的具有三维特征的测井技术，是当今世界最新的测井技术。它是在井下采用阵列传感器扫描测量或旋转扫描测量，沿井眼纵向、径向大量采集地层信息，利用遥传将采集到的地层信息从井下传到地面，通过图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测范围内的三维图像。因此，成像测井图像比以往的曲线表达方式更精确、更直观、更方便。传统的测井只能获取井下地层井眼周向和径向上单一的信息，它适用于简单的均质地层。而实际上地层是非均质的，尤其是裂缝性油气层的非均质性最为明显，在地层的周向和径向上的非均质性也非常突出。这促使人们开始利用非均质和非线性理论来设
3、计测井仪器。成像测井技术就是在此理论根底上开展起来的，它能获取井下地层井眼周向方位上和径向上多种丰富的信息，能够在更复杂、更隐蔽的油气藏勘探和开发方面有效的解决一系列问题：薄层、薄互层、裂缝储层、低孔隙低渗透层、复杂岩性储层评价；高含水油田开发中剩余油饱和度及其分布确实定；固井质量、压裂效果、套管井损坏等工程测井问题以及地层压力、地应力等力学参数的求取等等。1电成像测井1.1 地层微电阻率扫描成像测井技术1地层微电阻率扫描成像测井仪，是在多个极板上分别安装假设干个间距很小的钮扣状的小电极，当电极扣向井壁地层发射电流的时候，电极接触的岩石成分、结构及所含的流体的电阻率差异会引起电流的变化，据此生
4、成电阻率的井壁成像。斯伦贝谢公司在20世纪80年代最早推出地层微电阻率扫描成像测井仪FMS (Formation Micro Scanner)，揭开了电阻率成像测井的新篇章。到了20世纪90年代中期，斯伦贝谢公司又在地层微电阻率扫描测井仪器(FMS)的根底上，经过屡次重大改良，尤其在提高井眼覆盖率和分辨率方面做了重大改良，从而推出新一代电阻率成像测井仪FMI (Fullbore Formation Micro Image)。FMI测量精度高，图像清晰，井眼覆盖率大，可以进行广泛的地质解释及油气评价等，被地质学家称为“地下地层显微镜。全井眼微电阻率扫描成像测井技术是在FMS的根底上开展起来的，
5、FMI与FMS的测量原理根本相同，不同的是在可自动伸缩的相互垂直的4个极板上安装了能够推靠在井壁上的阵列电极结构。测量时由推靠器把极板推靠到井壁上，使电流通过井筒内钻井液柱和地层构成的回路回到仪器上部的回路电极。极板中部的阵列电极向井壁发射电流，按照每个纽扣电极的深度进行采样，将采样数据组成一个矩阵。通常水平与垂直的采样间隔均为0.25cm，每个矩阵元素表示图像上的一个灰点。成像图用多级色度表示地层电阻率的相对变化，一般图像颜色越浅电阻率越大，颜色越深，电阻率越低。为了能使阵列电极发射的电流垂直进入井壁，在极板推靠器和极板金属构件上施加一个相同的电位，迫使阵列电极电流聚焦发射。通过上述的改良，
6、 FMI大幅提高了井壁的覆盖率，改善了极板与井壁的结合性能，使仪器的直径减小，在满足不同测井需要的同时更是大幅提高了测井的速度。除了斯伦贝谢公司外，哈里伯顿和阿特拉斯公司也先后成功的研制了微电阻率井孔成像测井仪EMI (Electrical Micro Imaging Tool)和Star-II型井壁微电阻率成像测井仪(RES系统)，并在很多油田得到了广泛的应用。1.2 阵列感应成像测井技术阵列感应成像测井仪AIT (Array Induction Imager Tool)，是基于20世纪40年代道尔(HDOLL)提出的感应测井几何因子理论开展起来的。常规感应测井仪都采用复合线圈系结构，通过选
7、择适当的间距和多线圈对组合，产生具有直耦信号近似为零的多个测量信号矢量叠加，使流过地层的电流限定在特定的径向和纵向距离上，实现硬件聚焦的效果。斯伦贝谢公司的阵列感应测井仪(AIT)与常规感应仪有所不同，在设计上，放弃了将数对线圈连在一起实现硬件聚焦的方法，而采用了8个不同发射器/接收器间距的方式，所有线圈都作为独立的仪器工作。它的另一特点是8对接收线圈共用一个发射线圈，同时以三种不同频率工作(26.325kHz、52.65kHz、105.3kHz)，每个线圈对的几何因子是固定的、AIT感应测井仪共测量了28个原始实分量和虚分量信号。阵列感应成像测井不仅可以获得不同探测深度和不同纵向分辨率的电阻
8、率曲线，还可以测量原状地层及侵入带电阻率等参数，并且可以研究侵入带的变化，确定过渡带的范围，并能根据所获得的根本数据进行二维电阻率径向和侵入带剖面的径向图像。在20世纪80年代，由BPB公司首先推出具有发射线圈和多个接受线圈的阵列感应成像测井仪(AIS)。随后三大石油公司也相继推出了其各自的阵列感应成像测井仪，分别是斯伦贝谢公司的新型阵列感应成像测井仪(ATI)，哈里伯顿公司的高分辨率阵列感应仪HRAI，阿特拉斯公司的高分辨率感应测井仪(HDIL)。1.3方位电阻率成像测井技术方位电阻率成像测井ARI (Azimuthal Resistivity Image)，是在Doll提出的双侧向测井的根
9、底上开展起来的新一代的侧向测井技术。它具有12个电极，装在双侧向测井的屏蔽电极A2的中部，每个电极向外的张开角为30， 12个电极覆盖了井周360方位范围的地层，可以测量12个方向的定向电阻率值。1995年， Smits等人又成功研制了高分辨率方位侧向成像测井仪HALS系统，并同ARI相比拟，HALS中的方位电极阵列移到了A0主电极中部，而且整个电极系的长度是ARI电极系的一半。ARI和HALS的测量原理根本相同，但在具体实施时，ARI采用硬件聚焦、有源测量方式；而HALS采用软聚焦、无源测量方式。2001年，阿特拉斯公司推出新型阵列侧向测量仪(HDLL)。该仪器是一种阵列型非聚焦电阻率测井仪
10、，仪器有一个电流注入电极和18个分布于电流注入电极上下两侧的测量电极， 8个作为接收电极，能测量8个不同深度曲线，垂直分辨率小于30.48cm。2声波成像测井声成像测井原理是以脉冲回波法为根底。换能器发射超声窄脉冲，扫描井壁并接收回波信号，采用计算图像处理技术，将换能器接受的模拟信号，先在井下数字化并进行预处理，然后通过测井电缆传输到地面，再经过计算图像处理转换成像2见图2-1。图2-1 声成像原理图地层微电阻率扫描成像测井是利用按一定方式密集排列组合的电性传感器，阵列测量井壁附近地层电阻率，并进行高密度采样和高分辨率成像处理，得到“似岩心的井壁成像图，用于储层评价以及沉积相、沉积构造等方面的
11、研究。2.1超声波成像测井超声波成像测井仪采用旋转式超声换能器对井周进行扫描，并记录回波波形信号。经测量到的反射波幅度和传播时间等信息进行一系列处理，把结果按井周360方位显示成像，可得到整个井壁的高分辨率成像。这些成像显示能为识别地层岩性及沉积特征等地质目的，以及套管检查和水泥胶结评价等工程目的提供信息。概括起来有如下作用： 360的高分辨率井径测量，可分析井眼的几何形状，推算地应力的方向； 探测裂缝和评价井眼垮塌； 确定地层厚度和倾角； 进行地层形态和沉积构造分析； 检查套管腐蚀和变形情况； 进行水泥胶结质量评价。目前常用的超声波成像测井井下仪器有：斯伦贝谢公司的超声波成像测井仪(UBI-
12、Ultrasonic Borehole Imager)，哈利伯顿公司的声波成像测井仪CAST-V (Circumferential Acoustic Scanning Tool)，阿特拉斯公司的超声波井周成像测井仪CBIL(Circumferential Borehole Imaging Log)。2.2偶极横波成像测井偶极横波成像测井DSI (Dipole Shear Sonic Imager)是斯仑贝谢公司继长源距声波测井之后的新一代全波测井，与以往的长源距声波测井相比，其接收探头增多，间距变小，声波频率变低(DSI单极全波除外)，增强了地层横波信息的探测及斯通利波的记录。因此，它在评价薄
13、储层、裂缝、气层、井周附近的地质构造等方面有着广阔的应用前景。仪器包括2个偶极声源、1个单极声源和8个接收单元，工作方式主要有： 纵横波方式； 斯通利波方式； 上、下偶极横波方式； 专家方式，记录波列分别为8条、8条、8条、32条；波形采样间距分别为10s、40s、40s、40s；每个波形采样分别为512个、512个、512个和256个点。从DSI资料中提取纵波、横波、斯通利波信息是其资料应用的前提。由于DSI资料数据量大，用频率域的处理方法往往非常耗时，而时间域的慢度(时差)时间相关法(STC法)算法简单、稳定性好、计算效率高，但精度较差。针对DSI声系的特点及井场记录的声波全波波形的特征，
14、采用时域STC方法并利用地层连续性作为约束条件对DSI资料进行处理，从处理的DSI全波资料看提取信息的质量是可靠的。3核磁共振成像测井核磁共振测井的最初思路是：应用线圈和高电流，在地层中产生静磁场，极化岩石孔隙中流体的氢核。迅速断开电流后，被极化的氢核会回到弱而均匀的地磁场中原来的状态，这个过程使核载线圈中产生一个按指数衰减的信号。该信号包含各种流体孔隙度的信息，分析这些信息就到达了评价岩石孔隙度的目的。1983年， NUMAR公司综合了Jasper Jackson博士提出的“Inside-out思想和核磁共振成像技术，利用梯度磁场和自选回波方法，设计开发了全新的磁共振成像测井仪(MRI)，并
15、于1991年7月正式投入油田商业效劳。1995年斯伦贝谢公司的以贴井壁磁体为核心的组合式核磁共振测井仪(CMR)也进入了商业效劳。组合式核磁共振测井仪(CMR)是斯伦贝谢公司推出的新一代核磁共振测井仪器。它采用磁性很强的永久磁铁产生静磁场，在井眼之外的地层中建立一个比地磁场强度大1000倍的均匀磁场区域，天线发射CPMG脉冲序列信号并接收地层的回波信号。CMR原始数据是由一系列自旋回波幅度组成，经处理得到T2弛豫时间分布。T2分布为主要的测井输出，由此可导出CMR孔隙度、束缚流体孔隙度、自由流体孔隙度和渗透率。核磁共振成像测井有助于表示油藏流体的特征及地层特性，在确定好地层评价目标和适当的选择
16、采集参数的情况下，核磁共振成像测井得出的信息，是传统测量有效孔隙度和渗透率的方法所不能及的。近年来，采用梯度磁场、多种发射频率，以提供多种探测深度的数据，使用预极化磁体以提高测井速度，成为当今核磁共振测井仪器的特征。斯伦贝谢公司已经开发出新一代电缆核磁共振(NMR)测井仪磁共振专家(MRX)。该仪器有一个偏心工作模式，传感器按梯度磁场设计，可以在多个探测深度按多个频率进行测量，测量结果可以给出储层流体剖面。仪器的探测深度为38.1mm101.6mm，垂直分辨率为193mm。4成像测井技术的应用成像测井仪器记录井眼周围地层中的信息远比传统的测井仪器能更好地解决某些地质问题。特别是在岩性识别、裂缝
17、评价、应力分析、薄层识别、储层评价等方面的应用有着明显的优势，在油田的勘探与开发过程中发挥了巨大的作用。4.1岩性识别钻井取心，是油气勘探开发中直接了解地下岩石物理化学特性的常用方法。但是钻井取心的本钱很高，钻井时间也较长。利用微电阻率扫描成像测井可以得到高分辨率、清晰的图像，便于地质人员解释岩性。 EMI成像测井在岩性识别中的应用3EMI成像测井的图像特征主要表现在颜色变化和集合形态上。成像测井图像是以不同色级的变化代替显示物理量电阻率、声阻抗的变化，象色素彩刻度为42256个等级，按照白黄橙黑的序列变化；但总体上可划分出4个色调：亮、浅、暗和杂色，对应物理参数即为高电阻率或声阻抗，而与同岩
18、石本身的颜色没有关系。将EMI成像测井资料用于克拉玛依油田八区下乌尔禾组砾岩油藏，对岩性的EMI成像测井图像响应进行研究。1地质概况八区上二叠统下乌尔禾组油藏位于克拉玛依油田白碱滩地区，准噶尔盆地西北缘克乌逆掩断裂南白碱滩断裂的下盘。其北部边界受克乌大逆掩断裂带上较大的白碱滩南断裂所控制图4.1-1。八区下乌尔禾组沉积了一套以薄层-厚层状的细粒小砾岩、粗粒小砾岩、不等粒小砾岩、不等粒砾岩组合为主，夹少量单层或薄层状的细砾岩、中砾岩、粗砾岩、含砾粉砂岩、细砂岩和泥质岩类的快速堆积体。岩性的颜色以浅灰绿色、灰绿色、暗灰绿色为主，其次为灰褐色，少量的棕红色、杂色、黄褐色和灰白色等。表现为以弱复原环境
19、为主、以氧化环境为辅的特征。下乌尔禾组沉积成分成熟度低，石英含量一般不超过10%，长石含量比石英含量稍高，岩屑含量高，一般超过50%，填隙物含量较高，一般为15%25%，反映出了其近源快速堆积的特点。图4.1-1 研究区位置2岩性图像特征解释模式岩性分析标准见表4.1-1。表4.1-1 八区下乌尔禾组岩性分类标准岩性类型粒径mm岩石类型粒径mm巨砾岩100极粗砂岩12粗砾岩50100粗砂岩0.51中砾岩2550中砂岩0.250.5细砾岩1025细砂岩0.10.25粗粒小砾岩510粉砂岩0.010.1细粒小砾岩25泥岩0.01图4.1-2 岩心EMI成像测井图像响应特征泥岩主要由粘土矿物组成，其
20、粒度组分大都很细小，粘土矿物的粒径一般都在0.005 mm或0.0039 mm以下，甚至在0.001mm以下。研究区泥岩中常见水平层理。泥岩的电阻率很低，在EMI成像测井上显示为暗色特征图4.1-2a，泥岩一般颜色较均一，有时与粉细砂岩组成亮暗相间的薄互层。在研究区下乌尔禾组中，粉细砂岩、中砂岩和粗砂岩均有见及，砂岩中发育平行层理和水平层理。砂岩在EMI成像测井上显示为浅色或略比泥岩浅的颜色图4.1-2b，也可显示为白色微小的点状特征；常见黑白相间的平行层理，且纹层薄。由于砾岩中，砾石高阻，而充填物、胶结物是低阻，所以在EMI成像测井图上砾岩显示为不规那么的高阻白色特征与不规那么的低阻暗色特征
21、相混合。根据白色斑点垂向的大小及分布情况，在研究区可识别出细粒小砾岩、粗粒小砾岩、不等粒小砾岩、细砾岩、中砾岩和不等粒砾岩等岩性图4.1-2c、图4.1-2d。 FMI成像测井在岩性识别中的应用4FMI仪的外形结构最大的特点是它的极板设计。FMI有四个极板，每个极板上有一个主极板和一个副极板，各装有两排24个纽扣电极阵列，每排12个，两排间距0. 3英寸，上下电极互相错开，横向间距0. 1英寸；主极板与折页极板阵列电极间的垂直距离为5. 7英寸； 8个极板上共有192个传感器，都是由直径为0. 16英寸的金属纽扣外加0.24英寸的绝缘环组成，有利于信号聚焦，使得纽扣电极的分辨率达0.2英寸，表
22、1给出了FMI仪的技术特性。测量时极板被推靠在井壁岩石上，由地面仪器车控制向地层中发射电流，每个电极所发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石及井壁条件的不同而变化。因此，记录到的每个电极的电流强度及所施加的电压便反响了井壁四周地层电阻的变化。经过密集的数据采样，经过一系列，如深度校正、速度校正及均衡化等处理后，就可以容易地形成电阻率图像(用一种渐变的色板或灰度值刻度)，将每个电极的每个采样点变成一个色元，色彩的细微变化代表着岩性和物性的变化。在塔里木盆地卡塔克地区，主要对碳酸盐岩地层进行FMI测井。录井资料及常规测井解释说明，本区块奥陶系岩性以灰色微晶灰岩、云质灰岩为主。通过FMI图像观察，可以发现
23、奥陶系碳酸盐岩在岩石宏观特征以及岩石结构、沉积构造和次生缝洞发育等方面还是有一定差异，据此，可将本区块奥陶系岩性划分为纹层状泥灰岩、致密块状灰岩、角砾状灰岩和溶孔灰岩四种典型岩石类型图4.1-3，前两种为原始岩石类型，后两种为构造及岩溶改造后形成的新岩石类型。图4.1-3 典型岩性的图像特征4.2沉积构造识别4EMI成像测井技术是通过微电阻率扫描成像，以图像方式直观显示某种围炉里参数的变化规律，从而显示地层沉积韵律、物性变化以及非均质性等信息通过对这些信息的提取、综合分析，可以反映沉积构造等地质特征，对沉积相、油气储层的研究很有意义。在八区下乌尔禾组有成像测井资料的15口井中，遴选了取心资料相
24、对丰富的T85722井进行了岩心标定，总结出了区内各种岩性、岩石结构、沉积构造和微相类型的成像测井响应特征，然后由此及彼此对其余井逐层进行解释，将其结果作为重要而有力的依据开展沉积相相关研究。冲刷面冲刷毛一般为一凹凸不平的界面，其上的岩性粒度比其下岩性明显粗，研究区内冲刷面以下的岩性一般为细粒小砾岩粒级以下的岩性，冲刷面以上的岩性一般为细粒小砾岩以上的岩性。从成像测井图像形态来看，从刷面可显示为较平直的界面、凹凸起伏的界面、或者为“V图4.2-1或倒“V字形界面，也可以显示为正弦曲线形状。冲刷面之上一般为高阻亮色，其下一般为暗色低阻。层理研究区下乌尔禾组可以识别出水平层理、平行层理、交错层理和
25、递变层理等层理。1水平层理和平行层理水平层理和平行层理的纹层呈直线状相互平行，且平行于层面。水平层理和平行层理在成像测井图像上表现为纹层面平坦，倾向和倾角一致，且与顶底层面平行，因而它在井壁上的迹线具有正弦线特征。水平层理为低能环境的产物，纹层薄，且岩性主要为泥岩和粉砂岩，EMI图像上表现为神色的泥岩与颜色略浅的粉砂岩呈薄相互层状；平行层理为高能环境的产物，常见于细砂岩粒级以上的岩性中，图像上表现为浅色平行条纹，纹层厚度要比水平层理的纹层厚度大。2交错层理交错层理是由一系列斜交于层系界面的纹层组成，交错层理可以彼此重叠、交错、切割的方式组合。在成像测井图上，交错层理表现为纹层面的产状与层面斜交
26、，纹层面在图像上连续分布，或仅见于局部图像上图4.2-2。交错层层系的地面切割下覆层，而其层系之上那么被正常沉积层切削，也可为上覆另一个交错层系所切削。3递变层理研究区下乌尔禾组可见及由底向上至顶部颗粒逐渐由粗变细的正递变层理和下细上粗的反向递变层理。在成像测井图像上，递变层理内粗粒岩性表现为亮色，细粒岩性表现为暗色，总体上，正递变层理由下向上呈现由亮色逐渐过渡到暗色的颜色递变，中部无颜色突变。 图4.2-1 “V字形冲刷面 图4.2-2 交错层理4.3沉积微相研究5沉积微相的成像测井识别利用成像测井图像分析沉积相需要和常规测井资料相结合，常规测井资料提供了储层的岩性、韵律、物性特征信息，EM
27、I图像提供了储层的沉积结构、粒序、胶结等信息，二者有机结合可以精细地解释沉积微相，继而判断亚相。利用EMI图像在乌尔禾组可识别出河道沉积、河道间沉积、碎屑流和泥石流沉积，以及天然堤沉积等大类的沉积。颗粒流沉积：成像测井可以直接识别出颗粒流沉积，因为颗粒流沉积有着极为直接识别出颗粒显示为由下至上粒度逐渐由细变粗。在图像上表现为由下向上由暗色到亮色的颜色递变，或者亮点由小逐渐变大；除粒度变化外，没有任何内部纹层。辫状河道和水下分流河道沉积图4.3-1、4.3-2：乌尔禾组河道沉积主要特征为发育交错层理、平行层理和递变层理由下至上粒度由粗变细并且上部经常与河道间的细粒物质接触，构成“二元结构，底部具
28、有冲刷面。总体表现为由下至上图像颜色由浅到深或亮点由大到小的特点。河道间沉积：包括漫流和水下分流河道间沉积，河道间沉积岩性以泥岩和砂岩为主，厚度往往在1m以下，常发育水平层理，偶见平行层理。河道间在成像测井图像上为颜色较深的局部，具水平层理或平行层理的成像测井响应特征图4.3-1、4.3-2。天然堤：主要指水下天然堤。天然堤岩性由细砂岩、粉砂岩和泥岩组成，表现为砂、泥岩薄互层。天然堤在成像测井上表现为深色的泥岩与颜色略浅一点的粉砂岩薄互层，明暗相间，一般成层规那么。本区所见天然堤的厚度很小，一般在20cm以下，与水下分流河道相伴生。泥石流及碎屑流沉积：碎屑流和泥石流沉积是由粘土、砂、砾石混合物
29、构成的块体流沉积，其特点是颗粒大小混杂，无分选，巨大的砾石可“漂浮于细小颗粒和基质中，粒间充填物富含泥质，无层理，也无其它沉积构造。碎屑流和泥石流沉积在成像测井图像上一般表现为不等粒砾岩的特征，即不规那么的高阻白色特征与不规那么的低阻暗色特征相混合，且高阻白色一般呈斑块状“漂浮在低阻较暗色中，且砾石的粒度一般较粗，砾石的高阻白色呈杂乱分布图4.3-2。利用成像测井图像识别大的沉积类型的同时，与其它相关地质信息综合起来，便可以确定是水上沉积还是水下沉积，从而确定出具体微相。 图4.3-1 河道和河道间沉积图 4.3-2 河道、河道间和重力流沉积组合古水流方向分析5任何规模大小的交错层理都有识别古
30、水流的价值。交错层前积层倾斜的方位就代表了水流的方向。成像测井的图像具有方向性，可以根据正弦曲线特征确定地层及交错的产状。但是由于所得交错的倾角、倾向是现今地层倾斜状态下的产状，欲求它反映的古流向，那么要利用吴氏网对其产状进行校正，以恢复出原始水平状态下交错层的倾角、倾向，因而是进行物源方向分析的珍贵资料。乌尔禾组区在成像测井中经过倾向校正共测得443个交错层层系的产状，为物源研究提供了重要依据见表4.3-1。由表可以看出，第五段的交错层个数较少，交错层平均倾向为北东，这说明五亚期古流向以北东向为主，来自南西方向的无缘为主要物源方向。这与该时期的古地理格局是一致的，因为五亚期西南高、东北低的地
31、势特征非常明显。其余四、三、二、一亚期各井交错层平均倾向沿顺时针方向转动，北东向古流向被南东向取代。表4.3-1 15口井交错层平均倾向分段统计井数15口一段平均倾向方位角/153.3交错层/个131二段平均倾向方位角/130.5交错层/个158三段平均倾向方位角/120.3交错层/个96四段平均倾角方位角/71.2交错层/个42五段平均倾向方位角/61.6交错层/个164.4裂缝系统的分析 EMI成像测井EMI成像测井所特有的高分辨率、全井眼覆盖以及多方法、高精度等特点为裂缝评价提供了大量的井下地质信息，使得我们不仅能够较容易地发现裂缝，还能较精确地确定其参数5。1真假裂缝的识别1)钻具振动
32、形成的裂缝钻井过程中由于钻具振动可能形成裂缝，它们十分微小且径向延伸很浅，这种裂缝虽然在EMI成像图上有高电导率的异常，但在ARI图像上却没有异常，因此比拟容易鉴别。2)层理层界面常常是一组相互平行或接近平行的电导率异常，且异常宽度窄而均匀，一般在图像上连续、完整，且在图像上不能随意中断，特征见图4.4-1。3)泥质条带泥质条带的高电导率异常一般较规那么，边界较清晰；通常在碳酸盐岩剖面，无铀伽马的幅度值比拟低，如有较宽的泥质条带或泥质充填缝，往往无铀自然伽马值要升高，这是泥质条带的典型特征。4)缝合线由于缝合线是压溶作用的结果，因而两侧有近垂直于缝合面的细微的高电导率异常。当压溶作用主要来自于
33、上覆岩层压力，缝合线根本平行于层理面；当压溶作用主要来自于水平构造挤压作用，缝合线根本垂直于层理面。2裂缝显示特征EMI成像测井图可直观地反映裂缝的形状(如弯曲程度)、填充状况，如图4.4-1所示。1)张开缝在电成像图上呈黑色高电导异常，声波反射信号微弱，甚至无反射，在幅度图上的特征表现为暗色；在时间图上没有信号返回，即无反射外表，表现为黑色。2)充填缝裂缝已被完全充填。被方解石、石英、钙质等矿物充填的缝呈亮色高电导异常，钙质充填缝；被泥质等充填的缝表现为泥质条带特征，须结合伽马曲线加以识别。3应用实例分析中原油田自EMI成像测井仪引进以来，已在全国各地测井20余口，通过定性解释和定量评价，解
34、决了常规测井不能定量评价灰岩裂缝性地层的难题，取得了良好的地质效果。如毛X井为四川盆地川东断褶带某构造代的1口预测探井图4.4-2。该井的4323.54325.8m地层成像图像上显示裂缝发育，油气是在井深4324.0m处，裂缝浅密度达3.45m/条，裂缝面密度为7.5m/m2，且有孔洞存在，裂缝还能将孔洞沟通连接起来，成为很好的油气储集空间。裂缝评价结果见表4.4-1。图4.4-1 裂缝与层理成像显示图4.4-2 毛X井成像测井图表4.4-1 毛X 井裂缝评价表深度/m裂缝线密度/条.m-1裂缝面密度/m.m-2水动力宽度/mm裂缝孔隙度/%43222.302565.092210.006120
35、.00061943243.453837.485030.011610.0022143252.302564.105680.000630.000054.4.2 FMI成像测井由于成像测井资料井壁覆盖面积大(可达井壁80%)，纵向分辫率高，因此可以利用FMI成像测井资料确定裂缝层，定量计算裂缝倾向和倾角，判断天然有效裂缝发育状况及诱导缝的产生程度。在电成像测量井段见到的裂缝包括高导缝(天然裂缝)、个别高阻缝(天然裂缝)及钻井诱导缝6。1高导缝高导缝在FMI图像上表现为深色(黑色)的正弦曲线，为钻井泥浆侵入或泥质充填所致。对高导缝进行人工拾取，得其走向倾向和倾角。图4.4-3为新疆XXX井电成像处理成果
36、图，从中可以看出XX井高导缝倾向主要为北东东和北西西，走向主要为北北东-南南西和北北西南南东，倾角主要在30-90度。图4.4-3 新疆XXX井高导缝特征2高阻缝高阻缝在FMI图像上表现为浅色(亮色)的正弦曲线，为高阻的胶结物充填所致，如图4.4-4所示。图4.4-4 高阻缝特征3钻井诱导缝由于钻开地层后，原始地层应力释放，挤压井眼周围的地层，在井壁上产生了钻井诱生裂缝。在FMI图像上，钻井诱生裂缝显示为黑色线条，其形态如下:1)钻井诱导裂缝在图像上呈与井轴近似平行的黑色线条，分布在相距180图像的两侧，地层的最大现今主应力就与这种裂缝发育方位一致，如图4.4-5所示；2)钻井诱导裂缝在图像上
37、为黑色短线叠加而成羽状分布，也分布在相距180度图像的两侧，成对出现，地层的最大现今主应力就与这种裂缝发育方位一致，如图4.4-6所示；3)第三种钻井诱导裂缝在井壁上显示为黑色模糊图像，往往也分布在相距180图像的两侧，这就是所谓的井壁垮塌，如图4.4-7所示。图4.4-5 与井轴近似平行的钻井诱导缝图4.4-6 羽状诱导缝图4.4-7 井壁垮塌天然裂缝和钻井诱导裂缝都在致密坚硬的地层中较发育，可从以下几方面加以区别：首先，钻井诱导裂缝往往呈180对称出现在两个极板上，而开启裂缝通常单个出现，或者成对出现，但并不对称；第二，开启裂缝的开度不稳定，时宽时窄，边缘不光滑，而钻井诱导裂缝开度稳定得多
38、，边缘光滑，缝面平直；第三，钻井诱导裂缝直接切穿不同的岩石，在砾岩层中直接切穿砾石，而开启裂缝那么绕砾石而过；第四，雁状或羽状分布的钻井诱导裂缝伸较短，两条黑色短线不会连在一起，而斜切井眼的开启裂缝那么切井眼而过，在图像上一般为完整的正弦曲线。对新疆XXX井钻井诱导缝进行人工拾取，得到XXX井钻井诱导缝的发育情况(图4.4-8所示)。从图中可以看出钻井诱导缝的走向方位比拟一致，倾向东，走向南北，倾角主要50-90度，主要反映现今最大水平应力方向。图4.4-8 新疆XXX井钻井诱导缝的特征 Star-II成像测井 8Star-成像测井的核心是井周声波成像和微电阻率扫描成像。其中井周声波成像测井又
39、分为声波回波幅度成像(CBIL-AMP)和声波回波时间成像(CBIL-TT)。井周声波成像测井是通过旋转式超声换能器发射的250400 kHz超声波束(直径约0.2 in*)被聚焦后对井壁进行扫描，并记录回波波形。岩石声阻抗的变化会引起回波幅度的变化，井壁几何形状的变化那么引起回波传播时间的变化。将测量的反射波幅度和传播时间的阵列数据按井眼内360方位显示成图像，就可对整个井壁进行高分辨率成像，由此可以看出井下地质特性及井壁几何形状的变化(如裂缝、孔洞等)。在Star井壁微电阻率成像测井仪的6个极板上共装有144个电扣(微电极)，每个电扣的直径为0.2 in，电扣间距0.1 in。测井时极板被
40、推靠在井壁岩石上，由地面仪器控制向地层中发射电流。每个极板所发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石及井壁条件的不同而变化。记录到的每个电极的电流强度及其所施加的电压便反映了井壁四周的微电阻率变化。沿井壁每0.1 in采一次样便得到了全井段细微的电阻率变化。采样数据经过一系列如深度校正、速度校正、平衡等处理后就可以容易地形成电阻率图像即用一种渐变的色板或灰度值刻度，将每个极板的每个采样点变成一个色元。常用的色板为墨-棕-黄-白，分成42个颜色级别，代表着电阻率由低变高，因此颜色的细微变化代表着岩性及物性的变化。Star-成像测井资料反映井壁形态及构造，效果是十分显著的。各种地质信息在声、电成像上均有其
41、独特的成像特征。Star-成像测井资料解释的根底是正确识别各种地质特征，有利于进行正确的储层识别。1真假裂缝的区分要对裂缝型储层的有效性进行评价，必先在诸多的地质事件中鉴别出真假孔、洞、缝。根据Star-图像的特征可以很好地完成这一任务。1)层界面与裂缝的鉴别地层界面特有的地质性质决定了它特有的图像特征。层界面总是相互平行或上下相切，但绝不能交叉，且相邻两层界面的电相相同(或相似)，而裂缝可以切割任何介质，且裂缝相互可以平行或相交，相邻裂缝之间电相可以不同见图4.4-9(a)；相互交叉的裂缝可以形成网状、树枝状等裂缝组合，而层界面却不能具有这种特征；层界面一般在图像上连续、完整，不能在图像上随
42、意中断，而裂缝不一定完整，它可以随时中断；层界面常常是一组相互平行或接近平行的电导率异常，且异常宽度窄而均匀；但由于裂缝与构造运动和溶蚀相伴生，因而电导率异常一般既不平行，又不规那么；在一定的层段内层理和裂缝各自的倾角、倾向均有一定的规律性(或一致性)，即相邻层理或裂缝的走向可以相互参考；层界面或层理面与地层往往有一定的颜色过渡关系，而裂缝的颜色是变化的，与地层无颜色过渡关系。2)缝合线与天然裂缝的鉴别由于缝合线是压溶作用的结果，因而两侧有近垂直于缝合面的细微的高电导率异常。当压溶作用主要来自上覆岩层压力，缝合线根本平行于层理面见图4.4-9(b)；当压溶作用主要来自于水平构造挤压作用，缝合线
43、根本垂直于层理面。3)断层面与天然裂缝的鉴别断层面处总是有地层的错动，与裂缝很容易识别见图4.4-9(c)。1天然裂缝与诱导裂缝的识别在井下地层中常常遇到3种诱导裂缝:1)钻井过程中由于钻具振动形成的裂缝钻具振动缝十分微小且径向延伸很浅，呈羽毛状或雁行状排列见图4.4-10(a)。2)重泥浆与地层应力不平衡性造成的压裂缝它们的径向延伸虽不像天然裂缝那样远，但张开度和纵向延伸都可能较大，因而在Star-图像上有明显异常见图4.4-10(b)。通常可以利用图像特征来识别诱导压裂缝。第一，它们总是以180或近于180之差对称地出现在井壁上。第二，当井身垂直时，它以一条高角度张性裂缝为主，在两侧有两组
44、羽毛状的微小裂缝，或彼此平行，或共轭相交，这将取决于三轴向地层应力之间的关系，既上覆岩层压力为中间主应力时呈平行状，上覆岩层压力为最大主应力时呈共轭交叉状；当井身倾斜时，压裂缝全部变成同一方向且彼此平行的倾斜缝。第三，在双侧向测井曲线上出现特有的“双轨现象，即深浅双侧向曲线表现为大段平直的正差异异常，其电阻率数值较高。第四，对于垂直井眼，压裂缝总是出现在最大水平主应力方向上；对于倾斜井眼，当井眼短轴与长轴之比大于最小与最大水平主应力之比时，压裂缝在最大水平主应力方向上(即井短轴方向)，当井眼短长轴之比小于最小与最大水平主应力之比时，那么压裂缝在最小水平主应力方向上(即长轴方向)。(3)应力释放
45、裂缝在裂缝发育段，古构造应力多被释放，保存的应力很小，而且现代构造应力在充满流体的裂缝段处也将剧烈衰减，因此在裂缝段的构造应力是很小的，其应力的非平衡性也必然微弱；但在致密碳酸盐岩层段的古构造应力却未得到释放，加之现代构造应力在致密岩石中不易衰减，因而其间存在着巨大的地应力，一旦这种地层被钻开，为其间地层应力的释放提供了条件，那么随着地层应力的释放，将有可能产生一组与之相关的裂缝，这些裂缝既可在岩心上出现，也可在井壁上出现。这种应力释放缝在井壁上的特征可清楚地反映在Star-图像上，它们是一组接近平行的高角度裂缝，且裂缝面十分规那么见图4.4-10c。综合以上分析，诱导缝与天然裂缝在形态上有3
46、点主要区别。第一，诱导裂缝是地层应力作用下即时产生的裂缝，因此只与地层应力有密切的关系，故排列整齐，规律性强；而天然裂缝常为多期构造运动形成，又遭地下水的溶蚀与沉淀作用的改造，因而分布极不规那么。第二，天然裂缝因常遭溶蚀与褶皱的作用，故裂缝面总不太规那么，且缝宽有较大的变化；而诱导裂缝的缝面较规那么且缝宽变化不大。第三，诱导裂缝的径向延伸都不大，故深测向测井电阻率下降不很明显。3张开缝与闭合缝的鉴别张开缝与闭合缝在电成像上均表现为暗色的正弦曲线，但可以通过声成像将它们识别开来。如图4.4-11所示，在声成像上识别张开缝与闭合缝十分简单明了。张开缝在声成像的幅度和时间图像上均表现为非均匀的暗色正
47、弦曲线；而闭合缝在幅度图象上表现为暗色的正弦曲线，在时间图像上无变化。4溶蚀孔洞的成像特征如图4.4-12所示，在Star-声、电成像上均可明显反映出孔洞的特征，为分散的暗色斑点和不规那么的斑状或条带状。该图是大港油田某井所测Star-的处理结果，该井段的储层特征以发育的溶蚀孔洞为主，经过各种资料的综合分析，定为二类储层，经试油验证，获得较高的工业油流产量。进行储层有效性分析的首要目的是识别储层，应用Star-成像测井资料更能进一步识别储层的类型。从千米桥地区近20口井成像测井资料的分析结果来看，该区潜山油气藏储层的类型主要有裂缝型、溶蚀孔洞型和裂缝-孔洞型，其中大多数储层那么又以裂缝-孔洞型为主，并且从试油结果来看，单纯的裂缝型或孔洞型储层的储集能力及产能都较裂缝-孔洞型储层为低，这一结果和Star-测井资料的解释成果是相吻合的。图4.4-9 各种真假裂缝在Star图像上的成像特征图4.4-10