1、测井储层基础知识测井储层基础知识主讲人:韩学辉 博士(后)地球物理测井测量结果地球物理测井测量结果是物理量。是物理量。SP(自然电位,mv)GR(自然伽玛,API)CAL(井径,cm or inch)DEN(密度，g/cm3)AC(声速，m/s)CNL(视石灰岩孔隙度)RXO(浅电阻率)RT(深电阻率)幅度强弱幅度强弱颜色深浅颜色深浅测井的测井的目的目的是获得是获得地层的地质信息和工程信息地层的地质信息和工程信息地层评价地层评价岩性岩性砂岩？泥质砂岩?泥岩？灰岩？物性物性孔隙类型孔隙度渗透率含油性含油性含油饱和度可动油饱和度工程评价工程评价水泥胶结质量水泥胶结质量胶结？部分胶结？套管变形？套管
2、变形？是目的吗？是目的吗？NO如何如何得到？得到？测井信息测井信息地质和工程信息地质和工程信息一、一、储层的定义储层的定义二、储层的分类及特点二、储层的分类及特点三、储层的基本参数三、储层的基本参数一、储层的定义一、储层的定义 凡是具有一定的连通孔隙，能使流体储存并在其中渗滤的岩石(层)称为储集岩储集岩(层层)。储集层（或称储层）是地下石油和天然气储存的场所，是构成油气藏的基本要素之一。按储集层的含意，并非所有的储集层都储存了油气，它只强调了具备储存油气和允许油气渗滤的能力。如果储集层中储存了油气称为含油气层含油气层，业已开采的含油气层称为产层产层。世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩（主要
3、是砂岩、石灰岩和白云岩），只有少数油气层是岩浆岩和变质岩。储集层的特性是控制地下油气分布状况，油气储量及产能的重要因素，是油气田勘探、开发的基础资料之一。按储层的定义，可将储层的孔隙性和渗透性称为储油物性孔隙性和渗透性称为储油物性。其中：储层的孔隙性包含孔隙类型和孔隙结构孔隙性包含孔隙类型和孔隙结构两个方面的内容，它们的特征决定了油气在其中分布的特征和储存的数量；储层的渗透性是在孔隙性以及骨架双重影响下，含油气储层中不同流体运移能力的表现(隐含了相对渗透率的概念)，决定了储层开发后的产液性质和能力。孔隙性孔隙性渗透性渗透性岩性岩性孔隙类型孔隙结构物性物性绝对渗透率相对渗透率岩矿组合结构、构造储
4、层储层油气注入油气注入含油气储层含油气储层 (饱和度饱和度)含油性含油性油气产出油气产出产层产层储层要素及概念延伸储层要素及概念延伸产液性质：油层？产出有工业价值的原油，不含水或含水小于10%油水同层？油水同出，含水10%90%含油水层？含水90%以上，见油花水层？完全产水。干层？不论产什么，产量极低。产能：油(气)多少方(吨)、水多少方(吨)。二、储层的分类及特点二、储层的分类及特点 世界上已知油气储集层的岩石类型很多，迄今为止，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都发现有油气田。但勘探实践表明，世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩沉积岩层层，其中又以碎屑岩和碳酸盐岩最为重要，只有少数油气
5、储集在其它岩类中。因此：按岩石类型常将储集层分为碎屑储集层、碳酸盐岩储集层和其它岩类储集层3类。按主要储集空间类型又可将储集层分为孔隙型储集层，裂缝型储集层和裂缝-孔隙型等储集层。按孔隙度和渗透率的大小还可划分出常规储集层、低渗透储集层和致密储集层等。1.1.碎屑岩储集层碎屑岩储集层(可简单理解为砂、砾岩可简单理解为砂、砾岩)碎屑岩储集层是目前世界上各主要含油气区的重要储集层之一。我国的大庆、胜利、大港、克拉玛依、吐哈油田等，它们的储集层也都是碎屑岩储集层。碎屑岩由矿物碎屑、岩石碎屑、胶结物组成。常见的矿物碎屑是石英、长石、云母；岩石碎屑由母岩决定。胶结物有泥质、硅质、钙质、铁质构成。其粒径、
6、分选性、磨圆度以及胶结物成分、数量和胶结形式影响储层物性。孔隙结构以孔隙型为主。2.碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层 碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层。碳酸盐岩储层中的油气储量占碳酸盐岩储层中的油气储量占世界油气总储量的一半世界油气总储量的一半，产量已达到总产量的60%以上。碳酸盐岩油气田一般比砂岩油气田储量大，单井产量高。据世界上198个大油田统计表明，碳酸盐岩大油田平均可采储量为5.6108吨，砂岩大油田的平均可采储量为2.9108吨。另外，世界上共有9口日产量曾达万吨以上的高产井，其中有8口属碳酸盐岩储集层。根据方解石(CaCO3)和白云石(MgCO3.CaCO3)的相对含量，可将其分
7、为：白云岩：指白云石含量大于50%的碳酸盐岩，常温下滴稀HCL不起气泡。石灰岩：指方解石含量大于50%的碳酸盐岩，常温下滴稀HCL起气泡。储集空间以晶间孔隙、粒内孔隙、鲕状孔隙、生物腔体孔隙等原生孔隙、裂缝和溶洞等次生孔隙构成。孔隙结构是孔隙型、裂缝型、溶洞型。3.其它岩类其它岩类 其它岩类储集层是指除碎屑岩和碳酸盐岩外的各种岩类储集层，包括岩浆岩、变质岩、粘土岩等。这类储集层的岩石类型虽然很多，但它们拥有的油气储量仅占世界油气总储量的一小部分，故其意义远不如碎屑岩和碳酸盐岩储集层。国内外已在这类储集层中获得了一定产量的油气，我国也已在火山岩、结晶基岩和粘土岩中获得了工业性油流，并具有一定的生
8、产能力。火山岩储集层火山岩储集层 主要是指由火山喷发岩及火山碎屑岩形成的储集层，常见的有玄武岩、安山岩、粗面岩、流纹岩、集块岩、火山角砾岩、凝灰岩等。由于火山碎屑岩的成因及分布均与火山喷发密切相关，故从油气勘探的角度往往把火山喷发岩和火山碎屑岩形成的储集层统称为火山岩储集层。以火山碎屑岩为储集层的油气田比较常见，而以火山喷发岩为储集层的油气田为数不多。火山碎屑岩储集层的储集空间与碎屑岩有相似之处，孔隙类型亦比较多。既有粒间孔、粒内孔、晶间孔、气孔、溶蚀孔等，又有构造裂缝、节理和成岩裂缝等。结晶岩储集层结晶岩储集层 结晶岩储集层包括各种岩浆岩和变质岩类，它们都有不同程度的结晶，故也称结晶岩系。这
9、类储集层的形成与风化作用密切相关。在含油气盆地中，这种结晶岩系往往构成沉积盖层的基底。当这些结晶岩由于受到长期而强烈的风化时，在其表面常出现一个风化孔隙带，加之构造运动产生的裂缝，从而使岩石的孔隙性和渗透性大大增加，成为油气储集的良好场所，因而这类储集层多分布在基岩侵蚀面上。我国酒泉盆地鸭儿峡油田，其产层为志留系变质岩基底，由板岩、千枚岩及变质砂岩组成。据岩芯测定，基岩孔隙度小（40条/米。裂隙方向性强，在构造应力较强的部位，尤其是在断裂带附近最为发育，这些裂隙提供了油气储集空间和渗滤通道，高产井主要沿断裂分布，井间有干扰现象。泥质岩类储集层泥质岩类储集层 泥质岩类储集层指泥岩、页岩、钙质泥岩
10、以及砂质泥岩等因欠压实或构造裂隙发育而形成的储集层。裂缝发育的泥质类岩石可成为油气储集层。如美国东部泥盆系页岩就是重要的储气层。我国许多油田也开展了泥质岩油气藏的勘探，并取得了较大的进展。如我国青海省柴达木盆地油泉子油田在第三系钙质泥岩中找到了工业性油流。江汉油田在江汉盆地王场构造潜江二段地层中找到了泥岩产油层，有的油井累计产油已达数千吨。储集层的分类储集层的分类按孔隙空间类型按孔隙空间类型孔隙型(储集空间以孔隙为主，孔隙决定流体流动)裂缝型(储集空间以裂缝为主，裂缝决定流体流动)裂缝-孔隙型(孔隙、裂隙的储集能力基本相当，裂缝决定流体流动)储层按孔隙度分级(行业标准)分类碎屑岩孔隙度(%)非
11、碎屑岩基质孔隙度(%)特高30高253010中1525510低101525特低102分类油藏空气渗透率(mD)气藏空气渗透率(mD)特高1000500高5001000100500中5050010100低5501.010特低51.0储层渗透率分类(行业标准)储集层的分类储集层的分类按储油物性按储油物性常用的分类指标：岩性常用的分类指标：岩性+储集空间结构储集空间结构 1)碎屑岩碎屑岩孔隙型孔隙型 2)碳酸盐岩碳酸盐岩孔隙型、裂缝型、孔洞型或组合型孔隙型、裂缝型、孔洞型或组合型 3)特殊储层（岩浆岩、变质岩、泥岩）特殊储层（岩浆岩、变质岩、泥岩）裂缝、风化壳裂缝、风化壳三、储层的基本参数三、储层的
12、基本参数 主要包括：储层厚度、孔隙度、渗透率、含油(气)饱和度 1.孔隙度总孔隙度、有效孔隙度 2.渗透率绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率 3.含油（气）饱和度Sw、Sxo、Swi、Sor 4.厚度根据测井曲线特征(物性、含油性下限)划分1.孔隙度 为了度量岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙度(率)的概念。孔隙度指岩石孔隙体积与岩石体积之比值孔隙度指岩石孔隙体积与岩石体积之比值(以百分数以百分数表示表示)。孔隙度=岩石孔隙体积岩石孔隙体积/岩石体积岩石体积 根据研究目的不同，孔隙度又可分为绝对(总)孔隙度、有效孔隙度。1)绝对(总)孔隙度 岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙。总孔隙总孔隙(V
13、p)和岩石总体和岩石总体积积(Vt)之比之比(以百分数表示以百分数表示)就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度(t)。可用公式表示如下：t=VP/VT100%VT=VP+VG 孔隙度反映储集层储集流体的能力。储集岩的总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越多，但是它不能说明流体是否能在其中流动。岩石中不同大小的孔隙对流体的储存和所起的作用是完全不同的。VGVPVT岩石岩石岩石体积模型岩石体积模型总孔隙度的概念模型总孔隙度的概念模型2)按孔隙大小(孔径或裂缝的宽度)的孔隙分类 根据岩石中孔隙大小及其对流体作用的不同，可将孔隙划分为三种类型:(1)超毛细管孔隙超毛细管孔隙：孔隙
14、直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm者。在此类孔隙中，流体可在重力作用下自由流动，也可以出现较高的流速，甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。类。(2)毛细管孔隙毛细管孔隙：孔隙直径介于0.5-0.0002mm之间，裂缝宽度介于0.25-0.0001mm之间者。在此类孔隙中，无论是在液体质点之间，还是液体和孔隙壁之间均处于分子引力作用之下，由于毛细管力的作用，流体不能自由流动。只有在外力大于毛细管阻力的情况下，液体才能在其中流动。微裂缝和一微裂缝和一般砂岩的孔隙多属此类般砂岩的孔隙多属此类。
15、(3)微毛细管孔隙微毛细管孔隙：孔隙直径小于0.0002mm，裂缝宽度小于0.0001mm者。在此类孔隙中，流体与周围介质分子之间的引力往往很大，要使流体移动需要非常高的压力梯度，这在油层条件下一般是达不到的。因此，实际上液体是不能沿微毛细管孔隙移动的。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。3)有效孔隙度 因此，从实用的角度出发，只有那些彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义的。为了研究孔隙对油、气
16、储存的有效性，在生产实践中，人们又提出有效孔隙度(率)的概念。有效孔隙度有效孔隙度(e)是指岩石中参与渗流的连通孔隙总体积是指岩石中参与渗流的连通孔隙总体积(Ve)与岩石总体积与岩石总体积(VT)的比值的比值(以百分数表示以百分数表示)。可用下式表示：e=Ve/VT100%显然，同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙度，即te。对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩，二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩，二者可有很大的差异。一般有效孔隙度占总孔隙度的40%75%(据F.K.诺斯，1984)。在含油气层工业评价时，只有有效孔隙度才有真正的意义，因此目前生产单位一般所用的都是有效孔隙度。VGVPV
17、T岩石岩石岩石体积模型岩石体积模型有效孔隙度的概念模型有效孔隙度的概念模型Ve 孔隙可分为总孔隙、有效孔隙，原生孔隙、次生孔隙，因此也可以有总孔隙度、有效孔隙度，原生孔隙度、次生孔隙度等概念。孔隙度测井反映哪种孔隙度呢？一般地，孔隙度测井反映总孔隙度。1)对碎屑岩(孔隙型)储层，有 e=D=S=N 如不含泥：e=T 2)对碳酸盐岩储层(裂缝或溶洞-孔隙型)，有T=D=N 声波不反映次生孔隙：裂缝和溶洞。2.渗透率渗透率 储层的渗透性是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。换言之，渗透性是指岩石对流体的传导性能。严格地讲，自然界的一切岩石均具有相互连通的孔隙，在漫长的地质年代里，在
18、足够大的压差条件下都具有一定的渗透性。通常我们所称的渗透性岩石与非渗透性岩石是相对的。渗透性岩石是指在地层压力条件下，流体能较快地通过其连通孔隙的岩石，如砂岩、砾岩、裂缝灰岩、白云岩等等。如果流体通过的速度很慢，通过的数量有限，即为非渗透性岩石，如泥页岩、石膏、岩盐、致密灰岩等等。储集层的渗透性决定了油气在其中渗滤的难易程度。它是评价储层产能的主要参数之一。岩石渗透性的好坏是用渗透率来表示的。根据生产实践的需要，人们提出了绝对渗透绝对渗透率率、有效渗透率和相对渗透率(以后再介绍)的概念。1)绝对渗透率 当岩石为某一单相流体一单相流体饱和时，岩石与流体之间不发生任何不发生任何物理物理-化学反应化
19、学反应(不压缩不压缩)，在一定压差作用下，流体呈水平线性水平线性稳定流动稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率，称为该岩石的绝对渗透率。据达西公式，渗透率可写为：式中:为渗透率，达西()；为液体的体积流量，；为岩样两端的压差，；为液体的粘度，厘泊(0.001 )；为岩样的横截面积，；为岩样的长度，。PALQKK2mQscm/3P510 PasPaA2cmLcm名称KQLAP量纲m2cm3/smPascmcm2105Pa常用量纲问题注意：经常可见渗透率的不同表达方式，主要表现在常系数上，应注意两个问题：压力，用MPa还是bar；渗透率，用达西还是毫达西。通常，考虑到实验条件的方便(不污损岩样)
20、，常用气体作为渗透率测量的介质。与液体渗透率相对，使用气体测量的渗透率常被称为气体渗透率。绝对渗透率仅适用岩石孔隙中为单相流体充满时岩石的渗透率的情况。但在自然界，储集层孔隙中的流体往往不是呈单相的。特别是我们油、气勘探开发的含油气储层，孔隙内经常是两相(油-气)、油-水、气-水)，甚至三相(油-气-水)同时存在。各相流体之间存在着互相干扰和影响互相干扰和影响，因而岩石对其中每一相流体的渗流作用，与单相流体饱和时的渗流作用有很大区别。为此，又提出了有效渗透率和相对渗透率有效渗透率和相对渗透率的概念。2)有效(相)渗透率 有效渗透率又称相渗透率，是指储集层中有多相流体共存时，岩石对其中每一单相流
21、体的渗透率岩石对其中每一单相流体的渗透率。在含油气储层中，分别用Ko、Kg、Kw表示油、气、水的有效渗透率。注：这时的渗透率与绝对渗透率的定义是相同的。注：这时的渗透率与绝对渗透率的定义是相同的。相渗透率表征了岩石在多相流体填充时，传导某一种流体的能力。相渗透率不仅与岩石的孔隙结构有关，还与不同相流相渗透率不仅与岩石的孔隙结构有关，还与不同相流体的在岩石孔隙内的相对含量有关。也就是说，相渗透率还是体的在岩石孔隙内的相对含量有关。也就是说，相渗透率还是流体饱和度的函数。流体饱和度的函数。为此，引入了相对渗透率的概念。3)相对渗透率 相对渗透率是指岩石中多相流体共存时，岩石对某一相相对渗透率是指岩
22、石中多相流体共存时，岩石对某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值。通常用Ko/K、Kg/K、Kw/K分别表示油、气、水相的相对渗透率。由于岩石中有多相流体渗流时，必然会相互影响和干扰，因此，岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率。故其相对渗透率总是变化在0-1之间。相对渗透率0.81.00.60.40.200102030405060708010090Ko/KKw/K等渗点等渗点指油水相对渗透率曲线中油水两相的有效渗透率相等的饱和度值(图中数值约为54%)。束缚水饱和度束缚水饱和度：指油、气层中所含束缚水(指自然条件下不能
23、流动)的体积与孔隙体积的比值。它是水开始流动的临界饱和度值(图中数值约为18%)。Sw(%)残余油饱和度残余油饱和度：指油、气层中所含残余油的体积与孔隙体积的比值。它是油开始流动的临界饱和度值(图中数值约为18%)相对渗透率描述了在多孔介质中有多相共存时，多孔介质允许各相通过的能力。因此，相对渗透率可用于描述油、水层中油水的流动能力的大小，对于判断油、水层和估算油、水产量和产能都是重要参数。相对渗透率概念的意义相对渗透率概念的意义油藏中油、水层及界面处的含油饱和度分布及对应的相对渗透率曲线及毛管压力曲线特征示意图当Sw=Swi，无可动水，为油、气层；当SwSwi，有可动水，油水同层；当So=S
24、or，无可动油，为水层。1)储层流体饱和度的概念(1)储层中油、气、水含量的变化 如图所示，在成藏以前、成藏过程中、成藏后的油气开发等各个阶段，储层中的油、气、水含量是不断动态变化的。如何描述油气水含量的变化呢？储层(油气初次运移之前，为水所充满)储层(油气初次运移，油气开始进入储层)砂岩泥岩砂岩泥岩储层(在浮力、水动力作用下油气二次运移，油气开始在储层中运移聚集)砂岩泥岩砂岩泥岩储层注水开发后，油、气产出储层中油、气、水含量的变化储层中油、气、水含量的变化孔隙为水充满孔隙为水充满水数量开始减少水数量开始减少水数量继续减少，水数量继续减少，最后仅为束缚水最后仅为束缚水水数量增加水数量增加 3.
25、含油（气）饱和度Sw、Sxo、Swi、Sor(2)饱和度的概念 某种流体(油、气、水)所充填的孔隙体积占全部孔隙体积所占的百分数。油、气、水的饱和度 、可写为：oSgSwSpooVVS pwwVVS 含油体积pggVVS 含水体积 含气体积gasoilwaterMatrixPorosity含油气储层模型 有效孔隙体积有效孔隙体积1wogSSS 在生产实践中，人们发现了束缚水(irreducible water)和残余油(residual oil)，产生了束缚水饱和度(irreducible water satuation)和残余油饱和度(residual oil satuation)，丰富了饱
26、和度的概念。束缚水：指在通常的压力下不能移动的水。束缚水饱和度：指束缚水体积占孔隙体积的百分数。残余油：指在经过采油后不能采出的油。残余油饱和度：指残余油体积占孔隙体积的百分数。束缚水饱和度和残余油饱和度 在勘探和开发阶段，油藏工程师定义了原始含油、气饱和度和剩余油气饱和度。原始含油(气)饱和度：指油气藏未开发前含油、气的饱和度。基本上，该饱和度对应勘探阶段的含油、气的饱和度。剩余油(气)饱和度：油藏开发一段时间后的油(气)饱和度。既包括可动的尚未采出的原油，也包括残余油。该饱和度对应于油藏开发的不同阶段的含油、气饱和度。原始含油(气)饱和度探井剩余油(气)饱和度探井开发井开发井(3)概念的区分原始含水饱和度和束缚水饱和度：二者不等，前者大于等于后者，仅在原始含水饱和度和束缚水饱和度：二者不等，前者大于等于后者，仅在油层相等。油层相等。剩余油饱和度和残余油饱和度：二者不等，前者大于等于后者，仅在油剩余油饱和度和残余油饱和度：二者不等，前者大于等于后者，仅在油井生产时含水率井生产时含水率100%与前者相等。与前者相等。
