套管钻井测井解释方法和解释模型研究.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9年 1 2月 第 3 1卷第 6 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I D e c ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 6 套管钻 井测 井解释 方法和解释模型研 究 张占松 ，张超谟 油气资源 与勘探技术教育部重点实 验室 长江大学 ， 湖 北荆州4 3 4 0 2 3 [ 摘要]套管钻井测井系列和测 井环境 与裸 眼井相 比发生 了很大 的变化，必须研 究新 的解释模型和评价方 法。分析 了套管钻井测井资料在 储层 中的响应特 征，对 比分析 了裸 眼井 与套管井测 井资料之 间的响应关 系，提出 了套 管钻 井测井资料的校正方法；利用套管井校正后 的 自然伽马、套管补偿 中子、R MT测 井资 料，建立 了储层泥质含量 、孔隙度、流体饱和度 参数模 型；以裸 眼井解释 结论为基 础，通过套 管井计算 的泥质含 量、孔 隙度和饱和度的交会 图分 析，建立 了套 管钻井测 井储层流体 定性 、定量解 释标准。通过 对 2口新钻套管钻 井测 井资料 的处理 ，证实该 方法是有效 的。 [ 关键词]测井解释；套管钻 井测 井； 自然伽马测井；套管补偿 中子测井 ；RMT 测井 [ 中圈分类号]P 6 3 1 ． 8 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 0 6 0 0 9 6 0 4 套管钻 井测井 是在 套管钻 井技 术诞生 之后 出现 的一种新 的测井 模式 l 1 ] 。套 管钻井 测井有钻 后测 井和 随钻测 井 两种模式 。钻 后测 井模式 就是在 完成套 管钻井 作业 后 ，用 电缆将 测井 仪器在 套管 内下 到要测量 的 目的层 段 ，进行 测井 。套 管钻井 测井测 量 的 目的是 完成常 规裸 眼井测 井与解 释 的任 务 ，但 由于套 管 的 存在 ，所用的测井仪器受到很大限制，除了过套管电阻率测井仪器外，其他所有电法测井仪器都不能使 用 。因此套 管钻井 条件 下 ，由 自然 伽马 、套 管补偿 中子和 R MT组成新 的测 井组 合 ，用 于储层 划分 、岩 性 、物性 的确定 和含油 性评 价 。 1 方法原理 套管 钻井测 井 由于缺少 主要反 映含 油气性 质 的电阻率 曲线 ，使 用 R MT确定 的含 油饱 和度 与 电阻率 系 列对含 油性 的确定存 在一 定 的差 异 ，同时套 管钻井 和裸 眼井测 井环境 不一致 。采 用裸 眼井测井 和套管 井测井资料对 比方法 ，对套管井测井资料进行校正并建立解释模型 ①结合生产资料并同裸眼井测井资 料 对 比 ，分析套 管井 测井资 料在储 层 中的影 响因素 和响应 特征 ，建立 测井解 释模 型和解 释标准 ；②通过 对 比分析 ，建立 套管 井和裸 眼井测 井 资料 之 间解 释关 系 的模 型 ，为套 管井解 释提供 依据 ；③根 据泥质含 量 、岩性 、物性 、测 井 曲线 响应特 征 和含 油气饱 和 度等 资料 ，通 过综 合 分 析 、交会 图技术 和 对 比研究 ， 建 立识别 储层 流体性 质 的定 性 、定 量方 法和 图版 ，进 而建 立测井 解释 标准 。 2 自然伽马测井响应特征 及泥质含量计算 图 1为楼 3 1 井 的部 分井段 裸 眼完井 与套管井 自然伽 马测 井对 比图 。 套 管钻 井 自然 伽 马 G R 测井 曲 线形态与完井 自然伽马曲线极其相似 ， 在砂岩储集层段为相对低值 ，在泥岩层段为相对高值 。自然伽马 值 的变化，反映了地层中砂和泥质含量的变化。 套管 自然伽马与完井 自然伽马曲线形态极其相似，其差异主要来 自井眼条件和仪器的刻度。由于计算 泥 质含量 时采用 自然伽 马相对值 ，故应用套管 自然伽 马进行 地层泥质含量 求取 时的关键 是 自然伽 马值相对 值 的准确确定 。从 图 1中的第 2道 中看 出校正后两条 曲线符合得很好 ，由第 3 道 可知套 管利用 自然 伽马相 [ 收稿日期]2 0 0 91 0 一1 0 [ 基金项目]中国石油科技创新基金项 目 2 0 0 8 15 0 0 6 0 3 0 2 。 [ 作者简介]张 占松 1 9 6 5 一 ，男 ，1 9 8 7 年江汉石油学院毕业，博士，教授，现主要从事测井解释与测井地质方面的研究与教学工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷第 6 期 张占松等 套管钻井测井解释方法和解释模型研究 对值计算 的泥质含量与裸 眼井 利用 自然伽 马相 对 值计算 的泥质含量 ，在储层段 符合较好 。 3 补偿中子测井响应特征及孔隙度 3 ． 1补偿 中子测 井 响应特 征 在 工 区的 3口试 验 井 中 ，测 量 了裸 眼 井 的 声波和补偿中子以及套管补偿 中子l 2 ] 。在储层 段 ，3条孔 隙 度 曲 线 大 部 分 有 着 相 同 的 变 化 趋 势 ，相 互 的匹配 关 系 较 好 ，声 波 时差 、补 偿 中 子相对 泥岩 段 都 显 示 为 低值 ，均 可 较 好 指 示 储 层 孔隙 度的变 化 。 由图 2显示 的楼 3 1 井全井段裸眼井与套 管补偿 中子 孔 隙度 交会 图 可 以看 出 ，裸 眼井 补 偿 中子孔 隙度 和套 管 补 偿 中子 孔 隙度 之 间存 在 一 定 的相 关 性 。但 总 体 上套 管 补偿 中子 孔 隙度 值 比裸 眼井 补偿 中 子孔 隙度 值 要 大 ，在 砂 岩 储 层段相 对泥 岩段都 显示 为低 值 。 3 ． 2补偿 中子 孔隙度 校正 与孔 隙度计 算模 型 对 于补 偿 中 子孔 隙度 ，一 般 采 用 忽 略 骨 架 含氢指 数 的计 算 方法 ，即 一 c N I 一 V c N I h 1 式 中 ， 为测井 测量 补偿 中子孔 隙度 ； n 为 泥岩 中 子孔 隙 度 ；V 为泥 质 含 量 ； 为 地 层 孔 隙度 。 对 比分析楼 1 1 井和楼 1 2 井两 口井 的裸 眼 井条件下地 层孔隙度 和下套 管后 的地层 孔 隙度 №，发 现两者有 很好 的相 关性 相关 系数 分 别 为 0 ． 8 8 和 0 ． 9 4 ； 且 楼 l l 井 和楼 1 2 井 中 ， 和 N L有着相 近的线 性 关 系。 所 以可 以直 接 利 用这 两 口井 套管 中子 孔 隙 度 与 完 井 中子孔 隙度 关 系 图 3 建立 套管补偿 中子 孔隙度的校正公 式 一 0 ． 6 31 c N 1 ． 十 4． 2 3 85 2 把 以上模 型应 用 于 测 量 了裸 眼 和套 管 补偿 中子 的楼 3 1 井 中 ，平 均绝 对误 差 1 ． 8 ，平 均 相对 误差 5 ． 7 9 ，但有 个别 点差别 较 大 。 4 R MT测井校正与饱和度解释模型 测 量 自然 伽马 深度 校 正后 泥质 含量 o G R f f A P I 2 5 o m o G R 套管 A P 2 5 0 计 算泥质含量 套管 1 0 G R 裸眼 AP I 2 5 0 0G R 裸眼 AP I 2 5 0 计 算泥质 含量 裸 眼 0 1 、 ● 、 ， ’ t ‘ I ‘ t 、 ● ● , w- - - _ 厂 一一r 、 、 ； h - 一 r 一 ， ，． - ， 一 | ． ／ ， 、 ‘ ‘ r 日 ／ ．． ． --fl ， 一 二 ， 一 ～ ． _ ． ． 、 、 ， ．． 2 2 0 ， ， -d 、 、 、 ’■ ‘ ～ ● - _ _ 7 ， ， C f d d 、 - U 一 I 、 I J 图 1楼 3 1 井 自然伽 马 测 井 响 应 特 征 、 校 正 及 泥 质 含 量计 算 摹 二 扭 髀 v 皇 一 皇 N L 裸眼 图 2楼 3 l 井裸眼井与套管井补偿 中子孔隙度关 系图 ◆ ◆ 0 l O 2 0 3 O 4 O 5 0 6 O 7 O N1 ． 套管 图 3套管井与裸 眼井测 井中子 孔隙度关 系图 由于 R MT测井仪在测量地层碳 、氧等元素 的同时还测量到钙 、硅等与地层岩性有关 的元素产额 ， 测得 的碳 、氧元 素产 额 除 了 原 油 中 的碳 、氧 元 素 之 外 ，还 包 括 地 层 岩 石 中 的碳 、氧 元 素 如 C a C O。 等 。 因此必 须对 测量 记 录的碳 、氧元 素产 额进 行岩 性校 正 以消除 地层 岩 性 因素 的影 响 ，才 能得 到 反 映 地层孔 隙 中油 、水 饱 和度真 实信 息 的碳 氧 比值 。利用 经岩性 刻度 后 的碳氧 比值 便可 求得地 层 的含油 饱 和 度等参 数 一 。 如 ∞ 如 加 m 5 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9年 1 2 月 4 ． 1 R MT测 井影 响 因素及其 校正 由于 R MT测井 测量 的碳 氧 比既 是含油 饱 和度 的 函数 ，又是孔 隙度 的 函数 ，因此对 总孔 隙度 的校 正 采用 以下 公式 一 叩 0 ．1 5 09 0 ．0 3 01 6 3 一 0 ． 08 7 5 4 式 中 ， 为实测 碳 氧 比 ； 为钙硅 比； 为 总孑 L 隙度 ； 为校 正碳 氧 比。 4 ． 2 R MT测 井计 算含 油饱和 度 当地 层饱 含水 S 。一 0 时 ，纯砂 岩 和纯灰 岩地层 的碳 氧 比值 曲线 随孔 隙度 的增 大 而呈 线性 收敛 于孔 隙度 为 1 0 0 的一 点 ，同时反 映地层 岩性 的钙硅 比非 弹性 散 射 曲线 也 呈线 性 收敛 于孔 隙度 为 1 0 0 的一点 。这样 就可 以通过测 量 的钙硅 比曲线 和一个 与孔 隙度有 关 的系数将 钙硅 比曲线 刻度为 相 同岩 性组 成 的真 实地层 纯含水 时 的碳 氧 比水线 ，然后利 用碳 氧 比水 线对 实测 的碳氧 比曲线 进行 刻度 ，可得到 地层 中原油 的实际碳 氧 比值 。将 钙硅 比曲线 刻度 为碳 氧 比水线 ，可 用下式 表示 叩 一 0 ． 1 5 0 ． O 7 0 ． 2 6 3 k 5 式 中 ， 叩 为碳氧 比水线 ； 为储层 孔 隙度 ； k为对应 于单井 的环境 校正 系数 。 可 以通 过调 整 k 值 ， 消除环 境 的 影 响 ， 得 到与测 量环境 和 岩性无 关的不 同含油饱 和 度时 的地层 流体 的真实碳 氧 比值 为 Aq一 一 一 叩一0 ． 1 5 0 ． 0 7 ≠一 0 ． 2 6 3一 k 6 式 中 ，△ 7 为与岩性 无关 的地层 流体碳 氧 比值 。 利用 式 6 求 得 与岩性无 关 的地 层碳 氧 比值 以后 ， 结 合 R MT测井 仪 器本 身 的仪 器常 数 ， 就可 以建立 RMT测 量地层 含油饱 和度 的数学 模 型 s。_ 1 ． 5 3 X 7 式 中 ， S 。 为储 层含 油饱 和度 ； p 为原油 密度 。 图 4是利 用 以上方法 对楼 3 1 井 进行处 理 的部分 井 段结 果 。统 计 工 区 3口井 共 5 6个 层 的饱 和 度平 均绝对 误差 为 3 ． 5 ，平均 相对误 差 为 7 ． 0 。 图 4楼 3 l 井解释成果对 比图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷第 6期 张 占松等 套管钻井测井解释方法和解释模 型研 究 9 9 5 储层流体识别综 合分析技术研究 套 管钻 井测井 没有 进行 电阻率 测量 ，缺 少 常规储层 流 体 识别研 究 中能有 效指示 储层 流体 信息 的 电阻率 信息 。 5 ． 1 套管 井测井储 层流 体定 性解 释方 法 钙 硅 比曲线 是 一 种 很 好 的 反 映 岩 性 的测 井 曲线 ，在 砂 砾岩 剖面 中 ，砂 砾 岩 和 泥 岩所 含 矿 物 成 分 的最 主 要 差 异 是硅 的含 量 。因此 ，钙硅 比值 减 小 ，说 明 地 层 砂 砾 成 分 增加 ，意 味着储 层物性 变 好 ；反 之说 明储 层 泥质 增 加 ， 物性变差 。另外 ，若储层 的钙质胶结 物增加 ，钙硅 比值 就 会变大 ，说 明储层 变得 致密 。 碳氧 比曲线 则是反 映地层 含油 性好 坏 的 曲线 。将 碳氧 比与钙硅 比测井 曲线 同 向重 叠起 来 ，使 它 们在 泥岩 井段 或 纯水层段 重合 ，就是一 种很理 想 的描 述地 层物 性 与含 油性 的地球物 理信 息 。研究 表 明 ，对 于孔 隙度 和岩 性相 同的地 层 ，在饱 和淡水 和饱 和油 时 ，钙 硅 比值 的变 化甚 小 ；而饱 和油 的碳氧 比明显大 于饱 和淡 水 的碳 氧 比，而且 ，随着 孔 隙度增加 ，两者 之差亦 随之 增大 。这 表 明用碳 氧 比测井 曲 深 0 ．4 碳氧比0 ． 5 9 5 O 套管 G AP I 3 0 0 度 专 i 硅E 1 ．5 5 m 0 ．5 5 、 f I 、 ●● 三 目 z - ～、 J 2 7 0 ， 一 ●一 ’。 目- ． ‘ ⋯～ ●● 一 ，一‘ 、 - ． ‘ f 、 一一， 一‘。● ～ ， ．， 。 ． ，， ● j 2 8 0 ～ _ ． _ - 、 ‘， r， _●一 皿 1 4 ‘ 一 ． J 一 J ． ， ． ． ． ．． J 一 一 _ s ．．上 。。‘ ～ ； ；； 2 9 0 f’ ’ 、 一 一 _ I ≥ - _ 、 ● ● ， 图 5新 5 2 井 碳 氧 比与 钙 硅 比 曲线 重 叠 判 断 油 水 层 实例 线能很好地区分油层和水层，特别是在孔隙度较高时，其效果更佳 。图 5是新 5 2 井碳氧比和钙硅比曲线 重叠判断油水层 的实例 。通过调 整曲线刻度 ，使 它们在水层处 重合 ，可 以明显看 出在油层 处 的曲线差 异 。 5 ． 2套管 井测 井储层 流体 定量解 释方 法 根 据解 释结果 ，按 油 田制作泥 质含 量 、孔 隙度和含 水饱 和度 的交 会 图 ，确定 了储 层 和流体 性质 的判 别标准 。并解 释新 庄油 田共 3 1 个 储 层 ，其 中正 确解 释 2 7个 ，错判 4个 ，准确 率 为 8 7 ． 1 。井 楼油 田 共 2 9 个 储层 ，其 中正确 解释 2 5 个 ，错 判 4个 ，准确 率为 8 6 ． 6 。 6 结 论 1 套 管钻井 测井 获得 的 自然伽 马 、套 管 补 偿 中子 和 RMT 测 井 资料 ，与裸 眼 井 测井 资 料之 间具 有 较好 的一 致性 ，能够 较好 地反 映储层 特征 。 2 利用校 正后 的测井 曲线计 算 的储层 泥质 含 量 、孔 隙度 、流 体 饱 和度 参 数 ，与 裸 眼井 测井 资料 计 算结果 一致 ，证 实能够 有效 地利 用套 管钻井 测井 资料 解决 实 际问题 。 3 以裸 眼井 解释 结论 为基础 ，通 过对 裸 眼井测 井 资料计 算 的泥质 含 量 、孔 隙度 和饱 和度 等 参 数 的 分析 ，建立 的油 田套 管钻井 测井 流体 定性 、定量 解释 方法 和标 准对 油 田实际应 用是 有效 的 。 [ 参考 文献] [ 1 ]赵平 ，侯春会，周利军．特殊钻井之测井对策 [ J ] ．测井技 术，2 0 0 6 ，3 0 1 1 6 ～1 8 ． [ 2 ]J a c o b s o n I A ， Wy a t t D F Ap i c a t i o n o f p u l s e d n e u t r o n l o g s f o r t h r o u g ／ c a s i n g e v a l u a t i o n o f g a s ， o i l ， a n d l i t h o l o g y r J ]． S P E 3 5 6 5 2 ，1 9 9 6 [ 3 3王贵清 ．过套管补偿中子测井在判断气层 中的应用 L J ]．测井技术 ，2 0 0 7 ，3 1 5 4 5 2 4 5 4 ． [ 4 3 Ga r y A S ， J e r o me A T． F i e l d e x p e r i e n c e wi t h a n e w c a r b o n ／ o x y g e n l o g g i n g s y s t e m i n c o mp l e x we l l b o r e a n d f o r ma t i o n c o n d i t i o n s E J ] S PE 7 1 7 1 8。2 0 0 1 ． E 5 3安小平 ，李相方 ，郭海敏 ，等 ． RMT测井解释方法及软件开发研 究 [ J ]．石油学报，2 0 0 5 ，2 6 3 8 2 ～8 5 ． [ 6 3戴家才 ，郭海敏 ，王界益 ，等 ． RMT测井资料解释方法研究 厂 J ]．石油天然气学报，2 0 0 7 ，2 9 2 6 6 ～6 9 ． [ 7 3 Wy a t t D F ， S t o r o z h e n k o K K ． C a s e d - h o l e C ／ O l o g s r e p l a c e o p e n h o l e l o g g i n g i n Al b e r t g s h e a v y o i l s a n d s L J ]． S P E 3 8 7 0 0 ，1 9 9 7 ． [ 编辑] 弘文 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m