变质岩储层识别技术综述

变质岩储层识别技术
储层识别技术是变质岩油气藏测井评价的核心技术系列： 包括储层识别技术和裂缝有效 性评价技术。利用 常规测井资料定性 识别储层，通过成 像测井资料实现对 储层裂缝发育程度 及产状的定性描 述，并采用多极子
声/电成像 裂缝产状 岩性识别 阵列声波 常规测井 储层识别 储层测井 识别、分类 岩心 试油试采 录井 钻井
阵列声波资料评价储层裂缝的有效性，从而达到识别储层的目的。
（一）储层识别技术
1.基于测井响应模型的常规测井资料识别储层技术
RS(Ω·m) RT(Ω·m) RMLD(Ω·m) Pe(B/e) AC(μs/ft) DEN（g/cm3） CN(%)
全烃% 0.01 100
深 度 (m)
0
GR(API)
250
2 2
2000 2000
0 140 2
20 40 3 -18
6
CAL(in)
测井 解释 岩性 剖面
测井 一次 解释 结论
有效 厚度
0.01 0.01 0.01 0.01
c1% c2% c3% nc4%
100 100 100 100
试 油 投 产
36
2
2000
42
161
13.5
162
20.5
163 3.0 164
2 0 0 9 . 5 . 2 7 2 0 0 9 . 6 . 1 1
3970 3980 3990 4000 401 0 402 0
165 166
u
技术定义：

利用复杂岩性储层在常规测井资料的测井响应特征识别储层。 u 技术原理：
1 ○双侧向电阻率测井对裂缝的响应特征：
裂缝对电阻率测井的影响主要取决于裂缝的方向（垂直或水平） 、大小与长度（径向与 垂向）以及所含流体性质（泥浆滤液、地层水或者油气） 。 对于双侧向测井，在高阻剖面中得裂缝发育层段上，曲线呈明显的低电阻率异常。一般 来说，对于 60 ~ 70 % 的高角度裂缝带，双侧向测井曲线呈正差异，既深侧向视电阻率大 于浅侧向视电阻率，其比值约为 1.5~2 左右；对于低角度裂缝，特别是水平裂缝，双侧向测 井曲线呈现小的差异或者无差异。 当基质孔隙度较大时， 双侧向曲线的差异显示不仅与高角 度裂缝有关，而且也是地层含油性的指示。因此，深、浅侧向曲线之间的差异，与基质孔隙 度、孔隙流体性质、裂缝的产状、裂缝的发育程度及钻井液侵入特性等因素有关，只有进行 综合分析，才能正确地判断裂缝。
2 ○声波时差测井对裂缝测井响应特征： o o
实验室模型实验表明：裂缝对声波时差的影响，一方面和裂缝的宽度有关，另一方面和 裂缝的倾角也有关系。对于低角度裂缝来说，声波时差和裂缝（单位长度上的裂缝宽度）之 间的关系符合怀利公式。对斜交缝，关系的非线性逐渐明显，声波孔隙度随着裂缝倾角的增 大而增大。当垂直裂缝切割井眼时，声波沿骨架直接传播，不反映裂缝。另外，在裂缝带， 由于滑行波产生的首波严重衰减，而使声波时差曲线可能出现周波跳跃。
3 ○中子孔隙度测井对裂缝测井响应特征：
中子孔隙度测井通过测量地层的含氢指数来反映地层孔隙度， 在岩石骨架不含氢的情况 下，反映地层的总孔隙度。致密岩石基质孔隙度很低，故中子孔隙度测井出现低值，而裂缝 和溶洞的中子孔隙度为高值，因此中子孔隙度测井可直接反映裂缝和溶洞的发育程度。
4 ○补偿密度测井对裂缝测井响应特征：
补偿密度测井用以测量岩石的体积密度， 主要反映岩石的总孔隙度， 与孔隙的几何形态 无关，由于补偿密度测井仪是极板推靠式仪器，有方向性，其测量值与极板是否紧贴井壁关 系极大，若极板靠上裂缝，反映的孔隙度则偏高，密度值低；反之，孔隙度则偏低。因此它 不能全面反映地层的裂缝系统。
5 ○岩性密度测井对裂缝测井响应特征：
光电吸收截面指数取决于地层元素的原子序数， 当钻井液中加入重晶石时， 在裂缝面会

出现重晶石积累， 由于重晶石的光电吸收截面指数值很大， 造成光电吸收截面指数曲线在裂 缝段变大。
6 ○自然伽玛能谱测井对裂缝测井响应特征：
由于裂缝是流体循环的好场所，由于水的运移，铀盐会在裂缝壁上积累，从而在裂缝段 形成一定的铀异常。 因此可以通过铀异常来识别裂缝型储层。 钍通常代表地层中某些矿物蚀 变形成粘土，对裂缝的渗透性具有一定的破坏作用。因此，一般情况下高钍层往往代表裂缝 填充程度高。 u 注意事项： ①声波的传播特点决定它对水裂缝的敏感性，它与传播路径中缝的开度有关，在水平、 低、中、高角度缝发育的层段都有变化，只有在纵向缝上无反应； ②存在着因含造岩矿物钍石所致的高钍层， 并非为岩石中矿物蚀变形成粘土而致， 分析 中要加以区别。

2.基于声电成像测井识别储层技术
u 技术定义： 利用井壁成像测井 （数字井周声波成像测井与微电阻率扫描成像测井） 对井壁地层进行 成像，较直观地反映井壁地层的特征，从而有效地识别储层。
u
技术原理：
1 ○井周声波成像测井识别储层：
井周声波成像测井仪利用旋转式换能器， 以一定的速度向地层发射高频脉冲声波， 以脉 冲回波的方式对井眼四周进行扫描。脉冲声波被井壁反射回来后，由换能器接收，测井系统 测量并记录井壁地层反映的回波幅度和回波时间。主要利用反射波强度和反射波到达时间， 对井周表面特征进行分析。岩石声阻抗的变化（如岩性、物性及沉积构造等）使探头接收到 的回波幅度发生变化； 同时将回波传播时间转换成传播距离加以记录， 按井周 360 度显示成 灰度或彩色图像，可观察井下岩性及几何界面的变化，用以识别裂缝、地层解释和薄层分析 等。
2 ○微电阻率扫描成像测井识别储层：
微电阻率扫描成像测井仪利用贴井壁极板上的纽扣电极阵列记录上百条微电阻率 （或电 导率）曲线，这些曲线反应了极板所掠过的那部分井壁地层导电性的相对变化特征，具有极 高的垂向分辨率。 对测得微电阻率曲线， 经适当处理可刻度为彩色或灰度等级图像， 反映地层微电阻率的 变化，从这些测量信息中，可提取地层地质特征信息。一般来说电阻率值越高，色度越浅； 电阻率值越小，色度越深。 井壁微电阻率图像的色彩和灰度反映的是岩性、 孔隙度和流体性质的变化。 图像代表的 是沿井壁的地层电阻率非均质特征变化， 电阻率的变化可以是由岩性、 孔隙结构、 泥质含量、 冲洗带性质及井壁不规则等引起的。 因此结合其它测井资料， 可以对井壁微电阻率图像进行 地质刻度，确定岩性、孔隙度和泥质含量变化对电导率的影响。
u
技术特点： ①能从构造角度快速、直观的判断裂缝位置、形状、产状和密度； ②由于成像测井具有很高的纵向分辨能力，使得该技术对于储层识别更加精细，准确；
3 ○由于成像测井技术的高分辨率，使得该技术能更加精细的确定储层有效厚度；

4 ○在没有钻井取芯的时候可以替代钻井取心进行储层的岩心描述。
u
适用范围：
1 ○基于声电成像测井识别储层技术结合常规测井资料识别储层技术能直观快速地找到
裂缝， 但对于储层裂缝有效性评价上存在技术上的局限， 结合阵列声波测井能在储层的识别 上能发挥更好地效果；
2 ○声电成像测井资料包括了丰富的信息， 但也与其它测井方法一样是一种间接的物理信
息，有钻井、施工等因素影响着地层定性定量的结果。必须通过岩心、录井、试油等第一性 资料的刻度。 u 实例： 某区块应用声电成像测井识别识别垂直缝、高角度缝、低角度缝、网状缝： 垂直缝在成像图上表现为对称出现的暗色条纹， 不能形成正弦或余弦波形， 不能切割整 个井眼；高角度缝在图像表现为低电阻的暗色条纹，形成高幅度的正弦或余弦波形，切割整 个井眼； 低角度裂缝在成像图上表现为低电阻的暗色低幅度的正弦或余弦波形， 切割层理或 井眼；网状缝由于裂缝相互交织在一起，相互切割，在成像图上表现为暗色网状形态。
垂直缝声、电成像上的响应特征

高角度缝在声、电成像上的响应特征
低角度裂缝在声成像上的响应特征
网状缝在声、电成像上的响应特征

3.多极子阵列声波测井识别储层技术
u 技术定义： 多极子阵列声波测井识别储层技术可以准确的识别裂缝， 判断有效的渗透层段， 准确判 定有效裂缝储层。
u
技术原理：
1 ○利用声波幅度衰减识别裂缝储层：
利用声波幅度衰减识别裂缝储层的理论基础是由于岩石骨架和裂缝中的流体之间的声 阻抗差别较大而造成的纵波、横波及斯通利波能量的衰减。由于纵波、横波及斯通利波的传 播方式不同，其幅度高低与下列因素有关，裂缝的倾角、裂缝张开度及裂缝内介质与地层介 质声学性质的差异有关， 水平和低角度的裂缝对横波幅度影响大， 中高角度的裂缝对纵波幅 度影响大，斯通利波幅度的衰减与裂缝内充填的介质有关，当裂缝被流体充填时，流体和地 层岩石骨架之间声阻抗差别较大， 会造成斯通利波幅度的衰减， 井眼较规则的情况下斯通利 波幅度衰减意味着地层为有效渗透层段。 某井利用声波测井资料识别储层实例见下图。4118-4110m 层段纵波、横波及斯通利波 能量均无衰减，同 样成像图上裂缝不 发育，明显看到椭 圆井眼存在，为致 密层，与此相比在 4112-4117m 层段， 纵波、横波及斯通 利波能量均有明显 衰减，显示水平或 低角及中高角度裂 缝发育，且为有效 裂缝，成像图上看 到指示低角度及中 高角度裂缝发育；

4144-4151m 层段，横波及斯通利波能量均有明显衰减，指示中高角度裂缝发育，成像图上 明显看到该段发育高角度裂缝和一组垂直裂缝；4151-4160m 层段，只有纵波能量衰减强烈， 幅度很低， 横波无衰减， 斯通利波幅度略有减低， 成像图上看到幅度较低不连续的暗色条纹， 指示低角度裂缝发育，该井测试，日产油 35.52 吨，日产气 3496 方。由此，利用阵列声波 测井资料提供的参数可以识别储层，分析判断地层的渗透性。
2 ○利用反射系数识别裂缝储层：
通过对斯通利波进行波分离， 可得到上行和下行的反射斯通利波， 由此计算出反射系数。 利用反射系数可以识别裂缝。 裂缝处（一般 都是张开裂缝段） 由于介质的充填 会产生明显的波 阻抗界面，斯通利 波穿过界面时，反 射系数会出现突 变，因此，利用反 射系可以识别裂 缝。此外，反射系 数也可指示岩性 界面，因岩性界面 处也会有明显的 波阻抗变化，必须 综合分析。
3 ○利用斯通利波识别有效渗透层段：
斯通利波幅度的衰减与裂缝内充填的介质有关， 当裂缝被流体充填时， 流体和地层岩石 骨架之间声阻抗差别较大，会造成斯通利波幅度的衰减，当裂缝被矿物质充填时，矿物质和 地层岩石骨架之间声阻抗差别不大，斯通利波幅度的衰减不明显，因此，井眼较规则的情况 下斯通利波幅度衰减意味着地层为有效渗透层段。 斯通利波衰减增强的特征是频率下移， 波速减小的特征是传播时间滞后， 因此通过正确 显示频移和时滞这两个特征来指示地层的渗透性。

下图中频移和时滞同时出现的层段为有效裂缝发育段，4595-4605m、4610-4618m 井段 明显出现频移和时滞，中心频率下降，波形图上也表现出声波能量衰减强烈，表明有效裂缝 发育，对 4585-4633.5m 井段试油，获日产油 75.5 吨，日产气 27402 方。
u
技术特点： 该技术对于判断裂缝储层的有效性有着其他储层识别技术难以比拟的优势， 与常规资料
和成像资料结合能很好的解决储层识别的难题。

4.交会图定量识别储层技术
u 技术定义： 对于变质岩特殊岩性储层， 根据取心及试油试采资料， 采用对储层物性反应敏感的测井 参数，进行交会图分析，建立储层划分的测井响应标准，能很好的提高测井解释评价效果。
u
技术原理： 根据试油、试采层段的侧向电阻
率、声波时差、密度、中子孔隙度等
深侧向电阻率（欧姆米）
10
数据制作交会图，通过对这些测井数 据进行统计分析，可确定出储层常规 测井识别标准。 u 技术特点：
1 ○快速直观 2 ○定量识别
100
1000
混合花岗岩油层 混合花岗岩干层 片麻岩油层 片麻岩干层 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
10000 声波时差（微秒/英尺）
u
适用条件和范围： 仅靠常规测井资料并不能建立
精确的裂缝性储层识别标准， 必须综合岩性、 裂缝的发育程度、 产状及有效性进行综合评价。 u 实例： 某区块根据试油、试采层段的测井数据制作交会图，从深侧向电阻率－声波时差、补偿 密度-补偿中子交会图中可以看出，从干层到油层深侧向电阻率数值减小，密度值降低，中 子孔隙度数值增大、时差增大。

通过对测井数据进行统计分析确定出储层常规测井识别标准： 声波时差>53.5μs/ft 泥浆侵入较浅， 电阻率较高， 深侧向电阻率： 100～2000Ω?m 之间， 补偿密度<2.69g/cm3，2pu<补偿中子<12pu。

5.储层综合识别技术
u 技术定义： 该技术是综合常规测井、声电成像测井、多极子阵列声波测井、录井、钻井资料的储层 综合识别技术。
u
技术原理： 单项的储层识别技术往往仅能解决储层识别过程中的某一个或者几个问题， 在具体的储
层解释过程中，需要综合常规测井、声电成像测井、多极子阵列声波测井、录井、钻井等多 项资料才能全面准确的识别储层，划分储层级别。
储层划分标准
岩性标准 测井解释混合花岗岩、混合片麻岩、片麻岩及酸性、 中性侵入岩类 “高阻背景下的低阻特征”， 三孔隙度增大。
常规测井
声/电成像测井 直观识别潜山裂缝发育段。 储层定性 划分标准 阵列声波测井 录 钻 井 井 利用声幅衰减、频移、时滞识别裂缝 发育段并判断裂缝有效性。 气测或岩屑录井显示级别高。 钻时降低明显。 上限 2000Ω.m 下限 100Ω.m 55μs/ft
测井项目 储层定量 划分标准 深电阻率 声波时差
u
实例： 某地区变质岩储集空间具有孔隙-裂缝双重介质的特点，具有非均质性强，很难用定量
参数来描述，综合电阻率(深、浅、微侧向)、密度、中子孔隙度、声波时差等常规测井资料、 成像测井及录井、岩心测试等第一性资料综合识别储层。

1 ○致密干层：
常规曲线上表现 为：高阻特征，声波 时差、密度、中子曲 线接近骨架值； 成像图上表现 为：裂缝不发育； 阵列声波图上表 现为：纵波、斯通利 波能量均无衰减。
致密干层测井响应特征
2 ○垂直裂缝型储层：
常规曲线上表现为： 高阻背景下的低电阻率数 值 100-1000Ω.m，且深、 浅双侧向的电阻率差异也 越大； 成像图上表现为：对 称出现竖直的低电阻暗色 条纹，纵向延伸很长； 阵列声波图上表现 为：纵波能量未衰减，横
垂直裂缝性储层测井响应特征
3 ○网状裂缝发育的储层特征：
波、斯通利波能量减弱。
常规曲线上表现为：高阻背景下的低电阻率数值，中低角度裂缝发育段，深、浅侧向近 乎重合，中、高角度裂缝发育段，深、浅侧向具有明显差异，三孔隙度曲线反映地层孔隙度 较大（中子、声波时差增大；密度减小）声波时差、密度锯齿状变化；

成像图上表现为：低、中、 高幅度的正弦或余弦波形，切 割井眼，表明发育低角度和中 高角度的裂缝，互相交错成网 状； 阵列声波图上表现为：中 低角度裂缝发育段，纵波能量 衰减，中、高角度裂缝发育段， 横波、斯通利波能量减弱。
网状裂缝发育的储层测井响应特征
4 ○孔隙型储层响应特
征： 某井 3993—3998m 井段 为 次 生 孔 隙 和 微 裂 缝 发育 段，电阻率曲线数值相对较 低，同时声波时差较大、密 度较小；在成像图显示相对 暗的斑点和暗色条痕。
微裂缝次生孔隙型储层测井响应特征

（二）裂缝有效性评价技术
测井资料中蕴藏着丰富的与裂缝相关的信息。 随着测井技术的不断发展， 测井手段的增 加， 各种用来识别裂缝的测井方法也应运而生， 可以根据常规测井曲线的响应特征判断裂缝 的发育情况，还可以通过成像测井直观、清晰地观察井壁裂缝的发育情况，准确获得裂缝的 位置、形状、产状和密度等。尽管识别裂缝的手段很多，但评价裂缝有效性的方法却很少， 根据阵列声波测井资料， 利用偶极声波的各向异性和阵列声波幅度衰减和时间延迟情况可以 评价裂缝有效性。
1.基于交叉偶极声波的裂缝有效性评价技术
u 技术定义： 识别裂缝的手段很多， 但评价裂缝有效性的方法很少， 裂缝的有效性与地应力和裂缝中 填充物质有着紧密的关系， 基于交叉偶极声波的裂缝有效性评价技术从地应力的角度来判断 裂缝有效性，经实践证明具有良好的效果。
u
技术原理： 用交叉偶极子声波测井测量地层应力的根据是： 不平衡应力场使交叉偶极子的横波产生
分离， 且快横波的偏振方向与最大应力轴方向一致， 因此能够用交叉偶极子横波的各项异性 方位确定地层最大主应力方向。 识别裂缝的理论基础： 井壁外面与井平行或与井斜相交的裂隙引起井周围横波的环向各 向异性， 在与裂缝走向平行的方向上偏振的横波对应的地层弹性模量较高， 因而传播速度较 快，在裂缝开裂方向（垂直裂隙表面的方向上）偏振的横波对应的弹性模量较低，因而传播 速度较慢， 这就导致了横波在两个偏振方向上的各向异性， 快横波的偏振方向指示裂缝的走 向。 在裂缝不发育的层段， 其速度各向异性主要是地应力的不平衡所致， 声波图像上不发生 能量衰减，此时快横波的方位指示现今最大水平主应力的方向；当有裂缝发育时，速度各向 异性主要是裂缝系统所致， 各向异性方位指示裂缝系统的走向， 根据二者之间的关系确定裂 缝系统的有效性。 识别裂缝区域有效性的理论基础是： 当裂缝的系统的走向与现今最大水平主应力方向一 致或角度相差较小时裂缝能最大程度的发挥其渗流通道的作用， 此时认为裂缝系统的有效性

较强，反之，当二者垂直或斜交角度较大时，裂缝的渗流作用大大降低，从而消减了裂缝的 有效性，且随着角度的增大，裂缝系统有效性变差的程度增强。. u 技术流程：
1 ○利用交叉偶极声波资料识别裂缝； 2 ○利用交叉偶极子测井测量地层应力；
2 ○利用裂缝的系统的走向和地应力的方向关系判断裂缝有效性。
u
适用条件和范围：
1 ○仅利用交叉偶极声波资料识别裂缝， 结合成像资料， 常规资料综合判断裂缝会得到更
好的效果；
2 ○仅从地应力的角度来判断裂缝有效性， 结合斯通利波资料， 从裂缝填充物的角度加以
评价会取得更好的效果。 u 实例： 下图第二道玫瑰图统计的为各向异性的方向为北东—南西方向， 裂缝的走向与区域最大 水平主应力方向一致，表明裂缝系统的区域有效性较强。

2.基于斯通利波的裂缝有效性评价技术
u 技术定义： 识别裂缝的手段很多， 但评价裂缝有效性的方法很少， 裂缝的有效性与地应力和裂缝中 填充物质有着紧密的关系， 基于斯通利波的裂缝有效性评价技术从裂缝填充物的角度来判断 裂缝有效性，经实践证明具有良好的效果。
u
技术原理： 斯通利波幅度的衰减与裂缝内充填的介质有 关， 当裂缝被流体充填时， 流体和地层岩石骨架之 间声阻抗差别较大，会造成斯通利波幅度的衰减， 当裂缝 被矿物 质充填
裂缝被方解石充填
时，矿
物质和地层岩石骨架之间声阻抗差别不大，斯通 利波幅度的衰减不明显，因此，井眼较规则的情 况下，斯通利波幅度衰减意味着地层为有效渗透 层段。 在有效裂缝发育段斯通利波中心频率降低，即发生频移，波速降低，即传播时间滞后， 因此通过正确显示频移和时滞这两个特征来指示地层的渗透性。 u 适用范围和条件： 基于交叉偶极声波的裂缝有效性评价技术仅仅从定性角度分析判断裂缝的有效性， 如果 能将定性判断加以量化会收到更好的效果。 u 实例： 某井的阵列声波测井资料在 4596-4606m、4613-4620m 井段明显出现频移和时滞，中心 频率下降，波形图上也表现出声波能量衰减强烈表明裂缝发育，对 4585-4633.5m 井段试油， 获日产油 75.5 吨，日产气 27402 方。
裂缝被蚀变矿物绿泥石充填