成像测井应用基础
成像测井在地质油藏研究中的应用
成像测井在地质油藏研究中的应用摘要：成像测井是储层测井评价的重要手段，它能够将采集到的数据转换成直观的图像,具有纵向分辨率高，方向性、可视化强，获取丰富地质信息等特点。
在分析沉积环境、地应力、识别裂缝等方面具有广泛应用，其中，应用电成像测井方法识别裂缝的研究较为成熟,成果也相对较多。
成像测井能够有效解决相关地质油藏问题，助力油气田高效勘探开发。
关键词：成像测井；地质油藏；地应力；裂缝识别引言成像测井技术在实际运用中主要有两种方式，即电成像测井技术与声成像测井技术。
地层电阻率成像测井技术、方位电阻率成像测井技术、核磁共振测井技术均是常用的成像测井技术。
随着世界油气资源勘探开发的不断深入，新发现的油气藏在规模上趋于小型化，在储层物性和油藏类型上趋于复杂化。
我国复杂油气藏以储层类型多、岩性复杂、储集空间类型多样、低孔隙度低渗透率等为主要特征，在储层评价方面面临更多的挑战。
针对复杂油气藏储层的测井评价，成像测井凭借其独特优势在地质油藏研究活动中发挥着重要作用。
1成像测井基本概述成像测井主要是结合钻孔中地球物理场的观测，针对井壁、井周边物体进行物理参数成像的方法。
成像测井可以直接反应出井周围地层分布状况和地层特点；成像测井资料和岩心对比结果能够有效证明其说明的地下质特征是正确可靠的，同时该资料具有广泛的应用范围，能够有效明确地层倾角、倾向和构造特点，反映出裂缝几何形态和发育程度，区分溶洞、溶孔等多种不同类型的地质特点，保证其判断的实效性；成像测井资料针对裂缝、溶蚀孔等非均质性地质的描述效果具有显著优势，呈现出半定量、定量评价储层参数的性能。
2成像测井技术在地质应力方面的运用分析一个圆形井眼的受力情况如图1所示，H ，h分别为最大水平主应力和最小水平主应力，p为钻井液对井壁的压力，R为井眼半径，为钻井液压力方向与最大水平主应力之间的夹角。
对于距孔眼中心为r的地层任意点p1，其受力状况为：r ＝（H＋h）（１－）＋ p＋（H－h）·（1-）cos2(1)＝ (H ＋h）(1+ )- p-（H－h）·(1+ )cos2（2）＝ (H -h）(1+ - )sin2（3）式中：r，，依次为径向主应力、切向主应力及剪切应力。
超声波成像测井课件
的水泥胶结状况。 » 不受快速地层的影响。
平均衰减量4全-8d方B/ft位固井质量评价
平均幅度30、70-80mV
磁定位 6分区声幅 平均声幅 全方位声幅 变密度
衰减曲线 衰减曲线 衰减图象 曲线
泉
三、ＵＢＩ的应用
在油基泥浆中成象 探测裂缝、孔洞 井眼稳定性分析
– 键槽井眼 – 井眼垮塌 – 剪切滑动 – 泥岩蚀变
确定水平应力 井眼形状分析
裂缝性地层中FMIARI-UBI图象的比较
井眼垮塌
井眼垮塌
沿裂缝面的滑动
井眼垮塌 与滑动
井眼垮塌与剪切滑动
剪切滑动
剪切滑动
36 241 井
37
窜槽
38
试油 油水同出
39
底部为水层
分区水泥胶结测井提供全方位井眼水泥胶结评价
侯101井
胶结良好 第一界面 部分胶结
检查 取心位置
比较项目 分辨率 采样率
覆盖面积 探测深度 物理基础 地层响应 井眼描述 影响因素
限制条件
STAR 与 CBIL 比较
Star-II
CBIL
0.2in
0.2in
纵横向0.1in 70%（8in井眼）
纵向0.1-0.3in 横向200-250点/周 100%
2-5厘米
井壁
岩石电性
岩石波阻抗
超声波成象测井 井周声波成像测井
Ultra Sonic Imager、Ultra Borehole Imager
CBIL- 西方阿特拉斯 CAST-哈里伯顿
本章内容
? § 1 测井原理和仪器结构 ? § 2 应用
成像测井技术
成像测井技术目录1电成像测井 (2)1.1 地层微电阻率扫描成像测井技术[1] (2)1.2 阵列感应成像测井技术 (3)1.3方位电阻率成像测井技术 (4)2声波成像测井 (4)2.1超声波成像测井 (5)2.2偶极横波成像测井 (6)3核磁共振成像测井 (6)4成像测井技术的应用 (7)4.1岩性识别 (7)4.2沉积构造识别[4] (10)4.3沉积微相研究[5] (12)4.4裂缝系统的分析 (14)4.5地应力分析[11] (29)5成像测井的发展趋势 (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年的发展，如今发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。
回顾测井技术的发展历程，测井技术经历了从模拟测井到数字测井、数控测井、成像测井的发展历程。
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计测井仪器。
成像测井技术就是在此理论基础上发展起来的，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的确定；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。
成像测井的解释与应用
白云岩
白云岩易受溶蚀等作用 影响，裂缝及溶洞发育， 多以高角度缝和斜交缝 为主。白云岩比灰岩脆 硬，由于灰岩白云化后， 体积收缩，晶形变得规 则，从而形成大量晶间 缝，再由于地下水的溶 解作用使晶间缝扩大形 成晶间孔，进一步可形 成溶孔、裂缝，因而白 云岩比灰岩更能形成良 好的储层。
混合花岗岩
有效缝与充填缝区别
充填缝为无效缝，要与天然裂缝识别开。
裂缝可以是方解石充填，也可以是泥质 充填，当存在方解石充填时，STAR图像 显示为亮色；当存在泥质充填时，STAR 显示为暗色，易与有效缝相混淆。如有 全波列图可对源自，斯通利波没有衰减， 说明为无效缝。
图像的增强处理
为了突出成像图上地质特征的效果，可
成像测井的解释与应用
汇报人：王拓夫
立项目的及意义
井壁成像测井，它以其直观性、可视性，能直 接地反应井周地层的分布情况和地质特征，但 是目前的处理软件在裂缝密度、裂缝张开度、 裂缝条数、裂缝孔隙度及孔洞的面比率等参数 评价上仍达不到定量水平；不同地质特征在成 像图上的区别，有效裂缝和无效裂缝的识别等 还不能解释的非常清楚。
裂缝分类：低角度缝
低角度裂缝在成像图 上表现为低电阻的暗 色条弦，形成一个低 幅度的正弦或余弦波 形，切割层理或井眼；
裂缝分类：高角度缝
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 。
裂缝分类：网状裂缝
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。
（1）、与常规深、浅侧向对比判别裂缝的径 向延伸程度
由于浅侧向测井的径向探测深度浅，而 深侧向的径向探测深度深，当裂缝径向延 伸大时，深、浅侧向电阻率均降低；当裂 缝径向延伸较小时，只有浅侧向电阻率降 低，而深侧向基本不变化。
核磁共振测井技术及应用
核磁共振测井资料应用
2、利用核磁共振测井划分有效储层
常用料在规常前 是 岩储测规车体在景层井测6含车评有，曲井60油6价效车线资6井气井沙性反料6沙6情在评三映0难三井况价沙段储以段是。识三的层准发在别段同发确现车和砂时育计油6岩砾，，算6层砂石岩兼但地1砾物勘探由层5体层理探沙于孔高3参获四砾隙5部数得段石度.9位发成，岩、m部挥功以性划，署了后向复分沙的很，西杂出四一大展扩，储段的口示大岩层钻作评该车石的遇用价区6骨有地6。井良井架效层，好区测性厚其的沙井。度钻河油值核43探街气难磁8目组勘以测.5的砾探确井m定，资，
4
∫ MCBW = T2min S(T2 )dT2
毛管束缚水含量：大于4ms小于T2截止值的T2分布 的积分面积。
∫ MBVI =
S (T )dT T2cutoff
4
22
T2谱分布，可直观显示储层的孔隙结构。 提供几乎与岩性无关的、准确的总孔隙度、有 效孔隙度、毛管束缚水体积、渗透率等。
注意！ 要获得更为准确的可动流体体积和渗透率
T2 截止值
4.00
4.00
T2 谱
3.00
3.00
2.00
CBW BVI BVM
1.00
0.00
0.1
1
10
100
1000
T2 (ms)
2.00
1.00
0.00 10000
M骨a架trix
干D粘ry土
粘土水
毛管 束缚水
可动水
烃
核磁共振测井资料处理
核磁渗透率
毛管束缚流体孔隙度
自由流体 孔隙度
粘土束缚流体孔隙度
15
T2 衰减
4.00
T2 分布谱
成像测井方法简介
三、偶极横波成像测井的应用
1、识别岩性和划分气层
地层纵横波速度比与地层岩性有关。 白云岩
石灰岩 纯砂岩或含气砂岩
vp vs 1.8
v p vs 1.86 v p vs 1.58
地层纵波速度随地层含气饱和度的增加而降
低，但横波速度变化较小，因此随含气饱和度的
增加，纵横波速度比减小。如图所示。
2）、裂缝区域有效性分析
因地应力释放引起的椭圆井眼的长轴方向, 为
地层最小主应力方向。 而诱导缝的走向平行于最
大水平主应力的方向。 根据偶极子资料计算的快横波方位为地层现
今最大水平主应力的方向。
椭圆井眼法、诱导缝法及WSTT快慢横波法计算
但是从WSTT 上看, 在Ⅰ段, 斯通利波能量并没有
明显衰减, 上行和下行反射系数都没有显著增大,
且变密度图像上没有变化, 因此判定此段不发育有
效裂缝, 成像上的暗色曲线为无效裂缝。
而在2334.5m 以下的Ⅱ段, 斯通利波能量衰减强 烈, 且理论斯通利波时差曲线和实测斯通利波时差 曲线出现了差异, 反射系数变大, 变密度图像上出 现模糊的V 字型条纹, 因此判定此段为渗透性较强 的地层, 为有效张开缝, 且渗透性极好, 对储层有 较大贡献。
软地层：地层横波速度小于井内泥浆声波速。
在软地层内，无法由单极子声源获取地层横波信息。
2、偶极声波源
偶极声波源可以使井壁一侧压力增加，另一侧
压力减小，使井壁产生扰动，形成轻微的挠曲，在 地层中直接激发横波。 产生的挠曲波的振动方向与井轴垂直，传播方 向与井轴平行。
其工作频率一般低于4KHZ。
单极子声源 振动示意图
尽管RSFL大于RERD ，但M2RX大于M2R1、RERD 大于RERM。所以储层为油层。
地层倾角测井原理及应用12-成像测井原理
三、FMI仪器特点
FMI仪器的独特设计，使其具有以下特点：
• 具有高的分辨率，其钮扣电极的分辨率为0.2英寸。 • 具有高的采样率，其纵向采样率为0.1英寸/点。 • 对于高电阻率地层（如碳酸盐岩）效果好。 • 高的灵敏度，只要电阻率有较小的变化，就能反映 出来，它能区分出几～几十微米的薄层（或裂缝）。 • 井眼形状影响小，因为它是贴井壁测量。
四、 FMI测量方式
FMI提供三个测量模块，即全井眼模块，4极 板模块，倾角模块，供用户选择。
•全 井 眼 模 块 ： 使 用 8 个 极 板，测量192条微电阻率曲 线，其优点是具有最高的 方位覆盖率。
需要详细了解地层特征 时采用此模块，如对于目 的层和复杂地层的测量。
•4 极 板 模 块 ： 只 用 4 个 主极板，测量96条电阻 率曲线，其缺点是方位 覆盖率较全井眼模块低。
探头数
192
96
8
81/2井眼中覆盖率 80% 40%
/
最大测速（ft/h) 1800 3600 5400
第二节 FMI图象处理与分析
BorScan处理：数据校正，生成FMI图象 DIPScan处理：自动地在FMI图象上提取倾角 DipTrend：根据处理的倾角结果识别地下构造 FLIP：对井眼成像进行交互解释 FracView：裂缝分析 SPOT：孔洞参数分析 POROSPECT：计算孔隙度（原生孔隙度与次生孔 隙度）
二、测量过程
测量时由推靠器把极 板推靠到井壁上，由推 靠器极板发射一交变电 流，使电流通过井筒内 钻井液柱和地层构成的 回路到达仪器上部的回 路电极。
极板中部的阵列电极 向井壁发射电流，为了使 阵列电极发射的电流垂直 进入地层，在极板推靠器 和极板金属构件上施加一 同相电位，迫使阵列电极 电流聚焦发射。
试论电成像测井资料在水平井中的应用
一、电成像测井基本原理电成像测井仪的基本结构是在等间距的多个极板上安装推靠井壁的阵列电极极板，每一个极板上装有多个阵列电极。
测量时由推靠器把极板推靠到井壁上，推靠器极板发射交变电流，电流通过井筒内的钻井液柱和地层构成回路回到仪器上部的回路电极，极板中间的阵列电极向井壁发射电流，记录下每个电极的电流强度及对应的测量电位差，它们反映了井壁电阻率的变化。
经过处理和图像增强，把所测得的微电阻率进行刻度，电阻率值越高，色度越浅，反之，电阻率值越低，色度越深。
由地层岩性、物性或裂缝、孔洞、层理等地质现象引起的电阻率变化转换成不同的色度，可以直观地观察到地层的岩性及几何界面的变化，进一步可以进行地层解释、储集层分析以及识别各种地质构造并进行构造的成因分析。
二、电成像解释模型1.电成像在直井中的解释模型直井中地层相对于井轴是对称的，极板图象以正北方向依次展开，而地层和裂缝等的产状计算如下:式中：θ为倾角，h为峰-峰值，d为井眼直径。
图1直井裂缝参数计算原理如图1所示，在成像测井平面展开图中的正弦曲线上找出最小值，再从平面展开图底部方位标度E、S、W、N中读出方向就可以获取地层倾向。
直井中，正弦曲线的峰-峰值h越大，代表了裂缝倾角越高。
2.电成像在水平井中的解释模型水平井（井斜角大于86°）中井轴周围的地层是各向异性的，图像以相应高边展开。
水平井电成像测井解释地层和裂缝产状。
裂缝在水平井的成像展开图上视倾角低时，真倾角高；但视倾角高时，真倾角不一定低。
因此，利用电成像测井进行水平井裂缝和地层产状解释时，真实产状的计算通过相应的坐标转换并进行井斜校正。
对于井斜角介于0～100°之间的井，在软件中进行角度设置，避免将直井段与水平井段一起处理、多次校正。
显示在井斜角过渡段出现校正错误，层界面角度计算也因此出现了错误。
通过对校正软件的角度设置，显示的处理结果就消除了直井-水平井的处理瓶颈。
三、电成像测井资料在水平井中的应用1.裂缝识别与评价电成像测井中通过深度校正、图象生成、平衡处理、标准化等过程，最终生成高分辨率电阻率成像。
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式及其质量指示曲线。
2.EMI图像处理与解释
TRENG—绿模式 标识； TRENR—红模 式标识 ； TRENB—蓝模式标识；
QTRENG ，QTRENR ，QTRENB：绿模式、 红模式、蓝模式质量曲线；
DPCM，DZCM，ZQCM：地层倾角大小、方 位、质量。
段内的特征。
图像增强将使电阻率极高与极低的地层的反差 减小，而使中等电阻率地层的信号得以增强；
这种增强是在一个滑动窗口内进行的，在这个 窗口内，应用灰度或色彩的全部刻度范围来限 制电流直方图上的面积。
2.EMI图像处理与解释
倾角计算：计算地层倾角，划分倾角模式； 第1道：EMI 动态图像；第2道：AUTODIP 软
1.地层倾角基础
地层面倾向：地层面由高到低变化最大的方 向，用它在水平面上的投影与正北方向的夹角 表示，即A’D与正北方向的夹角。
1.地层倾角基础
倾角：倾斜方向上地层面与水平面的夹角， 或倾斜线与倾向线之间的夹角ADA’ ，是倾斜地 层的最大倾角。
1.地层倾角基础
视倾角：任意方向的铅锤面与地层面相交，其 交线称为视倾斜线，水平投影称为视倾向线，其 倾斜方向称为视倾向，其夹角称为视倾角ABA’， 视倾角总是小于倾角。
2.EMI图像处理与解释
图像处理：色彩标定；图像增强 在结果显示中，需要把电流强度转化为不同色
彩的图像；分为静态方式和动态方式两种。
静态方式的灰度标度或色彩标度：仪器的响应 要在对应于某储集层的一个大的深度段内进行 格式化处理，在这一深度范围内具有相同灰度 或色彩的各处电阻率均相同。
优点：通过灰度或色彩表示的明暗图像的对比 来进行电阻率的对比；缺点是微电阻率的小变 化量在图上显示不出来。如果需要将图像与大 规模的沉积相描述等信息进行对照，可选用。
方位频率图：径向为倾角 坐标，最外面倾角为0。， 每隔10。画一个径向线，统 计每10。间隔圆弧内的点子 数目，用径向线长短表示 点子数目的多少。点子出 现最多的方位角即为倾斜 方位角。
1.地层倾角基础
2.EMI图像处理与解释
原始数据处理 利用EMI测量的是钮扣电极的电流强度，提取
地层地质特征信息需要经过两个过程：一是将 测量的信息映射为井壁地层微电阻率图像的成 像过程，二是从得到的微电阻率图像中提取地 层地质特征。 仪器获得的原始数据存在着很大的干扰，需要 进行处理后才能转换为反映地质特征的图像。
2.EMI图像处理与解释
动态方式的灰度标度或色彩标度：得到电阻率 在小范围内的变化特征，在一个很小的纵向窗 口内，使用灰度或色彩的全范围刻度，可以获 得较详细的结果。
动态方式的缺点：图像的灰度级别仅指示在这 一小的窗口内电阻率的相对变化，而不一定指 示微电阻率值。
2.EMI图像处理与解释 图像增强：使观察者能够重点突出某一给定层
1.地层倾角基础 矢量图 该中心在图上的位置表示计 算点的深度和倾角，与起点相 连的箭头指向该计算点的倾斜 方位（规定上北下南左西右东， 倾斜范围0-360。）
1.地层倾角基础 矢量图 小圆点有实心和空心之分， 实心表示计算结果的置信度高， 空心表示置信度低，半实心半 空心表示置信度良好。
1.地层倾角基础
1.地层倾角基础 地层倾角测井的成果显示 矢量图，方位频率图 施密特图 数据表 杆状图（棍棒图） 线性极坐标图 圆柱面展开图及三维空间立体图等。
1.地层倾角基础
矢量图 矢量图也称蝌蚪图或箭头图， 用一系列随深度变化的矢量来 表示各个计算点倾角或倾斜方 位。
1.地层倾角基础
矢量图 横坐标为倾角（0-90。），纵 坐标为深度。每个倾角矢量起 点用小圆、小正方形或小三角 形的中心表示。
《测井新方法》
第4讲 成像测井应用基础
张元中 地球物理与信息工程学院测井系
《测井新方法》
主要内容
1、地层倾角基础 2、EMI图像处理与解释 3、EMI典型应用实例 4、CAST-V典型应用实例
1.地层倾角基础
地层倾角（DIP）相关概念 地层产状：指地层的倾角和倾斜方位角。 地层面走向：地层面与水平面交线的方向，BD 与正北方向的夹角表示。
1.地层倾角基础
矢量图的颜色模式 蓝色模式：倾向大体一致， 倾角随深度增加逐渐变小的 一组矢量。指示砂岩地层的 古水流方向，不整合上覆地 层的压实情况等。
矢量图的颜色模式
1.地层倾角基础
白色（杂乱）模式：倾角变 化幅度大或者矢量很少，可信 度差。指示断层面、风化壳或 者块状地层等。
方位频率图：统计方法来 确定地层倾角。
2.EMI图像处理与解释
图像显示：经过处理后EMI可以获得岩心般的 二维和三维图像。
图像解释
2.EMI图像处理与解释
图像特征主要表现在颜色变化和几何形态两个
方面。
图像是以不同色级的变化显示电阻率的变化。
象素色彩按照白、黄、橙、黑的序列变化刻度
为不同的等级。
2.EMI图像处理与解应物理参数即为高阻、低阻、或不均一变化。
矢量图的颜色模式 红色模式，绿色模式，蓝 色模式，杂乱模式 红 色 模 式 ： 倾 向 大 体 一 致 ， 倾角随深度增加而增大的一 组矢量。指示断层、砂坝及 河道等。
矢量图的颜色模式
1.地层倾角基础
绿 色 模 式 ： 倾 向 大 体 一 致 ， 倾角随深度增加不变的一组 矢量。指示构造倾角，水平 层理等。
裂缝是碳酸盐岩、火山岩储层最基本的地质特 征，它对储集性能影响极大，既是的渗滤通道， 也是裂缝性储集层的储集空间，还控制着溶孔、 溶洞的发育，影响着地层中原状流体的分布状 况和钻井液或钻井液滤液侵入的特征。
不同色调组成的测井图像构成的环井周形态又 可分为块状、线状、斑状、杂乱及竖形条带等 不同形态。
图像色调及形态的组合均从不同侧面反映了某 种地质现象在成像图上的直观映射特征。
2.EMI图像处理与解释
裂缝识别 裂缝是指岩石受外力作用，失去内聚力而发生
的各种破裂或断裂所形成的片状空间，它切割 岩石组构，将岩石切割成大小不等的岩块，称 为基岩块。