碳酸盐岩储层识别技术综述

碳酸盐岩储层识别技术综述

碳酸盐岩储层识别是碳酸盐岩储层测井评价的难点，利用测井资料识别碳酸盐岩石内的有效储层，主要是寻找潜在的孔隙、裂缝或溶洞发育带，并判断这些储集空间连通的有效性。该技术体系包括利用常规测井资料和综合利用常规和特殊测井资料识别有效储层。

中国石油国内外的油气田和作业区块，拥有各种类型复杂碳酸盐岩储层，包括潜山储层、生物礁储层、鲕粒滩相储层、古岩溶储层等。针对每种储层在测井资料上的响应特征组合，各测井公司和相关科研院所形成了诸多储层识别技术，并开发了Forward等多款拥有自主知识产权的复杂岩性测井资料处理解释软件。

（一）常规测井资料储层识别技术

对于上世纪90年代以前钻探的很多老井来说，可以利用的测井资料较为有限，往往仅有常规测井资料和少量岩心资料，而没有成像、核磁等特殊测井资料。对于一些低成本开发的新区块里钻的开发井，也存在类似情况。因此，深入应用常规测井资料识别复杂岩性碳酸盐岩储层，寻找潜在的裂缝、溶洞型储层，在不少区块是迫切需要的实用技术。

1.利用交会图进行储层类型识别技术

u

技术原理：

根据复杂岩性碳酸盐岩储层的孔渗特征、油柱高度与含油饱和度之间的关系等特征，利用交会

图技术对储层类型加以识别，可以寻找出裂缝及溶孔发育带，对储层品质进行归类划分。

u

技术特点：

1优选对储层特性敏感的曲线做交会图； ○

2利用孔隙、裂缝、溶孔等储层孔-渗关系的巨大差异区分不同类型储层； ○

3利用油柱高度与含油饱和度之间的关系划分不同类型储层。 ○

u 技术指标：

1地区解释参数及经验； ○

2测井解释相关的理论与模型； ○

③解释的空隙空间类型应符合地区地质规律。

u 适用范围

裂缝型、溶孔型、孔隙型等储-渗特性差异较大的碳酸盐岩地层。 u 实例：

1利用交会图技术识别裂缝型和孔隙型碳酸盐岩储层： ○

裂缝发育的碳酸盐岩储层，其孔-渗特征与孔隙型储层差别较大。如图所示，岩心分析得到的渗透率，与测井计算的有效孔隙度之间，存在两种趋

势关系。粉红色的点显示，渗透率受到孔隙度增加的影响巨大，这是裂缝型储层的典型特征。绿色的点主要是孔隙较为发育的储层，孔-渗关系的拐点大概在7%左右，大致对应于孔隙型储层的有效下限值。

2利用油柱高度和含油饱和度划分碳酸盐岩○

储层类型：

裂缝、溶孔较为发育的储层，其储层岩石孔喉半径一般会增大，因此减小了毛管压力对油柱高

度、含油饱和度以及油水过渡带的控制。下图为中东某区块油柱高度与含油饱和度交会图，依据毛管压力控制理论，将该油田内的碳酸盐岩储层分成了四类，主力储层落在了裂缝-溶孔复合型储层区域。

2.利用常规测井资料识别裂缝发育段技术

u

技术原理：

利用常规测井资料可以定性或半定量识别裂缝，常规测井资料中，对裂缝有特殊响应的资料有：

微电阻率测井在裂缝处由于钻井液的侵入，相对于双侧向出现明显的低电阻率尖峰；密度校正曲线在裂缝处出现跳动；光电吸收截面指数曲线在裂缝处由于含有重晶石的钻井液的侵入出现高值的尖峰；次生孔隙度为负值，这是由于低角度裂缝或网状裂缝使声波时差增大造成的。

由于利用双侧向差异计算裂缝参数受到裂缝角度和储层含油性差异影响，不易受孔隙流体的光电系数光电吸收指数来计算裂缝参数，识别裂缝发育带，其方法如下：

Pe⋅ρb=φma⋅(ρe)f⋅Pef+φfr⋅PeBa⋅(ρe)Ba+(1−φma−φfr)⋅Pema⋅(ρe)ma

其中：

Pe,ρe—分别为地层的光电吸收指数测井值，地层电子密度值；

(ρe)f,(ρe)Ba,(ρe)ma—分别为地层孔隙流体，重晶石，岩石骨架的电子密度； φma,φfr—分别为岩石骨架孔隙度，裂缝孔隙度；

Pef,PeBa,Pema—分别为孔隙流体，重晶石，岩石骨架的光电吸收截面指数。

u

技术特点：

1利用常规测井资料可以给出半定量的裂缝参数，指示裂缝发育带； ○

2改进了通过双侧向计算裂缝参数的方法，消除了裂缝角度差异带来的影响； ○

3提高了识别裂缝储层的精度。 ○

u 技术指标：

1需要了解泥浆中添加重晶石的含量； ○

2最优化测井解释相关的理论与模型； ○

③识别的裂缝发育段应符合地区规律并得到第一手资料的证实，如试油、压力测试等。

u 适用范围：

裂缝型碳酸盐岩储层。 u 实例：

1利用常规测井资料寻找碳酸盐岩裂缝型储层： ○

滨里海盆地石炭系碳酸盐岩储层裂缝较为发育。由于钻井过程中泥浆漏失严重，井况较差，多数探井及评价井取消了成像测井项目。在一些关键井，通过部署成像测井，将图像上发现的裂缝发育段与常规测井资料识别出的裂缝发育段进行比较，证明该方法具有较好的裂缝识别能力。其提供的半定量裂缝参数，对优选有利储层进行试油起到了重要参考作用，如图所示。图中跳跃剧烈的裂缝发育指数曲线，一定程度上指示了潜在的裂缝发育段，成像测井证明了常规测井资料识别裂缝储层的有效性。

基于常规测井资料计算碳酸盐岩储层裂缝参数

（二）特殊测井资料储层识别技术

对于复杂岩性碳酸盐岩储层，仅凭常规测井资料识别储层难度较大。随着成像、核磁、偶极子阵列声波等一批先进测井仪器列装中国石油各大测井公司，针对这类复杂储层识别的难题，有了更多的方法和手段。

1.利用成像测井模式库进行储层识别技术

u

技术原理：

成像测井图像提供了观察地下岩层的直观方法，难点在于如何鉴别图像模式与地质、工程现象

的对应关系。通过以往大量的实测资料，中国石油集团公司已经建立了成像测井图像模式库，力图涵盖绝大多数情况下成像测井资料的响应特征，为成像资料处理解释和使用人员，提供直观的参考对照。

u

技术特点：

1优选各油田典型成像测井实例，涵盖范围广； ○

2提供了一种与成像测井标准模式库进行对照的储层识别技术。 ○

u 技术指标：

1满足成像测井资料处理规范； ○

2标准模式经过岩心照片等资料检验； ○

③符合地区露头特征，模式的测井响应符合率达75%。 u 适用范围：

碳酸盐岩、砂泥岩及其它复杂岩性地层。 u 实例：

成像测井资料解释及部分模式库标准对照图片：

IMAGE

Block

ModelFlaserModel

SingleLinearAssociatedLinearBrightLinearDarkLinear

SymmetricalDelve Model

BrightBlockDarkBlock

IV

Compacted or high resistivity rock such as carbonate stone , sandstone , igneous rock , etc . with seldom porosity.Spongy or high conductivity rock such as carbonate stone with a lot of vugs and fractures , igneous rock with vesicular structure mudstone and shale , etc.

Shale -Sand lamination , limestone with shale flaser, etc.Bedded plane , scouring plane , unconformity , stylolite , fracture , fault , etc.

Cross -bedding , fluxion texture(flow texture), etc.Cemented or sealed fracture , stylolite , fault , etc.

Open fracture or fracture filled with high-conductivity matter ,solution stylolite , etc.

Borehole breakout or hydraulic fractures symmetrical relative to the well axis.

Image models with geological meaning

LinearModel

SpottedModelRandomModelObliqueModelWood ringModel

Unsymmetrical Delve Model

BrightSpottedDarkSpotted

High-resistivity gravels , vugs filled with high-resistivity matter,fossil , lime nodule , chert nodule , sand lens , etc.High-conductivity gravels , vugs filled with mud or otherhigh-conductivity matter, pyrite , shale lens , etc.Bioturbation , slump , deformation , etc.

Borehole damage induced by drilling, roughly indicating ahelicoidal path across the stratification.

Only appearing in acoustic image , possibly caused by acousticdiffraction.

Boring tool scrapes the borehole wall .

Logging tool is out of order or doesn’t work properly,Rugosity of borehole cause a stick and pull image .

BlankModel

成像测井资料解释模式

成像测井模式库

2.利用核磁共振测井识别复杂孔隙结构储层技术

u

技术原理：

碳酸盐岩储层易受到成岩改造作用而发育孔缝洞，形成具有复杂孔隙结构的非均质性储层。核

磁共振测井标准T2谱的分布，能够直观地揭示此类复杂碳酸盐岩储层的孔隙结构，利用孔缝洞在T2谱上位置的差异，即可识别出相应类型的储层。

u

技术特点：

1能够直观地将岩石的微观孔隙结构通过宏观的T2谱展示出来； ○

2可与岩心分析对照，但较钻井取芯便宜，且可实现连续测量。 ○

u 技术指标：

1满足核磁测井资料处理规范； ○

②与常规认识规律相符，有岩心部位可通过岩心实验数据检验，符合率达75%。 u 适用范围：

复杂孔隙结构碳酸盐岩储层。

u 实例：

某油田石炭系碳酸盐岩地层埋藏深，基质孔隙度低，储层识别难度大。经研究发现，储层的发育程度与次生改造形成的缝洞关系密切，利用核磁共振测井技术能够有效进行识别。缝洞型储层在核磁共振T2谱上表现出杂乱的双峰或多峰分布，虽然基质孔隙度很低，约2-4%，但缝洞等次生孔隙却很发育，成为有效储层。

核磁测井T2谱缝洞响应 核磁测井T2谱非储层响应

该油田另一口井的核磁共振测井标准T2谱分布图，虽然基质孔隙度较高，约5-8%，但T2谱分布较为单一，仅存在一个主峰，表明缝洞等次生孔隙不发育，经验证为干层。

3.利用特殊测井方法综合评价碳酸盐岩储层技术

u

技术原理：

在利用常规测井资料进行储层划分的基础上，应用了成像测井资料、核磁测井资料、交叉偶极

子声波测井资料等多种测井新方法，结合了碳酸盐岩储层的地质研究方法，从储层类型、裂缝有效性及流体性质等方面，对碳酸盐岩储层进行储层测井综合评价。

u

技术特点：

1用成像测井资料进行储层类型划分,并结合常规测井资料进行储集性能的评价； ○

2用交叉偶极子声波资料，结合成像资料对储层渗透性和裂缝有效性进行评价； ○

3用核磁测井资料，结合常规资料，研究孔隙结构、识别流体性质。 ○

u 技术指标：

1同时满足成像、全波、核磁处理解释规范； ○

2处理参数要用岩心进行标定； ○

3评价结果要经过试油的检验； ○

④有岩心实验段，应用岩心实验数据进行宏观检验； ⑤裂缝产状应符合地区规律。 u 适用范围

常规资料评价面临困难的各类碳酸盐岩地层。 u 实例：

某油田特殊测井方法储层综合评价：

首先，利用成像资料，结合常规等其他资料，按照孔洞缝对储层的贡献比例及其相互组合，将储层划分为孔隙型，裂缝－孔洞型，裂缝型以及洞穴型四种类型。

其次，利用流动单元理论，对不同类型的储层分别进行FZI（流动带系数）和RQI（储层品质因子）

的计算，划分流动单元并评价储层的渗流能力。该地区裂缝型储层最好，而孔隙型最差。

再次，对裂缝发育带，以及大裂缝进行有效性评价。主要是利用成像识别的裂缝与交叉偶极子声波各向异性以及斯通利波渗透性指示进行对比。油田白垩系地层的裂缝走向和最大水平主应力方向对比图，其中A、B、C、D为白垩系4套碳酸盐岩地层，为了研究方便，按照有效裂缝走向与水平最大主应力夹角的大小，将白垩系地层的裂缝区域有效性由好到差分为三个等级：Ⅰ：夹角小于等于10°；Ⅱ：夹角大于10°小于等于30°；Ⅲ，夹角大于30°。从对比结果可知，B的裂缝有效性最好，A和C次之，

孔洞缝的成象识别( a孔隙；b溶孔、溶洞;c裂缝)

裂缝区域有效性判别图

D最差。即现今最大主应力对A、B、C地层的裂缝有效性较有利，对D地层则起到挤压破坏的作用。

最后，利用核磁方法对储层孔隙结构以及流体性质等进行评价。右图为某井核磁共振测井技术成果图，可以看到，在储层发育段，核磁揭示了孔隙结构，其中白云岩段孔隙较大，且多为双峰的双孔结构，而灰岩孔隙相对单一。核磁测井资料和常规测井资料计算的流体剖面非常一致，计算的孔渗饱结果也比较一致。这一段储层可分为三个级别：Ⅰ级为高孔、高渗、高含油饱和度的好油层，Ⅱ级为中孔低渗高含油饱和度的较好油层，Ⅲ级为低孔低渗中等含油饱和度的差油层。

储层流体性质判别及储层参数计算

4.井眼轨迹横截面上地质体产状可视化技术

u

技术原理：

本技术用于为水平井成像测井解释分析的各类地质体（裂缝、断层、地层界面、岩性界面、不

整合面等）产状结果，按照一定的数据输入格式，实现在井眼轨迹横截面上展布特征的可视化，同时可以直观指示井下裂缝和断层的发育聚集带，并展示上述各类地质体与井眼的相对位置关系。

u

技术特点：

1技术既支持输入成像测井人工拾取的解释结果，也支持输入成像测井倾角自动计算的地层产○

状结果；即可以用于成像测井资料解释结果的图形可视化，也可以支持倾角测井自动计算地层产状的可视化。

2本技术可以用不同颜色、线型、粗细区分不同地质体，具备彩色显示功能。 ○

3本软件可以示意井筒倾向与地质体（地层界面、裂缝、断层等）倾向的相对接触关系，绘制○

各类地质体的产状。

4本技术可以实现在水平井上或大斜度井水平井段上按照测量深度标注地质体的功能。 ○

5可以适用于大斜度井或直井中，有关地层界面（层界面、裂缝，断层等）的产状信息图形化、○

可视化功能。

6本技术采用了平面二维图方法，○显示出地下三维地质体的倾向、倾角和井眼轨迹的相对关系。

软件显示结果的横向和纵向比例可以调节，井眼轨迹、地质体的颜色的实现方式可以根据需要进行调节。 u 技术指标：

1地质体产状可视化； ○

2可与区域地质背景或地震剖面直接对比； ○

③试油成果验证。 u 适用范围

裂缝型碳酸盐岩地层。 u 实例：

某油田水平井地质体产状可视化显示：

该油田目的层为裂缝性碳酸盐岩储层，为获得较高的油气产量，设计水平井使其尽量贯穿裂缝发育带。利用成像测井资料，识别出地层及裂缝的产状，将其投影到井眼轨迹上，即可直观地判断水平井眼穿越裂缝发育带的情况。如下图所示：

某水平井横截面上各种地质体产状投影图

某大斜度井井眼轨迹横截面地质体发育特征投影

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