Question

测井信息的地质属性研究

Answer 1

李浩^1，2

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油大学，北京102249）

摘要 以岩电实验为基础的测井分析方法，主要应用测井技术的地球物理属性。随着油气勘探开发目标的日益复杂，该方法的局限性日益显现。本文提出“测井信息的地质属性”这一概念，并讨论了其3个类型：对应性、专属性和统一性。其中，研究测井信息与地质背景的对应性，有助于利用测井信息还原某些地质事件；研究测井响应与某些地质事件的专属性，有助于推测测井信息隐含的重要地质现象；研究测井信息与其地质背景间存在宏观地质作用与微观岩层结构的统一性，有助于测井技术的地质预测研究。应用测井信息的地质属性分析，成功地预测出沙特某探区下古生界储层具备产能，确定了澳大利亚某探井意外钻遇的1000m泥岩地层的时代归属问题。

关键词 测井分析方法 地球物理属性 地质属性

Geological Characteristics Study on Logging Information

LI Hao^1，2

（1.Exploration ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing 100083；2.China University of Petroleum，Beijing 102249）

Abstract Based on rock electrical properties testing，geophysical characteristics is mainly used in well logging evaluation.However，complication with invisibility in the targets of oil/gas exploration and development make logging evaluation technology facing challenge.The paper put forward a concept—geological characteristics of logging information and discuss three types of geological characteristics：correspondence，specialization and unification.Study the correspondence of logging information and geological setting can help to use the log curves’ shape to describe or revert some geological events；study the specialization of logging response and some geological events can help to conjecture important connotative geological phenomena with logging information；study the unification of macroscopical geological process and microcosmic reservoir structure in logging information and geological setting can help to geologic prediction.

During the oversea oil/gas resource evolution in Sinopec，it succeeded to predict a exploration area in lower Paleozoic with reservoir productivity in Saudi Arabia，and determined the time ownership of claystone unexpected encountered in a exploration well，Australian，etc.

Key words well logging evaluation geophysical characteristics geological characteristics

目前，测井评价技术面临的主要问题是其测量方法本身存在的认识多解性与油气勘探开发目标的日益复杂化、隐蔽性之间的矛盾^［1～4］。事实证明，用单一技术、方法开展测井评价已暴露诸多弊端。将测井评价技术与宏观地质背景相结合，减少测井评价认识的多解性和提高测井信息的地质应用已成为测井技术发展的共识。深化测井地质学研究方法，不仅可减少评价的多解性，而且能提供一些地质研究所需的关键证据。

1 地质背景的差异决定了测井响应的差异

地质内因从根本上决定了不同地质条件下的测井信息响应特征。深刻地认识到这一点，就有可能利用测井技术识别地质事件或揭示隐含的重要地质现象，为地质学家提供研究和参考的依据，为特殊油气层的预测提供指向。

图1和图2分别为伊朗Y油田K-1井上白垩纪和下白垩纪地层测井响应特征，其储层岩性虽然同为碳酸盐岩，但测井曲线所表现出的电阻率和孔隙度响应特征却差别很大。分析原因，推测为沉积背景因素所致。其中，图1的上白垩纪储层在岩心照片中见到大量砂屑，极可能与海侵期陆源物质大量进入海水，造成陆源物质与碳酸盐岩混积有关，这类储层在测井曲线上的电阻率和孔隙度变化稳定，当裂缝因素影响小时，用阿尔奇公式解释储层含水饱和度（S_w），与地下地质符合程度较高；图2的下白垩纪储层为纯碳酸盐岩地层，这种地层可能与海退因素有关，海退期的陆源供给不足，使碳酸盐岩自身的韵律构成沉积地层的主体^［5］。这类储层韵律性使测井曲线上的电阻率和孔隙度变化不稳定，用阿尔奇公式解释储层含水饱和度，与录井含油显示差别较大。图中可见，非储层段常常处理出较高的含油饱和度（S_w为低值），这种韵律性变化大的储层很难用数学分析模型解释。

图1 水进期碳酸盐岩测井响应特征

2 测井信息地质属性的提出及其研究目的

以上两例说明，测井信息与地质演化息息相关，内含地质属性。研究测井信息与地质背景演化的内在联系，对于能否将测井信息转换成地质分析模型具有探索价值。

图2 水退期碳酸盐岩测井响应特征

属性的定义是指事物所具有的性质与特点。就测井信息的形成而言，它同时具备地球物理属性和地质属性。前者来自测井仪器由发射、传输到接收形成的地球物理响应，不同仪器测出不同的地球物理数据结果；后者来自测井数值对储层地质背景的信息表现，不同地质背景测出不同的曲线特征。测井信息的这两种属性是对地下真实情况的间接表达。目前的测井评价主要是用其地球物理属性，对其地质属性的认识和应用相对不足。

测井信息地质属性的具体表现在于，地质演化过程中的特征现象，必有特征响应被测井记录。只要建立正确的测井-地质转换关系^［6～7］，就有可能用测井信息恢复部分或主要的储层地质原貌，因此，测井地质属性有可能是深化测井地质学的理论依据。

根据应用，测井信息应存在3类地质属性：①对应性，即测井响应与其地质演化背景有对应关系，根据该属性可用测井曲线形态描述或还原某些地质事件，如测井相建模及地层倾角描述断层、不整合等；②专属性，测井信息的某些特殊响应常专属于某一特定地质现象，如异常高压与泥岩声波时差增大、强地应力与泥岩电阻率变高等；③统一性，地质问题都是宏观地质作用与微观储层结构的统一，除去施工因素，局部测井信息的特殊变化，必然是宏观地质内因的一种响应，因此，宏观与微观的统一性有助于精确的地质预测。

开展测井信息地质属性研究的目的，是希望利用测井信息恢复和推导部分地质演化过程中的本质特征，通过正演或反演分析，建立测井信息与地质背景的转化模式，提高测井信息的应用效率和开发测井信息的预测功能。

3 测井信息地质属性在海外油气资源评价中的应用

3.1 识别意外钻遇的未知地层

V1井位于澳大利亚西北大陆架Bonaparte盆地西部Vulcan次盆内部的背斜高点，研究区下—中侏罗统至下白垩统钻井揭示地层主要有Plover组、Montara组、Lower Vulcan组、Upper Vulcan组、Echuca shoals组和Jamieson组等多套地层。次盆东部的高台阶部位钻井近20口，均钻遇下侏罗统的Plover组地层（图3）。V1井设计目的层亦为Plover组地层，但出乎意料的是，在预计深度3400m以下，钻遇1000m泥岩，地层归属成为焦点。

图3 V1井构造背景模式图

3.1.1 地层对比及沉积相研究

地层对比识别出3套对比标志层：Jemieson组底的不整合面、Lower Vulcan组顶部的100多米灰质泥岩及东部垒台区Plover组顶部的不整合面。上述标志层放在联井剖面和地震剖面追踪均表现出良好的一致性，表明地层对比的结论正确可靠。

历年的沉积相研究表明，下侏罗统Plover组为河道-三角洲沉积背景，是典型的浅水沉积特征；而上侏罗统Lower Vulcan组发育海相页岩和局部的海底扇，为深水沉积特征。

测井信息研究表明，Plover组与Lower Vulcan组地层存在不同的测井地质属性。一是测井相不同，Plover组为厚层箱形砂岩，自然伽马数值低且平稳、光滑；Lower Vulcan组发育厚层泥岩，自然伽马数值高且平稳，大段的厚层泥岩中，往往难见薄层砂岩。二是物质组成有所不同，Plover 组的沉积地层，在测井曲线上，难以见到含钙质薄层的发育；Lower Vulcan组的沉积地层，在测井曲线上，则常见有含钙质薄层的发育，说明，两套地层之间物源可能有所变化（图4）。

以上是利用测井信息区别两套地层的较为明显的测井证据。

3.1.2 新钻探井1000m泥岩的地层归属分析

经测井信息的地质属性研究，认为V1井3400m以下钻遇的1000m泥岩应归属于上侏罗统的Lower Vulcan组。

（1）V1井1000m泥岩的测井相指示深水沉积环境，与Lower Vulcan组发育海相页岩相吻合。

（2）大套泥岩中常见有含钙质薄层的发育，说明其物源与Lower Vulcan组接近。

图4 未知钻遇地层的测井地质分析图

（3）1000m泥岩中，极难见到砂岩或薄层砂岩沉积，这也是最为重要的证据。由于东部垒台区Plover组是典型的浅水沉积特征，即使与该井发生很大的沉积相变，在较深水区的Plover组也理应见到或多或少的、由强水动力搬运而来的砂岩。

外国合作公司提供的孢粉分析表明，该段泥岩属于晚侏罗纪地层，同样支持本研究结果，这一研究成果为该区块的下一步勘探提供了决策。

3.2 沙特某探区下古生界储层的异常地层压力分析

沙特某区块是中石化的一个天然气勘探区，是在前寒武纪末由裂谷作用形成的一个含盐地堑的基础上发育起来的坳陷盆地，整个显生宙不断下沉，沉积了寒武纪至新近纪地层，局部地区沉积岩累计厚度超过9000m。其古生界以碎屑岩为主，中生界和新生界则以碳酸盐岩为主。在2005 年之前的研究中，一直将泥盆系J组和二叠系的K组以及U 组作为主要储层，因此，在初期的研究评估时，对于储层只评价到U组，下古生界储层未能给予应有的重视，如MK-1井钻深达5510m，但测井解释的深度仅仅达到4580m。

图5 MK-1井目的层地层压力分析图

2005年对MK-1井重新解释时，发现其下古生界地层有异常高压，很有可能具备产能（图5），这一认识为油气勘探提供了重要指向，2006年新钻的S2井在二叠系失利而在下古生界试出油气，证实上述推测。

图6为MK-1井和S2井的下古生界地层测井曲线图，其中，S2井的1 号层层厚14.7m，电阻率为99.22Ω·m，孔隙度为3.95%，渗透率为0.02×10^-3μm²，含水饱和度（S_w）为36.54%；2 号层厚31.7m，电阻率为55.68Ω·m，孔隙度为4.5%，渗透率为0.03md，含水饱和度（S_w）为34.97%（据申本科等）。钻井过程中发现在奥陶系Sarah组顶部总烃含量开始增加，在5703.4mTG为3.02%，对该井下古生界先后测试两次，第二次测试诱喷成功，获日产气400～8000m³/d，证实该层为储含气层，为下一步的油气勘探提供了依据。

图6 下古生界地层测井曲线图

4 结论

（1）地质演化过程中的特征现象，必有特征响应被测井所记录，因而测井信息具有地质属性。

（2）深入研究测井信息内含的地质背景及其演化特征，可减少测井评价认识的多解性和提高测井信息的地质应用。

（3）深入研究测井信息与其地质背景间的对应关系，建立测井信息与地质信息之间的转换分析模型，是测井地质学进一步发展的关键。

参考文献

［1］李国欣，刘国强，赵培华.中国石油天然气股份有限公司测井技术的定位、需求与发展［J］.测井技术，2004，28（1）：1～6.

［2］赵江青，匡立春，刘应.非均质储层孔喉结构的测井评价方法［J］.测井技术，1998，22（增）：60～63.

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［5］梅冥相.碳酸盐旋回与层序.贵阳：贵州科技出版社［M］，1993.

［6］王贵文，郭荣坤.测井地质学.北京：石油工业出版社，2000.

［7］王贵文，郭荣坤.测井地质学.北京：石油工业出版社，2000.