声波和电阻率测井数据联合反演以评估碳酸盐岩微结构

我们推荐一种确定碳酸岩盐地层次生孔隙度类型和大小的方法。这个方法就是用声波速度和电阻率进行联合反演，其基础是一个统一的微结构模型。为了模拟岩石弹性性质和电性质，我们应用了对称有效介质近似法(EMA)。     

饱含混合流体的双孔隙碳酸盐岩地层的电阻率模拟

碳酸盐岩地层的主要特征是孔隙结构比较复杂,因此利用电阻率测井资料估算含水饱和度的传统方法将会导致很大的误差。本文阐述了饱含流体混合物的双孔隙度碳酸盐岩地层的有效电导率的模拟结果。采用的是"有效介质近似法"来进行计算。碳酸盐岩可看作由矿物骨架、少量的原生孔隙以及大量的次生孔隙所组成。在这种模型中,所有的组分都可以用三轴的椭球体来近似表示。地层水和非导电流体在原生孔隙和次生孔隙中的分布状态是不相同的。岩石的孔隙系统可看作由三种类型所组成,即完全饱含地层水或非导电流体的孔隙;用层状椭球体近似的孔隙;以上两种组成的混合型孔隙。建立了层状椭球体模型来描述地层水在次生孔隙中的分布状态,其中水占据椭球体的外层。已经证明,对于不同的次生孔隙类型和孔隙度,有效电阻率与原生孔隙和次生孔隙的饱和度之间存在一定的函数关系。计算结果表明,只适用于单孔隙地层的阿尔奇公式在估算双孔隙碳酸盐岩地层的含水饱和度时会导致偏高或偏低的计算结果。对于原生孔隙度为0.08～0.1而次生孔隙度为0.01～0.02的地层,计算含水饱和度的相对误差可达25～30%。在模拟的基础上,提出了一种确定双孔隙碳酸盐岩地层含水饱和度的方法。试验数据表明,这种评价含水饱和度的方法是切实可行的。     

碳酸盐岩地层横波速度重构

地震勘探和岩石力学性质评价需要知道横波速度。然而，在这些工作中常常没有横波测井曲线，因此重建横波测井曲线是一个重要问题，尤其是在复杂的双孔隙微观结构的碳酸盐岩地层。我们在本文提出一种确定横波速度的技术，通过它利用常规测井曲线（纵波时差，微电阻率测井，总孔隙度，密度和伽马）的联合联合反演求出横渡速度，专门针对具有不同次生孔隙类型的碳酸盐岩地层。这种用理论测井曲线进行计算的根据是双孔隙介质模型，模型由均匀的各向同性骨架组成，介质具有原生孔隙和次生孔隙，后者接近圆球状。选择椭球体的纵横比就可以模拟不同类型的次生孔隙，比如岩穴（靠近球体）、由吼道连接的孔洞（扁长球状体），以及裂缝（扁球体）。为了用该模型计算的各种物理性能，应用了对称有效介质近似法的自相容方法。联合的同时反演方法在于把测量的和计算的测井曲线之间的差异减少到最小程度。作为反演结果，我们获得孔隙微观结构的下列参数：骨架和次生孔隙度值以及次生孔隙形状。随后，使用由反演确定的模型参数模拟出横波测井曲线。该技术在墨西哥南方区域的井眼得到证实，该区域既测量了纵波测井曲线也测量了横波测井曲线。预测的横波测井曲线和测量的横波测井曲线之间的比较表明，两者的一致性很好，重建的误差小于8％。     

基于常规测井联合反演法的碳酸盐岩地层特征描述

对夹有泥岩层的双重孔隙碳酸盐岩地层，本文基于岩石物理特性的理论计算和常规测井参数的联合反演，即P波、S波传播时间、电阻率、密度、总孔隙度和伽马曲线，提出了一种新的关于岩性和岩石物理特性的测井解释方法。联合反演不仅可以降低包含实际测井值和理论测井值的差值加权平方和的成本函数，同时也可以降低包含各辅助信息（解释模型各初始参数及其误差范围）的正则化函数。反演所确定的岩石物理参数包括泥岩含量、白云岩含量、基质孔隙度、次生孔隙度及次生孔隙类型（将次生孔隙看作椭球体，各类型由其纵横比决定）。 计算各理论测井参数时，地层模型是含不同次生孔隙类型的、由碳酸盐岩层和泥岩夹层组成的横向各向同性地层，其中碳酸盐岩层是含不同次生孔隙类型的、由均匀各向同性基质（岩石骨架和基质孔隙系统）组成，且次生孔隙类型由椭圆体纵横比决定。在计算各基质物理特性参数时需要考虑岩石骨架的矿物组分，并通过有效介质近似的求出各有效参数值。同确定其它矿物和流体特性参数值一样，确定泥岩特性参数时．首先设定泥岩各参数的初始值，然后对各参数值进行误差分布的后验分析，从而对各个特性参数进行校正。 对墨西哥南部溶孔性和裂缝性碳酸盐岩储集层的各井段进行联合反演分析，其结果与岩心数据分析、成像测井和地质描述一致性很好。在实验数据的基础上，反演所确定的各参数值可以更好的划分碳酸盐岩类型和评价次生孔隙的连通性，从而更准确地预测渗透性。     

一种体现孔隙形态影响的四参数孔隙度反演方法

传统的测井孔隙度反演方法在反演复杂孔隙形态地层的孔隙度时往往存在偏差。孔隙形态的影响可以利用等效介质模型体现,提出了一种四参数孔隙度反演方法,即,引入差分等效介质(Differential Effective Medium,DEM)模型,将孔隙度反演与孔隙形态的影响相结合,利用中子、密度、纵波时差和横波时差四个参数实现地层的孔隙度和孔隙纵横比的同步反演。首先利用中子、密度和纵波时差反演地层孔隙度初值,通过DEM模型求取孔隙纵横比初值;而后利用纵波速度、横波速度和体积密度信息同步反演声学孔隙度和孔隙纵横比;最后综合利用中子、密度、纵波速度和横波速度数据,对地层孔隙度和孔隙纵横比进行同步反演。以西南某探区深层白云岩地层孔隙度反演为例,比较了不同孔隙度反演方法的效果,验证了四参数孔隙度反演方法的有效性。     

泥质砂岩中计算含水饱和度的有效介质电阻率模型

为了用电阻率和测量孔隙度计算含水饱和度，由有效介质理论(Hanai-Bruggemen方程)推出了一个饱和度方程。然后把该饱和度方程再与分散粘土模型及层状粘土模型结合起来。饱和度公式所需的五个基本变量包括岩石总孔隙度，地层真电阻率，地层水电阻率，胶结指数和骨架颗粒电阻率。在分散粘土模型中，岩石总孔隙度，地层真电阻率和地层水电阻率均由标准测井分析方法得出。然后再计算整个岩石的胶结指数与骨架颗粒电阻率。在饱和度方程中用这五个变量计算岩石的总饱和度，又由它得出有效饱和度。计算中所使用的中间变量有粘土体积和有效孔隙度，还有孔隙度的砂泥校正值，胶结指数和骨架颗粒的电阻率。在层状泥质模型中，根据并联电阻的理论，从并联电阻中减去泥质电阻率，然后直接把砂岩输入变量用于饱和度方程中计算出有效饱和度值，用公开发表过的测井数据，包括低电阻率，低地层反差的例子，来进行计算，得出了一个精确而稳定的泥质砂岩模型。饱和度可以由标准测井数据得出，所使用的变量可以直接计算得出。同时，计算过程还考虑了某些异常情况。例如非粘土的微孔隙。     

双感应测井电阻率反演研究及在吐哈油田的应用

电阻率反演是电测井曲线校正的重要方法。双感应测井在油田现场应用非常普遍，其数据反演属于非均匀介质中电磁波逆散射问题范畴。在旋转轴对称地层模型条件下，正演采用数值模式匹配法（ＮＭＭ），反演用变形的Ｂｏｒｎ迭代法（ＤＢＩＭ），利用双感应测井曲线逐层进行地层电阻率的侵入半径的反演计算，从模型处理和吐哈油田实际资料处理结果看，效果较为理想，预示了双感应测井反演处理良好的应用前景。     

双孔隙结构对声波时差的影响及孔隙度的确定方法

在碳酸盐岩地层中，由于诸如溶蚀孔、晶簇孔等形状、大小和分布都不规则的次生孔隙的出现，使得由威利公式计算的基质孔隙度与地层的真实基质孔隙度不符。这种差异是由于威利公式只考虑了孔隙体积对声波传播的影响，忽略了孔隙几何形状等的影响而造成的。用描述声波传播属性的Kuster—Toksoz模型来表达双孔隙地层对声波响应的影响，并求解出基质孔隙度和次生孔隙度值。使用这种技术建立了用声波时差求解双孔隙度的迭代算法；用计算实例说明了该方法取得的良好效果。     

多成分碳酸盐岩介质中纵横波速度是孔隙度的函数

在岩石物性反演过程中，必须计算出作为孔隙度和矿物骨架性质函数的纵波速度（P波）和横波速度（S波）。然而，一些经验公式，比如时间平均方程或RHG公式只适用于单一均质，而不适用于混合矿物的情况；特别是碳酸盐岩地层，其骨架常常含有多种矿物并可能包含白云岩和石灰岩的混合物。 本文中，我们建议使用有效介质近似方法（EMA）的均衡（或多晶质）变量来确定纵波速度和横波速度。介质的每一成分都被认为是一个三轴椭球体。颗粒和孔隙椭球体高宽比是孔隙度的函数。该技术由下列步骤组成：①确定孔隙和颗粒的高宽比，它们是孔隙度的函数；②对已知的矿物浓度和孔隙度，计算弹性速度。 文中提供了双组分骨架（石灰岩和白云岩）的计算例子。我们认为孔隙高宽比与矿物学无关，它们仅仅是孔隙度的函数。为了确定固体颗粒的形状，我们假定各组分的颗粒高宽比与单组分的固体骨架的高宽比是相同的。为了求出高宽比，我们求解由EMA预测的和由经验岩石物性方程计算的纵波速度、电导率之间的非线性最小二乘差异问题。我们对各独立的固体成分，使用经验的RHG公式计算纵波速度，用Archies法则计算电导率。 然后为确定组分的几何形状，我们就可以求得多组分岩石的横波速度。在石灰岩一白云岩混合的情况下，横波预测值接近Castanga等人（1993）根据多矿物岩石Vp估算Vs的经验关系。为了验证这种模拟技术，我们把计算的纵波速度Vp和横波速度Vs与混合碳酸盐岩的试验数据进行了对比，对比表明它们非常一致。     

井眼电成像在碳酸盐岩储层孔隙度分析中的应用

大多数测井解释方法都是根据常规电阻率和孔隙度测井曲线来计算储层岩石的孔隙度。对于许多碳酸盐岩储层，油气产量与中子-密度测井资料之间一直不相符，在测井曲线显示孔隙度较低的层段获得较高产量，而在具有高孔隙度的层位却没有油气。通常在已全面开发的老油田，碳酸盐岩油藏的总产量大于根据常规孔隙度测井资料预计的产量。许多开采的碳酸盐岩储层，具有复杂的双孔隙结构系统，原生、次生孔隙比例变化很大。次生孔隙包括孔洞、溶洞或裂缝。而且，通过骨架的选择性胶结作用，使原本均匀的骨架或粒间原生孔隙产生了大面积组合(Patchy)。对于常规孔隙度曲线(密度、中子和声波)，上述类型的孔隙度经常表现为均匀分布。并且由于常规测井仪器分辨率低，只能进行单方向测量等原因，计算的孔隙度往往偏低。井眼电成像测井仪不但具有高的分辨率，而且可以覆盖到井眼各个方位，把定量分析孔隙成分的非均质性提高到了一个较高的精度。本文提出了在非均质碳酸盐岩储层中，井眼电成像测量孔隙度的方法及应用。并把分析结果与岩心分析和多矿物岩石物理分析的结果进行了对比。可以看到，在非均质碳酸盐岩储层中，由电成像获得的孔隙度值比较真实地反映了地层特征。     

有效介质电阻率模型在含泥含钙砂岩储层中的应用

含泥含钙储层泥质和钙质成份对电阻率贡献具有复杂性,其饱和度的定量评价更加困难.通过考察储层品质指数与孔隙度的关系,确定双对数关系曲线下的斜率值,为混合泥质砂岩饱和度模型的选取提供了依据.钙质颗粒作为砂岩储层电阻率的重要影响因素,其成份的增加不仅会引起孔隙度的降低,而且引起孔隙通道曲折度的增大,从而导致地层电阻率值升高.在上述理论分析基础上,提出含泥含钙砂岩储层体积模型,并以有效介质理论为基础,建立了混合泥质含钙砂岩储层有效介质饱和度模型.该模型基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电以及分散泥质砂岩的有效介质SATORI电阻率模型,其中将分散泥质砂岩分成导电的砂岩骨架颗粒、不导电的油气、分散粘土颗粒、钙质颗粒、微毛管孔隙水以及可动水等6种成份,充分考虑了钙质成份的导电特性、微孔隙水的影响作用以及粘土的附加导电性等因素.经岩电实验数据拟合与实际资料处理结果表明,模型具有较强的适应性和计算精度.     

改进的双矿物模型在川东北地区陆相致密储层测井评价中的应用

川东北地区大安寨段地层发育泥岩、砂岩和介壳灰岩,其中介壳灰岩是研究区储层的主要岩性。研究区储层为特低孔隙度特低渗透率微孔隙-微裂缝型储层,孔隙结构复杂,非均质性强。传统的双矿物模型利用岩性孔隙度测井曲线定量计算矿物成分和地层孔隙度,结果与录井描述和岩心分析结果符合较差。提出了改进的双矿物模型,利用对岩性敏感的电阻率测井曲线确定介壳灰岩和砂岩相对体积分数,根据混合矿物骨架值计算基质孔隙度。改进后的双矿物模型确定的矿物成分和基质孔隙度与录井描述和岩心分析结果基本一致。对比传统双矿物模型,改进的双矿物模型是一种对该地区复杂岩性微孔隙-微裂缝储层有效实用的测井解释模型。     

核共振测井在北美洲地区的应用

组合式磁共振测井仪（ＣＭＲ）是斯仑贝谢公司核磁共振测井（ＮＭＲ）的新一代仪器，用这种仪器在北美洲地区各类油田已经测了７０多口井。核磁共振测井的一个独特功能是测量孔隙大小的分布，利用这一信息可以确定不受骨架影响的孔隙度（即孔隙度测量与骨架无关）、自由流体孔隙度、束缚水饱和度和渗透率，这些测量结果可马蝇分析，确定哪些地层含有采油气。ＮＭＲ测井也可用来识别残余油，在电阻率测井解释有困难的地层，这可起帮助     

用于碳酸盐岩纵横波时差解释的微结构模型

虽然对泥质砂岩的纵横波时差的解释已建立了很好的模型，但对碳酸盐岩的解释却一直没有提出满意的模型。泥质砂岩和碳酸盐岩的纵横波速比Vp/Vs的变化特性彼此完全不同。最初许多解释人员认为纵横波速比Vp/Vs是与孔隙度有关的常数，不受气体存在的影响。在低孔隙岩石中这种简单的方法可提供较好的评价，但对孔隙大的岩石特别是在有气体存在时会引起明显的错误。另一个困难是孔隙形状对碳酸盐岩有大的影响。碳酸盐岩中普遍存在的球形孔隙对声波时差有相当不同的影响，在解释中不能被忽视。为了研究碳酸盐岩的解释方法，我们首先使用有效的介质理论Kuster-Toksoz模型，模拟不同形状的孔隙分布对声波时差的影响。把模拟结果同测井数据和实验室的测量结果相比较，发现球形和两种圆盘形的三种孔隙形状的组合与测量的数据有相当好的一致性。这种用于评价声波时差的微结构模型表明球形孔隙裂缝对碳酸盐岩时差－孔隙度关系非常重要。此外，我们还拟合了两个经验线性方程，用来模拟评价不同孔隙形状组合的纵横波速度。微结构模型的一个显著特点是它也适合含泥砂岩的时差和纵横波速比Vp/Vs的响应，这样就提供了一个同时研究适合碳酸盐岩和含泥砂岩的统一声波解释模型的机会。Gassmann方程用于模拟孔隙流体对岩石时差的影响和研究含油碳酸盐岩实际解释方法。评价干燥骨架纵横波速比Vp/Vs趋势的经验方程也被拟合到微结构模型中。应用Gassmann方程并考虑孔隙流体的影响可提供体积岩石的声波时差。对实际的解释可用方程从孔隙地区的测井资料反演计算有效流体模量，从而评价含气体积。提出的方法可让我们评价碳酸盐岩的气体含量，进行流体置换和计算其合成测井数据。从而扩展了含泥砂岩的现有解释方法，让我们能解释所有沉积岩的纵横波声波时差。     

页岩“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型及超压状态孔隙度测量方法——以四川盆地南部志留系龙马溪组深层超压硅质页岩为例

基于页岩孔隙特点、孔隙骨架组成并结合超压状态下孔隙、骨架应力分析，建立页岩储集层“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型，解析弹塑性骨架超压变形引起孔隙度增大的孔隙变形机制，提出1种“动态”变形孔隙度测量方法，并对四川盆地南部（简称川南）志留系龙马溪组超压状态真实地层条件孔隙度进行测算。结果表明：(1)页岩储集层是无机岩石颗粒与有机质的混合体，构成了刚性骨架支撑的无机质孔隙和弹塑性骨架支撑的有机质孔隙“刚-弹嵌合”特殊孔隙结构，有机质孔、无机质孔混杂共生。(2)在地层超压作用下，无机质孔隙变化相对很小以至可以假设其孔隙度保持不变，而有机质孔隙由于骨架压缩可发生较大形变，导致孔隙半径增大，连通性增强，孔隙度增加。(3)通过高注入压力氦气法孔隙度测量及超高压煤油法变孔隙压力孔隙度测量相结合，建立的“动态”变形孔隙度测量方法既能测量到常压条件不连通的微孔孔隙度，又能测量到有机质骨架压缩变形导致的孔隙度增量。(4)页岩孔隙变形机制会产生地层条件孔隙度高于常压孔隙度的“反常”现象，超压页岩并非真正的“超低孔”储集层，孔隙度甚至可以大于10%。通过川南地区L210井实例测量，验证了该方法的实用性和可靠性。     

碳酸盐岩地层电成像测井孔隙度谱截止值计算方法

碳酸盐岩地层中存在由基质孔隙和次生孔隙组成的双孔隙结构,次生孔隙是油气的主要储集空间和运输通道,准确计算次生孔隙度值有利于储层有效性评价。利用高斯函数拟合法、Newberry方法和判别式截止值选择法计算了电成像测井孔隙度谱的截止值,并利用截止值计算了储层的次生孔隙度。发现在碳酸盐岩地层中次生孔隙度高的储层对油气产量的贡献大于次生孔隙度低的储层对油气产量的贡献。3种方法在稳定性和准确性上存在较大的差异。稳定性方面,Newberry方法和判别式截止值选择法的稳定性要好于高斯函数拟合法;准确性方面,高斯函数拟合法的准确性要高于Newberry方法和判别式截止值选择法。     

裂缝-孔隙双孔介质的双侧向测井解释方法初探

根据裂缝和基块孔隙不同的组合方式,建立裂缝-孔隙型介质宏观导电模型;利用三维有限元方法研究其双侧向测井响应特征;双侧向测井响应的快速计算方法用于裂缝参数的快速解释.双侧向测井响应决定于裂缝孔隙度、裂缝倾角、基块电导率或是基块孔隙度及孔隙流体性质;双侧向视电导率随裂缝孔隙度线性增长,其斜率取决于裂缝倾角的大小,并与基块电导率有关.建立双侧向的快速计算模型,提高了双侧向测井反演地层参数的速度.将该方法同岩石物理实验相结合,有助于裂缝-孔隙双孔介质油气藏的测井评价.     

利用声波和电阻率测井描述碳酸盐岩双孔隙结构特征

碎屑岩的孔隙多为粒间孔，而碳酸盐岩则一般是多重孔隙结构，包括粒间孔、晶间孔、溶孔，还有溶蚀缝。由于溶蚀缝的走向和分布随机性较强，与由电子仪器产生的电流分布缺少相关性，难于与多孔岩层的电流特征区分开来。同样，由于它们几何尺寸变化范围大，走向和分布的随意性大。因此，人们把它们的声学特征模拟成近似于岩石骨架的声学特征，而不是把它作为一个独立的系统来看待。这样，就可以将碳酸盐岩地层建成由粒间孔、随机分布的溶蚀缝和球形或近似球形的次生孔(由溶蚀孔洞和印模孔组成)组成的地质模型，这不失为一种评价碳酸盐岩的有效方法。中将利用上述模型并采用声学中Kuster—Toksoz公式和电子传导学Maxwell一Garnet公式中低频传导率模拟理论来评价碳酸岩地层。把声波值换算成地质模型的原生孔隙度值和次生孔隙度值，既可以使用Gassmann方程，也可以使用Wyllie经验公式，这两种公式的计算结果大致相同。在评价碳酸盐岩地层时，运用Maxwell一Garnet公式模型把孔隙度换算成电阻率值，由正演模型计算的含水层电阻率与现场实测的电阻率值吻合良好，证实了所建模型和所采用的两种公式是有效的。此外，在邻近油水界面的过渡带内，还尝试研究了将被烃充填的原生孔隙与充填程度不同的次生孔隙进行区分。本将讨论位于印度西海岸两个不同地区的油田实例。     

碳酸盐岩地层中双孔隙结构对电阻率及胶结指数的影响

论述了双孔隙结构地层的导电机理,分析了次生孔隙度对电阻率值的影响.采用Maxwell-Garnet电导率模型评价双孔隙结构对电阻率的影响,从而求解出次生孔隙度,并推导出了可变胶结指数,它可以提高在碳酸盐岩双孔隙结构地层中应用阿尔奇公式计算饱和度时的精度.     

海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群储层次生孔隙度确定方法

海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群储层为古潜山油藏,岩性较复杂,属双孔隙介质储层,仅用常规测井资料对储层评价难度很大。为此,将常规测井资料和成像测井资料相结合,利用先进的孔隙频谱分析(PoroSpect)等技术对储层次生孔隙度的发育给出定量描述,实现了对储层有效孔隙度的定量计算,为古潜山油藏双孔隙介质储层测井评价提供了新的手段,对其它裂缝油气藏的测井评价具有指导意义。