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)。     

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。     

用测井资料预测碳酸盐岩储层渗透率方法综述

由测井数据预测非均质碳酸盐岩的渗透率是一个艰难复杂的问题。通常，得不出渗透率和孔隙度之间的简单关系式，还需要把其它测井参数加入到孔一渗关系式中才行。本文第一部分回顾了文献中现有的各种渗透率关系式，论述了用岩石孔隙度及其它岩石物性参数预测碳酸盐岩渗透率关系式的方法，及用孔隙-尺度(Kozeny—Carman，渗流和分形模型)得出的各种渗透率关系式应用于油气田-尺度模型(测井曲线)。本文第二部分给出了一个实例。数据是从阿曼的一个复杂碳酸盐岩油气田中获取。为了寻找与渗透率相关性更好的参数，评价了常规和非常规(主要是核磁共振／NMR)测井资料。在检验每个单变量和岩心渗透率的关系后，将相关性最好的变量包括进多元回归关系式中。用7口井资料得出整个油田和4种单地层的渗透率关系式。通过对比计算出的渗透率和岩心渗透率来检验渗透率关系式。最后，将渗透率关系式与第八口井的岩心渗透率(第八口井的岩心渗透率数据不包括在研究的渗透率关系式中)进行对比以确认渗透率关系式的有效性。得出了四种地层的渗透率关系式，其中两种地层的渗透率关系式是用常规测井资料得出，而另外两种地层的渗透率关系式是用NMR测井资料得出。     

用声波时差预测地层压力的方法

本文详细推导了用声波时差计算地层压力的公式，建立了压力系数，预测压力梯度与实用泥浆比重关系图版，探讨了异常高压区成因及用区域压力趋势线加含砂校正的压力预测方法，还探讨了平衡钻进泥浆设计合理界限。本文提出的方法已在ＡＳＴ－３８６，ＡＳＴ－４８６微机上编制人机对话软件，在大港油田长芦－驴驹河地区的地层压力预测中应用，效果良好。     

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％。     

用测井资料识别碳酸盐岩沉积相

在确定碳酸盐岩关键井中每种测井响应的函数形式之后，用逐步回归法从中提取与沉积相相关的显著参数，从而建立起沉积相模型。这种沉积相模型为矢量空间上的点，可以按矢量点之间的最短距离原则分层。对分层后建立的矢量点采用求格贴近度法识别沉积相并作置信度检查。用本方法划分的碳酸盐岩沉积相与地质划相之间有很好的一致性。     

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。     

用声波,核磁共振和成象测井数据综合解释地层渗透率

地层渗透率是油藏描述的关键参数，现在电缆声波测井和核磁共振ＮＭＲ测井能提供连续的渗透率剖面。本文比较了这两种不同的测量方法提供的渗透率剖面，对于来自世界各地各种数据，两种剖面表现出明显的一致性，但在某些情况下也显示出重要的区别，根据这两种不同方法的测量原理分析了这些区别，发现这些区别经常与存在气体，裂缝，溶孔和硬泥饼有关，并用例子论证含有饱和气，裂缝，溶孔，粘泥饼，碳酸岩和各种地层情况的数据。用成     

用实时高分辨率随钻电阻率测井成像指导沉积岩钻井地质导向

一种新的随钻电磁测井仪器提供深探测定向响应，用于定井位和大斜度井／水平井地层评价。为了将仪器测量资料用于实时钻井导向或其它钻井决策，必须提供一种实时的解释方法。为此，我们开发了一种基于模型的参数反演技术，可以用原始的定向测量数据计算仪器到层界面的位置，还能计算地层电阻率。 这种反演可以按照完全自动的模式进行，不需要用户的干预而直接进行快速直观解释，也可按照交互式模式进行反演，使用设定的限定条件使反演结果更加准确。在自动解释模式中，所有可用的实时测量资料都对照一个简单的三层模型进行反演。反演中，使用一个快速的近似模型计算仪器对两个边界的响应，对厚层能给出满意的结果。这一反演算法对多种模型进行转换，从简单模型到复杂模型，最复杂模型使用多达6个参数，包括仪器到上下围岩的距离，各向异性地层的电阻率，以及上下围岩的电阻率。然后在物理限定条件中加入Akaike地层标准（适用于较简单的模型），选择拟合这些数据的最简单模型。 为了使专家模型的解释更加精准，数据解释可逐段进行。专家模型是逐点建立的，或者所有的数据都对照一个通用的层状结构进行反演，以确定所有层的电阻率和厚度。这一同时反演方法减少了随机测量的不确定性或环境误差。该技术也提供了一种估算视倾角的方法，这对于储层描述和大斜度井、水平井应用是必不可少的。 用人工合成例子说明这种解释方法的有效性，再用该仪器的现场测量数据的解释说明其有效性。现场数据的反演结果证实了一长段地层构造的解释是一致的。现场数据还揭示出，储层是侧向各向同性的，说明单靠三维地震测量进行精确的导向是不够的。     

2000年MWD和电缆地层评价的进展

地层评价的最新进展,特别是随钻数据采集的进展,提高了数据质量,并增加了地层评价数据,这里简要介绍了电缆测井,ＭＷＤ和地层测试的最新进展。     

电阻率测井数据的岩石物性反演

反演是一种用于解释复杂环境中,如深侵入、高导电围岩、薄层、各向异性地层以及高度斜井和水平井,电阻率测井数据的有效手段。反演也提供了一个通用平均值,以解释较早的未聚焦电阻率测井仪以及新型组合式仪器获得的数据,并考虑电阻率构成的确切界限。虽然,在多数情况下,反演提供了与岩石物理学和地质学一致的解,但也有不一致的情况。为了处理这些非一致性,我们开发了一套岩石物性反演算法,该算法为一涉及伽马射线、中子、密度、声波和电阻率数据的综合解释过程。解释步骤包括据所有可利用的测量值,如伽马射线、中子、密度、和电阻率数据,用加权拐点法估计层界位置。然后利用与所采用的各种仪器有关的仪器响应函数调整地层界面位置,并综合得出与岩层界面一致的调整值,其最好地代表了地下地质和岩性。其次,利用一恰当的含水饱和度方程估算出针对地层电阻率和冲洗带电阻率的上下边界。估算电阻率边界的输入参数包括泥质含量、孔隙度以及含水饱和度变化的可能范围、地层水电阻率和泥岩电阻率。将电阻率边界综合到反演算法中经由一外部补偿函数增加到最优化的原始客观函数中。提出的反演算法采用的是包括一参考模型和基于不确定性的数据加权的普通目标函数。此外,已将一级空间无限差分算子装入目标函数中,以消除反演结果中的不真实振荡。现场实例显示,所提出的反演过程可有效处理由于井眼冲蚀和不恰当的岩层界面定位引起的数据系统噪音,并且生成了在岩石物性上有意义的反演结果。     

用高分辨率声波与地震资料描述碳酸盐岩性质

在碳酸盐岩地层中了解孔隙结构对于描述井眼处和油藏范围内的岩石特性是重要的。我们描述了佛罗里达州南部碳酸盐岩含水层中的井眼和井间的孔洞地层。岩心资料和岩相描述了基质和孔洞孔隙度及岩性。岩性资料结合测井资料提供了井中500ft地带的岩石孔隙度。我们用井间地震成像资料预测油藏的流动单元，地震成像资料包括：速度层析X射线成像和高分辨率反射地震资料。根据孔隙粘滞弹性理论产生合成地震波曲线来模拟井间地震资料，并用由测井曲线导出的岩石物性参数构建计算机模型，其中包括由高分辨率单极子声波资料导出的一条Q测井曲线。观测的与计算所得的地震波曲线显示了很好的一致性，同时观测与计算的幅度——深度分布曲线表明两口井之间的主要地质单元的边界是连通的，而幅度的小差异是由于存在横向上的非均质性。反演阻抗反射地震资料来测试模型结果。并将阻抗和井眼位置处的孔隙度、渗透率测井曲线建立关系，得出经验关系式。这些方程用于将阻抗图像转换为渗透率和孔隙度图像。这些图像表明主要地质单元和孔隙度成像中的横向变化之间的连续性，这里40％以上的孔隙度与低阻抗带有关。现场观察到的碳酸盐岩地层中的高分辨率反射声波与因孔洞的存在所引起的孔隙变化有关。图像表明碳酸盐岩地层中的孔洞带延续200ft，而后相对不延续，这些孔隙度和渗透率不延续的流动单元是由接触式孔洞形成的。     

综合利用核磁共振、电阻率和孔隙度测井数据，预测含气砂岩生产能力

美国的大多数成熟气藏，有效的完井技术不仅依赖于气藏气体含量的精确评价，而且依赖于后续的增产激励措施是否导致出水，以及以多少比例生产气。传统上，这些估计主要根据孔隙度和含水饱和度的计算。 然而，含水饱和度是原始状态储层流体的静态评估，除了极端的含水饱和度情况外，这一参数并非一定就是将要产生的这些液体的指示器。 现在研究出的一种解释工作流程，综合利用电阻率、核磁共振和孔隙度测井数据，改善传统的地层评价，提供油气井开采初期整个测量层段的碳氢化合物产量和出水量，显示为流量剖面，主要提供一套完整的裸眼井生产测井曲线。这些资料与后续的套管井生产测井相比较，可评定增产激励措施的效果，并有助于再次完井决策，也可提供今后油气井产量变化情况的油藏模拟所必须的参数。 该技术已经用于美国陆地和近海环境的若干气（油）储层，这些应用为依据这些信息做出完并决策提供了有效而及时的分析结果。     

用于改善地层评价的组合式交叉偶极子声波测井方法

近年来偶极子声波测量值的应用范围不断增加。在许多有资料证帝的有应用中，使用声波测量其它电缆测井数据解决了综合性的横波慢度问题，偶极子声波仪的最新发展就是使用正交源和接收系统（交叉偶极子）来测量方位各向异性。     

用阵列感应仪和阵列侧向仪最佳评价地层电阻率

长期以来，影响地层评价的问题之一就是选择最理想的确定地层电阻率技术。自从早期的两种测井技术－感应测井和侧向测井得到广泛应用以来，每一种技术都有其优势和局限性，需要互相弥补，我们近期硬件和处理方法方面的进展，对最新的选择方法进行评价。感应和侧向技术的发展从早期相同对简单的仪器到今天与处理方法相结合的复杂阵列测量已经有了显著的进步，随着这些改革，其重叠区，即感应和侧向仪器均可可行有效测量的环境范围增加了，在重叠区对这两种仪器响应所作的比较表明其测量结果具有互补性。原来的选择标准是基于井眼对测量值的影响上的。我们已经开发了一种基于网络的工作计划，它能比较阵列感应仪和阵列侧向仪的工作范围。用改进后的阵列测量数据，能够更好地确定井眼的影响，并能识别或更精确地校正这些数据。感应测井环境测井质量控制技术发展有助于确定仪器是否超出工作范围，从而提高了地层环境测井质量控制技术发发展有助于确定仪器是否超出工作范围，从而提高了地层电阻率的精度和置信度。本文对这项技术以及获得的改进后的数据质量做了评价。一直以来，由于忽略了诸如各向异性和泥岩变蚀作用等环境影响因素，使得很多情形下比较感仪和侧向仪的灵敏性都特别困难。借助于阵列仪器测量结果，现有能用不同灵敏度的侧向测井和感应测井测量值辨别环境影响。另外，先进的处理技术，如最大熵和2D反演法有助于解释源自两种仪器测量的地层电阻率的明显差异。文中几个油田的测井实例说明了这种选择方法的实际应用和对后处理的地层电阻率评价的影响。