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地层倾角测井.ppt

地层倾角测井

双人鱼
2013-02-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《地层倾角测井ppt》,可适用于人文社科领域

地层倾角测井地层倾角测井一、地层倾角测井的发展过程二、地层倾角测井的测量原理三、地层倾角测井的测井质量控制四、地层倾角的主要应用一、地层倾角测井的发展过程一、地层倾角测井的发展过程自年在美国海湾油田使用自然电位式地层倾角以来该技术发展迅速。年开始使用电极距为英尺的三电阻率、井斜为点测式的地层倾角。年撕仑贝谢开始使用微梯度三电阻率、连续测斜式的地层倾角(CDMT)。年发展了纵向分辨率(约英寸)更高的四臂式地层倾角随后发展了四臂式条微电阻率式地层倾角(SHDT)、四臂式条微电阻率式地层倾角(FMS)和八臂式条微电阻率式地层倾角后两者目前称为地层微电阻率扫描测井。我国引进的主要仪器类型有()、HDT、SHDT一般采用磁力计测斜并辅以加速度计测量。地层倾角类仪器的设计定位是面向地质应用这需要测井分析家和地质家共同的重视和推广应用。下面以典型的四臂式地层倾角为例进行讨论。二、地层倾角测井的测量原理二、地层倾角测井的测量原理所谓地层倾角的测量原理就是利用测斜数据和微电阻率曲线获得井周地层的倾向和倾角的原理。典型的地层倾角仪器可记录如下几条曲线:) 条微电阻率曲线)条互成度的井径曲线)条倾斜方位曲线它们是号极板相对于磁北极方向的方位角、简称号极板方位角井斜角井斜方位角号极板相对于井斜方位的相对方位角曲线)可带测条自然伽马曲线(限于HDTSHDT))条加速度曲线可选的电缆张力曲线利用上述测量曲线经过曲线对比、坐标变换和必要的井斜位移校正即可求得地层的倾角和倾向。具体原理如下:、 大地坐标系下应用层面法向矢量确定倾角和倾向从数学知道空间一平面可以用与其相垂直的单位法相矢量来表示它的倾斜情况如图所示。n是地层层面的单位法向矢量它表示地层层面的倾斜情况。图地层面的倾角和倾向在大地坐标系中的表示n法向矢量HH点在NOE平面上也HOV平面上在图中设空间有一北东倾的地层面大地坐标系OENV为右手坐标系其原点是该地层面与井轴的交点。地层面在O点的单位法向矢量为n它在各轴上的投影分别为nE,nN,nV,即坐标轴OE和ON所在的平面为水平面它与地层面交线的方向为地层面的走向用它与正北方的夹(顺时针)表示本例走向南东。地层面在O点上的倾角是它在该点由高到低变化最大的方向用地层面在该点的倾向线在水平面上的投影与正北方向的夹角(顺时针)表示称为倾斜方位角简称倾向本例倾向北东。因为倾向线在水平面上投影与单位法向矢量在水平面上的投影方向是一致的故地层面在O点的单位法向矢量n在水平面上的投影nH与正北方向的夹角即为地层面的倾斜方位其变化范围是º。因为地层面的走向和倾向互成º故地层倾角测井只确定地层面的倾向。地层面在点的倾角是它在该点与水平的夹角其变化范围是~º。因为地层面的单位法向矢量n垂直于地层面而铅直轴垂直于水平面而铅直轴OV垂直于水平面故n与OV的夹角即地层倾角由图上的几何关系可得出地层倾角:()地层倾斜方位角的计算与其大小有关即与单位法向矢量的水平投影所在的象限有关。例如式还有两个特例:()由此可见如果能够确定地层面在大地坐标系中的单位矢量那就可以按式()和式()计算出地层面的倾角和倾向。.应用矢量积法确定地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量要确定地层面在空间的位置至少要确定地层面上的三个点。早期的三壁地层倾角测井仪就是按此思想设计的。目前四臂地层倾角测井仪一般可在地层面上确定四个点其中每三个点就可以确定一个平面这就可以用统计的方法选出最符合地质情况的那个平面使计算结果更可靠即使某一臂测量出了问题另外三个臂仍然可以计算地层倾角和倾向。平面上任何两点的坐标可确定一个矢量而该平面任何两个矢量的矢量积可确定该平面的法向矢量因此可采用矢量积法确定地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量。如图设有一西南倾的地层面其上下分别是高阻层和低阻层。地层倾角仪探测器的下部是四个臂支持的贴井壁的电极极板系统相邻两个极板相隔º按顺时针方向依次编号为。每个极板上有一个微聚焦电极系仪器的机械系统使各极板与井壁接触良好而且使四个微聚焦电极系的记录点始终在垂直于仪器的平面内该平面称为仪器平面。地层倾角仪的上部还装有扶正器它与下部的四图测量地层倾角的原理臂极板系统结合起来可使整个倾角仪在井内居中。因此仪器平面也是垂直井轴的。这样为了确定地层面在空间的位置我们可建立仪器坐标系OFDA(图)也是右手坐标系OD为号极板记录点方向OF为号极板记录点方向OA为井轴方向代表深度。设~极板的记录点穿过地层面的位置依次是A,B,C,D。从对应的微聚焦电导率曲线上容易确定其深度分别是Z、Z、Z、Z。但这还不够为要确定这四点在仪器坐标系中的坐标还必须知道相对两组极板方向的井径。所以四臂极板系统还同时测出与方向的井径C和与方向的井径C两条井径曲线。这样可确定地层面上四点的仪器坐标系中的坐标中的坐标A(,C,Z),B(C,O,Z),C(,C,Z),D(C,,Z)。已知地层面的四个点以后可用两种方法确定地层面的法向矢量。一是两个正交向量的矢量积要同时用这四个点二是两个斜交向量的矢量积用四个点中任意三个点即可确定一个法向矢量最多有十二种组合方式。如果把这两种组合方式结合起来每一地层面最多可有十三种组合方式。究竟哪一种最符合实际情况只有用统计方法来确定CLUSTER程序就是解决这一问题。) 两个正交向量的矢量积法如图我们把极板方向的矢量CA记为,把极板方向的矢量DB记为。假设这四个点都在同一平面其矢量积就是地层面的法向矢量。此处矢量,构成右手系矢量是向上的。根据各点的坐标可把这些矢量表示如下:式中、、分别是仪器坐标系各轴上的单位向量若把地层面法向矢量的模记为S则地层面在仪器坐标中的单位法向矢量是:式中的深度差(ZZ)、(ZZ)以及任何其他两条曲线在同一地层面上的深度差我们以后将称为高程差或曲线位移。 )两个斜交向量的矢量积法用地层面上A,B,C,D四点中任何三个点可构成两个斜交向量其矢量积也应是地层面的法向矢量。这又可分两种情况:每相邻三点的组合共有四组相对两点(对角线上的两点)与另一点组合共有八组。相邻三点的组合。例如A,B,C三点(图)我们把向量AB记为把向量BC记为则矢量积是地层面的法向矢量。根据各点的坐标可把这些矢量表示如下:()若把矢量积的模记为S则地层面在仪器坐标系的单位法向矢量是:相对两点与另一点的组合。例如相对的A、C两点与B的组合把向量CA记为把向量CB记为,则矢量积是地层面的法向矢量。根据各点坐标可把这些矢量表示如下:()若把矢量积的模记为S,则地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量是: 、应用三维坐标变换确定地层面在大地坐标系中的单位法向矢量当用上述方法求得地层面在仪器坐标系中的单位法向矢量以后要确定地层面在大地坐标系中的单位法向矢量实际上只是一个三维坐标的变换问题即将仪器坐标系变换成大地坐标系。这需要将仪器坐标系作三次旋转。下面将介绍这三次旋转的方法。())第一次旋转图仪器坐标系与大地坐标系的关系图中仪器坐标系OFDA大地坐标系OENV的原点在井轴OA与地层面的交点上两者都是右手系。仪器平面是FOD所在的平面水平面是EON所在的平面两者交线为。通过AOV的平面是一个铅垂面它与仪器平面的交线是。因为是仪器平面与水平面的交线它垂直于和即与通过它们的铅垂面垂直那它应垂直于铅垂面与仪器平面的交线。于是仪井轴OA器平面上有:∠FOD=∠F'OU=π且∠FOF'=∠DOU=π∠F'OD。设∠DOU为β则第一次旋转的方法是:将仪器坐标系OFDA绕OA轴反时针旋转β角使OF轴与OF'轴重合而OD轴与OU重合仪器平面在空间的位置不变得到新坐标系OF'UA。地层面单位法向矢量的终点在这两个坐标系中的坐标有如下关系:第一次旋转的角度在数学上叫进动角地层倾角测井称为仪器的相对方位亦称号极板相对方位或井轴相对方位。)第二次旋转因为OA和OV分别是仪器平面和水平面的法线仪器平面和水平面的夹角等于∠AOV。我们把仪器轴OA和铅垂线的夹角∠AOV记为δ。前已指出OF'垂直于通过仪器轴的铅垂面且OA、OV、OU均在这一平面内可使坐标系OF'UA绕OF'轴顺时针旋转δ角使OA与OV重合OU移到水平面上的OU'轴仪器平面与水平面重合得新坐标系OF'U'V。地层面单位法向矢量终点在新旧坐标系中的坐标有如下关系:此处把旋转的坐标看成OUAF'(右手系)、并且绕OF'顺时针旋转δ角把旋转角取成负值。为了使上式的排列顺序与前式一致把上式改写如下:第二次旋转角δ在数学上叫章动角地层倾角测井称为仪器或井眼的倾斜角常称井斜角。井斜角δ是井轴(仪器轴)与铅垂线的夹角变化范围是~º。)第三次旋转经过第二次旋转以后已经使OA与OV重合仪器平面与水平面重合。如果再使新坐标系OF‘U’V绕OV轴反时针旋转∠U‘ON则O’U与ON重合OF'必然与OE重合仪器坐标系OFDA完全与大地坐标系OENV重合了。如果把旋转角∠U'ON记为γ地层单位法向矢量的终点在新旧坐标系中的坐标有如下关系:综合三次坐标变换的结果可得地层面单位法向矢量的终点在大地坐标系和仪器坐标系中的坐标有如下关系:由以上关系得:第三次旋转角γ数学上叫自动角地层倾角测井称为井斜方位或井眼方位。井斜方位角是井斜方向在水平面上的投影与正北方向的夹角(顺时针)变化范围是~º。以上三次旋转的旋转角数学上统称欧拉角这种变换又称欧拉变换。在地层倾角测井中Ⅰ相对方位角β和井斜角δ都是直接测量的。低角度测斜系统除了测量β和δ还要测量Ⅰ号极板方位角µ。Ⅰ号极板方位角µ是Ⅰ号极板方向的水平投影与正北方向的夹角(顺时针)变化范围º。如图OD为Ⅰ号极板方向其水平投影为OD'。在水平面上Ⅰ号极板方位角µ=∠U'ON井斜方位角γ=∠U'ONⅠ号极板相对方位角β在水平面上的投影∠D'OU'记为α其相互关系为:()当井斜角δ≤°时cosδ≥α≈βγ≈µβ。一般井的井斜角很小完全可以按γ=µβ计算井斜方位角γ或Ⅰ号极板方位角µ。定向斜井的井斜角可以很大应按式()计算。三、地层倾角测井的测井质量控制三、地层倾角测井的测井质量控制测井质量控制主要包括四个方面:)测井仪器本身的质量可靠性这主要通过检查仪器是否满足规定的技术指标来实现)测井过程的质量控制这主要通过仪器的、测前刻度(车间刻度)、测前检查、测后刻度、重复测量段、控制测速、做好质量监控曲线记录(如张力、深度曲线等)和测井信息记录(井号、测量段、泥浆性能等)等来实现)测井环境条件对测井质量的影响(如仪器不能贴靠井壁、井眼温度压力变化、泥浆性能不符合标准条件等)这主要通过对比分析标准测量条件与仪器所处的实际测量条件的差异依据校正图版编制软件来消除)测井解释与应用过程的质量控制这主要通过选择合理的解释模型、正确的解释参数和处理方法来实现。、仪器的主要技术指标不同的仪器技术指标是不同的测井时应根据测量条件和测井用户要求选择适当的仪器类型。阿特拉斯仪器主要技术指标如下:阿特拉斯仪器主要技术指标、测前刻度与检查井径刻度:在英寸井眼中地层视倾角为度的条件下井径误差厘米会造成倾角计算度的误差因此井径刻度十分重要。在井场必须采用英寸和英寸的井径环进行点刻度。电阻率检查:检查固定负载的条件下不同电极间测量数值是否正常、符合技术指标。测斜仪检查:将仪器吊在井口人为倾斜仪器检查仪器的井斜角偏转是否正常再将仪器正转和反转两圈检查方位角和相对方位角变化是否灵敏测量是否正常、符合技术指标。、测后刻度测后刻度与测前刻度方法相同对于地层倾角可采用表层套管做测后检查。主要刻度检验指标如下:方位角度±度井斜角±度。、测井质量验收要求(四臂地层倾角验收要求如下))测井前检查井斜角、方位角及相对方位角变化是否灵敏测量数值是否准确。) 微电导率曲线变化正常不得出现台阶和负值。当出现饱和现象时一次不得超过m井段且累计不超过测量井段的。)方位角无负值井斜角负值不大于’CLS要求不出现负值) 井斜角重复测量误差小于’。) 井斜方位角重复测量误差分三种情况:当井斜角~度时井斜方位角重复测量误差不大于’)当井斜角~度时井斜方位角重复测量误差不大于’)当井斜角大于度时井斜方位角重复测量误差不大于’。) 在米井段内号极板方位角变化不得大于度。) 双井径每次测井前必须使用井径刻度器对井径仪进行两点刻度测井后必须用套管内径对仪器进行检查。测井径曲线不允许停车对套管特殊情况说明原因。进入套管后的测量长度必须超过米且井径曲线平直稳定测量值与套管标称值误差应在±cm的误差范围内。井径测井值最大与最小范围与仪器技术指标规定值的误差小于。同次测井井径曲线应形状相似测量值相对误差应在以内。四、地层倾角的主要应用四、地层倾角的主要应用地层倾角应用的基础和核心是微电阻率的曲线对比技术阿特拉斯发展了基于聚类分析的CLUSTER处理程序和专门用于地层对比的STRATA处理程序斯伦贝谢发展了基于模式识别的GEODIP处理程序限于教学目的这里不作介绍仅讨论地层倾角测井在构造、沉积和裂缝识别等方面的应用。、 地层倾角处理结果的主要显示方式(举例)地层倾角测井数据经相关对比处理后计算出地层的倾角与倾向可以各种直观图形的方式显示出来以满足不同的研究和应用需求。主要显示图形有:倾角矢量图、方位频率图、杆状图等。)倾角矢量图倾角矢量图又形象的称为蝌蚪图纵坐标表示深度、横坐标表示倾角的大小。矢量的方向(蝌蚪的尾巴)表示该点的倾向。倾向坐标按上北下南、左西右东的地图坐标原则标注。)方位频率图在平面直角坐标图上用北、东、南、西四个方位对应、、、度用同心圆表示角度的大小两个同心圆之间相差为度。在极坐标系下倾角对应极轴倾向对应极角。此时称为施密特图。在施密特图的基础上将圆中的大圆按每度划分一个扇形区统计落在每个扇形区的点子(频数)然后绘出方位频率折线称为方位频率图。)杆状图杆状图又叫视倾角图沿垂直剖面线的作出地层视倾角随深度的变化图件。主要用于井间地层对比和绘制地层横剖面图等。)圆柱面展开图圆柱面展开图相当于岩心素描展形图利用四个极板的高程差绘出。主要用于层理面倾角和观察各种层理。)数据表倾角测井处理结果利用专门的打印程序(MDUMP等)把原始数据和处理结果同时打印出来。、 主要解释模式地层倾角测井研究构造和沉积时在矢量图上可以把地层倾角的矢量与深度关系大致分为四类(图):()红模式。倾向大体一致倾角随深度增加而增大的一组矢量它可以指示断层、砂坝及河道等。()蓝模式。倾向大体一致倾角随深度增加逐渐变小的一组矢量它一般反映地层水流层理、不整合等。。()绿模式。倾向大体一致倾角随深度不变的一组矢量。一般反映构造倾斜和水平层理等。()白(杂乱)模式。倾角变化幅度大或者矢量很少可信度差它批示断层面、风化面或者块状地层等。每一种模式的代表性仍然是相对简单和存在多解性尤其是在沉积研究中目标是岩石内部的微细层面沉积岩中哪一级层面才能计算出来并组成模式是至关重要的。显然只有那些可以切过井筒的中一大型层理沉积构造的变化面才有可能被地层倾角测井四臂电极探测到并计算出其产状而在井筒中不成平面或在井筒中弯曲变化剧烈的小型层理是不可能被计算出来的。在建立沉积构造解释模型是值得注意的。而多种模式的组合关系是判断各级层面相互转换、变化的表征模式间断往往是特殊地质事件(冲刷面)等。因此在解释过程中要充分重视模式本身和它们之间的关系。图地层倾角模式及地质解释 、地层倾角构造解释与应用岩层最初形成时大都是水平或近于水平。如果发生构造运动(例如褶皱运动)水平成层的岩层形成褶曲形态各岩层的褶曲是按同一轴面(还有脊面、转折面)套叠以后再沉积新的沉积岩层在新的褶曲运动下形成了新的褶曲又按新的轴面套叠。地层倾角测井每个矢量是代表该深度点的地层在井眼面积范围内测到的产状井内不同深度点的矢量从套叠关系分析相当于构造不同部位的矢量将各部位的矢量通过套叠关系都集中到一个岩层构造面上就能将该岩层的构造形态恢复出来。为了描述各地下构造在矢量图上响应的规律用“绿”、“红”、“蓝”、“乱”、“断”等基本模式的组合来描述正确模型。在组合矢量模式中为了体现倾斜方位分段变化在基本模式后跟“反”。对于每一种构造的不同形态都唯一地对应了一种组合矢量模式。但是反过来不成立即同一处矢量模式具有多解性我们可以结合其它资料排除那些不正确的解。在井中经常钻遇多个构造它们的组合模式将是各单个构造组合矢量模式的再组合。)褶皱构造解释褶皱要素(图)分为:)核又称核部系指褶皱中心部位的岩层)翼又称翼部系指褶皱核部两侧的岩层在横剖面上构成两翼同一褶皱面拐点的切线夹角称为“翼间角”)转折端系指一翼向另一翼过渡的弯曲部分)褶轴又称轴线或轴对圆柱状褶皱而言是指褶皱面上一条直线平行其自身移动能描绘出褶皱面的弯曲形态这条直线叫褶轴)枢纽在褶皱的各个横剖面上同一褶皱面的最大弯曲点的连线叫做枢纽。枢纽可以是直线也可以是弯曲线或者折线可以是水平线也可以是倾斜线)轴面是指由许多相邻褶皱面上的枢纽连成的面也可称为枢纽面。如果褶皱各层的厚度在两翼基本不变时可以把轴面看成翼间角的平分面或者大致平分褶皱两翼的对称面。轴面可以是平面也可以是曲面。轴面产状和任何构造面产状一样用其走向、倾向和倾角来确定)轴迹轴面与地面或任一平面的交线)脊脊线背斜和背形的同一褶皱面的各横剖面上的最高点为“脊”它们的连线称为脊线。褶皱分类按轴面产状和两翼地层倾斜情况可分为四种类型(如图所示):)对称褶曲。如图a轴面近于铅直两翼倾角相等倾向相反。)不对称褶曲。如图b轴面倾斜两翼倾角不等倾向相反。)倒转褶曲。如图c轴面倾斜很大使一翼倒转过来两翼都向同一个方向倾斜。)平卧褶曲。如图d轴面水平一翼地层正常新地层覆盖在老地层上一翼倒转老地层覆盖在新地层上面。两翼向不同方向倾斜。 图褶皱要素示意图图褶曲构造形态分类对称背斜当井没有穿过轴面矢量图为绿模式显示(图)与单斜构造显示相同。但是在轴面两侧钻井两口井的矢量图在同一岩层出现倾向相反的倾角。如果井钻在背斜的顶部这时测得的地层倾角就很小倾斜方位角也就很乱(图)只有钻在两翼上才会显示出倾角较大、方位角一致的绿模式。不对称背斜当不对称背斜和轴面重合井钻遇的不对称背斜次序是缓翼脊面陡翼时矢量图有下列特征(图):图对称背斜翼部的绿模式图对称背斜顶部的乱模式()在缓翼地层中构造倾角与倾斜方位角基本一致矢量图呈绿模式。()由缓翼地层逐渐接近构造脊面倾角随深度增加而减小矢量图呈蓝模式。在背斜脊面处倾角接近零度。()有背斜脊面向陡翼地层过渡时倾角随深度增加而增大倾向与上翼地层相反矢量图呈红模式。()在陡翼地层中倾角稳定倾角比缓翼地层大倾向与缓翼地层相反矢量图呈绿模式。其颜色模式可写为绿蓝红(反)绿(反、大)。倒转背斜倒转背斜的特点是下翼倾角比上翼大两翼倾向相同。当井穿过倒转背斜轴面时矢量图有下列特征显示(图):()在上翼地层中矢量图呈绿模式、倾向基本不变。()由上翼地层至背斜脊面矢量图呈蓝模式倾角随深度增加而减小。()由背斜脊面至背斜轴面矢量图呈红模式倾向相反。至倒转背斜转折面倾角随深度继续增大一直增加到°直立为止。有的倒转背斜在此部位由于弯曲太大造成断裂矢量图不为红模式而以散乱模式显示。图不对称背斜的矢量模式图倒转背斜的矢量模式()由转折面进入下翼地层矢量图呈蓝模式倾角由最大值随深度增加而减小倾向与上翼地层相同。()在下翼地层中矢量图呈绿模式倾角比上翼地层大倾斜方位与上翼地层基本一致。此种倒转背斜的颜色模式为绿蓝红(反)蓝绿(大)或绿蓝乱蓝绿(大)。对于其它类型的褶皱构造可以采用同样方式确定其倾角矢量模式组合。)断裂构造解释断层要素包括:)断层面断层面是一个将岩块或岩层断开成两部分被断开的岩块或岩层顺着它滑动的破裂面。断层面的空间位置由其走向、倾向和倾角确定。)断层线断层线是断层面与地层的交线。)断盘断盘是断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。如果断层面是倾斜的位于断层面上侧的一盘为上盘位于断层面下侧的一盘为下盘。如果断层面直立按断盘相对于断层的方位描述如东盘、西盘或南盘、北盘。根据两盘的相对滑动相对上升的一盘叫上升盘相对下降的一盘叫下降盘。)断距断距是指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离。在不同方位的剖面上断距值是不同的。断层分类根据断层两盘的相对运动可将断层分为四类(图):)正断层正断层是断层上盘相对下盘向下滑动的断层井下的标志为地层缺失。)逆断层逆断层是断层上盘相对于下盘向上滑动的断层井下标志为地层重复。习惯将断层面倾角小于°左右的逆断层称为逆掩断层大于°的逆断层称为冲断层。)平移断层断层两盘沿断层面的走向相对移动的断层。)过渡类型的断层断裂组合有三种类型如地堑型、地垒型和阶梯型。断层面没有变形的断层图为正断层在井眼中E是缺失由于断层面没有变形矢量图显示与单斜构造一样不能用地层倾角测井判断、确定这类断裂。同样地层倾角测井也不能确定断层面没有变形的逆断层。有破碎带的断层当地层很硬时岩层沿断层面形成破碎带。由于破碎带中地层倾向没有固定方向故矢量图为绿乱绿模式(图)。图断层分类图有拖曳象的断层塑性岩层上下盘沿断层面作相对运动时由于摩擦力的作用地层层面在断层面处发生形变有可能从矢量图上辨认断层。主要分为以下四类:()断面与层面倾向相同的正断层图为带有拖曳现象的正断层断层面与地层面向同一方向倾斜由于上盘顺断层面下滑下盘沿断层面上推使上下盘在拖曳区倾角变大矢量图上有下列特征:在上盘岩层中层面为未受拖曳影响矢量图呈绿模式。此时的倾角和方位角为上盘岩层的倾角与方位角。进入上盘拖曳区图断层面没有变形的正断层在矢量图上显示倾角增大至断层面倾角最大矢量图为红模式显示。此时最大倾角的深度为断点深度其倾角及方位角为断层的倾角及方位角。图断层破碎带的矢量表示图同向牵引正断层的矢量表示进入下盘拖曳区倾角减小矢量图为蓝模式。进入下盘未受拖曳影响的岩层倾角稳定矢量图为绿模式显示。整个矢量图显示为绿红蓝绿模式方位始终一致。()断面与层面倾向相反的正断层图为带拖曳现象的正断层断层面与地层面倾向相反。由于上盘下滑在拖曳区出现小向斜下盘上推在拖曳区出现小背斜。整个矢量图显示为绿蓝红(反)蓝(反)红绿模式。红(反)模式最大倾角处的深度为断点深度其矢量点倾角和方位角接近断层面的倾角和方位角。图反向牵引正断层的矢量模式在拖曳区出现小背斜下盘带的拖曳现象的逆断层断层面与地层面倾向相同时上盘在拖曳区出现小向斜。整个矢量模式组合为绿蓝红(反)蓝(反)绿模式组合(图)断点处倾角矢量模式组合为红(反)蓝(反)模式组合。红模式倾角最大处对应断点埋深断层面倾向与红(反)模式矢量方向相反。这种情况下不能确定断层面倾角。()断面与地层面倾向相同的逆断层图同向牵引逆断层的矢量模式()断面与层面倾向相反的逆断层图为带有拖曳现象的逆断层断层面与地层面倾向相反。由于上盘顺断层面上推下盘沿断层面下滑使上下盘在拖曳区倾角变大。矢量图显示为绿红蓝绿模式倾角最大深度为断点深度。综合上述分析拖曳断层显示有两种模式绿红蓝绿和绿蓝红(反)蓝(反)红绿。但是怎样判断绿红蓝绿是断面与层面相同的正断层还是断面与层面相反的逆断层?同理怎样判断绿蓝红(反)蓝(反)红绿是断面与层面倾向相反的正断层图反向牵引断层的矢量模式还是层面与断面倾向相同的逆断层?这就需要用地质、测井信息综合判断。如测井在断点附近有地层缺失可判断为正断层在断点附近有地层重复或变厚判断为逆断层。断层解释实例图为正断层实例(塔里木盆地轮南井)断层上盘具有拖曳牵引现象倾角矢量呈红模式。断点埋深m断层面东倾(即与红矢量方向一致)断面倾角°断层下盘呈急剧变化的蓝模式。图为逆断层实例断层发育在奥陶系内部。主断点在m附近地层倾向反转断层面倾向南南西。该断层引起地层重复(图)。图轮南井地层倾角测井分析正断层实例图JH井奥陶系地层倾角测井分析逆断层实例图不整合类型)不整合面的解释不整合面分类根据不整合面上、下地层产状和所反映的构造运动构造不整合面分为平行不整合和角度不整合。平行不整合表现为上、下两套地层的产状彼此平行但在两套地层之间缺失了一些时代的地层。角度不整合主要表现为不整合面上、下两套地层之间既缺失部分地层产状也不相同(图)。平行不整合(假整合)当侵蚀面的倾角与方位角没有变化时假整合在倾角矢量图上无显示。当侵蚀面有风化带时倾角图显示为乱倾角假整合就有可能识别。如果侵蚀面侵蚀后产生局部的高点和低点再沉积时在低洼处形成充填式沉积倾角图为红模式(图)或蓝模式显示假整合也有可能识别特别需要配合其他常规测井。角度不整合角度不整合在倾角矢量图上表现为倾角或倾向突变。一般情况下不整合上部地层倾角较小下部地层倾角较大(图)。这种突变在区域上可以对比不同于断层仅引起局部地层产状突变。实例塔中井m处发育石炭系东河砂岩与下伏志留系之间的角度不整合面如图。不整合面上覆地层倾角°地层倾向南西而不整合面下伏地层倾角°倾向南西为明显的角度不整合。该不整合面有岩心资料证实不整合面上有cm厚的风化壳。石炭系东河砂岩为该区最显著的不整合面位于塔中井北部km的塔中井也可见该角度不整合的存在如图所示。图假整合(有倾斜层再沉积)的矢量模式图角度不整合的矢量模式图塔中油田地层倾角测井解释角度不整合实例)逆冲带的解释山前逆冲构造带变形复杂。倾角纵向变化大有的构造层倾角达°°而有些构造层地层倾角只有°°仅根据地震解释这类构造困难很大。采用人机交互处理和解释能够提供单井的构造面貌。首先将地层倾角测井按所需的比例尺(一般为:)显示在计算机屏幕上再借助于鼠标器对构造层的微电导率曲线进行人工对比然后计算机在此基础上进行精细对比并求出各构造层地层产状(图)最后人机交互解释地质构造。DQ井处于逆冲带最大倾角达°电导率曲线高程差达cm。采用人机联作方式进行处理和解释能准确确定地层产状和构造要素再与地震、地质信息结合确定构造平面展布。采用同样的办法对塔里木复杂断块型的桑塔木油田进行了综合分析绘制了精细的剖面图与平面图获得了令人满意的效果。图DQ井复杂逆冲带高陡构造解释)水下沙坝的解释水下沙坝上覆泥岩段由于差异压实作用在地层倾角测井长相关处理成果图上呈大红模式沿矢量方向指示砂体加厚方向沙坝顶部水动力强底部较弱(可用倾角微细处理成果研究)沙坝主要测井标志如图所示。图水下沙坝分析、地层倾角沉积解释与应用)沉积构造解释模式岩性单元内部和岩性单元之间的层理几何形态和空间关系是组成盆地充填物的成因地层层序中沉积成因单元的基本特征。在区域和局部这两种规模上描绘“层理形式”和“沉积构造”能为沉积过程及判断沉积相(沉积环境)提供大量的资料。应用地层倾角微细处理模式可以在沉积构造方面作出解释但前提是先通过取心井的刻度。层理按其形成的单元可以从单一细层到层序大致划分为纹层或细层(指一次水流形成的)、层系(一组纹层)、层系组(几组层系)及层序。地层倾角测井长相关对比的成果矢量图一般反映地层层序之间的层面精细的地层倾角处理矢量图和电导率成像一般可以反映层系或层系组以下的各种层理面。一般认为矢量的红、绿、蓝、白模式及其组合形式是分析微细层理形态、类型的基本方法同时可以用来分析古水流或沉积物搬运方向、沉积体延伸及加厚方向这都源于矢量图代表的界面及矢量的趋势模式是碎屑物质沉积时的水动力能量逐渐变化的真实反映。在实际工作中首先要对交互处理的成果用岩心资料反复刻度建立正确的地层倾角矢量模式图然后由已知到未知从解释模型到未知层段逐层解释沉积构造及其组合关系。岩心刻度如图所示把取心段的岩心素描图(沉积构造)的原始产状缩小成:的比例用于人机交互处理中刻度地层倾角处理结果以特征标志层(钙质夹层、泥质夹层)归位二者对比说明地层倾角计算结果和电导率成像与岩心匹配关系较好而且地层倾角矢量清楚地显示出各种层理的模式关系这是各种沉积构造(层理、冲刷面等)解释模式建立的关键。对照岩心刻度图版可以得出如下结论:()以岩心中特征标志层如钙质夹层、泥质夹层将岩心归到地层倾角处理成果图上准确无误无论从成像图还是从微电导率曲线及矢量图模式转换或其间断都很清楚。()倾角矢量结果与岩心素描的各级层理、层面的视倾角相比基本相符或略大。这是因为岩心素描的视倾有略比真倾角要小而计算结果是正确的。()电导率成像的颜色界线和地层倾角模式转换间断处往往是岩主中岩性界面或者不同沉积构造(层理、冲刷面)的转换位置。()从岩心上每一种层理类型、层系、纹层组系产状的变化可以在矢量图中找到对应的矢量点这就为层理类型解释图版提供了依据。图塔中井人机交互处理中岩心刻度倾角沉积构造解释模式实例根据轮南地区三叠系辫状河三角洲湖泊沉积体系、塔中东河塘地区“东河砂岩”碎屑滨岸沉积体系、塔中地区Ⅰ油组海陆过渡相三角洲沉积体系及英买力下第三系三角洲沉积体系中出现的主要沉积构造(层理和冲刷面等)用实际处理的矢量图建立了相应的解释图版。()冲刷面(再作用面)和斜层理倾角测井解释图版(图)。表现为上、下两种不同倾角矢量模式的间断处。图冲刷面和斜层理倾角测井解释模式()槽状交错层理倾角测井解释图版(图)。表现为一组短模式线联接的小红、蓝模式组合底部往往为模式群间断处显示的冲刷面。()板状交错层理倾角测井解释图版(图)。表现为一组模式线被彼此平行的红、蓝模式组合。图地层倾角矢量模式解释沉积构造()楔状交错层理倾角测井解释图版(图)。表现为一组模式线被彼此交叉的红、蓝模式组合。()水平层理波状层理倾角测井解释图版。这种层理一般表示为小角度绿模式或杂乱模式。在倾角对比处理中难以检测这种小型层理。()小型砂纹交错层理。表现为小红蓝或杂乱模式。()浪成冲洗双向低角度斜层理倾角测井解释图版(图)。表现为低角度的红、蓝模式组合间互模式的矢量模式方向相反。()高角度斜层理倾角测井解释图版(图)。表现为单一的高角度蓝或红模式。解释模式图版是大量岩心资料刻度倾角处理成果图的结果具有在塔里木相应层位的统计适应关系在交互处理中大量应用于解释构造序列。图浪成低角度双向交错层理及高角度斜层理倾角测井解释模式应用层理角度辅助判别沉积相实例倾角测井能够连续地给出某段地层的层理倾角和倾向层理角度是水动力能量强弱的反映。一般来说同一环境水下动力能量强有利于形成高角度斜层理或平行层理水动力弱时便形成低角度斜层理或水平层理。不同的环境层理角度总体特征也不同如一般海相地层层理角度为°~°而河流成因层理角度经常超过°。同一沉积环境下层理角度纵向上变化是水动力能量纵向变化的反映这种图层理角度与河口砂坝沉积的关系变化趋势常常为一种沉积微相与其它沉积微相相区别的特征标志。图为一河口沙坝沉积其形成时顶部水动力条件较底部水动力条件强层理倾角顶部较大达°~°底部较小只有°左右清晰地反映了这种水动力纵向上的变化规律。)沉积体内部充填结构解释模式一个沉积体内部可能由若干个砂层组成这些砂层之间的相互关系如何是加积形成还是前积形成亦或是侧积作用形成这些同样具有环境意义。地层倾角测井长相关处理成果可以用来确定沉积体内部结构和外部形态。在长相关矢量图上可以识别以下几种充填结构(图):()平行结构倾角矢量成绿模式。砂岩层序面或者薄砂层、泥岩层相互平行。常见于席状沉积及海相沉积之中。()前积构造倾角矢量成蓝模式。水流向前(盆地)推进过程中有前积作用形成的结构。常见于三角洲前缘和水道中心部位。()发散结构倾角矢量呈红模式。同一时间单元地层向上倾方向减薄沿下倾方向加厚反映不均匀的沉积作用。常见于充填河道边缘。()杂乱结构倾角矢量杂乱反映块状砂或者测井质量井眼条件不好。图沉积体内部结构分类及倾角测井解释模式图反映的一种三角洲沉积前积和侧向加积作用形成的长对比反映沉积内部的前积结构和侧积体结构。)古水流研究地质上研究古水流的方法很多野外测量沉积构造前积纹层的倾角是量直观、最准确的方法。倾角测井能够反映沉积构造信息、准确计算层理倾向、倾角。因此对于地下地质研究利用倾角信息分析古水流是最重要的方法。图长对比倾角矢量图识别沉积体概念模式有两种方式确定古水流:一是利用倾角测井微细处理成果图统计目的的层段内所有纹层倾向取其主要方向代表古水流(全方位频率统计法)或者统计目的层段内所有蓝模式矢量的方向取其主要方向代表古水流。利用塔中井、塔中井、塔中井地层倾角测井信息在改进的施密特图上投点并综合编制倾角玫瑰图具有以下特征:()塔中井沉积层主要倾向是SW°~°NE°(图)反映水体运动方向为NWSE向砂体延伸方向NWSE向极少量的NWSE向。~m井段倾角一般为°~°最大倾角°砂岩中具有个反韵律泥岩中大部分倾角为°部分达到°因此地层构造倾有为°~°。()塔中井和塔中井层理倾角绝大部分为NW向极少量为NE向和SW向上部地层中层理倾角低一般°左右中部较大主要是°~°反映主要为单向水流但也有相反方向作用形成的层理。图塔中井石炭系倾角频率玫瑰图总之塔中地区塔中井到塔中井区水流方向由SE偏S向NW偏N流动同时也是物源搬运方向。塔中井海洋水流来自两个方向即主要为NE和NW方向推测古代潮汐主要是NW向而波浪传播方向为NW方向因为沉积物主要垂直波浪方向而中上石炭统砂体为NWSE向垂直海岸展开。、测井识别裂缝及其发育方位电导率异常检测(DCA):电导率异常检测是地层倾角测井专门用来显示高角度裂缝的一种方法。先将相邻极板的电导率曲线相减求得其差值并找出大于某一门限的差值当在一定的对比长度内大于某一门限的连续的差值点数(累积厚度)达到一定数值时就显示出一个异常即电导率异常。它是由裂缝引起的泥浆深侵入造成的。利用它可检测出高角度裂缝。同时还可排除地层层理面所引起的假异常。进行电导率异常显示的关键是对比长度、移动步长和异常幅度阈值的确定。一般先根据实际资料和地区经验等确定异常幅度阈值然后根据异常幅度阈值调整对比长度和移动步长。它们对软件的运行时间有很大影响对比长度和移动步长越小所需时间就越长。裂缝识别测井(FIL):把地层倾角测得的互成度的四条微电导率曲线按极板顺序两两重叠(即、、、号极板曲线重叠)得到组重叠曲线利用重叠幅度差可指示裂缝。一般而言当仪器位于水平裂缝部位时同深度上测出相近的电导率重叠曲线上出现高电导率异常井段但重叠曲线的幅度差较小。当仪器位于高角度裂缝或斜交裂缝时常有一个或两个极板遇到裂缝它们相应测出高电导率异常并在纵向上有一定扩展(即有一定厚度)重叠曲线幅度差明显。双井径曲线的异常方位频率图(即椭圆井眼方位频率图):在裂缝发育的方向易发生钻井过程中的井眼跨塌因而利用眼径扩径方位可以指示裂缝延伸的方向(即井眼长轴方向)同时也可以看出裂缝发育的主要和次要方向。电导率异常的方位频率图(和加权的电导率异常方位频率图):统计处理井段内各极板测出的所有电导率异常的方位角用以显示本井段内主要电导率异常和次要电导率异常的方位也就是显示主要裂缝带和次要裂缝带的方位。程序中采用了较为通用的定步长搜索与门限对比的方法进行DCA的检测与定量标定并记录电导率异常(DCA)的方位和井眼异常的显示对电导率曲线进行重叠和异常标示。实例分析:图是南井处理成果图从图上可以看出绘出的图件从左到右分为四部分依次为电导率异常检测(DCA)、电导率异常和井径异常随深度和方位变化图、井眼几何形状测井图和裂缝识别测井图(FIL)。)电导率异常检测(DCA):在四极板的方位角曲线的相对应深度上用涂黑三角的形式表示出所检测到的电导率异常。涂黑区域的大小代表异常的大小。由此部分可解释出裂缝的发育方位和发育程度的大小。)电导率异常和井径异常随深度和方位变化图:在深度每隔米的井段上画出电导率异常和井径异常在此段内的累积情况。由此可以解释出整个处理井段在不同深度的裂缝发育程度和方向因而可以确定出裂缝发育的主要井段为寻找主要裂缝发育带提供依据。重叠显示的双井径曲线可以分析井眼几何形状可定性地判断出裂缝发育部位和裂缝的延伸方向。)裂缝识别测井依次为和、和、和、和电导率曲线重叠。并将两条曲线的差异涂黑(如果前者大于后者否则涂为红色)显示凡有明显高电导幅度差异并延续一定厚度者即为裂缝带。由厚度的大小和异常幅度的大小可确定裂缝发育程度。图南井地层倾角资料成果图)图为方位频率图处理井段的各极板的电导率异常方位频率图、四极板的电导率异常方位频率图。用这些方位频率图可以对整个处理井段的裂缝发育情况作宏观的解释。图四极板裂缝方位频率图、地层倾角双井径曲线确定最大主应力方向理论和实验表明钻井过程中应力崩塌形成的椭圆井眼通常是由切向正应力作用于井壁形成的椭圆井眼的长轴方向为最小应力方向井眼表面上有拉应力径向拉伸破坏岩石造成在最大水平主应力方向上形成钻井诱导缝。在实际应用时需排除高士钧、储昭坦()提出的非地应力因素引起的椭圆井眼:)溶蚀崩落变形井眼常发生于盐膏岩层它是因岩盐、膏盐等岩层被钻井液溶蚀所形成其基本形状一般为园形,双井径读数均大于钻头直径。)浸蚀崩落变形井眼井壁周边岩石在经过长时间钻井液浸泡后一些较软的岩石因吸收水份而使内部结构发生膨胀强度降低,以致引起崩落。由于岩石本身具有各向异性,这种崩落在井眼周边是不均匀的也往往造成椭园形井眼在双井径曲线上表现为两井径读数不等但都大于钻头直径。)键槽形变形井眼由于钻具偏心对井壁一侧反复碰撞磨损造成多发生于井斜较大岩石强度较低的井段其特征为非对称椭园井眼在双井径曲线上表现为一条井径读数大于钻头直径而另一条小于钻头直径。)岩石弹塑变形井眼有些柔性地层岩石具有弹塑流变特征在水平压应力作用下发生缩径现象形成对称椭园井眼两条井径读数均小于钻头直径长轴指向最大水平主应力方向。)高角度裂缝崩落变形井眼一些与壁相交的高角度裂缝造成井壁邻近地层岩块强度降低经过泥浆浸泡、冲刷及钻具反复碰撞振动可能造成沿裂缝走向的井壁岩块崩落形成椭园井眼在双井径曲线上表现为一条井径读数大于钻头直径另一条等于钻头直径。容易与地应力造成的椭园井眼相混。)井斜大造成的视椭园形井眼:井眼并未变形只是由于井斜大地层倾角测量时仪器偏心从而出现一条井径测量读数等于钻头直径而另一条小于钻头直径。利用上述结论可以用地层倾角的双井径曲线和钻井诱导缝的走向确定现水平主应力的方向。 

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