成像测井的应用

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最近看一些资料，涉及到大量的成像测井（FMS,FMI)，看的也是晕头转向，一头雾水，遂查阅大量资料，好在众多前辈已经为大家总结了一系列成像测井井的模式和应用材料，今天，勘探风暴再锦上添花，总结了成像测井的常用应用。本文可以做为非专业成像测井解释人员的入门快餐，大家可以一尝味道，不足之处还请各位真正的专业人员批评指正。

成像测井（FMI）的解释模式探讨

一.概况

1.基本原理

本来不想弄基本原理，但在后面建模式的时候涉及了地球物理的基础知识，因此在这里简单的提一下，再次感谢大家关注微信公众号：勘探风暴。

地层中不同的岩石（泥岩、砂岩、石灰岩）、流体，其电阻率是不一样的，通过测量井壁各点的电阻率值，然后把电阻率值的相对高低用灰度（黑白图）或色度（彩色图）来表示，那么，井壁就可表示成一张黑白图象或彩色图象。如下图：

基本的成像原理就是下图，具体的显示格式可以看文章中的配图

2.图像加强

处理技术就不多说了，简要的说明一个很重要的技术——图像加强。

因为我们在看成像测井解释结果的时候往往会遇到FMI的静态和动态图，所以简单的点一下。

图像加强技术按窗长的大小可分为：静态加强和动态加强两种方式。
静态加强：窗长为整个处理井段。在整个处理井段或目的层段作一次频率统计，按色标占相等频数的原则进行色标标定。这样，既能保持井段内电导率的整体变化特征，也能在一定程度上反映电导率的微细变化。此方法适合用于地层电导率的宏观变化，易于进行地层对比。
动态加强：当测量地层电导率值变化范围很大时，为了使小的电导率反差能在图像中清楚地显示出来，要采用动态加强，即在一小段深度内，根据用户的要求，对滑动窗口（通常小于3英尺）做一次静态色标标定。更详细地突出了电导率的局部变化特征。

图像加强前后FMI图像对比

二、成像测井解释模式的建立

做为专业解释人员成像测井地质解释人员一般如下思路：
要无论是井壁扫描成像还是井周阵列成像都是某种物理量(如电阻率、波阻抗）沿井壁或井周的二维分布图象，因此都是间接地反映地层的非均质性。
正基于此，所有的成像测井都必须在地层时代、岩性序列、基本储层特征确定的前提下，以岩心取样为第一参照标准，

首先针对岩心和成像测井图兼有良好反映的典型层段,进行岩心刻度解释，建立地区性的解释图版和半定量和定量的解释参数；
然后成像测井交互解释系统上，进行各种基础地质现象的解释和评价。

但做为非专业的地质研究人员，大可不必如此费事，在解释人员做好解释的基础上直接拿来使用即可。

要使用必须要能看得懂，先看看前人总结出的解释模式。

这些模式既真实地反映了图象特征，又具有一定的概括性，可以做为成像资料分析的参照，指导对成像资料的进一步研究工作。主要针对碎屑岩，碳酸盐岩、火山岩的模式要在实际的应用中进一步总结。

1、建立成像测井解释模式的基本方法

⑴ 颜色分类：按照成像图颜色的深浅程度可分为四种模式，即亮色、浅色、暗色和杂色。此方法直观，但过于简单。
⑵ 形态分类：按照成象图表现的形态，成像测井模式有六种，即块状、条带状、线状、沟槽状、斑状及杂乱状。此方法既简单明了，涵盖范围广，又只有一定实用价值。
⑶ 地球物理意义分类：按照成像图的表现特征所隐含的地球物理信息进行分类，如高阻层（或高阻抗层）、低阻层（或低阻抗层）、不均一层等。此话既不直观，又过于简单。
⑷ 地质意义分类：按照成像图上表现特征是否包含地质信息进行分类，可将成像测井分为两类，即有地质意义模式和无地质意义模式。其中有地质意义模式又可分为：致密层、疏松层、互层、层面、冲刷面、不整合、层理、裂缝、断层、孔洞、砾石以及对称沟槽模式等类型；无地质意义模式又可分为：斜纹、木纹、不对称沟槽及白模式等类型。此方法具有很高的实用价值，但模式种类繁多，应用时需具备一定的专业知识及丰富经验。

2、综合分类方案

综合分类方法以形态分类法为主线，以地质意义为核心，尽可能将成像图的颜色、形态、地球物理特征及地质特征表述出来，按照“色度-形态-（地球物理意义）-地质意义”这样一种顺序命名模式类型，例如，“亮色块状（高阻）致密层或亮块致密层”、“暗块疏松层”、“亮线充填缝”、“暗线开口缝”、“亮斑砾石”、“暗斑孔洞”等；在颜色不易表述时也可略去颜色，如“条带状互层”、“线状斜层理”等；在无地质意义时，仅以形态表示或加上造成这种现象的原因，如“斜纹状钻具刮痕”。

3、成像测井解释模式及含义

模式1：

模式2：

模式3：

模式4：

模式5：

模式6：

模式7：

模式8：

模式9：

模式10：

模式11：

模式12：

模式13：

模式14：

模式15：

模式16：

模式17：

模式18：

模式19：

模式20：

模式21：

模式22：

模式23：

模式24：

成像测井解释模式的提出给测井解释家提供了一种解释成像测井资料的思路和工具，由于它是建立在成像图的表现特征和隐含的意义基础上，一方面高度概括，一方面又不流于简单的形式，但正如倾角测井建立彩色模式一样具有很大的多解性，这是应引起解释家的高度重视的。这种解释模式仅仅是一种探讨，相信随着成像测井技术的进一步发展及占有资料的不断增加，成像测井解释模式会越来越完善。

三、成像测井资料的地质应用

发展到现在，成像测井在地质研究和工程上的应用已经很广泛。前人从解决问题的角度总结大约有如下几个方面的应用。
a.图像与岩心资料归位
b.岩性识别
c.利用成像资料进行地层倾角计算
c.成像测井资料在裂缝评价中应用
d.利用井壁成像测井识别溶洞
e.成像测井资料在现地应力方向研究中的应用
f.成像测井资料在构造解释中的应用
g.成像测井资料在岩相分析中的应用

内容实在是太过复杂，涉及的专业又多，实在是要了亲命了，勘探风暴没有消化完。
做为直接应用者，今天只看岩性识别、识别裂缝和识别溶洞以及岩相分析应用，从岩石类型上涉及沉积岩、火山岩和碳酸盐岩。

1、岩性识别

（1）沉积岩：主要是识别砾岩、砂岩及泥岩，成像测井对砾岩的识别效果非常好。

（2）火山岩：这个要多说，因为干过很多年火山岩。

火山岩成因结构复杂，及岩石化学成分相同，但如果成因、结构不同，其岩石类型和名称也会不同，因此仅用反映成分特征的常规测井曲线很难将这类岩石区分开。同时，由于火山岩地层取心成本高，取心资料少，利用连续、丰富的测井信息准确识别火山岩岩性就显得尤为重要。

下面是松辽盆地火山岩识别的图版，资料引自[松辽盆地深层火山岩储层测井响应及地质解释，吴颜雄，王璞珺，边伟华等]

松辽盆地火山岩成像测井图像解释模式及图版

火山熔岩类：引文[成像测井图像在火山岩岩性识别中的应用，张莹，潘保芝，印长海等]
1）流纹岩
流纹岩的图像颜色整体表现为杂色, 多具层理特征 , 即反映流动构造形态。
流纹岩图像模式主要分为:
a)高角度流动构造形态。高电阻率 (浅色) 和低电阻率 (暗色)均表现为较细的条带状 , 形成了层理结构 , 这些层理呈高角度倾斜互层分布 , 流动构造特征明显。
b)低角度流动构造形态。高电阻率 (浅色) 和低电阻率(暗色) 形成的斜层理倾斜角度变低 , 流动构造特征清晰 , 有时可见沿流动构造面发育的气孔 (暗色斑点) 和杏仁构造 (亮黄色) , 分布不均匀。
c ) 水平流动构造形态。高电阻率(浅色) 和低电阻率 (暗色) 形成的条带状层理特征不明显 , 图像整体匀称 , 流动构造面较难识别。
d) 熔结构造形态。流动构造面中发育有拉长状的高电阻率亮条和低电阻率的暗斑 , 熔结特征明显 .

流纹岩成像模式

2) 英安岩
英安岩的 FMI 动态加强图像颜色较浅 , 构造形态主要表现为高电阻率的亮块与中电阻率的黄色团块混杂 , 团块的形状不规则 , 边界不明显。

英安岩成像模式

3) 安山岩
安山岩的 FMI动态加强图像整体表现为浅色和暗色斑块共存, 团块的形状不规则 , 边界不明显。个别安山岩的图像清晰明亮 , 图像形态表现出均匀致密特征 , 伴有十分发育的节理缝。

安山岩成像模式

4) 玄武岩
玄武岩的FMI动态加强图像整体表现为杂色 , 高电阻率的亮条、亮块和低电阻率的暗条、暗块形态不规则 , 呈现熔结拉长状分布特征。

玄武岩成像模式

5）火山集块岩
动态加强图像整体表现为杂色 ,具有大面积高电阻率 (集块, 亮色)分布和小面积低电阻率(暗色)充填物散布的特征。

火山集块岩成像模式

6）火山角砾岩
动态加强图像整体表现为杂色 , 角砾的电阻率高(亮色 ),充填物的电阻率低(暗色),呈现了亮斑 (角砾)和暗斑散布的特征。角砾大小不均 , 且棱角明显 ,而沉积砾岩具有磨圆特征（见上节砾岩的识别）。

火山角砾岩成像模式

7）火山凝灰岩
动态加强图像颜色整体表现为中、高电阻率(浅色) 致密的斑点 (或麻点) 状特征,有细长的亮条(较大的凝灰颗粒)水平展布。在火山凝灰岩中常发育有裂隙。

火山凝灰岩成像模式

下面的图比较清晰，是实际井资料的截图。

2、裂缝识别

目前，裂缝的分类方法很多，各种分类方法都有其针对性。
根据裂缝倾角的大小，可将裂缝分为：直劈缝、高角度缝、低角度缝、网状缝（不规则缝）。
根据裂缝的充填情况可分为：开口缝和充填缝。
按照裂缝的形成机制，可以分为：天然缝和诱导缝。
实际上，对储层产液有直接贡献的是直劈缝、高角度缝、低角度缝和网状缝（不规则缝）。
井下真假裂缝彼此混杂，天然和机械缝相互掺合，张开的有效缝与其它多种无效缝同时出现。经岩心裂缝刻度标定后，高分辨率微电阻率扫描成像测井，识别岩层张开有效裂缝的符合率很高。
有效裂缝与地层界面及低阻岩性条带有明显的区别。

地层界面：在FMI图像的标志为多组彼此平行的极薄的低阻，异常窄而均匀；
凝灰岩、泥质条带：也是较规律的低阻异常，但是都具有一定厚度，又都平行于层界面；

低角度的有效裂缝：同样是低阻异常，可是宽度变化大，相邻两个异常，互不平行，多数随机变化，有时呈串珠状排列，它们多数与断层活动和地下水溶蚀相伴生，与凝灰岩、泥质条带截然不同。

裂缝识别的主要目的是划分出各种裂缝及其发育层段，识别各种类型的裂缝，进而确定出物性较好的储层段，结合其它测井资料、地质录井资料，综合判断油气水层。
在绝大多数情况下，对有经验的解释人员而言，裂缝的识别是容易的，但在某些情况下，裂缝识别需要岩心资料的标定，对我们普通地质人员来说，能看懂即可。
下图是总结的裂缝解释图版。

1）直劈缝
直劈缝图像与岩心照片标定的对比图。图像上见一条直劈缝,开度上大下小,与岩心可进行很好的对照，见下图。

形不成正弦曲线，在图像上显示为近似垂直的黑色线条，下图

2）高角度裂缝
高角度裂缝与岩心照片标定的对比图，下图。在图像上可见一条高角度斜交缝，裂缝张度大，砂质充填。与岩心有很好的对照性。

高角度裂缝与岩心照片对比图，下图。在图像上有不规则高角度裂缝，与岩心裂缝有很好的对应关系。

在图像上显示为幅度较高的黑色正弦曲线（大家可以思考一下为什么是正弦曲线），下图。

3）低角度裂缝

低角度斜交缝在图像上的显示形态与高角度斜交缝同样为正弦曲线，只是正弦曲线的幅度相对较低。

4）水平缝

水平缝一般指倾角小于10°的低角度缝，在图像上显示为近似水平的黑色线条仅从图像上识别比较困难，易与层理面相混淆。判别水平缝首先要了解地层岩性及沉积环境，排除层理的可能性才能确定。

5）不规则缝

裂缝在形成时或形成后，受不同方向应力及构造运动影响，裂缝面发生变形或破坏，形成不定形态的裂缝面，在图像上显示为多组组合难以用正弦曲线描述的黑色线条。

6）充填缝

充填缝在图像上完全具有开口缝的形态，只是裂缝空隙被固体介质充填，一般多为方解石等高阻介质，图像上裂缝面显示为白色正弦曲线。

7）诱导缝

对于天然缝和诱导缝的识别以及导性矿物(如泥质和黄铁矿)充填的裂缝与天然缝判别，通常都是极困难或无法直接识别；其识别的准确与否又严重影响着评价储层的准确性，所以在不确定的情况下，切忌匆忙未进行充分研究过早下结论。利用岩心资料进行标定是直接的手段，但岩芯资料毕竟是有限的。

尽管天然缝和诱导缝在电阻率成像图中较难区别，但是总结以往解释经验，它们还是有一定的规律性，其特征有所不同。

诱导缝与天然开口裂缝相比具有以下特点：
平行于井轴；
走向与最大水平主应力方向一致；
发育较短，呈小“八”字型；
终止于软地层界面；
轨迹垂直穿过层面；
无岩性错位；
具有低电阻特性，无充填现象；
不穿过井眼，形不成正弦曲线。

8）溶蚀缝

经溶蚀改造的裂缝大多宽窄不一，灰度不均一，通常伴有不规则短线状、串珠状、斑点状高导显示，它们是被溶蚀作用重新开启和扩大了的裂缝空间。未经溶蚀改造的缝则灰度均一。

看几个火山岩井上裂缝实例

9）溶洞

不规则状泥质团块或泥砾，黄铁矿结核、胶结斑块或条带，以及井眼垮塌等在图像上均可呈现出与溶洞类似的暗色高导斑块或斑点状显示。

因此，要准确地判断图像上暗色斑块或斑点是否为溶洞的显示，还必须结合其它包括常规测井在内的资料或经岩心标定进行综合分析。
通常在钻遇溶洞带时，会出现钻时加快、钻具放空、井径扩径、侧向电阻率降低、中子孔隙度增大、岩石密度降低等特征。
ab溶洞成群成带或串珠状分布，cd反映溶洞呈孤立分布，部分被充填。

3、岩相分析

沉积岩以河流相为例，说句题外话目前曲流河沉积应该是研究的相对比较系统的沉积相类型了，另外可以看一下火山岩相，其他的资料没有收集到，也就无从谈起了。

1）河流相

河流相沉积：一般具二元结构，下部河床亚相为侧向加积的粗碎屑沉积；上部堤岸亚相和河漫亚相为垂向加积的细粒沉积。其主要沉积特征为正旋回粒序沉积、发育多种层理组合。成像测井资料研究河流相沉积的主要内容就是识别层理组合，描述沉积的粒序变化，进而划分沉积亚相。

a.河床亚相底部
特征：槽状交错层理发育，反映河流的流速快慢不匀；河水流向不定，主流线左、右往返摆动迁移(0度—180度)；受急流冲刷作用，河床底部位置不断迁移；岩性：较粗(小砾、中、细砂岩)，厚度经常变化。

b.河床亚相中部

特征：平行斜层理发育，是侧向加积作用的结果。

c.堤岸亚相

特征：主要为天然堤和决口扇，沉积过程中，当有足够的物源和丰富的悬浮泥砂供给时，水流或波浪将它们向前推移的同时，又将其向上堆叠，形成波状交错层理。
岩性：以砂岩、粉砂岩和泥岩为主，形成砂泥互层，颗粒较细，物性较差。图像模式：波状交错层理发育。

d.河漫亚相

特征：位于天然堤的外侧，是洪水泛滥期间沉积物垂向加积的结果。
岩性：主要为粉砂岩和泥岩，颗粒是河流沉积中最细的；
层理：主要是水平层理，在水动力条件较稳定，水体内又无强扰动的环境中，微粒悬浮物、溶解物发生沉淀从而形成平行层理。
河漫相沉积图像模式：岩石颗粒细，水平层理发育。

2）火山岩岩相

火山岩：指火山作用在地表或水下所形成的各种岩石，既包括晶质、隐晶质的或玻璃质的熔岩和火山碎屑岩，又包括与火山作用有关的次火山岩。
火山岩的岩相：指火山作用的产物在空间上的分布格局、产出方式以及这些产物所呈现的外貌和特征。
常见的火山岩岩相：爆发相、溢流相、侵出相、火山通道相、和次火山岩相。由于资料所限，主要提供了爆发相、溢流相的图像解释模式。下图是一个典型的中心式火山相分布模式图。

a.爆发相

爆发相火山岩：是火山爆发的产物，是各种火山爆发物(以火山碎屑为主)在地面或水下堆积，再经固结或熔结等成岩作用而形成的岩石。爆发相火成岩可形成于火山作用的不同阶段，以早期和高潮期最为发育。
岩性：多为火山碎屑岩，一般可分为两大类：熔结火山碎屑岩和普通火山碎屑岩。熔结火山碎屑岩：具有熔结结构和假流纹结构，而普通火山碎屑岩常具集块结构、火山角砾和凝灰结构。这两类火山碎屑岩在FMI图像上通常较易识别。