成像测井沉积学研究进展与发展趋势*
2017-05-17杨玉卿崔维平
杨玉卿 崔维平 王 猛
(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 河北三河 065201)
成像测井沉积学研究进展与发展趋势*
杨玉卿 崔维平 王 猛
(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 河北三河 065201)
成像测井沉积学是近年来发展起来的隶属于储层沉积学的一个重要分支，是复杂性、隐蔽性储层勘探开发的重要技术方法。成像测井沉积学主要利用成像测井资料，结合常规测井、岩心及录井资料，重点研究井中及近井带储层的沉积学特征，深刻揭示地层的沉积环境与沉积相，精细研究和评价储层。简要回顾了国内外成像测井技术的发展现状，包括电成像、核磁共振成像及声波成像测井技术。重点从4个方面论述了成像测井沉积学的应用进展，即沉积相分析由表及里，储层构型解析细致入微，储层非均质性研究由宏观到微观，储层各向异性评价由近及远。目前成像测井沉积学研究方兴未艾，还应加强成像测井技术研发的持续攻关、成像测井沉积学研究内容的持续深化与完善以及与岩心沉积学和地震沉积学研究的深度融合。
成像测井；沉积相；储层构型；储层非均质性；储层各向异性；技术进展；发展趋势
成像测井源于美国，属于高端测井技术，包括电成像、核磁共振成像及声波成像测井，它是在井下采用阵列传感器扫描测量井眼纵向及径向地层信息，利用遥传将采集到的这些信息从井下传到地面，通过图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围一定探测范围内的三维图像。成像测井在2000年前后陆续引进我国，在地层评价与储层地质研究中发挥了重要作用。
随着油气勘探开发的深入，不断在复杂岩性、细粒薄互层沉积、低渗到致密储层以及缝洞型储层发现有商业价值的油气层，由于这类储层的高度复杂性，依靠常规测井要有效发现并评价这类储层难度很大，而成像测井技术由于地层信息采集量大、分辨率高，利用该技术进行储层评价则可提高10%～20%的油气储量[1]。
中海油田服务股份有限公司(简称中海油服)于2010年前后开始进行成像测井技术研究，在“十二五”期间陆续推出完备的自主成像测井技术系列。在成像测井资料的地质应用方面，经过10多年的技术方法创新与实践，不仅开发出了完备的成像测井系列软件，也探索总结出基于成像测井资料以解决储层沉积学问题为核心的边缘学科，即碎屑岩成像测井沉积学[2-3]。
本文在简要回顾国内外成像测井技术发展现状的基础上，重点论述了成像测井沉积学的研究内容及应用进展，展望了成像测井技术改进和发展的方向。
1 成像测井技术发展现状
与国外成像测井技术相比，中海油服成像测井技术研发起步于“十一五”期间，快速发展于“十二五”期间，在不足10年的时间内，相继研发出阵列声波成像测井仪EXDT、电成像测井仪ERMI以及核磁共振成像测井仪EMRT，在国内率先形成了完整的电缆成像测井技术系列。
1.1 电成像测井
电成像测井是地层微电阻率扫描成像测井的简称，是井壁成像的重要测井方法。斯伦贝谢公司早在1991年就率先推出新一代全井眼微电阻率成像测井仪FMI。此后不久，贝克-阿特拉斯公司的声电组合成像测井仪STARII、哈里伯顿公司的微电阻率成像测井仪EMI和XRMI也相继投入商业应用。在国内，中国石油在2010年率先成功研发电成像测井仪MCI并得到应用。中海油服于2012年成功研发适用于水基钻井液的电成像测井仪ERMI并投入应用，2014年在国内率先推出适用于油基钻井液的电成像测井仪OGIT，2016年再次成功研发适用于小井眼的水基钻井液高温电成像测井仪。其中，电成像测井仪ERMI有6个极板，每个极板25个电扣分两排交错排开，可同时测得150条电阻率曲线，纵向采样率2.54 mm，在φ203.2 mm井眼的覆盖率约60%；由于其纵向上具有5.08 mm的极高分辨率和较高的井壁覆盖率，因此从拟合的地层微电阻率图像上易于识别薄层和中厚层理的纹层[4]，也包括一些较小的裂缝等，被地质学家称为“地下地层显微镜”。
为了克服油基钻井液不导电问题并提高井壁地层的覆盖率，斯伦贝谢公司于2014年推出了最新一代近乎全井眼覆盖的高清晰油藏地质成像仪Quanta Geo[5]。该仪器有上下2个探头段各4个极板，呈90°角位布置，每个极板有一排水平排列的24个纽扣电极，向地层发出高频(MHz频段)电流，形成电容式连接。该仪器在φ203.2 mm井眼的覆盖率达到98%，纵向分辨率达到6 mm，横向分辨率达到3 mm，成像质量完全可以与水基钻井液成像仪FMI媲美。
1.2 核磁共振成像测井
核磁共振成像测井是20世纪末测井领域最令人激动的技术成就，它对地层孔隙流体中氢核NMR信号进行观测，测量信号不受固体骨架影响，克服了传统测井方法的评价缺陷，使得诸如复杂岩性、低孔低渗油气藏等常规测井方法难以解决的复杂问题迎刃而解[6]。哈里伯顿公司于1997年率先推出全新的核磁共振成像测井仪MRIL-P；同期，斯伦贝谢公司研制的一种贴井壁的核磁共振测井仪CMR也开始商业化应用，并于2006年推出新一代二维核磁共振成像测井仪MR Scanner。2002年，贝克-阿特拉斯公司推出MREx核磁共振成像测井仪进入商用市场。在国内，中海油服于2012年成功研发核磁共振成像测井仪EMRT，于2013年实现仪器的工程化制造，填补了国内空白；中国石油在2015年成功研发核磁共振成像测井仪MRT并得到应用。核磁共振成像测井能够对可动流体、毛管束缚水、黏土束缚水进行区分，并以其独有的对地层孔隙结构的刻画和提供精确的储层参数，解决了复杂储层分类评价问题，推动了储层非均质性研究以及“甜点”储层的寻找。
目前，核磁共振成像测井向3个方向发展：一是由一维向二维发展，实现对复杂岩性油气层的有效识别，如斯伦贝谢公司的二维核磁仪器MR Scanner；二是向随钻方向发展，可以在钻井过程中获取储层孔隙度、渗透率、束缚水及孔径分布等重要参数，如哈里伯顿公司的MRIL-WD、斯伦贝谢公司的ProVISION和贝克休斯公司的MagTrak均实现商业化应用；三是与地层测试取样结合，在原状地层条件下测量流体的相关核磁共振特性，如含氢指数、纵向弛豫时间、横向弛豫时间、扩散系数及黏度等[7]。
1.3 声波成像测井
多级子阵列声波成像测井仪是继长源距声波测井之后的新一代全波列声波测井仪器，它采用了单极子全波测量和正交偶极子测量技术，能精确地进行各类地层的声波测量。斯伦贝谢公司在1995年推出多级阵列声波成像测井仪DSI；同期，贝克-阿特拉斯公司的多级阵列声波成像测井仪XMAC系列也投入商用；2000年，哈里伯顿公司推出了多级阵列声波成像测井仪WaveSonic并进入商用市场。在国内，几家油田服务公司都积极开展了多级子阵列声波仪器的研制及数据处理方法的研究工作，中国石油在2008年率先成功研制多级子阵列声波成像测井仪MPAL；2009年中海油服成功研发多级子阵列声波成像测井仪EXDT，并投入商业应用。声波成像测井除了能精确进行各种地层(包括软地层)的声速测量外，在地层评价、岩石机械特性分析、裂缝评价、横波各向异性和井周附近地质构造探测等方面有着广阔的应用前景。
目前，声波成像测井正向2个方向发展。一是由探测井壁表面岩石平均速度特性向探测井旁多方位岩石速度方向发展，即三维声波成像。三维声波成像技术是声波成像技术发展的最新成果，最早以斯伦贝谢公司2006年推出的三维声波成像测井仪Sonic Scanner为代表，具有更大的径向探测深度、八方位的周向声波速度探测能力，能够呈现井壁附近轴向、径向、环向速度变化，对优化钻井、精细评价储层以及油田生产压裂评价等有重要作用。中海油服于2015年成功推出同类仪器AFBS，并投入应用。二是向井眼外更远方向探测，即远探测声波成像，该技术旨在探测井眼外更远范围内的地质构造体特征，包括裂缝、孔洞、各类界面等。基于传统单极子纵波测井技术可实现井眼外探测深度约3～10 m[8]。近年来声波远探测技术的一个重要进展是利用偶极横波技术探测地层深部的反射波信号，如贝克-阿特拉斯公司的交叉偶极横波成像测井仪XMAC-F1可以探测井眼外15～18 m范围内的裂缝及层界面信息。中海油服研发的偶极横波远探测声波成像测井仪AFST能够对井眼周围70 m 范围以内的裂缝、断层或溶蚀孔洞等构造体进行清晰成像，且由于偶极子声源具有方向性，使得横波远探测技术不但能确定反射体的位置，还能确定其方位[9]。
2 成像测井沉积学研究及应用进展
世界油气储量的90%以上储藏在沉积岩中，而我国探明油气总储量的90%以上又以碎屑岩为主；因此，碎屑岩成像测井沉积学是今后重要研究方向之一。成像测井技术在20多年的发展中为油气勘探开发提供了重要动力，在地层沉积相分析[10-13]、储层研究[14-15]以及潜山火山岩评价[16-17]等方面取得了显著效果，而且与地震沉积学一样，正逐步发展成为储层沉积学的重要分支，即成像测井沉积学。
成像测井沉积学是以成像测井资料为主，结合常规测井、录井、岩心与相关实验以及地震等资料，以沉积学理论方法为指导，对地层进行沉积学分析与储层研究的一门交叉学科，是直观、清晰、连续和深入地认识地下地层沉积特征、形成环境及其展布的重要技术方法，其核心任务主要有2个方面，即沉积相分析和储层评价。其中，前者研究成果丰富，后者是在近几年逐步发展起来，内容包括了薄储层成因解析、储层非均质性研究、隔夹层精细分析、储层构型分析、缝洞型储层定量评价等。笔者以近年来研究实例为主，结合前人研究成果，重点从4个方面对成像测井沉积学的研究进展进行论述。
2.1 沉积相分析由表及里
传统方法主要是基于测井曲线的形态和幅度等特征来研究地层的沉积相，称为测井相分析，在20世纪80年代较为盛行；进入20世纪90年代，地层倾角测井的广泛应用在沉积相研究中发挥了积极作用，尤其是在砂体沉积构造及古流向分析等方面。目前，这些传统的测井相分析方法仍在测井沉积学研究中发挥着积极作用，尤其是在成像测井的采集尚不充分的情况下。
显然，以常规测井为主的测井相分析属于比较宏观的沉积相分析方法，由于其很低的纵向分辨率(通常>30 cm)而无法洞察砂体内部的构成单元、叠置关系以及界面情况等，因而难以准确认识和分析砂体形成过程及形成条件。地层倾角测井资料虽然有较高的纵向分辨率，但测量曲线仅4～8条，只能采用相关对比或模式识别方法进行处理，在地层分布稳定且连续的情况下效果较好，但在地层垂向上复杂多变或非均质性强时可靠性变差、多解性增强，其解释结果常常受到地质学家的质疑。
电成像测井资料在所有测井资料中分辨率最高，其纵向、横向分辨率约为5 mm，可以识别出中厚纹层和一般纹层系的厚度[4]，这意味着根据电成像测井资料可以描述岩心或露头上可以识别出的绝大部分沉积构造特征，且其纵向上的连续性是岩心或露头难以企及的。基于电成像测井资料进行沉积相分析，其成果自2000年后越来越丰富，主要进展与优势体现在以下5个方面。
2.1.1 岩性综合定量识别
早期从电成像测井FMI识别地层岩性的代表性成果是文献[18]，作者基于FMI与取心资料对照研究，对目标区碎屑岩、碳酸盐岩和岩浆岩进行了识别，其中碎屑岩识别出了泥岩、砂岩、砾岩与角砾岩、火山碎屑岩等4种类型，所建立的图像识别模式基本依靠的是图像颜色及内部结构、构造特征，用于特定目标区是可行的。类似的成果还很多，但也都是区域性适用标准。从电成像测井原理看，所测量的是地层电阻率相对值，受流体性质、成岩作用等因素影响大，同一砂体顶底部如充填流体性质不同，其电阻率值是有明显差异的，因此采用图像颜色识别岩性有明显局限性。为克服这些问题，笔者提出了岩性综合定量识别方法[2]，主要思路是把常规测井、录井、岩心分析等资料综合利用，既融入传统的岩矿鉴定及粒度分析成果，也参考测井相分析的方法，所识别的岩性按照粒级粗细分类，克服了流体性质和成岩作用的影响；所建立的全井段岩性柱状图纵向连续且分层厚度达到厘米级(图1)，可以满足精细的沉积学和层序地层分析需要。
图1 岩性综合定量识别成果Fig .1 Comprehensive quantitative recognition of lithology
2.1.2 沉积构造综合识别
沉积构造是沉积岩最重要的沉积特征，也是沉积相分析的主要依据，包括层内构造和层面构造。层内构造是岩层内部碎屑颗粒排列不同呈现出的非均质性特征，包括层理构造、变形构造、化学成因的结核及生物扰动构造等，其中层理构造最为常见。笔者[2]曾建立了7种碎屑岩中常见层理构造的电成像图像、倾角矢量及地质模型一体化的综合识别模式，并提出根据纹层倾角大小判别砂体沉积期水动力能量强弱的方法。层面构造是岩层表面呈现出的不平坦或特殊的沉积构造，是地层沉积条件的转换面或主要沉积事件留下的痕迹。目前在二维图像可识别出的主要层面构造是冲刷面及波痕面，其他相关界面如纹层系界面、层界面以及各类裂缝面等也可有效识别。这些界面是其他测井资料难以有效识别的，是进行砂体成因及内部构型解析的主要依据。图2是基于电成像测井资料识别出的部分沉积构造类型。
图2 电成像测井识别常见沉积构造Fig .2 Common sedimentary structures from resistivity imaging logging
2.1.3 沉积微相到岩性相精细分析
沉积相分析综合性强，其中相标志是确定相带及微相的主要依据。以往基于常规测井曲线形态特征可以有效判断常见沉积相如辫状河、曲流河以及三角洲等[19]。以河道型砂体为例，自然伽马曲线呈箱形一般认为是河道中心微相，呈钟形为河道侧翼微相，呈齿化钟形为河道边缘微相，这种相分析方法主要建立在对区域地质背景认识清楚并有适量岩心标定的基础之上。但在井少、取心不连续，尤其是储层岩性复杂的情况下，常规测井资料往往力所不及，而电成像测井由于可以提供储层的岩性、清晰的内部结构、构造、高精度的沉积序列以及古流向等重要相标志信息，使其在沉积相分析方面有突出优势。例如，吴洪深 等[12]、闫建平 等[20]对复杂砂砾岩沉积相的研究，隆山 等[21]、何小胡 等[22]对重力流沉积相带的识别，Chai 等[23]、吴煜宇 等[13]对礁滩型碳酸盐岩沉积相的划分,这些成果均充分利用了电成像测井资料的优势，取得了很好效果。笔者[14]利用电成像测井将珠江口盆地西部珠江组海相细粒沉积划分为8种沉积微相，其中潮汐水道微相的确定就充分利用了砂体中发育的羽状交错层理及古流向信息，而浅海风暴砂微相的识别则利用了砂体中发育的冲刷面、粒序层理以及沉积序列等标志。图3是某井三角洲前缘水下分流河道沉积微相测井响应图，可以看出顶部1 636.0～1 642.3 m的河道砂体常规曲线呈箱形，表明位于河道中心部位；从电成像图像看，其底部为冲刷面，之上为块状滞留沉积，中部交错层理发育， 且倾角矢量以蓝模式为主，指示古流向总体为南稍偏西。
图3 三角洲前缘沉积测井响应Fig .3 Logging responses for delta front deposition
在许多复杂低渗与致密储层砂体中，同一微相如连续的河道砂体的物性、孔隙结构及产能差异很大，其中往往蕴含着“甜点”。为仔细刻画或找出其中的“甜点”，笔者基于电成像测井的优势，参照Miall[24]和李思田[25]对河流沉积成因单元的划分方法，把沉积微相进一步划分为若干个不同成因单元的岩性相，每种岩性相由岩性及其发育的沉积构造来描述，代表不同的沉积环境条件。例如，高角度的板状交错层理中砂岩反映较强的水动力能量条件，对应的碎屑颗粒结构成熟度较好，原始孔隙发育且连通性好；而块状层理的砂砾岩则反映快速或近源沉积条件，碎屑颗粒的结构成熟度较差，原始物性条件相对不好。按照岩性相分析的方法，笔者[14，26]对珠江口盆地深层低渗砂砾岩储层及浅层低渗细粒岩储层的岩性相进行了分析，揭示了在低渗透储层背景下有利储层或“甜点”的成因及识别标准。因此，从低渗储层勘探开发需要及技术发展方向看，急需依靠电成像测井资料将沉积相分析尽快深化到岩性相单元研究，首先从井筒中找出真正的“甜点”及其敏感参数，然后进行横向分布预测，并通过侧钻水平井技术探索低渗储层高效开发的新模式。
超声检查技术具有简便、无痛、无创、安全、实时、可重复性、无年龄限制等优势，被广泛用于胎儿结构畸形的筛查。胎儿主要器官在12周前已基本发育完成，部分常见的胎儿畸形在此阶段已经发生，早期诊断越来越得到重视。早孕期超声软指标异常，能够早期预测胎儿异常，如染色体异常、结构畸形及自然流产等不良妊娠结局。
2.1.4 井点古流向精确分析
砂体沉积期古流向分析是盆地分析的主要内容之一，也是露头沉积相分析及物源方向确定的关键任务。基于电成像测井资料分析确定井点处古流向的方法以及开展不同成因砂体古流向分析应注意的事项，笔者[2]曾有专门阐述，相关成果丰富，不再细述。
2.1.5 砂体展布趋势定量预测
砂体在井眼附近及井间的展布状态与其沉积作用方式有关。各种沉积作用对应的砂体展布特征及测井响应有较大差异[2]。对于常见填积作用形成的正韵律水道型砂体以及前积作用形成的反韵律砂坝，其理想测井响应如图4所示，可以根据砂体顶底部发育的倾角大小定量确定砂体尖灭的距离以及尖灭方向；对于加积作用形成的正韵律或箱形砂体，叠加厚度较大，分布稳定广泛，以辫状河砂体为代表；对于侧积作用形成的钟形正韵律砂体，厚度相对较小，多呈侧向叠置，横向变化快，要错位追踪。
图4 基于成像测井资料的砂体分布预测Fig .4 Sand body distribution prediction based on resistivity imaging logging
2.2 储层构型解析细致入微
建立储层地质模型进而指导井间储层预测是储层沉积学研究的范畴。为实现这一目标，须开展露头和井下储层地质研究，建立各类砂体的原型地质模型。最新的三维地震沉积学可以预测井间储层分布，可实现的垂向分辨率约为10m，大体上可以识别较大型沉积体，即相当于微相级别的储层[27]，但对于储层内部的结构、构造特征以及非均质性特征则无能为力。储层构型或内部建筑结构的提出，就是通过引入成因单元和界面分级系列来分层次或单元精细研究储层，即把储层垂向分期、侧向划界[27]。在井下利用电成像测井资料实现对储层构型的解析已成为重要的手段，也是当前攻关的热点之一。储层构型解析的内容包括各级界面识别分级、纹层层系识别、隔夹层识别、流动单元分析以及砂体叠置关系等，这些特征信息的提取是实现储层垂向分期的依据，而电成像测井资料具备露头的大部分功能，可以有效识别和分析这些信息。
在储层构型解析中，有2项研究至关重要：首先是层界面识别与分级，李思田[25]把河流相砂体的内部层界面分为8级，其中1～4级即层系、层系组、点砂坝单元及点砂坝体是基本的细分单元，垂向上叠置可构成更大型的沉积体界面;其次是流动单元，主要指横向和垂向上连续并具有相似孔渗及流动特征的储层单元，其与岩性相单元基本吻合，相当于沉积微相内部成因单元的细分。图5是层界面划分及三角洲前缘分流河道砂体内部构型解析。
图5 储层内部构型单元划分Fig .5 Division of internal architecture units of reservoir
研究表明，基于电成像测井的储层构型解析较好地解决了储层的垂向分级，但侧向划界应结合前述砂体展布趋势预测，两者结合可以较好地弥补地震沉积学对储层分布预测精度较低的不足，既使建立的储层地质模型更加精细可靠，也丰富了储层沉积学研究的方法和内容。
2.3 储层非均质性研究由宏观到微观
储层非均质性是指由沉积、成岩及构造作用导致储层各属性在三维空间分布及内部存在的不均匀变化。储层非均质性是绝对的，具有规模和层次性差异，表现方式与分类多样。裘亦楠[28]把储层非均质性分为宏观及微观两类，基于成像测井特点的这种分类易于描述。储层宏观非均质性是从肉眼可辨的角度分析，主要由岩性及其沉积构造的变化来表述，是由原始沉积作用决定的，可由电成像测井资料来刻画；储层微观非均质性主要依靠显微镜、电镜等手段来分析，是由原始沉积作用及成岩作用等共同影响的结果，多体现在孔隙组分及孔隙结构的变化。核磁共振成像测井既可表征储层不同大小孔隙组分构成，也可计算出连续的孔隙结构参数及物性参数，是表征储层微观非均质性的主要技术方法。
在低孔低渗或近致密储层背景下寻找“甜点”[29]，其实质就是在非均质性强的储层中发现优质储层(图6)。海上不同层系海陆相储层成像测井沉积学研究表明，当原始沉积层理构造特别是交错层理发育时，储层的微观孔隙结构都较好，是真正的“甜点”储层(图6a)；当储层原始沉积构造以块状层理为主时，在经历同等成岩作用的影响下，储层的微观孔隙结构较差，难以成为“甜点”储层[26](图6b)。这一现象的机理是：如果储层原始沉积水动力能量强，碎屑颗粒改造充分、排列良好，形成较高角度的交错层理，则原始孔隙及结构均较好，在成岩阶段也有利于流体的流动交换，易于次生孔隙发育，保持较好孔渗性；如果储层以快速方式沉积，碎屑颗粒改造差、排列杂乱，形成块状层理构造，则原始物性先天性差，在成岩阶段不利于流体交换，不利于次生孔隙发育，现今多表现为较差的孔隙结构。从水道型砂体沉积序列看(图6a)，底部或下部多为块状滞留沉积，通常物性较差；中上部为交错层理构造发育段，物性均较好，通常为真正的“甜点”存在段；而顶部因岩性变细物性随之变差，这就是储层非均质性强的真正原因。
2.4 储层各向异性评价由近及远
各向异性是指岩石某种物理性质与空间方向有关的性质，最常见的物理性质是声波速度。在碳酸盐岩、火山岩及变质岩等非均质性强的储层中，较高角度裂缝及孔洞是产生各向异性的首要因素，通常采用声电成像测井技术方法评价。目前，随着成像测井技术的发展，对储层各向异性的评价已经实现从井眼“一孔之见”到“一孔远见”的显著进步[9]。
井壁各向异性的传统评价，即“一孔之见”，主要是利用电成像测井对井壁表面缝洞的可视化描述，从本质上认识各向异性产生的原因；而交叉偶极声波测井反映的各向异性特征基本是沿井壁表面滑行的折射波的平均值，与电成像测井相互验证可以确定缝洞的有效性[16]。近年来，三维声波成像测井可以探测井壁外2 m范围内岩石速度的变化，且具有方向性，即可探测井壁8个方位的岩石速度的变化，实现井壁附近径向及周向声波速度各向异性的探测。远探测声波测井技术发展较快：首先从仪器改进与探测距离看，从早期利用纵波反射波成像测井技术探测井壁外10 m范围内裂缝、断层及界面的存在[8]，到近年来利用低频偶极横波反射信息实现探测井壁外30 m，最远70 m范围内裂缝、孔洞、断层及界面的存在[9]；其次是在解释方法方面，通过最近几年的正反演研究，已经建立缝、洞、界面等地质反射体的成像响应特征及分辨率，为准确识别和评价井旁储集空间奠定了良好基础。可见，声电成像测井技术组合是强非均质性储层各向异性评价的关键技术，尤其当探测极浅的井壁电成像测井没有缝洞显示，而深探测的声波成像测井在近井及远井带有声波速度衰减且显示有缝洞存在时，经测试获得较好效果的案例十分常见[8-9，30]，体现出该技术组合具有良好的应用价值。
图7是渤海某井复杂火山岩储层各向异性评价示意图，图中由左及右展示了常规测井、电成像测井、三维声波成像测井以及远探测声波成像测井技术组合实现由近及远评价储层各向异性的效果。可以看出，该储层段各向异性强，井壁及周围孔洞缝发育，具有良好的勘探前景。
图6 不同沉积构造砂岩的成像测井特征Fig .6 Imaging logging characteristics of sandbodies with different sedimentary structures
图7 火山岩储层各向异性评价由近及远示意图(第4列为第3列红色标识段放大)Fig .7 From near to distant anisotropic evaluation of volcanic reservoir by imaging logging (see red bar in column 3 for the location of column 4)
3 成像测井沉积学发展趋势
成像测井沉积学在油气勘探开发中的应用越来越广泛，在对复杂储层及隐蔽性储层的探测及评价中所发挥的作用也越来越显著，发展及应用潜力巨大,但从其发展过程及与其他学科的融合看，还处于初始起步阶段，尚有许多问题需要深化研究。从成像测井技术本身来看，也有明显的局限性，即主要注重井眼中及近井带储层的研究，常被认为是“一孔之见”，横向预测性差。因此，从成像测井技术发展、储层精细表征及沉积学相关学科发展来看，还应在以下几个方面加强攻关研究。
3.1 成像测井技术研发的持续攻关
按照“井中做精、井外做远”的思路，成像测井技术一直在致力于向前发展，以期为储层的精细评价提供更高质量的资料。就电成像技术而言，国外斯伦贝谢公司油基钻井液电成像仪Quanta Geo已经实现全井眼覆盖和高清晰成像，该技术质的飞跃在一定程度上实现了“电取心”的构想[5]，使地质人员在水基钻井液和油基钻井液井中洞察井下地层的各种沉积特征和微细构造，使地层沉积相分析、储层内部构型解析，尤其是“甜点”储层的识别更加可靠。目前，中海油服正致力于新一代多频电成像仪研制，通过创新设计思路提升仪器的覆盖率和清晰度，力争于“十三五”期间研发出同时适用于水基与油基钻井液并可上下测量的具有国际领先水平的新仪器。
核磁共振成像仪前期发展快，但后继乏力，这与其研发难度大、应用存在局限性有关。无论一维及二维核磁成像技术，其纵向连续性的优势有利于对储层微观孔隙结构及孔径大小的刻画，为认识储层的非均质性及识别“甜点”提供了良好依据，但其径向探测浅、纵向分辨率太低(>0.6 m)的特点又不利于更加精细地刻画储层的沉积特征及成因。未来如果核磁成像测井能够实现纵向分辨率<0.1 m，便可依靠其微观孔隙尺寸刻画的优势并与电成像测井技术结合，不仅可以精细描述薄层级别的储层沉积特征，还可通过孔隙尺寸转化为颗粒大小，实现纵向连续可靠地按照粒级定量识别岩性的目的，为沉积地质学研究提供新的成果。
在声波成像测井方面，中海油服在研发方面取得了显著成效，形成的技术系列齐全，但在声波信息采集、处理以及地质应用方面还有待优化，如三维声波纵横波径向速度反演、岩石力学参数计算与高分辨率处理，远探测声波反射波信息采集处理、高清晰成像与井旁构造体方位识别，横波成像信息与地震信息的应用结合等。
当然，与上述成像测井仪研发相关的配套处理软件的开发也十分重要，要努力改变重硬件轻软件的习惯，实现软、硬件实力协调发展。
3.2 成像测井沉积学研究内容的持续深化与完善
成像测井沉积学研究起步晚，无论基础研究方法还是研究内容都需要不断发展和完善。应加强和研究的主要方面有：①成像测井是地层的声、电、核磁特征的综合响应，地层各类沉积特征及构造特征变化大、影响因素多，这就需要在准确表征或建立成像测井与地质体之间的响应关系，克服多解性难题方面持续开展基础研究和攻关；②很多解释成果缺乏印证或地质实体标定，毕竟地下地质体看不见、摸不着，如基于声波远探测解释的高角度裂缝、孔洞等是很难定量解释的，这就需要持续开展地下地质体的成像测井解释模型正反演模拟研究，既要建立适用于地区性的个性解释模型，也要建立适应性强的共性解释模型；③在储层定量评价方面，基础方法及精度均需要提升，如核磁横向弛豫时间截止值及孔隙结构参数确定，裂缝、孔洞参数的成像测井定量计算等需要改进；④研究内容与方法的配套与拓展，目前研究主要集中在沉积相及储层研究，并以前者为主，后者是近些年逐步探讨性开展的，如储层非均质性研究、岩性相研究、储层内部构型研究、各类层界面识别与产状提取等，但与之相关的解释方法均需要配套完善。可以相信，在地面露头看到的绝大部分地质现象在成像测井资料上均有反映；未来以储层沉积学为核心的相关研究在不断深化和完善后一定会为油气勘探开发提供更多帮助和活力。
3.3 与相关学科研究的深度融合
传统上地质技术人员对储层沉积地质的研究多侧重于露头、岩心以及常规测井资料，对井下成像测井信息的认识和利用不够。地震沉积学对区域储层预测表征全面，但宏观性强、分辨率较低，如果把井点处与井眼附近几到几十米范围内储层展布状况的成像测井成果充分利用起来，不仅可弥补常规测井与地震技术的空白，也可使储层分布预测的效果及技术水平更上一层楼。因此，未来应把成像测井技术蕴含的丰富储层沉积学信息充分融入到相关学科的研究之中。
4 结论
1) 成像测井技术及成像测井沉积学是油气勘探开发中重要的前沿技术。简要阐述了当前成像测井技术的研发状况，指出成像测井正沿着“井中做精、井外做远”的思路发展，而与之相关的基础方法研究及多学科综合应用研究等急需配套发展。结合当前油气勘探开发的热点和难点问题，如深层、深水、细粒碎屑岩储层及非碎屑岩储层等的评价，从4个方面论述了成像测井沉积学研究的进展及应用效果，为复杂储层的精细评价提供了方法和指导。
2) 目前成像测井沉积学研究及应用正处于快速发展之中，加快研发自主成像测井技术、不断完善基础研究方法与内容、加强与其相关学科的深度融合，将会不断提高成像测井沉积学研究与应用的水平。可以相信，未来成像测井沉积学研究一定会方兴未艾，成为井下油气勘探开发的一门可靠的应用技术。
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(编辑：张喜林)
A review on the research progress and development trend of imaging logging sedimentology
YANG Yuqing CUI Weiping WANG Meng
(COSLWell-TechDivision,Sanhe,Hebei065201,China)
Imaging logging sedimentology developed in recent years is an important branch of reservoir sedimentology and one of important methods for complex and subtle reservoir exploration. The imaging logging sedimentology can be used to reveal sedimentary environment and facies, and to finely study and evaluate reservoirs around borehole and near-borehole formation according to its sedimentary characteristics reflected by imaging logging, conventional logging, cores and mud logging data. In this paper, the technology progress of electrical imaging logging, nuclear magnetic resonance logging and acoustic imaging logging are reviewed. The imaging logging sedimentology application advancement is focused, including analysis of sedimentary facies from outward appearance to inner essence, reservoir architecture fine analysis, reservoir heterogeneity research from macro to micro scale, the reservoir anisotropy evaluation from near to distant. The imaging logging sedimentology is still in progress and the future researches are believed to be focused on: deepening study on the imaging logging technology, continuous improvement on basic research methods and contents of the imaging logging sedimentology, deep integration cores with seismic sedimentology.
imaging logging; sedimentary facies; reservoir architecture; reservoir heterogeneity; reservoir anisotropy; technology progress; development trend
*中国海洋石油总公司“十二五”科技重大项目“中国近海低孔低渗油气藏勘探开发关键技术与实践(编号：CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD)”部分研究成果。
杨玉卿，男，教授级高级工程师，1995年毕业于原石油大学(北京)沉积学及岩相古地理学专业，获博士学位，现任中海油田服务股份有限公司油田技术事业部总工程师，主要从事储层综合评价及测井地质应用研究工作。地址：河北省三河市燕郊开发区行宫西大街81号(邮编：065201)。E-mail:yangyq1@cosl.com.cn。
1673-1506(2017)03-0007-12
10.11935/j.issn.1673-1506.2017.03.002
P631.8+1；TE122.2
A
2016-10-20 改回日期：2017-02-07
杨玉卿,崔维平,王猛.成像测井沉积学研究进展与发展趋势[J].中国海上油气，2017,29(3)：7-18.
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