川西地區(qū)須家河組裂縫成因類型及形成期次的成像測井分析

李陽兵,張 筠,徐炳高,葛 祥,何 會

(1.中國石化集團石油工程西南有限公司測井分公司,四川成都610100;2.西南石油大學(xué),四川成都610500)

川西地區(qū)須家河組裂縫成因類型及形成期次的成像測井分析

李陽兵1,2,張 筠1,徐炳高1,葛 祥1,何 會1

(1.中國石化集團石油工程西南有限公司測井分公司,四川成都610100;2.西南石油大學(xué),四川成都610500)

通過對川西地區(qū)須家河組大量的電成像及巖心資料的詳細(xì)分析,識別出了研究區(qū)域裂縫成因的類型,主要包括構(gòu)造縫、后期成巖改造縫、非構(gòu)造成因縫等。對裂縫形成期次進(jìn)行了探討,認(rèn)為研究區(qū)域裂縫至少存在3個期次,分別為北西最早、其次為北東、北東東向裂縫最晚,且走向為北東東向的裂縫為該區(qū)域最有利勘探方位。

成像測井;裂縫;成因;類型;裂縫期次;須家河組;川西地區(qū)

0 引 言

川西坳陷須家河組儲層具有低孔隙度、低滲透率、異常高壓的特征,裂縫及與之相關(guān)的次生溶蝕孔洞是改善儲集空間的必要條件,所以對裂縫分布規(guī)律和有利區(qū)塊的預(yù)測是川西坳陷須家河組勘探的重點和難點。以往對裂縫成因及形成期次的研究主要依賴于巖心分析資料。利用這種方法的優(yōu)點是比較直觀,但存在一些不足,如取心成本高、取心井段有限、資料不連續(xù)、收獲率低和巖心不定向等。電成像測井基本上克服了以上幾個方面的不足。它不僅僅能夠提供類似巖心的高分辨率照片,而且還能夠提供在實際溫度、壓力和流體環(huán)境下較準(zhǔn)確的裂縫二維空間信息,能夠滿足更精細(xì)地描述巖性、裂縫、構(gòu)造地應(yīng)力方向等特性[1-3]。通過對這些信息及特性的研究,可以更深入地對裂縫成因類型及形成期次進(jìn)行綜合分析[4]。本文通過對川西地區(qū)須家河組大量電成像資料的分析總結(jié),并結(jié)合裂縫分布規(guī)律理論和具體的應(yīng)用實踐,詳細(xì)地探討了利用電成像測井資料分析裂縫的成因類型、性質(zhì)及形成期次。

1 裂縫成因類型及形成期次分析

1.1 裂縫成因類型分析

通過對電成像資料的分析,結(jié)合巖心觀察,對川西地區(qū)須家河組發(fā)育裂縫的成因類型進(jìn)行了劃分。劃分主要有3種類型。

1.1.1 構(gòu)造縫

此類裂縫主要由構(gòu)造應(yīng)力變化形成。構(gòu)造應(yīng)力主要來自2個方面,一方面是來自局部構(gòu)造形變及斷層作用;另外一方面自區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力。后一種應(yīng)力形成的裂縫規(guī)模相對較大,而且產(chǎn)狀非常穩(wěn)定,基本上不受局部構(gòu)造影響,裂縫走向基本平行于區(qū)域最大主應(yīng)力方向[5]。2種成因類型裂縫的區(qū)別主要是利用電成像資料統(tǒng)計其產(chǎn)狀,分析產(chǎn)狀的變化是否受控于局部構(gòu)造還是區(qū)域應(yīng)力。但是2種成因類型裂縫在電成像圖像及巖心上的特征,①裂縫面相對比較平整,表現(xiàn)為較規(guī)則的正弦曲線形式,裂縫的寬度變化不大;②切穿深度較大,能夠切穿層理;③具有成組系發(fā)育特征,相同組系的裂縫產(chǎn)狀比較一致或者相近[見圖1(a)]。

構(gòu)造縫廣泛分布于須家河組地層中,按照裂縫形成時的應(yīng)力條件可分為拉張縫和剪切裂縫2種類型:拉張縫是各期構(gòu)造運動中巖層褶皺變形的產(chǎn)物,裂縫走向與褶皺軸部垂直或者斜交[6]。這種裂縫由于兩壁張開較大,故有利于儲層流體的運移和儲存,但通常伴有石脈或礦脈充填[見圖1(b)],在電成像相圖像上表現(xiàn)為充填或者半充填的典型的白色高電阻率特征[見圖1(c)]。剪切裂縫在電成像圖像或巖心上主要有2種表現(xiàn)形式,一種為剖面“X”共軛剪切裂縫,在電成像圖像或巖心上表現(xiàn)為低角度裂縫特征(見圖2);另外一種為平面“X”共軛剪切裂縫,這種裂縫的產(chǎn)狀在電成像圖像或巖心上表現(xiàn)為垂直或者高角度裂縫(見圖3)。

1.1.2 后期成巖改造縫

圖1 構(gòu)造縫巖心及電成像圖

圖2 “X”形剖面共軛剪切縫(×11井須二段)

圖3 “X”形平面共軛剪切縫(×10井須二段)

先期形成的裂縫在漫長的沉積過程中均會經(jīng)過一系列不同程度的后期成巖的改造。這種改造包括2個方面。①建設(shè)性改造,如溶蝕。它可以將裂縫有效性進(jìn)一步提高,有效改善儲層的滲透性,也可使充填的裂縫重新開啟。這種裂縫在電成像圖像上表現(xiàn)為電導(dǎo)率異常的寬窄變化較大,溶解擴大后呈不規(guī)則斑狀[見圖4(a)]。當(dāng)溶蝕較嚴(yán)重時,成像圖中則看不到斑狀,而轉(zhuǎn)化為雜亂狀或暗塊狀。②破壞性改造,如充填(主要指成巖過程中充填)。根據(jù)充填物的性質(zhì)及充填程度不同,它們在電成像上的表現(xiàn)形式差別很大。如泥質(zhì)或者黃鐵礦充填時,在電成像圖像上表現(xiàn)為低電阻率特征,為暗色條紋。方解石充填時,在電成像圖像上呈白色高電阻率特征[見圖4(b)]。對于充填裂縫的判斷,如果僅僅依靠電成像資料進(jìn)行判斷是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要借助多種手段進(jìn)行綜合分析才能對其有效性作出準(zhǔn)確判斷。

圖4 后期成巖改造縫電成像圖

1.1.3 非構(gòu)造成因縫

主要指各種外力地質(zhì)作用,如收縮作用、風(fēng)化作用、巖溶塌陷等的產(chǎn)物[7]。這種裂縫主要表現(xiàn)為寬度變化大,產(chǎn)狀無規(guī)律可循,在電成像圖像上不呈正弦曲線形態(tài)。在研究區(qū)域內(nèi)以失水及沉巖收縮縫相對較常見(見圖5)。

1.2 裂縫形成期次劃分

對裂縫形成期次的劃分方法比較多[8-9]。主要包括,利用巖心觀察劃分裂縫期次;利用裂縫充填物中的穩(wěn)定同位素劃分裂縫形成期次;利用裂縫中充填物的包裹體特征劃分裂縫期次;利用巖石聲發(fā)射特征劃分裂縫形成期次;利用ESR測年分析判定裂縫形成期次。以上5種分析方法均需要大量取心資料作為分析的基礎(chǔ),而且大部分方法還需要進(jìn)行試驗分析才能得出結(jié)果,需要花費大量的時間及費用。在電成像圖像上,通過對不同方向裂縫的相互切割和限制關(guān)系的分析,可以確定裂縫形成的相對時間先后。這種方法比較直接、真實,而且成本低,是本文研究的重點。

通過對研究區(qū)域內(nèi)大量的電成像資料分析,可以看出須家河組儲層中裂縫具有多期次疊加的特征,而且至少存在走向為北西向、北東向、北東東向3個期次裂縫。

第Ⅰ期裂縫走向以北西向為主,張性縫和低角度裂縫常見,縫內(nèi)有方解石和部分石英充填[見圖1 (c)、圖4(b)]。該期裂縫形成時期較早,普遍見后期切割穿插現(xiàn)象。圖6顯示了走向北東東的裂縫切割了北西向裂縫,說明北西向的裂縫早于北東東向。

第Ⅱ期裂縫走向以北東向為主,延伸相對較遠(yuǎn),以高角度裂縫和斜交裂縫為主,以張性裂縫多見,剪裂縫呈共軛產(chǎn)出[見圖4(a)]。該期裂縫切割或終止于第Ⅰ期裂縫,如圖7顯示了走向北東向的裂縫止于北西向裂縫,表明了北東向的裂縫晚于北西向。

圖5 非構(gòu)造成因縫的巖心及電成像圖

圖6 北東東向裂縫切割北西向裂縫(×3井)

圖7 北西向裂縫限制了北東向裂縫(×856井)

第Ⅲ期裂縫走向以北東東向為主,既有前2個期裂縫追蹤發(fā)育,也有前期裂縫再次活動的,且具有較明顯切割前2個期(見圖6)或終止于前期裂縫特征,圖8顯示×3井北東東向裂縫終止于北東向裂縫,說明了北東東向裂縫晚于北東向裂縫。該時期形成的裂縫走向基本與現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向一致,有利于保持裂縫的開啟,為有效裂縫[10]。該期裂縫對溝通前兩組裂縫的有效空間具有很重要的作用。如×3井在4 916.03～4 943.03 m、4 950.03～4 986.03 m電成像測井顯示裂縫非常發(fā)育(見圖6、圖8),且裂縫走向以近東西向為主。通過測試獲得了23.59×104m3/d的產(chǎn)能,進(jìn)一步說明了裂縫的有效性。

圖8 北東向裂縫限制了北東東向裂縫(×3井)

通過以上裂縫交切關(guān)系的分析可知,①研究區(qū)內(nèi)至少有3個期次的裂縫,前人研究也說明了3個期次的裂縫存在。它們形成期次為北東裂縫晚于北西裂縫;北東東向裂縫晚于北東裂縫。②北東東向的裂縫為該區(qū)域最有利勘探方位,希望在以后勘探開發(fā)中引起足夠重視。

2 結(jié) 論

(1)利用電成像資料,結(jié)合巖心資料可以對裂縫成因及形成期次進(jìn)行分析。

(2)研究區(qū)裂縫成因類型有構(gòu)造縫、后期成巖改造縫、非構(gòu)造成因縫。

(3)工區(qū)內(nèi)至少存在3個期次裂縫。最早形成的是北西向裂縫,之后形成北東向裂縫,最后形成北東東向裂縫,且走向為北東東向的裂縫為該區(qū)域最有利勘探方位。

[1] 李陽兵,葛 祥,張 筠等.應(yīng)用成像測井技術(shù)確定川西須家河組漏層及漏失性質(zhì) [J].測井技術(shù),2008,32 (1):57-60.

[2] 張 筠,徐炳高.成像測井在川西碎屑巖解釋中的應(yīng)用[J].測井技術(shù),2005,29(2):129-132.

[3] 李建良.成像測井新技術(shù)在川西須致密碎屑巖中的應(yīng)用 [J].測井技術(shù),2005,29(4):325-327.

[4] 徐炳高,李陽兵,等.孝-新-合構(gòu)造帶基于特殊測井的地質(zhì)綜合研究 [Z].中國石化集團石油工程西南有限公司測井分公司內(nèi)部資料,2008.

[5] 王國鵬,胡鋒波,張延章,等.安棚油田儲層裂縫特征及其形成期次分析 [J].西北地質(zhì).2005,38(4):72-77.

[6] 于紅楓,王英民,周 文.川西坳陷松華鎮(zhèn)一白馬廟地區(qū)須二段儲層裂縫特征及控制因素 [J].中國石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版 [J].2006,30(3):17-21.

[7] 俞鴻年,盧華復(fù).構(gòu)造地質(zhì)學(xué)原理 [M].南京:南京大學(xué)出版社,1998,29-49,89-99.

[8] 陳穎莉,顧 陽,陳古明,等.川西坳陷邛西構(gòu)造須二段裂縫特征及期次探討 [J].天然氣工業(yè),2008,28 (2):46-50.

[9] 張貴生.川西坳陷須家河組致密砂巖儲層裂縫特征[J].天然氣工業(yè),2005,25(7):11-13.

[10]張景和,孫宗欣.地應(yīng)力、裂縫測井技術(shù)在石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用 [M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.

On the Origin Types and Formation Periodsof Fractures in Xujiahe Formation in West Sichuan Region

L I Yangbing1,2,ZHANG Yun1,XU Binggao1,GE Xiang1,HE Hui1
(1.Well Logging Branch,Southwest Petroleum Engineering CO.LTD.,SINOPEC,Chengdu,Sichuan 610100,China; 2.Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China)

Acco rding to analysing a large mount of the electro-imaging logging and drilling co re datum in Xujiahe formation in West Sichuan region,the genetic typesmainly including structural fractures,the filling and solution characteristics of fractures and non-structural genetic fractures are recognized,the formation periods of the fractures are divided into NE,NW and NEE.We think that the fracture of NW is early-cracking,the fracture of NE is second and the fractures of NEE is the last.And the f racture of NEE is the most favorable exp loratory area.

imaging logging,fracture,genetic,type,fracture period,Xujiahe formation,Western Sichuan region

1004-1338(2010)04-0348-04

P631.32

A

李陽兵,男,1976年生,博士研究生,現(xiàn)從事測井資料解釋與石油地質(zhì)綜合研究研工作。

2009-12-29 本文編輯 李總南)