裂縫性油藏測井解釋與定量評價方法研究

張俊峰，羅遠儒，彭立才，董景軒

（1．清華大學力學研究所，北京100084；2．中國石油集團長城鉆探公司，北京100101；3．中國礦業(yè)大學 （北京）地球科學與測繪工程學院，北京100083）

新疆油田風城組油藏是一套裂縫－孔隙型雙重介質(zhì)儲層。有效儲層主要包括三類：裂縫型儲層、裂縫－孔隙型儲層和裂縫－孔洞型儲層。在三種類型儲層當中，裂縫起主要的溝通、滲流作用，一部分的油氣儲存作用。因此，裂縫的發(fā)育與否、發(fā)育程度、是否充填，在很大程度上決定著儲層是否有效、產(chǎn)量高低。因此，裂縫識別、測井資料處理、裂縫分布規(guī)律是研究的重點。

1 裂縫識別

目前，裂縫識別最有效的方法是微電阻率成像測井。但由于風城組油藏是20世紀80年代投入開發(fā)的老區(qū)塊，所有井都沒有成像資料，裂縫的解釋只能依靠常規(guī)測井。

1.1 雙側(cè)向電阻率曲線識別裂縫

在致密巖石地層中，雙側(cè)向電阻率值的大小及差異，除了受巖石本身的電阻率特性和地層流體性質(zhì)影響外，還在很大程度上受裂縫的控制，包括裂縫張開度、裂縫密度、裂縫產(chǎn)狀及裂縫的徑向延伸深度等裂縫特征。

當沒有裂縫，且地層中無徑向電阻率變化時，深、淺側(cè)向電阻率應該是重合的。水平裂縫能加強側(cè)向測井的聚焦作用，使測量的電阻率降低，而且水平裂縫 （以及低角度裂縫）對深側(cè)向的聚焦作用比淺側(cè)向更強，從而使RLLD＜RLLS，即為負差異。實際上，高角度裂縫對電極型儀器提供了低阻通道 （并聯(lián)），使側(cè)向測井的電阻率降低；又由于高角度裂縫的有效導電截面在徑向上不變，而孔隙的導電截面在徑向上是逐漸增大的 ，因此在淺側(cè)向測井探測范圍內(nèi)，裂縫與孔隙的有效導電截面之比遠大于深側(cè)向測井，從而使得RLLD＞RLLS，即正差異。所以，深、淺側(cè)向測井差異性質(zhì)，主要是由裂縫的產(chǎn)狀決定的。

四川石油管理局測井公司的雙側(cè)向水槽模型和斯侖貝謝公司的A．M．Sibbit等的數(shù)字模擬結(jié)果表明：裂縫的產(chǎn)狀與雙側(cè)向的 “差異”有著直接關系，即高角度裂縫，雙側(cè)向呈 “正差異”，即RLLD／RLLS大于1，且比值隨裂縫傾角、裂縫張開度、裂縫徑向延伸度、裂縫縱向穿層長度的增大而增大；反之，低角度 （一般60°以下）裂縫，雙側(cè)向曲線形狀呈尖刺狀，多為 “負差異”，也有“正差異”。60～75°裂縫，雙側(cè)向差異較小，或無差異；45°裂縫時，雙側(cè)向 “負差異”，且差異幅度最大；裂縫越發(fā)育，即裂縫張開度、裂縫密度、裂縫孔隙度、裂縫徑向延伸深度越大，雙側(cè)向測井電阻率比基質(zhì)巖石電阻率下降幅度也越大 （圖1、圖2）。

圖1 裂縫在雙側(cè)向曲線上的響應特征

1.2 聲波測井識別裂縫

根據(jù)聲波測井理論，聲波時差測井測量的聲波是沿井壁傳播的滑行波，但低角度裂縫或網(wǎng)狀縫時，即使裂縫被泥質(zhì)、有機質(zhì)，甚至硬石膏充填，都會導致聲波時差增加。如果裂縫是張開的，并且裂縫中充滿石油，這種情況常常會導致聲波時差跳波。但對高角度裂縫基本沒有響應。

在裂縫發(fā)育段，深、淺側(cè)向電阻率曲線特征為：曲線值明顯降低，且出現(xiàn)正幅度差，即深側(cè)向電阻率值大于淺側(cè)向電阻率值。因此，綜合應用深淺電阻率值 （如幅度差等），可以對裂縫發(fā)育

圖2 裂縫在雙側(cè)向曲線上的響應特征

程度加以描述。而且風城目的層段埋深大、膠結(jié)致密、基質(zhì)孔隙不發(fā)育的特征，導致了聲波時差在孔隙、裂縫發(fā)育井段會出現(xiàn)聲波時差突然加大的現(xiàn)象，尤其是當孔隙和裂縫發(fā)育帶中被充滿時，聲波跳躍現(xiàn)象明顯。故而，可以利用分形學方法對該特征進行描述。綜合分析油田實際電阻率、聲波時差數(shù)據(jù)后認為：不同歷史時期，目的層段鉆井液體系、測井系列有所改變，這勢必對電阻值有所影響。因此，為了減小系統(tǒng)誤差，主要選用聲波數(shù)據(jù)對裂縫特征進行分形定量描述，并在計算過程中利用電阻率數(shù)據(jù)對結(jié)論加以驗證。

R／S（Rescaled analysis）分析屬于目前廣泛應用、成熟的一維分形方法。其中R為極差，是最大累積離差與最小累積離差之差，代表時間序列的復雜程度；S為標準差，即變差的平方根，代表時間序列的平均趨勢。二者之比R／S，就代表無因次的時間序列相對波動強度。

R／S分析的公式為：

通過應用圖3中各井R （n）／S （n）與n雙對數(shù)斜率，利用公式計算目的層段裂縫分形維數(shù)。分形維數(shù)的大小在地質(zhì)意義上代表了目的層段裂縫的相對發(fā)育情況，值越大，裂縫越發(fā)育。風3井由于緊靠斷層，受其影響，裂縫發(fā)育，而所計算的裂縫分形維數(shù)為3～8（圖3），吻合良好。

裂縫分形圖上 （圖3），在趨勢線下方，偏離趨勢線的部分即為裂縫發(fā)育段。

圖3 F3目的層段裂縫分形分析結(jié)果

2 裂縫物性計算

2.1 裂縫孔隙度

2．1．1 用深淺測向計算裂縫孔隙度

式中：Pf為裂縫孔隙度 （%）；mf為裂縫孔隙度指數(shù)；Kr為裂縫畸變系數(shù)：實驗研究表明，Kr為1～1．3。

Cs、Cd、Cm、Cw分別為淺側(cè)向、深側(cè)向、泥漿和地層水的電導率 （mho／m）。

2．1．2 深微電阻率方法計算裂縫孔隙度

基于該區(qū)的測井資料情況，有22口井有Rt和Rxo測井曲線。所以，裂縫孔隙度的定量計算，可以按照深微電阻率方法計算，公式如下：

式中：Φf為裂縫孔隙度，f；Rt為地層真電阻率，Ω·m；Rmf為泥漿濾液電阻率，Ω·m；Rxo為沖洗帶電阻率，Ω·m；mf為裂縫孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，本區(qū)根據(jù)與實際裂縫孔隙度擬合對比取1．075。

2.2 裂縫張開度

本次研究中，利用雙側(cè)向電阻率曲線來計算裂縫的張開度，采用的是Sibbit公式 （Schlumberger，1985）：

2.3 裂縫滲透率

根據(jù)裂縫孔隙度和張開度，計算裂縫滲透率：

式中：Kf為裂縫滲透率 （μm2）；R為裂縫徑向延伸系數(shù)；mf為裂縫孔隙度指數(shù)。

2.4 典型實例

根據(jù)以上建立的測井解釋模型，對工區(qū)內(nèi)的21口井進行了測井重新解釋，測井解釋得到的參數(shù)與巖心物性參數(shù)吻合較好 （圖4）。

圖4 測井解釋模型

為排除誤差影響，對巖心孔隙度數(shù)據(jù)每2～3個點取一平均值，再與測井孔隙度進行交會得到測井－巖心孔隙度交會圖 （圖5），其相關系數(shù)的平方達到0．8743，證明基質(zhì)孔隙度測井模型和參數(shù)是比較正確的。

圖5 測井－巖心孔隙度交會圖

4 結(jié)論與認識

（1）裂縫識別是解釋的基礎，也是解釋的關鍵。運用聲波曲線，采用分性分析的方法進行裂縫識別是比較準確的，但這種裂縫一般為高角度縫。

（2）深、淺側(cè)向測井差異性質(zhì)，主要是由裂縫的產(chǎn)狀決定的，可以通過這種方式進行裂縫識別，但在深、淺側(cè)向測井差異小的位置，裂縫解釋容易漏缺。

（3）裂縫的物性解釋采用經(jīng)驗公式的方式，與實際有一定的差異，方法有待于進一步改進。

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