濟(jì)陽(yáng)坳陷太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層裂縫識(shí)別與定量解釋

王永剛

（中國(guó)石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015）

0 引 言

裂縫性儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)主要包括儲(chǔ)層裂縫識(shí)別和裂縫參數(shù)定量解釋2部分內(nèi)容。研究?jī)?chǔ)層裂縫識(shí)別主要有直接地質(zhì)描述法、常規(guī)測(cè)井法、成像測(cè)井分析法和偶極子聲波測(cè)井解釋等方法[1]。針對(duì)太古界變質(zhì)巖油藏巖性多樣、儲(chǔ)層介質(zhì)類型復(fù)雜、有效儲(chǔ)集層識(shí)別難和儲(chǔ)層參數(shù)難以確定的特點(diǎn)，通過對(duì)測(cè)井、巖心、試油等資料的分析，開展了變質(zhì)巖儲(chǔ)層特征的綜合研究，在認(rèn)清裂縫測(cè)井響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，形成了1套針對(duì)變質(zhì)巖儲(chǔ)層測(cè)井綜合評(píng)價(jià)方法，在勝利油區(qū)變質(zhì)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用，取得了較好的效果。

1 太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層特征

太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，以多種片麻巖為主，其次為閃長(zhǎng)角閃巖、角閃巖，局部為黑云母石英片巖等。經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期的變質(zhì)作用、風(fēng)化作用和中生代、新生代以來的強(qiáng)烈斷裂變動(dòng)及地下水溶蝕，局部區(qū)帶產(chǎn)生大量的裂縫及溶蝕孔隙，形成良好的儲(chǔ)集空間，這些儲(chǔ)集空間是油氣的有利聚集帶。

東營(yíng)凹陷王莊地區(qū)太古界儲(chǔ)集空間為次生的孔、洞、縫，主要受溶蝕作用控制，類型主要有裂縫、溶孔、晶簇孔、溶蝕裂縫、小型溶洞及少量次生方解石間的晶間孔隙。依據(jù)3口井全直徑巖心分析，孔隙度最大2.9%，最小0.6%，平均1.8%；測(cè)井解釋孔隙度2.2%～7.2%，平均孔隙度4.2%，滲透率（0.14～19.71）×10－3μm2，平均滲透率值為4.17×10－3μm2。

2 儲(chǔ)層識(shí)別方法及儲(chǔ)層參數(shù)確定

2.1 常規(guī)測(cè)井資料裂縫儲(chǔ)層識(shí)別方法研究

通過對(duì)裂縫在常規(guī)測(cè)井曲線和成像測(cè)井曲線上的特征研究，利用電阻率差比法、3種孔隙度比值法、綜合概率法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的識(shí)別[2－5]。

（1）電阻率差比法。令

式中，RLLd、RLLs分別為深、淺側(cè)向電阻率，Ω·m。

當(dāng)?shù)貙訛榱芽p性油氣層時(shí)，RLLd＞RLLs，X1＞0；當(dāng)?shù)貙訛橹旅苄缘貙訒r(shí)，RLLd≈RLLs，X1≈0。該方法適用條件是泥漿濾液沿裂縫侵入的深度在雙側(cè)向的探測(cè)范圍內(nèi)。

（2）3種孔隙度比值法。由三孔隙度測(cè)井的測(cè)量原理知，中子測(cè)井和密度測(cè)井反映了地層總孔隙度的大小，聲波速度測(cè)井主要反映原生粒間孔隙和水平裂縫。在裂縫性地層中，通過求得總孔隙度φt（中子孔隙度φN、密度孔隙度φD）聲波孔隙度φs可構(gòu)造比值X2。當(dāng)X2值越大，說明縫洞孔隙越發(fā)育，即裂縫、溶孔越發(fā)育。

式中，φt為由中子孔隙度和密度孔隙度計(jì)算的總孔隙度；φs為由聲波計(jì)算的孔隙度。

（3）綜合概率法。由于裂縫所受影響因素的復(fù)雜性，使得單純用1種方法或1種參數(shù)識(shí)別裂縫存在相當(dāng)?shù)牟淮_定性，裂縫識(shí)別綜合概率法就是將電阻率測(cè)井系列和孔隙度測(cè)井系列對(duì)裂縫的反應(yīng)相結(jié)合，盡量避免這些缺陷，能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別裂縫儲(chǔ)層。其具體形式為

將埕北地區(qū)縫洞儲(chǔ)層分為3類（見表1）。

表1 太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層分類表

2.2 特殊測(cè)井資料裂縫儲(chǔ)層識(shí)別方法研究

2.2.1 利用電成像測(cè)井資料識(shí)別縫洞[6]

電成像測(cè)井對(duì)于復(fù)雜巖性儲(chǔ)層，特別是縫洞孔隙（裂縫、孔洞）發(fā)育儲(chǔ)層研究具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要在于其連續(xù)性、方位性、直觀性和高分辨率。在裂縫發(fā)育處，由于泥漿的侵入導(dǎo)致電阻率降低，在電成像資料處理成果圖上表現(xiàn)為深色（黑色）的正弦曲線或雜亂曲線，該區(qū)有效裂縫按其表現(xiàn)形態(tài)可分為網(wǎng)狀裂縫、高角度裂縫和直立裂縫（見圖1）。雖然層理面、巖性界面、斷層面、不整合面、鉆井誘導(dǎo)縫、井壁劃痕等與天然裂縫在電成像測(cè)井圖像上具有相似的響應(yīng)特征，但是電成像測(cè)井在地層時(shí)代、巖性序列、基本儲(chǔ)層特征確定的前提下，以巖心為第1參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行巖心刻度解釋，選擇巖心和電成像測(cè)井兼有且反映良好的典型裂縫層段，利用巖心裂縫特征刻度電成像測(cè)井，建立電成像測(cè)井裂縫識(shí)別模式，從眾多地質(zhì)現(xiàn)象中區(qū)分有效裂縫。

圖1 電成像測(cè)井直觀顯示縫洞

2.2.2 利用偶極子聲波測(cè)井資料識(shí)別縫洞

偶極子聲波測(cè)井能夠測(cè)量井周地層橫波的各向異性，可以得到地層各向異性的大小和方向[7]。其中快橫波的方向?yàn)榱芽p的走向，各向異性的大小代表裂縫發(fā)育的程度。對(duì)于電成像測(cè)井上顯示的無效裂縫，在各向異性圖上沒有顯示，但是有效裂縫在各向異性圖上具有明顯的特征。圖2中3558～3562 m井段FMI成像圖顯示裂縫發(fā)育，且有溶孔沿裂縫發(fā)育；偶極子聲波測(cè)井顯示地層流體移動(dòng)指數(shù)較大，表明這段地層滲透性好，對(duì)應(yīng)地層孔隙度也高，地層有效裂縫發(fā)育。因此，利用電成像測(cè)井結(jié)合偶極子聲波測(cè)井識(shí)別有效裂縫的準(zhǔn)確率明顯提高。

圖2 地層各向異性顯示裂縫發(fā)育

2.3 有效孔隙度解釋方法研究

裂縫性儲(chǔ)層有效孔隙度包括基質(zhì)孔隙度和縫洞孔隙度，其中縫洞孔隙由裂縫和溶蝕孔洞組成。當(dāng)沒有電成像測(cè)井資料時(shí)，有效孔隙度利用中子、密度確定，基質(zhì)孔隙度利用聲波時(shí)差測(cè)井資料計(jì)算獲得；當(dāng)有電成像測(cè)井資料時(shí)，利用電成像測(cè)井處理成果求取孔隙度。

2.3.1 利用常規(guī)測(cè)井資料確定有效孔隙度、基質(zhì)孔隙度和縫洞孔隙度

一般情況下，中子測(cè)井、密度測(cè)井求取的孔隙度反映地層總有效孔隙度（φe）的大小，包括基質(zhì)孔隙度（φb）和縫洞孔隙度（φf）；聲波時(shí)差孔隙度只能反映粒間孔隙度和水平裂縫孔隙度，除高角度裂縫外，基本反應(yīng)基質(zhì)有效孔隙度的變化[8]。因此，中子孔隙度密度孔隙度減去聲波孔隙度可作為縫洞孔隙度值（參考斯倫貝謝測(cè)井公司1998年提供的常用礦物測(cè)井解釋參數(shù)總結(jié)該研究區(qū)太古界主要組成礦物骨架值）φN，D

式中，φD，c為由密度測(cè)井計(jì)算的孔隙度；φN，c為由中子測(cè)井計(jì)算的孔隙度。

式中，Δt、Δtma、Δtsh分別是聲波時(shí)差、骨架聲波時(shí)差、泥質(zhì)聲波時(shí)差值；Vsh為泥質(zhì)含量，一般用自然伽馬相對(duì)值。則縫洞孔隙度為

式中，φf、φN，D、φs分別是縫洞孔隙度、中子密度孔隙度、聲波孔隙度值。

2.3.2 利用成像測(cè)井資料確定縫洞孔隙度

該區(qū)為雙孔隙介質(zhì)儲(chǔ)層，其中發(fā)育不同比例的原生孔隙及縫洞孔隙?？紫额l譜分析軟件可將電成像圖像轉(zhuǎn)變成孔隙度圖像并進(jìn)行自動(dòng)分析，通過對(duì)1.2in窗長(zhǎng)圖像上孔隙的統(tǒng)計(jì)分析，便可確定基質(zhì)孔隙度與縫洞孔隙度的分界點(diǎn)，從而確定原生孔隙度與縫洞孔隙度的比率，原生孔隙度加縫洞孔隙度等于總孔隙度[見圖3（a）]。

圖3 FMI孔隙頻譜分析圖

若處理出的頻率分布圖只有1個(gè)峰，說明僅發(fā)育原生孔隙，峰值帶的寬窄反映非均質(zhì)性的強(qiáng)弱，峰值帶寬說明非均質(zhì)性強(qiáng)；若處理出的頻率分布圖出現(xiàn)2個(gè)峰，則說明原生孔隙、縫洞孔隙均有發(fā)育[見圖3（b）]。在孔隙頻譜分析中，孔隙度值的分布即不同大小孔徑的孔隙可分為不同的百分比（20%、40%、60%、80%），將孔隙度頻率值轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像同樣可方便地看出孔隙大小的分布，頻率越高，密度越大，對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)越大[見圖3（c）中第3道]?？紫额l譜分析主要用于分析孔隙的分布，然后根據(jù)孔隙分布特征計(jì)算出縫洞孔隙度的大小[見圖3（c）中第4道]。

2.4 含油飽和度解釋方法研究

雙孔隙介質(zhì)的儲(chǔ)層含油飽和度主要由基質(zhì)孔隙含油飽和度和縫洞孔隙含油飽和度組成。該區(qū)目前沒有密閉取心分析含油飽和度資料，因此，研究采用壓汞資料確定的基質(zhì)含油飽和度，采用類比法確定縫洞孔隙度和含油飽和度[9]。

2.4.1 基質(zhì)含油飽和度的確定

研究選用5口井30塊樣品的汞飽和度（當(dāng)累積滲透能力達(dá)到99.9%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的孔喉半徑即最小流動(dòng)孔喉半徑，查出對(duì)應(yīng)的累積進(jìn)汞量為原始含油飽和度值）與孔隙度（φb）建立了儲(chǔ)層的基質(zhì)含油飽和度計(jì)算模型（假定解釋對(duì)象孔隙中只有束縛水），有

式中，相關(guān)系數(shù)R＝0.89；資料點(diǎn)數(shù)N＝30。

2.4.2 縫洞孔隙含油飽和度的確定

根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料介紹[10－11]，縫洞系統(tǒng)束縛水飽和度一般不超過5%。華北油田研究院從裂縫型物理模型試驗(yàn)得出均質(zhì)細(xì)裂縫（平均縫寬0.16mm）含油飽和度為80%；垂直與水平方向有粗縫發(fā)育的不均勻裂縫模型（平均細(xì)縫寬0.16mm、粗縫寬1.07mm，粗縫體積占總裂縫孔隙體積的80%以上），其含油飽和度為95.7%；在計(jì)算縫洞系統(tǒng)儲(chǔ)量時(shí)含油飽和度一般取90%～95%。綜合以上研究結(jié)果以及電成像測(cè)井解釋埕北太古界儲(chǔ)層縫洞發(fā)育情況，縫洞系統(tǒng)含油飽和度綜合選取90%。

將上述得到的縫洞孔隙含油飽和度和基質(zhì)飽和度進(jìn)行孔隙度加權(quán)，即可得到該區(qū)油層總的含油飽和度。

圖4 埕北S02井變質(zhì)巖儲(chǔ)層測(cè)井綜合解釋成果圖

根據(jù)以上研究成果對(duì)研究區(qū)內(nèi)多井進(jìn)行測(cè)井評(píng)價(jià)。圖4為S02井變質(zhì)巖儲(chǔ)層測(cè)井綜合解釋成果，其太古界4159～4196m井段83號(hào)層測(cè)井響應(yīng)特征為自然電位無異常，自然伽馬為高值，井徑曲線顯示井眼垮塌嚴(yán)重，指示可能裂縫發(fā)育，微電極曲線受井眼和鹽水泥漿影響，幾乎為0，中子、聲波測(cè)井曲線反映儲(chǔ)層物性較好，密度測(cè)井曲線受井眼影響部分井段失真，環(huán)境校正后交會(huì)計(jì)算孔隙度約8%，核磁共振測(cè)井資料由于受井眼影響和泥漿侵入影響，顯示總孔隙度達(dá)20%，表現(xiàn)為毛細(xì)管束縛流體特征，可信度降低。該層深、淺側(cè)向測(cè)井侵入特征為低侵，深側(cè)向電阻率數(shù)值為12～60Ω·m。該層井眼垮塌、電阻率低應(yīng)該是巖石破碎、泥漿侵入的表現(xiàn)。巖屑錄井資料描述該段為肉紅色、灰綠色片麻巖和灰綠色熒光片麻巖，根據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)（見表1）綜合解釋為I類層。82號(hào)層與83號(hào)層特征相似，但孔隙度較小，小于5%，電阻率較高，約50Ω·m左右，儲(chǔ)層物性稍差于83號(hào)層，根據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)（見表1）綜合解釋為Ⅱ類層。反觀84號(hào)層，井徑曲線顯示井眼無垮塌、雙側(cè)向測(cè)井曲線顯示泥漿侵入淺，指示裂縫不發(fā)育，核磁共振測(cè)井資料顯示孔隙度≤2%，三孔隙度曲線接近骨架值，根據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)（見表1）綜合解釋為Ⅲ類層。對(duì)83、84號(hào)2個(gè)層合試油，10mm油嘴自噴，日產(chǎn)油131t，日產(chǎn)氣1.482×104m3，不含水，試油結(jié)論油層。

3 結(jié) 論

（1）通過裂縫在常規(guī)測(cè)井曲線和成像測(cè)井曲線特征研究，形成了基于電阻率差比法和三孔隙度比值法的裂縫識(shí)別綜合概率法，建立了利用常規(guī)測(cè)井資料劃分縫洞孔隙儲(chǔ)層發(fā)育程度的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）采用電成像裂縫識(shí)別技術(shù)和孔隙度頻譜分析技術(shù)，結(jié)合偶極子聲波測(cè)井資料分析地層各向異性的方法，可判斷裂縫特征、定量計(jì)算裂縫參數(shù)及縫洞孔隙度。

（3）采用壓汞資料，建立了基質(zhì)孔隙含油飽和度的確定方法；采用經(jīng)驗(yàn)法確定了縫洞孔隙的含油飽和度。

（4）研究成果在勝利油區(qū)樁海地區(qū)、東營(yíng)凹陷王莊地區(qū)太古界變質(zhì)巖油藏儲(chǔ)量評(píng)估中，完成了研究區(qū)內(nèi)多井測(cè)井評(píng)價(jià)，取得了較好的效果。

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