敘利亞A油田J組灰?guī)r油藏裂縫識(shí)別及有效性評(píng)價(jià)

夏冬冬，解麗慧（中石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

司馬立強(qiáng)（西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610500）

張慶紅（中石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

敘利亞A油田位于西阿拉伯盆地Sinjar油氣區(qū)內(nèi)，是一個(gè)受構(gòu)造控制的裂縫性灰?guī)r油藏。主要目的層J組基質(zhì)高孔（＞20%）、低滲（＜1mD）、低阻（＜5Ω·m），孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)。裂縫是儲(chǔ)層主要的儲(chǔ)集空間之一，是決定儲(chǔ)層滲流能力、控制儲(chǔ)層發(fā)育及品質(zhì)的關(guān)鍵因素［1～3］。在儲(chǔ)集物性較好的儲(chǔ)層中若有效裂縫發(fā)育，將有可能獲得高產(chǎn)油氣。因此，對(duì)A油田J組的裂縫評(píng)價(jià)研究是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要方面。筆者利用巖心、常規(guī)測(cè)井和FMI（地層微電阻率掃描成像）測(cè)井資料相結(jié)合進(jìn)行儲(chǔ)層裂縫的定性識(shí)別，并結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際生產(chǎn)資料，對(duì)裂縫有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 裂縫識(shí)別方法

1.1 巖心識(shí)別裂縫

巖心是獲取地下裂縫分布最直接有效的資料，通過(guò)巖心觀察可以非常直觀地確定裂縫的類型、大小、產(chǎn)狀和密度等。通過(guò)對(duì)A油田11口井575.7m的巖心進(jìn)行觀察，每口井均有裂縫發(fā)育，以高角度或垂直裂縫為主，占全部裂縫條數(shù)的60%以上；部分層段發(fā)育低角度縫和網(wǎng)狀縫，有的裂縫被石膏或者方解石充填，認(rèn)為是無(wú)效裂縫。裂縫發(fā)育強(qiáng)度從淺層到深層逐漸變大，淺層主要發(fā)育小尺度裂縫，深層主要發(fā)育大尺度裂縫。掃描電鏡和鑄體薄片資料（圖1、2）顯示，J組巖心微裂縫發(fā)育，微裂縫以及沿裂縫分布溶蝕孔洞對(duì)油氣存儲(chǔ)及滲流起到關(guān)鍵作用。

圖1 掃描電鏡顯示微裂縫

圖2 鑄體薄片顯示微裂縫

1.2 常規(guī)測(cè)井識(shí)別裂縫

通過(guò)巖心和FMI測(cè)井刻度后，選擇對(duì)裂縫響應(yīng)敏感的測(cè)井曲線進(jìn)行裂縫識(shí)別。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)向電阻率曲線和三孔隙度曲線對(duì)裂縫有一定的響應(yīng)，并運(yùn)用時(shí)頻分析方法對(duì)儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行識(shí)別。但是常規(guī)測(cè)井響應(yīng)受儲(chǔ)層巖性、流體、鉆井條件等多方面因素影響，很難將裂縫響應(yīng)識(shí)別出來(lái)［4］，因此常規(guī)測(cè)井常常需要結(jié)合FMI測(cè)井進(jìn)行裂縫綜合解釋。

1.2.1 曲線特征識(shí)別法

在碳酸鹽巖地層中，雙側(cè)向電阻率的大小及幅度差異，除了受巖石骨架電性特征和儲(chǔ)層流體性質(zhì)的影響外，較大程度受到裂縫發(fā)育程度的控制。雙側(cè)向電阻率水槽模型試驗(yàn)結(jié)果（圖3）表明，高角度（大于75°）裂縫，雙側(cè)向電阻率呈 “正差異”特征；低角度（一般60°以下）裂縫，雙側(cè)向電阻率呈 “負(fù)差異”特征［5］。巖心和成像資料表明，J組裂縫以大于75°的高角度裂縫為主，裂縫發(fā)育層段雙側(cè)向電阻率大幅度降低，且深、淺側(cè)向電阻率呈明顯的正差異特征，與雙側(cè)向電阻率水槽模型試驗(yàn)結(jié)果一致。

高角度裂縫在直井中的測(cè)井響應(yīng)特征不明顯，難以識(shí)別。當(dāng)儲(chǔ)層中發(fā)育低角度裂縫或者網(wǎng)狀裂縫時(shí)，聲波的首波傳過(guò)裂縫使其幅度衰減，造成首波沒(méi)有被記錄而后續(xù)波反被記錄下來(lái)的情況，表現(xiàn)為聲波時(shí)差增大，出現(xiàn)周波跳躍現(xiàn)象。此外，補(bǔ)償中子也會(huì)小幅度變大。由于密度測(cè)井為貼井壁測(cè)量，當(dāng)極板接觸到裂縫時(shí)，由于泥漿侵入會(huì)引起密度減小。

A－1井1029～1048m井段，雙側(cè)向電阻率（ρlls、ρlld）在相對(duì)高阻背景下降，僅有1.2～2.2Ω·m，且呈明顯的正差異特征；聲波時(shí)差（Δt）、中子孔隙度（n）增大，補(bǔ)償密度（ρc）降低，常規(guī)測(cè)井綜合判斷為裂縫發(fā)育層；從FMI圖上見(jiàn)黑色的正弦條帶，表明高角度裂縫發(fā)育（見(jiàn)圖4）。常規(guī)測(cè)井曲線特征方法識(shí)別裂縫結(jié)果與FMI測(cè)井識(shí)別結(jié)果一致。

圖3 雙側(cè)向電阻率水槽模型試驗(yàn)結(jié)果

圖4 A－1井裂縫識(shí)別

1.2.2 時(shí)頻分析法

時(shí)頻分析可以將電阻率曲線變換到時(shí)間－頻率域進(jìn)行解釋，在時(shí)間－頻率域內(nèi)突出了裂縫發(fā)育段的電阻率值的變化。將電阻率信息映射在其時(shí)頻面頻譜能量特征上，求取電阻率曲線間微差形態(tài)波形信號(hào)的頻譜能量特征，即可提取出裂縫發(fā)育信息。

A－9H井采用時(shí)頻分析法進(jìn)行裂縫識(shí)別，處理結(jié)果圖（圖5）中，當(dāng)時(shí)頻分析曲線的顏色由深藍(lán)色逐漸變?yōu)榧t色（彩圖顯示顏色）時(shí)，表示該層段的裂縫發(fā)育；對(duì)比FMI測(cè)井的裂縫密度顯示，時(shí)頻分析識(shí)別裂縫的效果較好。

圖5 A－9H井裂縫時(shí)頻分析

1.3 FMI測(cè)井識(shí)別裂縫

FMI測(cè)井以數(shù)據(jù)量大、分辨率高、所攜帶的地質(zhì)信息多、成像直觀等突出特點(diǎn)，在裂縫評(píng)價(jià)研究方面具有很大優(yōu)勢(shì)。A油田測(cè)量了大量的FMI測(cè)井，對(duì)判斷裂縫產(chǎn)狀、充填程度和真假裂縫識(shí)別起到重要作用。

用FMI測(cè)井資料定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)層裂縫，首先必須鑒別真假裂縫。一些地質(zhì)事件如層界面、泥質(zhì)條帶，還有鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的誘導(dǎo)縫等，在成像圖中與天然裂縫有許多相似的特征，容易發(fā)生誤判錯(cuò)判［6，7］。需要仔細(xì)觀察真假裂縫在FMI圖上的差別，將天然有效裂縫從各種與裂縫特征相似的層界面、泥質(zhì)條帶、誘導(dǎo)縫以及閉合無(wú)效縫中鑒別出來(lái)。通過(guò)對(duì)A油田部分井段成像資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在J組存在以下幾種類型的真假裂縫（圖6）。

1）泥質(zhì)條帶 在成像圖上表現(xiàn)為厚層、孤立的黑色正弦條帶，與上下地層傾角一致，顏色對(duì)比明顯。泥質(zhì)條帶結(jié)合自然伽馬曲線容易識(shí)別。

2）層界面 層理面在成像圖上表現(xiàn)為一組相互平行、明亮相間的條帶，寬度窄而均勻。而天然裂縫一般既不平行又不規(guī)則。

3）誘導(dǎo)縫 誘導(dǎo)裂縫是地層應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫，對(duì)稱分布，排列整齊，縫面形狀較規(guī)則且縫寬變化很小。

4）閉合無(wú)效縫 閉合縫是裂縫被方解石、石膏等高阻固體介質(zhì)充填，或者在成巖過(guò)程中受地層壓力擠迫而閉合。閉合縫在成像圖上表現(xiàn)為亮色的正弦條帶，為無(wú)效裂縫，對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)滲性能無(wú)貢獻(xiàn)。

圖6 A油田FMI測(cè)井資料識(shí)別裂縫

5）天然有效縫 天然裂縫為多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成，分布極不規(guī)則。利用FMI測(cè)井與巖心對(duì)比，在J組識(shí)別出3類天然有效裂縫，即高角度縫、低角度縫和網(wǎng)狀縫。3類裂縫在FMI圖上均表現(xiàn)為暗色的正弦形態(tài)條帶，角度越高，正弦幅度越大；角度越小，幅度越低。網(wǎng)狀縫成像圖上可以看到不同角度的暗色正弦條帶交織在一起。

2 裂縫有效性評(píng)價(jià)

2.1 裂縫性質(zhì)與裂縫有效性的關(guān)系

1）裂縫產(chǎn)狀 試油和生產(chǎn)資料表明，高角度裂縫、網(wǎng)狀縫發(fā)育的井試油產(chǎn)量較高，由于J組埋藏深、地層壓力大，低角度裂縫多為半閉合狀態(tài)，對(duì)改善儲(chǔ)層滲流能力有限，油氣產(chǎn)量低。因此，在A油田地層高角度裂縫、網(wǎng)狀裂縫有效性好，而低角度裂縫有效性相對(duì)較差。

2）裂縫充填程度 裂縫充填包括高阻充填和低阻充填，高阻充填一般為方解石和石膏，低阻充填一般為泥質(zhì)充填。高阻充填在成像圖上表現(xiàn)為亮色的正弦條紋，雙側(cè)向電阻率曲線無(wú)明顯響應(yīng)。低阻充填表現(xiàn)為暗色的正弦條紋，qKTh較高。整體而言，裂縫隨充填程度的增加而有效性變差，沒(méi)有油氣產(chǎn)出。

3）裂縫密度和張開(kāi)度 通過(guò)研究區(qū)成像裂縫資料統(tǒng)計(jì)，J組上部平均裂縫密度約為0.4條／m，裂縫開(kāi)度普遍在1mm以下；下部裂縫密度約為0.8條／m，裂縫開(kāi)度在1～3mm之間；表明下部地層的裂縫更為發(fā)育，具有密度大、開(kāi)度大的特點(diǎn)，更有利于油氣的產(chǎn)出。

2.2 裂縫有效性定量計(jì)算

2.2.1 裂縫孔隙度計(jì)算

哥倫比亞大學(xué)的P.A.Pezard和R.N.Anderson于1990年分析了裂縫內(nèi)充滿泥漿條件下的雙側(cè)向電阻率響應(yīng)特征，并推導(dǎo)出裂縫孔隙度計(jì)算公式［8］。該次研究在FMI測(cè)井校正結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)P.A.Pezard公式進(jìn)行了修正，得到適合于A油田的裂縫孔隙度計(jì)算公式：

式中：ρt為地層真電阻率，Ω·m；ρxo為沖洗帶地層電阻率，Ω·m；c為裂縫孔隙度，%；σd為深側(cè)向電導(dǎo)率，S／m；σs為淺側(cè)向電導(dǎo)率，S／m；σmf為泥漿電導(dǎo)率，S／m；fc為裂縫孔隙度計(jì)算公式的校正系數(shù)，經(jīng)FMI測(cè)井刻度后，取值在0.001～0.05之間。

2.2.2 裂縫張開(kāi)度計(jì)算

斯倫貝謝公司的A.M.Sibbit和O.Faiver于1985年采用有限元素法推導(dǎo)了3種角度的裂縫張開(kāi)度的計(jì)算公式［9］，他們研究發(fā)現(xiàn)，在裂縫發(fā)育段導(dǎo)致雙側(cè)向電阻率出現(xiàn)幅度差的主要原因是導(dǎo)電流體侵入裂縫。而影響雙側(cè)向電阻率大小的因素有4個(gè)：基巖電阻率（ρb）、侵入裂縫流體電阻率（ρmf）、裂縫張開(kāi)度（bfo）和裂縫侵入深度。同樣在FMI測(cè)井刻度基礎(chǔ)上，筆者對(duì)A.M.Sibbit公式進(jìn)行了修正：

式中：bfo為裂縫張開(kāi)度，μm；σb為基巖電導(dǎo)率，S／m；fc1和fc2均為裂縫張開(kāi)度計(jì)算公式的校正系數(shù)，經(jīng)FMI測(cè)井刻度后，取值在0.001～0.05之間。

對(duì)于網(wǎng)狀裂縫，可分別求出低角度裂縫和高角度裂縫的bfo，兩者相加即可。

2.3 裂縫層有效性分級(jí)評(píng)價(jià)

J組裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)，測(cè)井評(píng)價(jià)裂縫的難度很大。為了更好地評(píng)價(jià)裂縫的發(fā)育程度，指導(dǎo)測(cè)井準(zhǔn)確劃分儲(chǔ)層類型和級(jí)別，采用了裂縫權(quán)衡分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)方法，并結(jié)合測(cè)井計(jì)算得到的c、bfo，確定了A油田有效裂縫層分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.1 研究方法

1）評(píng)價(jià)參數(shù)的選取 根據(jù)研究區(qū)裂縫識(shí)別的研究成果，選用對(duì)裂縫敏感的9項(xiàng)測(cè)井參數(shù)：常規(guī)測(cè)井參數(shù)6項(xiàng)，包括雙井徑差值、巖性曲線、Δt、n、ρc、深淺側(cè)向電阻率之差（比）；FMI測(cè)井參數(shù)2項(xiàng)，包括裂縫面密度和校正裂縫線密度；最后一項(xiàng)參數(shù)為裂縫發(fā)育層厚。

2）評(píng)價(jià)參數(shù)均一化 參數(shù)均一化即以單項(xiàng)參數(shù)值減去同類參數(shù)的極小值，再除以同類參數(shù)的極大值和極小值差值，使得每項(xiàng)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)均在0～1之間；

3）權(quán)系數(shù)的確定 考慮到各項(xiàng)參數(shù)對(duì)裂縫的敏感程度有差異，該次研究以成像資料為參考，泥漿漏失和動(dòng)態(tài)資料為標(biāo)定，通過(guò)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，得到各項(xiàng)參數(shù)的最佳權(quán)系數(shù)：校正裂縫線密度權(quán)系數(shù)為0.272，裂縫面密度權(quán)系數(shù)為0.244，雙井徑差值權(quán)系數(shù)為0.074，巖性曲線權(quán)系數(shù)為0.087，聲波時(shí)差權(quán)系數(shù)為0.076，補(bǔ)償中子權(quán)系數(shù)為0.078，補(bǔ)償密度權(quán)系數(shù)為0.089，深淺側(cè)向電阻率差（比）權(quán)系數(shù)為0.026（0.025），裂縫發(fā)育層厚權(quán)系數(shù)為0.069。

4）裂縫權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)的確定 將標(biāo)準(zhǔn)化后的9個(gè)參數(shù)，分別乘以該類參數(shù)的權(quán)系數(shù)，得到單項(xiàng)權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，再將單項(xiàng)權(quán)衡分?jǐn)?shù)相加，即為裂縫的權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)F。其計(jì)算公式為：

式中：F為裂縫權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)；xi為標(biāo)準(zhǔn)化后表征裂縫性質(zhì)的參數(shù)；ai為權(quán)系數(shù)。

2.3.2 裂縫級(jí)別劃分

表1 A油田J組有效裂縫層分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 實(shí)例分析

在敘利亞A油田裂縫性灰?guī)r油藏測(cè)井綜合解釋中，利用上述裂縫識(shí)別和有效性評(píng)價(jià)方法，取得了較好的效果。

A油田A－10井960～962.4m和967～969.5m井段ρlls、ρlld降低，且有明顯的正差異，Δt和n增大，ρc降低，三者變化一致性好，Ipe略有減?。籉MI圖上顯示有高角度裂縫密集發(fā)育，且張開(kāi)度大，未見(jiàn)充填，屬于裂縫有效性好的層段，2個(gè)層段在鉆井過(guò)程中，泥漿漏失量分別為211.5桶／h和119桶／h（圖7）。利用裂縫有效性定量計(jì)算方法得到2個(gè)井段的F均大于0.5，c在0.42%～0.61%之間，bfo在85～184μm之間。在958～972m層段進(jìn)行試油，日產(chǎn)油達(dá)到290.4桶，綜合評(píng)價(jià)為Ⅰ類裂縫發(fā)育層。

圖7 A－10井Ⅰ類有效裂縫儲(chǔ)層測(cè)井綜合評(píng)價(jià)

A－15井858～866.2m和869.2～871.3m井段常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征與 A－10井960～962.4m、967～969.5m井段相似，均顯示有裂縫發(fā)育，但FMI圖上淺層的裂縫條數(shù)明顯少于深層的2個(gè)層段，且角度變小，顏色相對(duì)明亮，表明淺層bfo小，局部被充填，屬于裂縫有效性中等的層段（圖8）。其泥漿漏失量遠(yuǎn)小于深層，僅為48.3桶／h。計(jì)算的c在0.42%～0.61%之間，bfo在85～184μm之間，F(xiàn)在0.28～0.4之間。在855～875m層段進(jìn)行試油，日產(chǎn)油達(dá)到102.8桶，綜合評(píng)價(jià)為Ⅱ類裂縫層。

A－20井820～829m井段ρlls、ρlld有一定的降低，但無(wú)明顯的正差異，F(xiàn)MI圖上該段裂縫發(fā)育少，且多為充填縫。計(jì)算的c小于0.1%，bfo小于20μm，F(xiàn)為0.12，綜合評(píng)價(jià)為Ⅲ類裂縫層。該井初產(chǎn)油僅11.5桶／d，且遞減速度快，很短時(shí)間內(nèi)關(guān)井。

圖8 A－15井Ⅱ類有效裂縫儲(chǔ)層測(cè)井綜合評(píng)價(jià)

4 結(jié)論

1）巖心、常規(guī)測(cè)井和FMI測(cè)井資料相互結(jié)合是識(shí)別和評(píng)價(jià)裂縫的有效方法。在敘利亞A油田，巖心和鏡下資料對(duì)裂縫有直觀顯示，運(yùn)用測(cè)井曲線特征和時(shí)頻分析方法定性識(shí)別裂縫的效果良好，F(xiàn)MI測(cè)井能夠準(zhǔn)確區(qū)分真假裂縫。

2）A油田有效裂縫具有裂縫角度高、充填程度低、密度和裂縫張開(kāi)度大的特點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算裂縫孔隙度、裂縫張開(kāi)度，并結(jié)合裂縫權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)的方法，將J組裂縫層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3類進(jìn)行有效性評(píng)價(jià)，分析結(jié)果與試油、生產(chǎn)情況符合好。

［1］管英柱，李軍，張超謨，等 .致密砂巖裂縫測(cè)井評(píng)價(jià)方法及其在迪那2氣田的應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2007，29（2）：70～74.

［2］高松陽(yáng) .測(cè)井資料在裂縫識(shí)別中的應(yīng)用——以H地區(qū)砂巖儲(chǔ)層為例 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2009，31（2）：272～274.

［3］彭仕宓，索重輝，王曉杰，等 .整合多尺度信息的裂縫性儲(chǔ)層建模方法探討 ［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，26（4）：2～7.

［4］劉紅岐，劉詩(shī)瓊，劉靜 .復(fù)雜致密儲(chǔ)層裂縫特征研究 ［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，34（4）：62～68.

［5］陳冬，魏修成 .塔河地區(qū)碳酸鹽巖裂縫型儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù) ［J］.石油物探，2010，49（2）：147～152.

［6］李曉燕，蔣有錄，陳濤 .古風(fēng)化殼孔隙與裂縫發(fā)育特征及其油氣地質(zhì)意義 ［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，32（1）：60～64.

［7］李佳陽(yáng)，夏寧，秦啟榮 .成像測(cè)井評(píng)價(jià)致密碎屑巖儲(chǔ)層的裂縫與含氣性 ［J］.測(cè)井技術(shù)，2007，31（1）：17～20.

［8］張鳳生，司馬立強(qiáng)，趙輝 .獅子溝地區(qū)裂縫識(shí)別和參數(shù)計(jì)算方法研究 ［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，29（2）：16～19.

［9］吳豐，司馬立強(qiáng)，梁曉宇，等 .青西油田窿六區(qū)塊裂縫型儲(chǔ)層流體性質(zhì)判別 ［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，27（5）：17～26.