天然裂縫有效性影響控制因素淺析

陳陽（中國石油大學（北京），北京　102249）

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天然裂縫有效性影響控制因素淺析

陳陽
（中國石油大學（北京），北京102249）

摘要：以阿曼油田Shuaiba油藏天然裂縫有效性為研究對象，綜合利用巖心測井、常規(guī)測井、成像測井、巖心薄片等相關(guān)資料，對天然裂縫有效性控制因素進行較深入的分析。經(jīng)過分析，總結(jié)出了影響天然裂縫有效性的主要控制因素，并對有效性進行評價，這對提高該區(qū)塊儲層流體的流動性，進而提高油氣田的采收率具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：裂縫有效性；阿曼油田；控制因素；天然裂縫

1　裂縫基本特征

1.1裂縫的發(fā)育類型

對成像測井影像分析可知，在所有的裂縫中主要發(fā)育不連續(xù)的傳導縫（DCF）和連續(xù)的高阻縫（CCF），而不連續(xù)的高阻縫（DRF）和連續(xù)的傳導縫（CRF）相對不發(fā)育。從裂縫的有效性分析，連續(xù)的傳導縫（CRF）和不連續(xù)的傳導縫（DCF）有效性比較好，是流體流動的主要通道；而不連續(xù)的高阻縫（DRF）連續(xù)性低，只有部分流體可以從中通過，是少數(shù)流體的流動通道；連續(xù)的高阻縫（CCF）幾乎是無效的裂縫，不能作為流體的流動通道[1]。由此看出，這18口井中的天然裂縫發(fā)育狀況非常良好，對于流體的流動和開采都具有非常重要的作用。

1.2裂縫的組系

裂縫組系主要是可以根據(jù)裂縫發(fā)育的走向統(tǒng)計圖和巖心薄片裂縫照片中的基本特征來識別，裂縫按照組系發(fā)育，增加了裂縫的密度，從而對于油氣藏的開發(fā)具有不可忽視的作用。根據(jù)已有的資料統(tǒng)計顯示該研究工區(qū)裂縫組系清楚，主要發(fā)育NW-SE向的裂縫。

1.3裂縫的充填性

裂縫的充填性是又一個影響裂縫有效性的重要參數(shù)[2]。本文主要對工區(qū)的巖心裂縫充填性進行了簡單的統(tǒng)計，共24條裂縫屬于未充填縫，占所有統(tǒng)計裂縫條數(shù)的63 %；而充填縫共有14條，占所有統(tǒng)計縫的37 %。

1.4裂縫的力學性質(zhì)

根據(jù)裂縫是否成組共軛產(chǎn)出、是否有裂縫階步、是否有充填物、縫面平直光滑與否等情況對裂縫的力學性質(zhì)進行綜合判斷。通過對38條裂縫力學性質(zhì)的分析判斷，裂縫的破裂力學性質(zhì)主要以張性為主，在38條裂縫中共有33條為張性裂縫，占87 %；其余5條為剪性裂縫，占13 %。

2　裂縫有效參數(shù)特征

2.1巖心薄片裂縫張開度測量及統(tǒng)計

本次研究共觀察了10口井51張裂縫薄片，對巖心薄片裂縫寬度的統(tǒng)計表明，裂縫長度整體上看比較統(tǒng)一，其中裂縫寬度主要集中在6 mm和2.6 mm，而寬度為10 mm和100 mm的裂縫條數(shù)較少，51條裂縫平均寬度為5.41 mm。

2.2成像測井裂縫張開度計算及分布

2.2.1裂縫的產(chǎn)狀、寬度

2.2.1.1裂縫的產(chǎn)狀根據(jù)裂縫產(chǎn)狀對裂縫類型的劃分，裂縫分為以下幾種類型：（1）垂直縫，裂縫傾角為85°～90°；（2）高角度斜交縫，裂縫傾角在45°～85°；（3）低角度斜交縫，裂縫傾角為5°～45°；（4）水平裂縫，傾角為0°～5°；（5）網(wǎng)狀或不規(guī)則裂縫[3]。經(jīng)過統(tǒng)計，裂縫主要分布在80°～100°，即所統(tǒng)計的裂縫主要發(fā)育高角度裂縫和垂直裂縫，而對于水平裂縫基本是不發(fā)育的。

2.2.1.2裂縫的寬度成像測井所測得的裂縫的寬度均在毫米級，由于受測量精度和人為誤差的影響，因此測量結(jié)果不僅反映了不同類型裂縫及不同巖性中裂縫的寬度的相對值，可用于對裂縫寬度、裂縫有效性進行評價[4]。

根據(jù)成像測井裂縫識別結(jié)果解釋出裂縫寬度，裂縫寬度主要分布在0.11 mm～0.2 mm，由此可以看出，在所研究的裂縫中，裂縫的有效性屬于中等水平，對油藏的開采有一定的幫助。

2.2.2成像測井裂縫寬度校正將實驗所獲得的裂縫參數(shù)和裂縫的實際參數(shù)進行對比分析，建立其擬合校正關(guān)系。這里通過將多次電阻率成像測井測量所獲取的裂縫寬度與實驗模型所設計的實際裂縫寬度進行對比，擬合獲得裂縫視寬度與地層中裂縫真實寬度的校正關(guān)系式（1）（見圖1），其相關(guān)系數(shù)超過0.9[5]。

式中：x-實際裂縫寬度，mm；y-圖像裂縫寬度（裂縫視寬度），mm。

通過實驗，發(fā)現(xiàn)上述關(guān)系在y取值小于0.8 mm時，該關(guān)系較好，相關(guān)程度高，而該區(qū)間范圍內(nèi)正好是電成像測井所解釋的裂縫視寬度值的主要分布范圍，因此，基于式（1）對電成像測井所解釋的裂縫視寬度進行校正是有實驗根據(jù)的[6]。

圖1　實際寬度與圖像裂縫寬度關(guān)系圖

3　裂縫有效性控制因素及評價

3.1裂縫有效性控制因素

3.1.1斷層對裂縫有效性的影響對裂縫寬度與裂縫到斷層之間的距離做了統(tǒng)計，結(jié)果（見圖2），從圖2中可以得出，裂縫的寬度與裂縫到斷層之間的距離呈負線性相關(guān)，即距離斷層越近的裂縫密度越大，反之密度越小?？梢姡芽p的發(fā)育與斷層相關(guān)性非常密切，裂縫距離斷層越近，受到斷層影響就越大。

3.1.2巖性對裂縫有效性的影響利用常規(guī)測井測試結(jié)果資料，對各層巖性剖面的分布進行整理分析，工區(qū)中各層巖性主要是泥巖和灰?guī)r，統(tǒng)計各裂縫分布，85.09 %的裂縫都發(fā)育在灰?guī)r中，而在大多數(shù)泥巖中裂縫不發(fā)育，這與巖心觀察結(jié)果（92.25 %的裂縫發(fā)育在灰?guī)r中）也是符合的。

圖2　裂縫寬度與裂縫到斷層距離相關(guān)性圖

3.1.3厚度對裂縫有效性的影響巖層厚度是又一個對裂縫有效性具有重要影響不可忽略的因素[7]。巖層的厚度與巖層所能承受的地應力等因素有關(guān)，巖層越厚的層段，巖石所能承受的周向應力越大，天然裂縫就越不容易形成，在形成的天然裂縫中，裂縫的有效性會直接受到影響。分析小層厚度與裂縫寬度的線性關(guān)系，裂縫寬度與小層厚度呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，即裂縫寬度隨小層厚度的增加而減小。

3.1.4現(xiàn)今地應力對裂縫有效性的影響該研究區(qū)的現(xiàn)今水平最大主應力方向為西北-東南向。根據(jù)天然裂縫成像測井資料，對研究區(qū)18口井的走向和相應裂縫寬度進行統(tǒng)計可知，有效性相對較好的天然裂縫主要發(fā)育在東南-西北向，這與得到的研究區(qū)現(xiàn)今水平最大主應力方向是一致的，這是因為地應力的存在將對已有的垂直于應力方向的天然裂縫進行擠壓，從而減小了該方向裂縫的寬度，使該方向的裂縫有效性減?。粚τ谄叫杏诘貞Ψ较虻牧芽p，由于相應方向的巖石在地應力的作用下向裂縫兩旁擠壓，擴大了裂縫的寬度，大大地增加了地應力方向的天然裂縫的有效性。

3.2裂縫有效性的評價

3.2.1縱向上各層段之間張開度的差異由于受到上下巖層重力不同以及所處的區(qū)域差異等因素的影響，使得同一口井在縱向上各層段之間的張開度存在很大的差異[8]，統(tǒng)計了已知的10口井的常規(guī)測井各井不同小層的裂縫寬度，將不同井同一小層的裂縫寬度求和，得到了該工區(qū)不同小層裂縫寬度之間關(guān)系圖（見圖3）。從整體來看，各小層天然裂縫張開度存在明顯的差異，天然裂縫在E1小層張開度達到了0.609 mm，在所有小層中有效性是最好的，這可能和小層所處的層段是有關(guān)系的，其處于井段的最上層，該層天然裂縫有效性受到上覆巖層影響最小，所以其有效性最好；可是，從圖3中可以看出天然裂縫有效性最差的小層是處于第二層的E2層，這除了和上覆巖層壓力有關(guān)外，該層段可能受到如層段性質(zhì)、層段巖性等其他因素影響更嚴重?？傊v向上各層段天然裂縫有效性是在多因素的綜合影響下的結(jié)果。

3.2.2平面上張開度的差異由于地層存在較為嚴重的平面非均質(zhì)性等各種因素的影響，處于同一小層的不同裂縫之間也會存在很嚴重的裂縫寬度不一致的現(xiàn)象[9]。對各井B層裂縫寬度的統(tǒng)計可以看出，在B層段上，DL-18井的裂縫寬度最大。同時，靠近斷層的天然裂縫的有效性明顯比遠離斷層的裂縫的有效性好，這也說明了斷層的存在對平面上裂縫有效性是有積極影響作用的。

圖3　各層段裂縫寬度分布圖

4　結(jié)論

（1）阿曼油田Shuaiba油藏主要發(fā)育不連續(xù)的傳導縫（DCF）和連續(xù)的高阻縫（CCF）；研究工區(qū)裂縫組系清楚，主要發(fā)育NW-SE向的裂縫；63 %裂縫屬于未充填縫；裂縫的破裂力學性質(zhì)主要以張性為主。

（2）裂縫有效性控制因素主要包括斷層、巖性、厚度和地應力。裂縫的發(fā)育與斷層相關(guān)性非常密切，裂縫

距離斷層越近，受到斷層影響就越大；85.09 %的裂縫都發(fā)育在灰?guī)r中，而在大多數(shù)泥巖中裂縫不發(fā)育；裂縫寬度與小層厚度呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，即裂縫寬度隨小層厚度的增加而減小；有效性相對較好的天然裂縫主要發(fā)育在東南-西北向，這與得到的研究區(qū)現(xiàn)今水平最大主應力方向是一致的。

參考文獻：

［1］康義逵，任文清.極值主曲率法預測天然裂縫發(fā)育帶的方法與實踐［J］.油氣井測試，2002，11（4）:22-23.

［2］康義逵，朱用斌，任文清，等.構(gòu)造濾波分析技術(shù)在預測裂縫發(fā)育帶中的應用［J］.西部探礦工程，2009，（Z1）:141-142.

［3］杜新勇，張繼昌，何震華，等.安棚油田深層系天然裂縫控制因素分析［J］.斷塊油氣田，2004，11（1）:26-27.

［4］鄭軍，劉鴻博，周文，等.阿曼五區(qū)塊Daleel油田儲層裂縫識別方法研究［J］.測井技術(shù)，2010，34（3）:251-256.

［5］張鳳生，司馬立強，趙冉，等.塔河油田儲層裂縫測井識別和有效性評價［J］.測井技術(shù)，2012，36（3）:261-266.

［6］曾聯(lián)波，等.柴達木盆地西部古近系儲層裂縫有效性的影響因素［J］.地質(zhì)學報，2012，（11）:1809-1814.

［7］施英，李勇，姚軍.天然裂縫性油藏雙孔雙滲數(shù)學模型的求解與應用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008，（2）:69-72+77.

［8］熊建平.地應力與裂縫的研究［J］.石油化工應用，2011，30 （4）:14-16.

［9］周新桂，張林炎，范昆.油氣盆地低滲透儲層裂縫預測研究現(xiàn)狀及進展［J］.地質(zhì)論評，2007，52（6）:777-782.

The control factors of effectiveness of naturally fracture

CHEN Yang
（China University of Petrlem-Beijing，Beijing 102249，China）

Abstract:In this paper,comprehensive utilization of core logging,conventional logging,iamging logging（FMI）and core data are carried out to research the effectiveness of fractures.After analysis,summarized the main control factors of influence on the effectiveness of natural fracture,this study to improve the liquidity of the reservoir fluid and the recovery efficiency of oil and gas has a certain guiding significance.

Key words：effectiveness of fracture；oman oil field；control factors；natural fractures

作者簡介：陳陽，女（1990-），2014年本科畢業(yè)于成都理工大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)為中國石油大學（北京）石油與天然氣工程專業(yè)在讀碩士，郵箱：mengxiang01267@163.com。

*收稿日期：2016－01-07

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.015

中圖分類號：TE344

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）03-0057-04