基于巖心物性資料和成像資料的儲層裂縫評價方法

徐平，章成廣

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

朱雷

(中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

基于巖心物性資料和成像資料的儲層裂縫評價方法

徐平，章成廣

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

朱雷

(中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木盆地庫車坳陷克深地區(qū)超深層儲層埋藏深，地層條件復雜，網(wǎng)狀縫-垂向縫發(fā)育，為裂縫-溶蝕孔型儲層。在裂縫型儲層中，裂縫不僅是油氣的儲存空間，更是油氣的滲流通道，因此裂縫識別對儲層評價至關重要。從裂縫形成機理出發(fā)，結合高壓巖心試驗，研究了一套針對克深地區(qū)致密砂巖儲層裂縫識別的方法，即利用巖心試驗方法得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率，并與常規(guī)孔隙度和滲透率進行擬合，得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率的計算公式。計算結果與成像測井資料識別結果符合率為75%，說明該方法在評價致密砂巖裂縫型儲層中具有一定的適用性。

裂縫識別；視裂縫孔隙度；視裂縫滲透率；致密砂巖

克深地區(qū)位于塔里木盆地庫車坳陷，儲層埋藏深，地層條件復雜，由于受強烈構造擠壓作用的影響，該地區(qū)網(wǎng)狀縫-垂向縫發(fā)育。根據(jù)大量的試驗分析表明，克深地區(qū)的成巖疊加效應為強構造擠壓效應-強溶蝕-中等埋藏壓實-中等膠結效應，主要發(fā)育裂縫-溶蝕孔型儲層。而在裂縫型儲層中，裂縫不僅是主要的油氣儲集空間，更是連通基質孔隙的主要滲流通道，控制著儲層的產(chǎn)能[1]。大多數(shù)低孔、低滲儲層能夠開發(fā)，很大程度上是因為裂縫系統(tǒng)的存在[2]。因此裂縫識別是儲集層油氣產(chǎn)能評價的基礎。

目前裂縫識別主要有3種方法：①巖心的觀察與描述[3]，該方法直觀、可靠，但受取心技術和成本的限制；②利用常規(guī)測井資料識別裂縫[4]，該方法受干擾因素較多，縱向分辨率有限，針對性差；③利用地層傾角測井、聲波成像及微電阻率成像測井等測井新技術識別裂縫[5]。結合上述方法的優(yōu)缺點，張娟等[6]從巖心裂縫研究入手，系統(tǒng)分析了儲層中裂縫的常規(guī)測井曲線響應特征，應用逐步判別分析法對裂縫進行識別。靳秀菊等[7]在巖心觀察、成像測井識別裂縫的基礎上，利用深側向電阻率與自然伽馬、孔隙度的交會圖版法識別致密巖性段裂縫，采用電阻率濾波差值法識別孔隙發(fā)育段裂縫。高霞等[8]提出計算機層析成像技術、ANN技術和灰色綜合評判法識別裂縫，計算機層析技術限于巖心的室內評價，ANN技術即神經(jīng)網(wǎng)絡，先利用關鍵井、關鍵層數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練，再用訓練好的網(wǎng)絡對未知層段進行處理。

為了更好地評價裂縫，該次研究將裂縫發(fā)育程度分為Ⅰ級、Ⅱ級、 Ⅲ級，其中Ⅰ級為裂縫發(fā)育，Ⅱ級為裂縫較發(fā)育，Ⅲ級為裂縫不發(fā)育。結合克深地區(qū)的儲層特點，研究了一套針對該地區(qū)儲層的裂縫識別方法，即采用裂縫發(fā)育等級圖版、裂縫孔隙度、裂縫滲透率評價儲層裂縫發(fā)育程度；將裂縫參數(shù)與成像測井資料對比，得到判別裂縫發(fā)育程度的等級評價表，從而對沒有成像資料的井進行裂縫發(fā)育等級評價。

1 裂縫參數(shù)求取

圖1 巖石應力應變關系圖

圖2 克深地區(qū)A井區(qū)φr與p關系圖

圖3 克深地區(qū)A井區(qū)φf與φ、K關系圖

巖石受上覆壓力及飽和流體孔隙壓力作用，引起孔隙度的變化。當上覆壓力增加時，巖石會產(chǎn)生形變。如圖1所示，在低壓ab段為彈性階段，巖石發(fā)生彈性形變，其應變可以恢復；當壓力繼續(xù)增加進入高壓bc段時，巖石由彈性階段進入塑性階段，產(chǎn)生不可逆的塑性變形。對于堅硬的巖石，ab段很短，巖石表現(xiàn)出脆性破壞，即當上覆壓力超出屈服應力時，巖石產(chǎn)生破裂[9]。

通過高壓三軸巖心試驗模擬出地層巖石受上覆壓力時孔隙度和滲透率的變化，并記錄孔隙度、滲透率與純上覆巖層壓力的關系。假設標準大氣壓下的孔隙度為φ0，不同壓力下的孔隙度為φ，則孔隙度相對變化率為φr=(φ0-φ)/φ0；同理可求出滲透率相對變化率Kr。由φr與壓力p的關系可估算裂縫孔隙度。如圖2所示，在低壓ab段時，φr大，巖石承受的p也不斷增加；而在bc段p較高時，φr很小。考慮到曲線最后部分代表的是與視裂縫孔隙度有關的相對孔隙度的變化區(qū)域，外推直線到壓力為0，得到φr,并與φ0相乘，即為視裂縫孔隙度(圖3)。同理可求出視裂縫滲透率(圖4、5)。

根據(jù)克深地區(qū)A井區(qū)覆壓孔滲測量試驗結果，得到視裂縫孔隙度與常規(guī)孔隙度、滲透率的擬合關系：

φf=0.1404φ+0.031

R2=0.6956

(1)

φf=0.1996lnK+1.0869

R2=0.7339

(2)

同理可以得到視裂縫滲透率與常規(guī)孔隙度、滲透率的擬合關系：

Kf=0.9667K-0.0038R2=0.9921

(3)

Kf=0.0009e1.2511φR2=0.694

(4)

式中：φ為常規(guī)孔隙度，%；K為常規(guī)滲透率，mD；φf為視裂縫孔隙度，%；Kf為視裂縫滲透率，mD。

2 裂縫發(fā)育等級評價

在有成像測井資料的井中，以成像測井資料提取的裂縫參數(shù)為主，評價裂縫發(fā)育程度。張曉峰等[10]研究出裂縫的發(fā)育程度可以由裂縫密度描述：裂縫密度大于4條/m的層段，裂縫發(fā)育等級為Ⅰ級；裂縫密度在1～4條/m之間的層段，裂縫發(fā)育等級為Ⅱ級；裂縫密度小于1條/m的層段，裂縫發(fā)育等級為Ⅲ級。同時建立裂縫參數(shù)與常規(guī)測井之間的相互關系，并且根據(jù)得到的關系式，求取該地區(qū)其他井的裂縫參數(shù)，從而對裂縫的發(fā)育程度進行評價。

圖4 克深地區(qū)A井區(qū)Kr與p關系圖

圖5 克深地區(qū)A井區(qū)Kf與φ、K關系圖

裂縫發(fā)育等級?f/%Kf/mD裂縫發(fā)育(Ⅰ級)>0.2>0.072裂縫較發(fā)育(Ⅱ級)0～0.20.028～0.072裂縫不發(fā)育(Ⅲ級)0<0.028

筆者總結了克深地區(qū)有成像測井資料的井，將φf、Kf與裂縫發(fā)育等級進行對比：當φf大于0.2%、Kf大于0.072mD時，致密砂巖裂縫型儲層對應的裂縫發(fā)育等級為Ⅰ級，即裂縫發(fā)育；當φf在0%～0.2%、Kf在0.028～0.072mD時，對應的裂縫發(fā)育等級為Ⅱ級，即裂縫較發(fā)育；當φf為0%、Kf小于0.028mD時，對應的裂縫發(fā)育等級為Ⅲ級，即裂縫不發(fā)育(表1)。

3 實際應用

圖6為克深地區(qū)A1井裂縫發(fā)育等級評價成果圖。在6782～6783m段，φf為0%，裂縫密度小于4條/m；6784～6785m井段，φf為0.2%，Kf為0.0772mD，裂縫密度7.896條/m；6789～6791m井段，φf為0%，裂縫密度為0條/m；6803～6806m井段，φf小于0.2%，Kf為0.069mD，裂縫密度為3.89條/m；6799～6801m井段，φf小于0.1%，Kf小于0.028mD，裂縫密度為0條/m；6804～6805m井段，φf小于0.1%，Kf為0.07mD，裂縫密度為3.89條/m。根據(jù)表1，評價出各井段的裂縫發(fā)育結果，并與成像測井識別結果對比，符合率為75%。說明該方法在判別裂縫發(fā)育程度上準確度較高，能夠用于評價裂縫發(fā)育程度。

4 結論

1)利用高壓三軸巖心試驗，模擬出地層巖石受上覆壓力時孔隙度和滲透率的變化，得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率，能夠用于儲層裂縫評價。需要注意的是，在進行高壓三軸巖心試驗時，要選取具有代表性的巖樣，才能得到較準確的試驗數(shù)據(jù)。

圖6 克深地區(qū)A1井裂縫發(fā)育等級評價成果圖

2)通過研究得到了克深地區(qū)以裂縫參數(shù)為基礎的儲層裂縫發(fā)育等級評價表，其評價結果與成像資料評價結果符合率為75%，說明該方法在評價研究區(qū)致密砂巖裂縫型儲層中具有一定的適用性。

3)為了提高評價精度，在對克深地區(qū)儲層裂縫進行評價時，不僅要利用視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率作為評價參數(shù)，還要考慮其他因素對裂縫識別的影響。

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[10]張曉峰，潘保芝.儲層裂縫發(fā)育等級劃分研究[J]. 測井技術，2013，37(4)：393～396.

[編輯] 龔丹

2016-06-22

國家科技重大專項(2011ZX05020-008)。

徐平(1992-)，女，碩士生，主要從事測井解釋方面的研究與學習，1041086027@qq.com。

P631.84

A

1673-1409(2017)3-0021-04

[引著格式]徐平，章成廣，朱雷.基于巖心物性資料和成像資料的儲層裂縫評價方法[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(3):21～24.