三孔隙度測井方法在識別裂縫中的應用

丁建平，趙 越

(大慶油田公司第九采油廠地質(zhì)研究所，黑龍江 大慶 163853)

裂縫性地層中裂縫發(fā)育程度是非常重要的一項研究，裂縫越發(fā)育其產(chǎn)能越高。裂縫的復雜性和地球物理解釋的多解性，每種測井方法都有一定的局限性；各種測井方法具有不同測井響應特點和探測深度，在獲取信息上具有互補性，因此綜合多種測井資料進行分析比單一方法評價裂縫更精確、更詳細。在了解孔隙度測井系列(聲波測井、中子測井、密度測井)測井響應的基礎上，進一步探究用裂縫指示特性系數(shù)來開展裂縫的識別工作。

1 基本原理

裂縫對孔隙度測井系列的響應除了與裂縫本身的發(fā)育強度有關外，還與裂縫的形態(tài)和孔隙度測井類型有關。

根據(jù)聲波測井原理，聲波測量的是井筒中地層的滑行波，反映巖石的原生粒間孔隙度和層間縫，而對天然裂縫和誘導縫沒有響應，如圖1所示。

圖1 聲波測井原理圖Fig.1 Mechanism of acoustic logging

中子測井是對地層單位體積的綜合響應，發(fā)育裂縫的地層等同于孔隙度的增大。并且由于中子具有一定的探測深度(8～14英寸)，在同樣裂縫張開度條件下，誘導縫一般增大較小，天然裂縫則增大較多，如圖2所示。

圖2 中子測井原理圖Fig.2 Mechanism of neutron logging

密度測井測量的是巖石的總孔隙度，由于其探測深度(1～3英寸)小于中子測井，如果發(fā)育的是誘導縫，密度計算的孔隙度要大于中子孔隙度，而天然裂縫，二者相差不大，如圖3所示。

圖3 密度測井原理圖Fig.3 Mechanism of density logging

2 聲波時差孔隙度、中子孔隙度、密度孔隙度比較法

首先計算聲波時差孔隙度、中子孔隙度、密度孔隙度比較法3種孔隙度。

聲波時差孔隙度：

中子孔隙度：

Φcn=CN-VshΦsh

(2)

密度孔隙度：

(3)

式中：Φac為聲波時差孔隙度，小數(shù)；DT為目的層聲波時差，μs/m；DTma為巖石骨架聲波時差，μs/m；DTsh為目的層附近較厚泥巖聲波時差，μs/m；DTf為泥漿濾液聲波時差，μs/m；Vsh為泥質(zhì)含量，小數(shù)；Cp為壓實校正系數(shù)；Φcn為中子孔隙度，小數(shù)；CN為目的層中子孔隙度，小數(shù)；Φsh為目的層附近較厚泥巖中子孔隙度，小數(shù)；Φden為密度孔隙度，小數(shù)；ρma為巖石骨架密度值，g/cm3；ρb為目的層密度值，g/cm3；ρsh為目的層附近較厚泥巖密度值，g/cm3；ρf為泥漿濾液密度值，g/cm3。

然后在裂縫不發(fā)育的砂巖地層對三孔隙度進行歸一化處理，即：

Φcn=a1×Φac+b1

(4)

Φden=a2×Φac+b2

(5)

最后引入2個裂縫指示特征系數(shù)FR1、FR2：

FR1=(a1×Φac+b1)/Φcn

(6)

FR2=(a2×Φac+b2)/Φden

(7)

FR1、FR2對各種裂縫的判別如表1所示，據(jù)此可以識別出裂縫的有無及類型。

表1 裂縫指示特征系數(shù)表

3 裂縫識別實例

根據(jù)新站油田葡萄花油層8口井微電阻率掃描成像解釋成果，選取大108-88、大110-72等5口井共12個裂縫不發(fā)育層，利用式(1)、式(2)及式(3)計算三孔隙度，如表2所示。

表2 新站油田葡萄花油層三孔隙度計算表

繪制中子孔隙度—聲波孔隙度交繪圖，結(jié)果如圖4所示。

圖4 中子孔隙度—聲波孔隙度交繪圖Fig.4 Diagram of neutron-acoustic porosity

對Φcn、Φac進行一致化處理，得到Φcn=0.488 0Φac+0.083 3，相關系數(shù)為0.808 9。

繪制密度孔隙度—聲波孔隙度交繪圖，如圖5所示。

圖5 密度孔隙度—聲波孔隙度交繪圖Fig.5 Diagram of density-acoustic porosity

對Φden、Φac進行一致化處理，得到Φden=0.845 7Φac-0.001 6，相關系數(shù)為0.803 8。

最后求得裂縫指示特征系數(shù)FR1、FR2分別為：

FR1=(0.488 0Φac+0.083 3)Φcn

FR2=(0.845 7Φac-0.001 6)Φden

該區(qū)塊大112-102井，微電阻率掃描成像圖解釋為有微裂縫發(fā)育，現(xiàn)運用三孔隙度測井方法進行解釋，結(jié)果如表3所示。

表3 三孔隙度測井方法對裂縫的識別

從表3中可以看出，大112-102井PI5-2層、PI6-1層裂縫指示特征系數(shù)FR1<1、FR2<1，說明該層發(fā)育天然裂縫。大112-102井微電阻率掃描成像圖和XMAC圖如圖6所示。由圖6中可以看出，在微電阻率掃描成像圖上，該井在1 657.0～1 658.0 m發(fā)育垂直裂縫，裂縫走向為NE76°，裂縫寬度為1.24 mm。在XMAC圖上，各向異性、反射波均顯示較強，其各向異性方向為近東西向。由于泥漿濾液充填裂縫，造成裂縫處電阻為低值，在微電阻率掃描成像圖上顯示為暗色條紋。

圖6 大112-102井微電阻率掃描成像圖和XMAC圖Fig.6 Figure of EMI image and XMAC for well D112-102

4 結(jié)論

在高角度或垂直裂縫發(fā)育的砂巖地層中，由于聲波測井、中子測井、密度測井對裂縫的響應不同，可以選擇利用三孔隙度測井資料，通過計算裂縫指示特征系數(shù)來識別裂縫，更好地開展儲層裂縫發(fā)育特征的研究。此外，受測井條件的限制，運用該方法時需要注意以下兩點：

(1)該方法從原理上對砂巖地層有效，對泥巖地層無效；

(2)部分閉合裂縫受鉆井影響下，裂縫開度變大，存在一些誤差。