致密砂巖儲層裂縫識別方法研究

周曉峰　金成林　周立夫,2　許文郢,2

（1長江大學地球科學學院湖北武漢430100；2非常規油氣湖北省協同創新中心湖北武漢430100）

致密砂巖儲層裂縫識別方法研究

周曉峰1，2金成林1周立夫1,2許文郢1,2

（1長江大學地球科學學院湖北武漢430100；2非常規油氣湖北省協同創新中心湖北武漢430100）

隨著國內外大量裂縫性油氣藏的發現和開發，儲層裂縫的研究得到極大的重視，并且對其研究力度不斷加大。研究認為裂縫識別技術是裂縫特征和形成機理研究的關鍵，同時裂縫的發育受到多種內因和外因的影響，這又對裂縫的識別增加了更大的難度。本文在前人研究基礎之上，總結了目前儲層裂縫識別的技術方法，對裂縫性儲層的實際成產和裂縫的理論研究有一定的指導意義。

致密砂巖儲層裂縫識別成像測井

1　引言

致密儲層的勘探開發實踐表明，裂縫是造成油氣局部高產的關鍵因素，由于裂縫的存在，大大改善了儲層的有效孔隙度和滲透率。準確的識別裂縫，對儲層的評價和預測有著非常重要的作用。根據裂縫傾角，將儲層裂縫分為水平縫（≤15°）、低角度縫（15°-45°）、高角度縫（45°-75°）、直立縫（≥75°），不同類型的裂縫在測井曲線上有不同的響應特征，據此可以對裂縫進行識別，另外，隨著新技術的發展，一些其他技術方法也被用于裂縫識別。

2　地質方法

2.1巖心觀察法

巖心觀察法是最基本，最直觀，最可靠的方法，是研究儲層裂縫的一個重要而直接的手段。通過對巖心裂縫的直接觀察和巖心薄片中微裂縫的顯微鏡下觀察，統計出相關裂縫特征參數，從而對地下儲層裂縫的分布特征進行描述、分析、模擬和預測。通過巖心觀察統計結果，可以得到裂縫的幾何形態，充填特征，力學性質、形成期次等相關資料。雖然巖心裂縫在目的層位，能直接有效觀察裂縫的發育情況，但是也有一定缺陷，其最大的缺點在于取出的巖心難以保持地下原貌，不能完全代表地下裂縫的發育情況，其次，在取芯的過程中，由于認為和機械因素，會產生一些人工裂縫，因此準確識別天然裂縫，剔除人工裂縫顯得尤為重要。

2.2相似露頭裂縫調查

通過野外露頭可以很好的研究裂縫，相似露頭的裂縫發育特征能有效指導地下裂縫認識。野外相似露頭裂縫與研究區裂縫的對比研究需要滿足以下幾個條件：①兩區相距不遠；②地層層位、巖性和沉積環境相同；③區域構造背景相同；④裂縫的期次、形成環境相同。

3　地球物理方法

裂縫的存在是決定低滲透儲層是否具有經濟價值的關鍵因素。地球物理測井方法，由于其資料全面、信息豐富，可直接獲得地下信息，而成為目前儲層裂縫研究的主要技術方法。

3.1常規測井方法

3.1.1井徑

高角度裂縫切割井壁會造成其附近巖石強度降低，沿裂縫走向形成垮塌。雙井徑曲線一個方向與鉆頭直徑接近，而另一個方向大于鉆頭直徑，平面上形成橢圓。單井徑曲線也具有裂縫發育處井徑比致密層擴張的特點[3]。

3.1.2雙側向測井

裂縫產狀、開度、垂直延伸、組合方式都會影響雙側向測井曲線的響應特征，其中對雙側向測井影響最大的是裂縫產狀。裂縫傾角不同，雙側向測井曲線幅度差不同，據此可以大致判斷不同傾角類型裂縫。儲層中由于低角度裂縫的發育，泥漿侵入地層較深，深淺雙側向的差異較小或無差異，電阻率低值，且井段顯示較短；由于高角度裂縫的存在，泥漿侵入地層淺，深淺雙側向有明顯的正差異，井段顯示較長，電阻率中低值。垂直裂縫在雙側向測井曲線上顯示正異常（LLD>LLS），而水平裂縫顯示負異常。

3.1.3微側向測井

微側向測井在微電極極板上加有與主電極同極性的環形屏蔽電極的電極系，以減小泥餅的影響，主要反映沖洗帶的電阻率。在測量時貼井壁，在裂縫發育段，電阻率急劇減小，出現低阻異常，電阻率曲線出現低阻跳躍，據此可以判斷儲層中的裂縫發育狀況。

3.1.4補償聲波測井

聲波時差隨著裂縫傾角的增加而降低，水平縫和低角度縫發育的井段，聲波時差增大，聲波測井曲線響應特征明顯，出現周波跳躍現象，其幅度與裂縫開度和密度有正相關關系；垂直縫和高角度縫對聲波時差的影響很小或者沒有影響，測量值與無裂縫的值很接近。

3.1.5聲波全波列測井

聲波通過裂縫時的幅度和裂縫的傾角以及聲波各子波的波型有關，一般說來，低角度裂縫對橫波幅度衰減大些，高角度裂縫對縱波幅度衰減大些。據克波洛夫實驗，當裂縫接近垂直或水平時，縱波幅度衰減很小，裂縫傾角在35°-50°縱波衰減較大；橫波在30°以下低傾角裂縫衰減很大，裂縫傾角40°-65°衰減很小，傾角大于80°橫波的衰減有所增加。如果能與其他測井方法綜合應用，能得到更準確的結果。

3.1.6補償中子測井

在致密砂巖段，補償中子測井曲線為一條平直的直線，基本無幅度。若井段中有裂縫的存在，會增大地層孔隙度，并且泥漿的傾入會導致含氫指數增加，補償中子測井曲線上會出現異常幅度。

3.1.7補償密度測井

由于裂縫的發育會造成巖石體積密度降低，補償密度測量值極低，而補償中子則會出現明顯的高值，利用補償密度和補償中子測井曲線重合可以劃分七層。

3.2特殊測井方法

3.2.1聲電成像測井

成像測井資料對井壁的覆蓋面積大，縱向分辨率較高，因此可以利用FMI或FMS成像測井資料確定裂縫層，定量計算裂縫相關參數，判斷天然裂縫的發育程度和誘導裂縫的發育狀況。天然裂縫與誘導縫在形態上有以下區別：①誘導縫排列整齊且規律性強，天然裂縫分布不規則；天然裂縫通常單個出現，而誘導縫常常成組且對稱分布。②天然裂縫縫面不太規則且縫寬變化大，誘導縫縫面平直且縫寬變化較小；③誘導縫的徑向延伸較小，故在深側向電阻率值下降不明顯；

3.2.2地層傾角測井

電導率異常檢測是針對致密地層以探測裂縫為目的對傾角測井進行的一種特殊處理方法，其主要原理是高阻致密地層中由于裂縫的發育，導致泥漿的侵入，從而在裂縫發育段產生低阻異常。高角度縫往往在對稱的極板上出現連續較長的異常，而低角度裂縫異常則是不規則的出現在極板上且多為薄的尖峰。一般說來，在地層傾角測井圖像上，難以區分泥質條帶和低角度及水平裂縫。

4　BP神經網絡模式識別法

BP神經網絡模型是由權值實現正向映射。利用校驗數據通過

BP算法及作用函數來確定隱含層的節點數目，通過誤差反向傳遞和連續修正，直至期望值和實際值之間的誤差最小。利用隨機數據點進行網絡結構選擇的計算時，當期望值與實際交叉檢驗的預測值間有較好的一致性時，說明預測所得的裂縫密度與實際成像測井解釋所反應的裂縫密度趨勢基本一致，即可進行裂縫的識別。

5　計算機層析法--CT掃描法

CT掃描法能在無損的情況下了解巖芯中裂縫的發育情況，同時能保持巖芯的原始狀態，不需要洗油等過程。在CT掃描圖像上一般都可見基質較淺的區域內發育條狀或線狀的深色區域，其中連續的低密度區即是裂縫發育區，其CT值一般均較低。不同填充物，其CT值不同，可根據裂縫中的充填物確定裂縫的有效性。將一些孤立的黑色斑點，低密度區，解釋為較大的孔隙；淺色區，高密度區，一般為巖石的骨架和基質。在進行裂縫要素統計時要注意，CT掃描有一定的厚度，其圖像中所給出的裂縫寬度實際上是裂縫在切片上的投影，需要通過計算得到裂縫的真實寬度。

6　結論

地質方法能直觀的在露頭和巖心上識別裂縫，是較為直觀可靠的方法。在常規測井資料中，裂縫發育井段出現擴徑，深淺雙側向曲線出現較大差異，微側向曲線出現低阻異常，三孔隙度測井曲線在裂縫段也有明顯的幅度差。聲電成像測井能直觀的識別裂縫，但準確識別出天然縫是關鍵，地層傾角測井能很好的識別高度縫，BP神經網絡模式識別法和CT掃描法是新技術方法，在裂縫識別中也取得了較好的效果。然而單一方法對裂縫的識別有一定的局限性，在實際生產過程中，一般采用多種方法相結合，來進行對儲層裂縫進行識別。

[1]高霞，謝慶賓.儲層裂縫識別與評價方法新進展[J].地球物理學進展，2007,22（5）：1460-1465.

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[3]楊麗.儲層天然裂縫識別技術研究[J].遼寧化工,2011,40(11):1167-1170.

[4]鄧瑞，郭海敏，戴家才等.裂縫性儲層的常規測井識別方法[J].勘探地球物理進展,2007,30(2):1671-8585.

[5]汪華.川西川孝-新場地區須二段致密砂巖儲層裂縫的測井識別與評價[D].成都：成都理工大學，2004.

[6]劉建中，孫慶友，徐國明等.油氣田儲層裂縫研究[M].北京：石油工業出版社，2008:1-2.

P58[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-132-2

周曉峰（1991～），女，長江大學地球科學學院碩士研究生，研究方向為油氣儲層地質。