M油田Mishrif層碳酸鹽巖儲層裂縫識別及裂縫發育程度評價

薛　輝，劉紅岐，李秋英，肖博雅，竇連彬

(1.中國石油華北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘 062550；2.西南石油大學資源與環境學院；3.中國石油華北油田公司采油二廠)

M油田Mishrif層碳酸鹽巖儲層裂縫識別及裂縫發育程度評價

薛輝1，劉紅岐2，李秋英3，肖博雅1，竇連彬1

(1.中國石油華北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘 062550；2.西南石油大學資源與環境學院；3.中國石油華北油田公司采油二廠)

摘要：Mishrif層作為M油田主要目的層段，具有儲層類型復雜、儲集空間多樣、儲層非均質性強、裂縫發育等特點，結合常規及成像測井資料，提出用雙側向法、三孔隙度法、成像測井識別法對Mishrif儲層裂縫進行綜合識別，通過建立裂縫增大系數公式，揭示了滲透率增大系數與裂縫發育程度之間的關系。利用研究成果對B-3井區進行了裂縫識別，取得了較好效果。

關鍵詞：碳酸鹽巖；裂縫識別；成像測井；滲透率增大系數

M油田地處Y國東南部，區域構造上位于美索不達米亞低角度褶皺變形帶[1-2]。前人對Mishrif儲層做了一定的研究，但研究多集中于對Mishrif儲層的巖性及孔隙結構特征的分析[3-4]，而對Mishrif層碳酸鹽巖儲層裂縫的識別及發育程度的評價缺乏更深入的認識。同時本地區構造復雜、沉積旋回多樣、巖性相變快，造成Mishrif油藏儲層非均值性嚴重[5]，再加上碳酸鹽巖后期成巖改造作用的影響，Mishrif油藏勘探開發難度大。因此對Mishrif儲層測井解釋，特別是對裂縫的識別和發育特征的研究是M油田儲層評價的重點。

1儲層特征

1.1物性特征

通過對鉆井巖心觀察以及室內薄片鑒定分析，確定Mishrif儲層巖性以灰巖為主，發育少量的白云巖和砂巖，其中灰巖主要以泥晶灰巖、生屑灰巖、生物礁灰巖為主。對M油田5口重點取心井共計483個巖心樣本進行物性分析(表1)?？傮w上看，Mishrif儲層屬于高孔高滲儲層，孔滲相關性明顯分成兩個區(圖1)，A區孔滲相關性差，低孔高滲，說明樣品明顯受裂縫的影響[6]；B區孔隙度與滲透率正相關，說明B區樣品孔隙發育。

1.2儲集空間特征

Mishrif層的儲集空間有以下幾種類型：

(1)裂縫：顯微鏡下觀察裂縫發育，裂縫見有率(具裂縫的薄片數/總薄片數)為34.78%，縫寬0.02～0.12 mm。統計表明，Mishrif層裂縫以高角度縫為主，同時發育有低角度縫、水平縫，伴隨發育著縫合線。裂縫雖對儲層孔隙度影響不大，但卻可以作為良好的滲流通道，是Mishrif儲層最為主要的儲集類型，且裂縫層段多含油；

表1　M油田Mishrif層物性分布統計

圖1　Mishrif層孔滲關系

(2)溶洞：溶洞是沿著裂縫或微裂縫延伸方向發生溶蝕作用形成的[7]，通過對取心井孔洞統計，Mishrif層孔洞大小在幾十微米到幾厘米不等，最大的孔洞12.3 cm，且孔洞有時會部分或全部被方解石、砂泥質填充，因為儲集空間較大，在鉆井過程中容易發生鉆具放空、泥漿漏失等現象[8]。

(3)晶間孔、晶間溶孔：晶間孔隙在Mishrif儲層中經過壓實、膠結、溶蝕作用后在粒屑灰巖中仍然大量存在，孔徑大小40～400 μm，喉道直徑10～50 μm，雖然晶間孔隙細小，但由于分布普遍，且部分晶間孔經過后期成巖作用的改造形成晶間溶孔[9]，使得儲層的連通性變好，儲集性能更高，因此這類孔隙也是M油田重要的儲集空間類型。

Mishrif層高產的重要原因之一正是由于裂縫、孔洞的存在。

2儲層裂縫的識別

2.1雙側向電阻率識別法

碳酸鹽巖儲層一般具有高的電阻率特征，對于裂縫發育段，由于泥漿侵入的影響，裂縫越發育，雙側向電阻率相對于上下圍巖電阻率下降的幅度就越大，因此可以利用雙側向電阻率識別法來判斷裂縫。在B-31井在3 656-3 659 m處(圖2a)，雙側向電阻率在高阻背景下出現低值，可以看出幅度較小的負差異，說明此段可能發育裂縫，通過電成像資料分析在該處發育一條低角度的裂縫，證實了雙側向的判斷正確。

2.2三孔隙度識別法

聲波在介質中傳播時會繞過不均勻發育的裂縫、孔洞，但當裂縫(特別是低角度縫)十分發育時，聲波必須通過裂縫傳播，造成了聲波時差增大，甚至產生周波跳躍。密度測井由于是貼井壁測量，因此極板在接觸裂縫時由于泥漿的侵入而使得密度測井值降低。中子曲線在裂縫發育段表現增大。在B-32井3 670～3 674 m處(圖2b)，聲波增大，密度降低、中子增大，雙側向電阻率降低，常規測井解釋為裂縫發育段，在成像測井圖上顯示有黑色的正弦波條帶，指示在該深度段有裂縫發育，說明三孔隙度判斷的正確。

2.3成像測井識別裂縫

圖2　常規測井曲線識別裂縫

碳酸鹽巖裂縫按照裂縫的成因分為誘導縫和天然裂縫兩大類，其中天然裂縫由于后期物質(泥質、方解石、黃鐵礦等)的充填造成閉合，形成無效縫，因此又將天然裂縫分為充填縫和張開縫。本文著重分析這些誘導縫、充填縫、張開縫在成像測井圖上的響應特征，總結出Mishrif層裂縫的識別方法。

(1)誘導縫。誘導縫是由于鉆具振動形成的機械破碎縫，或是由于重泥漿與地應力不平衡造成的壓裂縫和應力釋放裂縫。利用成像資料發現M油田主要有機械破碎縫和壓裂縫兩種。機械破碎縫十分微小且徑向延伸很淺，在電成像圖上呈羽毛狀或雁行狀排列。壓裂縫在成像圖上總是以180°或近于180°方位角之差對稱地出現在井壁上。當井身垂直時，它以一條高角度張性裂縫為主[10]。

(2)充填縫。充填縫是裂縫被充填或膠結的裂縫閉合。充填縫由于裂縫張開度太小，裂縫孔隙度和滲透率低，在成像圖上呈亮色的條帶。

(3)張開縫。張開縫是在多期次構造運動后形成的，因而可以切開多種地質體，同時又遭受到地下水的溶蝕和沉淀作用的改造，往往與溶孔、洞伴生，裂縫面不規則，縫寬也有較大的變化，因而在成像圖上表現不規則，為暗色的正弦波形[11](圖2)。

3裂縫發育程度評價

3.1滲透率增大系數

儲層的滲透性與裂縫的發育程度有很大的關系。裂縫的存在使儲層滲透率異常增大、孔滲關系變差，裂縫越發育，滲透率增大的幅度越大。基于這種原理，可以根據滲透率異常增大的幅度對裂縫的發育程度進行研究。在此定義滲透率增大系數Ik[12]公式如下：

(1)

式中：Ik——滲透率增大系數；Kc——巖心分析滲透率，10-3μm2；Kj——由孔隙度計算的滲透率，10-3μm2。

由公式(1)可知，當Ik=1時，說明巖石裂縫不發育，滲透能力由儲層孔隙喉道決定；當Ik>1時,則表明有裂縫發育，且其值越大反映裂縫越發育。通過對M油田Mishrif層巖心數據分析得出Kj公式為：

Kj=0.1275e0.2551φc

(2)

式中：φc——巖心分析孔隙度，%。

為了建立Ik的計算模型，首先識別出巖心裂縫段或成像測井解釋的裂縫段，再根據對應的深度提取常規測井曲線特征值，通過對各種曲線進行回歸分析，結合研究區碳酸鹽巖儲層的特點，與非裂縫斷曲線特征值對比，發現RT、Rxo、GR、AC、DEN五條測井曲線對裂縫的敏感性高，最后進行多元統計分析，得出Ik的計算公式如下：

(3)

為了驗證模型的可靠性，通過與裂縫孔隙度進行對比(圖3)，發現二者具有很好的相關性，即滲透率增大系數大，對應的裂縫孔隙度也就越大，同時在成像圖上也可以得到很好的證明：在滲透率增大系數大的地方，裂縫也越發育。

圖3　滲透率增大系數與裂縫孔隙度對比

3.2裂縫發育程度模擬

以滲透率增大系數作為儲層參數來表征裂縫的發育程度，為了能夠更形象地說明裂縫在三維空間的發育程度，采用隨機建模的方法，對未知井區給出多種可能的預測結果[13]。通過對M油田29口井的滲透率增大系數的計算，做出滲透率增大系數的三維效果圖，模擬的節點數是948×1219×71，滲透率增大系數(Ik)大的區域主要分布M油田的東南部，Ik平均值為36.74，為裂縫發育區。在研究區西北部B-9井區滲透率增大系數較小，滲透率增大系數小于1，為裂縫不發育井區。對M油田滲透率增大系數綜合分析發現，M油田滲透率增大系數主要分布在1～50之間，結合井的實際生產情況，給出了M油田裂縫發育程度評價表(表2)。

表2　M油田Mishrif層裂縫發育程度評價

4實例

在對M油田Mishrif層碳酸鹽巖儲層研究過程中，應用上述方法對B-33井進行裂縫識別及裂縫發育程度研究，取得較好的效果。在3 833～3 839 m段，該段電性特征同上部圍巖相比，自然伽馬低值，聲波增大，密度降低，中子增大，雙側向有明顯的正差異，常規測井解釋為裂縫發育段，在成像圖上顯示為高角度縫發育(圖4)。該深度處的裂縫增大系數平均值為46.38，說明裂縫發育程度好。滲透率增大系數剖面模型也表明，在B-33井周圍裂縫增大系數較大，說明裂縫發育。2012年6月該井在3 833～3 839 m投產，日產油1 195.91桶，不產水，為高產油井，說明用裂縫增大系數評價裂縫發育程度是可行的，且在高產井中有較好的應用效果。

圖4　B-33井裂縫識別特征

5結論

(1)M油田Mishrif層屬于典型的裂縫孔隙型碳酸鹽巖儲層，且為高孔高滲型儲層，儲層巖性以灰巖為主，發育少量的白云巖和砂巖，其中裂縫、晶間孔、晶間溶孔是Mishrif層主要的儲集類型。

(2)Mishrif儲層裂縫可以根據常規測井曲線(雙側向曲線、三孔隙度曲線)來判斷，在裂縫段雙側向曲線在高阻背景下降低，聲波曲線增大，密度降低，中子增大。張開縫在成像圖呈暗色的波形線，充填縫呈亮色的條帶，誘導縫以羽毛狀或近似180°對稱出現。

(3)可以用滲透率增大系數來說明M油田Mishrif層裂縫發育程度。M油田Mishrif層裂縫滲透率增大系數主要分布在1～50之間，整體上裂縫發育，特別在研究區東南部B-33井區裂縫發育程度好，但在西北部B-9井區孔隙度發育差。

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編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)01-0080-04

收稿日期：2015-07-17

作者簡介：薛輝，碩士，1986年生，2014年畢業于西南石油大學礦產普查與勘探專業，現從事儲層評價及測井精細解釋研究。

基金項目：國家“十二五”重大科技專項“亞太及南美地區復雜油田開發地質關鍵技術研究”(2011ZX05030-005-03)資助。

中圖分類號：P631.8

文獻標識碼：A