應用電成像測井分析裂縫成因

鄭北均

摘 要：電成像測井不僅可以識別裂縫所在的位置，裂縫的發(fā)育情況，還可以根據(jù)電成像測井的數(shù)據(jù)，計算裂縫的參數(shù)。對裂縫進行定量的分析，對于劃分儲層，計算儲層參數(shù)，評價儲層性質(zhì)等都有極其重要的意義。利用電成像測井技術得到的具有較高分辨率的圖像可以有效地確定地層裂縫的生成原因以及類型，還可以對地層中的共軛裂縫或者張裂縫的產(chǎn)狀進行科學地解釋，研究和識別地層裂縫形成過程中的古構造應力場的方向。因為地層裂縫的存在具有較高的復雜性，電成像測井技術對地層裂縫的數(shù)據(jù)解釋也存在著多解性的問題，利用該技術對裂縫成因進行分析時，應該有效融合常規(guī)測井技術、提取的地層巖芯觀察資料以及所在區(qū)塊的地質(zhì)信息等來系統(tǒng)全面地進行分析。

關鍵詞：地質(zhì)構造 電成像測井 地層裂縫 裂縫圖像 成因分析

1 地層中的裂縫研究方法

裂縫也就是地層中巖石的破裂面，沿著裂縫方向的兩側沒有較為明顯的相對位移。對利用電成像測井技術獲得的二維井壁圖像進行分析時可以發(fā)現(xiàn)，形狀較為規(guī)則平順的裂縫體現(xiàn)出正弦線性特點，具備的灰度和宿主圍巖之間有著較大的差異，可是裂縫兩側的地下儲層電成像測井圖像卻呈現(xiàn)出相同的灰度，根據(jù)此現(xiàn)象可以把其與斷層以及層面相加以識別。

地層中的裂縫是油氣資源的存儲空間以及流通的孔道，對巖芯進行觀察以及利用常規(guī)測井方式對地質(zhì)數(shù)據(jù)進行科學地解釋是對地下儲層中裂縫開展研究的主要方法，可是上述兩種方法都具有一定的應用范圍約束。利用對巖芯進行觀察的手段受到鉆取巖芯所投入的資金成本和鉆取巖芯收獲率的影響，除非采用定向鉆取巖芯的方法，否則不能得到與地下儲層中的裂縫有關的方位數(shù)據(jù)。更為特殊的是，地下儲層裂縫發(fā)育條件較好的井段，鉆取到的巖芯就越容易碎裂，難以觀察到巖石裂縫的實際情況。常規(guī)測井方法雖然可以對地下儲層中的裂縫發(fā)育區(qū)段進行數(shù)據(jù)解釋，可是不能對裂縫個體方面的數(shù)據(jù)進行收集。

2 構造裂縫與非構造裂縫

地層中的裂縫根據(jù)形成的原因不同可以分為構造裂縫和非構造裂縫兩個種類。構造裂縫是受到地層構造應力而生成的，裂縫的表面較為平整，利用電成像測井技術得到的圖像上可以應用正弦線形實現(xiàn)精準的擬合，裂縫的寬度數(shù)值保持不變，而且可以成組地形成裂縫，相同組別的裂縫具備的產(chǎn)狀較為相似。依據(jù)體現(xiàn)出來的產(chǎn)狀特點，可以把不同構造裂縫之間的關系進行如下劃分：①裂縫的傾斜角度、方向基本類似，就是同組別的構造裂縫 ；②地層裂縫產(chǎn)狀參數(shù)體現(xiàn)出大于 2 個裂縫組以上的特點，可以歸結為 2 組或者多組的構造裂縫 ；③形成的裂縫之間的角度差為 180 °，傾斜的角度近似相同，兩條裂縫之間呈現(xiàn)相切關系，兩兩出現(xiàn)的情況下，可以把其認定為共軛裂縫。非構造裂縫是由于不同種類的地質(zhì)外力相互作用條件下產(chǎn)生的，例如，巖體的風化作用、巖石的溶解塌陷所形成的地質(zhì)產(chǎn)物。裂縫的形狀并不是十分的規(guī)則，在電成像測井圖像上不能利用正弦線形進行精準地擬合，其具備的寬度會有很大的不同，產(chǎn)狀不會跟構造裂縫一樣具備很好的規(guī)律性。對某油田的地下儲層進行電成像測井分析時發(fā)現(xiàn)，非構造裂縫種類有巖石風化形成的裂縫、巖石溶解塌陷造成的裂縫等。風化裂縫多見于奧陶紀形成地層上部的古風化不整表面下部的 100～200 m 的區(qū)間里，地層裂縫的傾斜角度不大，基本與古地表風化不整合表面之間呈現(xiàn)平行關系，歸屬于較低的傾斜角度或者水平類型的裂縫，形成的原因與古地表升高以及風化對承載力的釋放所產(chǎn)生的應力有著直接的關系。

3 張裂縫與剪裂縫

地層中裂縫按著力學性質(zhì)不同劃分為張裂縫和剪裂縫，是由其應力方向不同而導致的，采用電成像測井技術獲取到的圖像對兩種裂縫進行分析時，應該參考對露頭裂縫進行數(shù)據(jù)解釋時應用的多種參數(shù)來進行全面的識別，主要的內(nèi)容有 ：①張裂縫兩側的地層巖體在與裂縫面呈現(xiàn)垂直關系的方向會有距離不大的相背離位置移動。剪裂縫兩側的地層巖體順著裂縫表面體現(xiàn)為距離較小剪切方向位置移動，或者呈現(xiàn)出有剪切位置移動的走向。②張裂縫所在的地層兩壁呈現(xiàn)出張開的狀態(tài)，巖壁之間的距離較遠，所以有助于地層中的油氣資源存儲以及流動，大多情況下巖脈或者礦脈會對裂縫進行填充，剪裂縫兩側的巖壁處于封閉狀態(tài)，之間的距離不大。③張裂縫產(chǎn)狀處于不穩(wěn)定狀態(tài)，裂縫表面并不規(guī)則，會繞過地下儲層中礫石等堅硬的物質(zhì)。剪裂縫的產(chǎn)狀情況要比張裂縫平穩(wěn)，裂縫表面較為平順，裂縫延伸遇到礫石或者結核時會切割通過。以油田的地層構造為例進行分析，該地質(zhì)構造中的砂、泥巖地層中含有數(shù)量較大的裂縫，與微型的正斷地層共同發(fā)育生長。裂縫以及斷層的表面并不平滑，之間存在著較大的寬度，雖然該地區(qū)的地層年代并不久遠，可是多數(shù)的裂縫以及斷層已經(jīng)被方解石填充，從電成像測井資料中可以得知，其表現(xiàn)出較為典型的白色高阻特點，是由于含鹽地層不斷上升而拱張形成的背斜地質(zhì)構造，可以認定以上敘述的裂縫為張性構造裂縫。

4 裂縫的成巖改造

不管地層中存在何種形式的裂縫，在形成之后的相當長的歷史時期內(nèi)會產(chǎn)生某種程度的改變，最常見的改造形式就是充填以及溶蝕。依據(jù)是否對地層裂縫進行填充以及進行填充的程度，把地層裂縫分為充填裂縫、沒有充填裂縫以及半充填裂縫三種不同的類型。沒有充填裂縫在對其進行鉆井作業(yè)之后會被呈現(xiàn)較高電導率的鉆井泥漿填充，具有較小的電阻率，利用電成像測井技術得到的圖像中顯現(xiàn)出黑線的線性特點。充填裂縫的電成像測井圖像資料中則顯示出從深到淺的不同種類的色彩，具體為何種顏色是由地層裂縫的充填物質(zhì)和充填的程度情況來確定的。泥類物質(zhì)或者黃鐵礦物質(zhì)對地層裂縫進行充填則在獲取到的圖像上表現(xiàn)出暗色，和沒有進行充填的地層裂縫大致相同，方解石對地層裂縫進行填充則在測井圖像上表現(xiàn)出白色的高阻特點。所以，識別地層裂縫是否進行了充填只依靠電成像測井技術是無法完成的，應該融合常規(guī)測井技術以及地層巖芯的標定信息來進行全面的研究分析。利用常規(guī)測井方法獲取到的曲線中，泥類物質(zhì)充填地層裂縫呈現(xiàn)出比上下圍巖更好的能譜特點。黃鐵礦物質(zhì)對地層裂縫進行充填形成的發(fā)育區(qū)域則具有很小的電阻率、較高的比重特征。

5 應力場方向

參照共扼裂縫產(chǎn)狀的有關參數(shù)，可以識別出古構造應力場的方向，采用電成像測井技術得到的地質(zhì)圖像對共扼裂縫進行判斷時，應該具備以下兩個條件 ：①地層裂縫傾斜的方向是相對的，之間的角度差值在 180°左右。②地層裂縫會成組存在并且不斷發(fā)育，每條裂縫會出現(xiàn)交切狀態(tài)以及兩條共同存在，單獨存在的 2 條傾斜方向差值在 180°的地層裂縫不確定就是共扼裂縫。與上述情況大致類似，雖然地層裂縫成組的存在并進行發(fā)育，如果傾斜方向的角度明顯大于或小于 180°的2個組別的地層裂縫，那么它也就不屬于共扼裂縫。

參考文獻

[1] 綜合常規(guī)和成像測井資料評價油砂儲層[J]. 朱坤，胡友良.國外測井技術. 2016（05）