松遼盆地徐深氣田火山巖儲層裂縫測井識別與評價

曲立才

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松遼盆地徐深氣田火山巖儲層裂縫測井識別與評價

曲立才

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

目前研究裂縫的方法多采用單一方法，對裂縫宏觀預測和微觀刻畫方面都有一定的局限性。應用巖心描述、CT圖像分析、常規測井、特殊測井等綜合方法對徐深氣田營城組火山巖儲層裂縫發育特征進行了描述，包括定性與定量識別裂縫、計算裂縫孔隙度、裂縫密度等參數、確定裂縫方向，形成一套有效儲層裂縫評價標準。本區塊火山巖Ⅰ類儲層裂縫主要為高角度縫，裂縫的有效性好；Ⅱ類儲層則以微裂縫為主，裂縫的有效性較好；裂縫方向主要為北北西向、北東向，具有多期性、條帶性。火山巖儲層以裂縫-孔隙型為主，孔隙型次之，孔隙-裂縫型最少，大縫大洞型儲層不發育。

徐深氣田；火山巖儲層；裂縫特征；裂縫識別

徐深氣田火山巖儲層在形成過程中經歷了數次構造運動[1-2]，各種構造縫、成巖縫發育，構成了儲層的重要儲集空間，并作為天然氣滲流的通道，因此，該區塊火山巖氣藏勘探開發前景廣闊。裂縫研究一直是一個難題，目前對裂縫的研究有多種方法，如巖心宏觀及微觀觀測可以準確識別巖性、巖相及其與裂縫的關系[3]；通過地球物理測井響應特征、巖性和物性分析可以發現儲層裂縫的特征和分布規律[4]；疊后相干體技術可以對宏觀尺度裂縫發育帶作出定性預測[5-8]；應力場數值模擬可以預測構造裂縫的宏觀分布規律等[9]。然而，由于裂縫成因和分布的復雜性，目前研究裂縫的方法又多著眼于單一方法，在裂縫宏觀預測和微觀刻畫方面都有一定的局限性。勘探實踐表明，儲層裂縫定量描述與預測需要多學科交叉研究。本文通過對鉆井取心觀察分析并結合裂縫測井解釋綜合研究，識別、描述和刻畫火山巖儲層裂縫，研究結果成為優選試氣層位和射孔井段的重要依據，并已經被勘探開發實踐證明是行之有效的。

1 巖心裂縫描述

對徐深氣田火山巖儲層巖心觀察統計表明，在較致密的巖性中裂縫發育，如凝灰巖和流紋巖中，裂縫發育的巖心分別占62％和23％；高角度斜交裂縫和垂直裂縫較為發育，占84％；高角度縫和垂直裂縫主要是構造裂縫。統計的2 000多條縫中有63%是開啟的，裂縫平均開啟寬度為0.088 mm，最小為0.001 mm，最大為0.490 mm（圖1）。

圖1 徐深氣田營城組火山巖儲層裂縫發育玫瑰圖

通過成像測井裂縫解釋，并對長井段取心井進行連續取樣分析，綜合利用古地磁對巖心構造裂縫的定向研究成果[10-11]，最終確定了裂縫發育方向。火山巖裂縫的方向主要為北北東、近南北、近東西、北西向（表1）。

表1 多方法裂縫發育方向判別對比

2 裂縫測井綜合解釋

不同的孔隙空間在測井曲線上的響應特征不同，這是應用測井資料區分孔隙、獨立洞穴和裂縫的基礎。

2.1 孔隙空間的測井響應機理

（1）孔隙的測井響應機理。孔隙在測井曲線上主要表現為圓滑“U”字形，測井值則表現為“兩高兩低”，即高聲波、高中子、低電阻率、低密度；成像圖上顏色變深、有不明顯的黑色“麻點”。

（2）孔洞的測井響應機理。獨立洞穴在聲波時差、電阻率上沒有明顯響應，而在中子和密度測井曲線上有顯示。當洞穴與裂縫串通以后，必然造成電阻率和密度降低，中子增大，聲波時差則基本不響應。若在探測范圍內，成像測井圖上表現為明顯黑斑。

2.2 裂縫的常規測井響應特征

裂縫在雙側向電阻率、聲波時差、井壁成像測井等測井曲線上均有反映，因此，可對裂縫的傾角、傾向、裂縫密度、裂縫開度等參數進行評價與定量計算[11-13]。

裂縫面孔率（巖心觀測）與雙側向電阻率、橫縱波時差比、中子聲波孔隙度差值及斯通利波時差的關系圖版見圖2。

（1）裂縫面孔率與（LLD–LLS）/LLD呈正相關，表明裂縫愈發育，深側向電阻率LLD愈小；深淺雙側向電阻率差值（LLD–LLS）愈大（圖2a）。

（2）用橫縱波時差比可以較好地研究裂縫特征。低角度縫和網狀縫使縱波時差增大；對于高角度縫時，縱波時差基本不受裂縫影響，裂縫使橫波時差增大；總體上看，研究區裂縫使橫縱波時差比（MSC=s/c）增大。但是，天然氣的存在會使縱波時差明顯增大，而橫波不受影響，從而導致橫縱波時差比減小；另外，巖性也影響橫縱波時差比（圖2b）。

（3）用聲波孔隙度與中子、密度孔隙度進行對比可以定性地判斷裂縫發育程度。中子聲波孔隙度差值反映的是總孔隙度與基巖孔隙度之差，也就是縫洞孔隙度，因此，裂縫面孔率與中子聲波孔隙度差（n–t）呈正相關（圖2c）。

（4）裂縫發育程度與斯通利波時差沒有明顯關系。裂縫使斯通利波能量明顯衰減，當能量衰減到一定程度時，斯通利波時差TST是用后續波時差代替的（圖2d）。

圖2 裂縫面孔率與不同測井曲線關系

2.3 不同裂縫的測井響應特征

應用“巖心刻度測井，測井解釋裂縫”的方法，分別對高角度縫、低角度縫、微裂縫、網狀縫等4種典型裂縫的測井響應特征進行定性分析和描述[14]。

（1）低角度縫。圖3a是XS5井的流紋質凝灰角礫巖段，從巖心上和測井曲線上都見到低角度裂縫；FMI圖像上見不規則黑色正弦型條帶，其高低點落差較小，表明為低角度縫；聲波時差與雙側向電阻率均有較大波動，雙側向電阻率顯示負幅度差。

（2）高角度縫。圖3b是XS9井的流紋質角礫熔巖段，FMI動態圖像圖上可見不規則黑色正弦型條帶，其高低點落差較大，表明為高角度縫；DSI（陣列聲波）測井中的橫縱波時差稍有增大；聲波時差基本保持不變，雙側向電阻率表現為正差異。

（3）網狀縫。圖3c是XS9井的流紋質角礫熔巖和流紋質熔結角礫巖段，FMI動態圖像上高、低角度裂縫交錯發育；DSI測井中的橫波、縱波時差明顯增大；常規測井曲線上聲波時差略有增大，雙側向電阻率降低，并表現為正差異。

（4）微裂縫。微裂縫是由成巖縫、溶蝕縫等縫寬小于0.1 mm的裂縫組成的，在火山碎屑巖中比較發育。單個縫只是在較小的范圍內連通部分孔、洞，但成規模后，常常可以形成網絡狀分布的連通系統，在外界其它較大裂縫的溝通下，可以獲得較好的產能。

圖3d是XS601井火山質礫巖儲層，巖心照片有兩段：上段可以看見明顯的礫間縫等微裂縫，下段則難用肉眼看到。薄片中可以看到，電阻率成像圖上可見礫石及其周圍黑色的不規則線條，范圍都很小，測井解釋一般不會解釋為裂縫，只是微裂縫發育的地方，顏色變深。DSI測井中，縱波、橫波、斯通利波時差變大，常規測井曲線與孔隙型儲層響應特征基本一致，只是在微裂縫發育的地方，雙側向電阻率值降低。