楊鋒，朱春?jiǎn)ⅲ跣潞?3，屈海州，張福祥，牛新年

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)江大學(xué)）；2.中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）；4.西南石油大學(xué)；5.中國(guó)石油塔里木油田公司）

0 引言

庫(kù)車坳陷位于塔里木盆地北緣，北部與天山相鄰，南面緊靠塔北隆起，整體呈北東東向展布，面積2.85×104km2，區(qū)域構(gòu)造上屬天山褶皺帶南麓前陸前淵坳陷[1-4]。庫(kù)車坳陷大北—克深地區(qū)主要含油層系為白堊系巴什基奇克組，巖性為致密砂巖，孔隙度為6%～8%。錄井和測(cè)井資料顯示該地區(qū)裂縫十分發(fā)育[5-6]，大北地區(qū)取心井裂縫傾角為70°～90°，寬0.1～5.0 mm，部分井段巖心極為破碎，大北202井日產(chǎn)高達(dá)110×104m3，大北—克深地區(qū)平均日產(chǎn)40×104m3左右。致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能的高低與裂縫的發(fā)育程度密切相關(guān)，如何定量描述裂縫與產(chǎn)能的關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)好的解決辦法。筆者根據(jù)裂縫定量描述資料，建立基于裂縫產(chǎn)能系數(shù)預(yù)測(cè)氣井產(chǎn)能的模型，研究了裂縫均勻分布和非均勻分布對(duì)產(chǎn)能的影響，為庫(kù)車地區(qū)低孔裂縫性砂巖的產(chǎn)能預(yù)測(cè)提供了一種新的思路。

1 成像測(cè)井裂縫參數(shù)定量統(tǒng)計(jì)

裂縫參數(shù)包括裂縫類型、產(chǎn)狀、長(zhǎng)度、張開(kāi)度、總縫條數(shù)、有效縫條數(shù)、縫密度、原始面縫率、有效面縫率、充填率等。庫(kù)車地區(qū)巴什基奇克組裂縫類型以構(gòu)造縫為主，少量溶蝕縫。裂縫產(chǎn)狀包括裂縫的傾向、傾角。裂縫長(zhǎng)度是巖心或者成像測(cè)井圖像中所能觀察到的裂縫延伸長(zhǎng)度。裂縫張開(kāi)度（寬度）是兩個(gè)壁面之間的垂直距離?？p密度是裂縫條數(shù)與統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度的比值。原始面縫率是巖心中裂縫分布面積占所統(tǒng)計(jì)的巖心表面積的百分?jǐn)?shù)。有效面縫率是指裂縫中未被充填部分的面積占所統(tǒng)計(jì)的巖心表面積的百分?jǐn)?shù)。充填率為裂縫中被充填部分的面積占所統(tǒng)計(jì)的巖心表面積的百分?jǐn)?shù)。

在統(tǒng)計(jì)巖心內(nèi)的裂縫參數(shù)時(shí)，裂縫類型、產(chǎn)狀、長(zhǎng)度、條數(shù)等肉眼均可見(jiàn)。裂縫張開(kāi)度采用刻度放大鏡等工具讀取。面縫率則主要由網(wǎng)格法定量統(tǒng)計(jì)。網(wǎng)格法即用帶有刻度的透明方格紙包覆于巖心的表面，然后讀取裂縫在縱向、橫向上所占的線段長(zhǎng)度（見(jiàn)圖1中紅線），一般在縱向、橫向上每間隔1 cm讀取數(shù)值，再用縱橫向的和除以整個(gè)網(wǎng)格總線條的長(zhǎng)度，以定量表征裂縫的原始或有效面縫率。

圖1 網(wǎng)格法裂縫統(tǒng)計(jì)示意圖

由于巖心只能代表很小深度范圍內(nèi)裂縫的發(fā)育情況，要掌握全井段的裂縫特征，就要依靠地層微電阻率掃描成像測(cè)井資料。成像測(cè)井主要應(yīng)用于巖性和沉積構(gòu)造識(shí)別、裂縫描述以及儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)等領(lǐng)域[7-11]。在裂縫精細(xì)描述中，成像測(cè)井通過(guò)測(cè)量地層的微電阻率，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的校正、處理后，生成顏色深淺不一的直觀圖像。圖像寬度代表的實(shí)際長(zhǎng)度為井壁的周長(zhǎng)，圖像特征包含巖性、沉積構(gòu)造、孔洞縫等地質(zhì)信息。因此，在成像測(cè)井圖上，可以采用網(wǎng)格法對(duì)未取心井段進(jìn)行裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)，但受成像測(cè)井資料本身分辨率等因素的影響，需要利用巖心上裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行校正。具體做法是在取心的深度范圍內(nèi)，將成像測(cè)井統(tǒng)計(jì)結(jié)果與巖心的定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以得出參數(shù)的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)差值?X，然后用這一數(shù)值校正該井未取心段的裂縫參數(shù)：

式中 ?X——單井某參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)差值；Xq——取心深度內(nèi)巖心上的參數(shù)統(tǒng)計(jì)值；XFq——取心深度內(nèi)成像測(cè)井上的參數(shù)統(tǒng)計(jì)值；Xw——未取心段的參數(shù)統(tǒng)計(jì)值；XFw——未取心段成像測(cè)井上的參數(shù)統(tǒng)計(jì)值。

在進(jìn)行裂縫的識(shí)別、參數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，一般采用成像測(cè)井資料的動(dòng)態(tài)圖像。裂縫的傾角、傾向、視長(zhǎng)度等參數(shù)在成像測(cè)井上可以準(zhǔn)確識(shí)別，不需要校正，而裂縫條數(shù)、張開(kāi)度、面縫率則需要利用巖心統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校正。此方法對(duì)單井目的層全部深度范圍內(nèi)的裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)效果較好。

對(duì)大北—克深地區(qū)具有巖心描述和成像測(cè)井資料的單井進(jìn)行裂縫參數(shù)定量統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，巴什基奇克組的裂縫視長(zhǎng)度多大于 50 mm，巖心裂縫密度為1.0～1.5條/m，各單井巖心上裂縫面縫率差異較大，為0.005～0.050。

以大北202井白堊系的第2筒（5 717.22～5 720.52 m）、第3筒（5 788.00～5 790.85 m）巖心為例加以說(shuō)明。巖心上識(shí)別的裂縫總條數(shù)略大于成像測(cè)井上統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，成像測(cè)井上統(tǒng)計(jì)的裂縫張開(kāi)度和面縫率（下文中如不特別說(shuō)明，面縫率均指有效面縫率）大于巖心的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見(jiàn)表1）。裂縫張開(kāi)度、密度、面縫率的經(jīng)驗(yàn)差值分別為?1.2 mm、0.2條/m、?0.9%。油田現(xiàn)場(chǎng)巖心裂縫描述資料相對(duì)成像測(cè)井資料要少得多，可利用大北 202井成像測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)裂縫參數(shù)，然后利用經(jīng)驗(yàn)差值對(duì)各參數(shù)進(jìn)行校正，即可較準(zhǔn)確地求得大北202井成像測(cè)井井段的各項(xiàng)裂縫參數(shù)值。

表1 大北202井巖心與成像測(cè)井裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比表

2 面縫率與裂縫密度的關(guān)系

由大北—克深地區(qū)11口井測(cè)試井段裂縫精細(xì)描述結(jié)果（見(jiàn)表2）可知，裂縫密度為0.15～2.70條/m；面縫率為 0.4%～6.0%；米采氣指數(shù)為 0～1 081.47 m3/（d?MPa?m）。對(duì)裂縫密度（n）與面縫率（ρ）關(guān)系進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，二者具較好的相關(guān)性（見(jiàn)圖2），回歸公式為：

表2 大北—克深地區(qū)巴什基奇克組測(cè)試段裂縫參數(shù)及產(chǎn)能特征統(tǒng)計(jì)表

圖2 裂縫密度與面縫率回歸分析圖

若已知裂縫密度，可由回歸公式計(jì)算面縫率。

3 裂縫產(chǎn)能系數(shù)與米采氣指數(shù)的關(guān)系

根據(jù)裂縫精細(xì)描述結(jié)果，裂縫特征參數(shù)主要有傾角、傾向、延伸長(zhǎng)度、密度及面縫率等，通過(guò)對(duì)裂縫特征參數(shù)的篩選及與現(xiàn)場(chǎng)試氣結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析研究，發(fā)現(xiàn)裂縫密度、面縫率與產(chǎn)能密切相關(guān)[12-13]，面縫率與產(chǎn)能的相關(guān)性最好，面縫率越大，產(chǎn)能越高，因此選擇面縫率為變量構(gòu)造裂縫產(chǎn)能系數(shù)（fq），并且保證裂縫產(chǎn)能系數(shù)為0～1（0表示裂縫不發(fā)育，1為裂縫非常發(fā)育）。篩選大北—克深地區(qū)7口井進(jìn)行回歸分析（見(jiàn)表3），將米采氣指數(shù)進(jìn)行歸一化處理（各井米采氣指數(shù)除以米采氣指數(shù)最大值），使處理后的米采氣指數(shù)為0～1：產(chǎn)能最高的井為1，最低的井為0。將其與面縫率進(jìn)行回歸分析，裂縫產(chǎn)能系數(shù)公式為：

表3 大北—克深地區(qū)巴什基奇克組裂縫特征參數(shù)及米采氣指數(shù)回歸分析表

米采氣指數(shù)（Jsg）與裂縫的發(fā)育程度密切相關(guān)。將米采氣指數(shù)與裂縫產(chǎn)能系數(shù)進(jìn)行回歸分析（見(jiàn)圖3），建立裂縫產(chǎn)能系數(shù)與米采氣指數(shù)關(guān)系：

若已知裂縫產(chǎn)能系數(shù)，便可利用此系數(shù)預(yù)測(cè)米采氣指數(shù)，進(jìn)而預(yù)測(cè)測(cè)試井產(chǎn)能。

大北A井位于新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣城西約26.5 km、大宛齊油田北約9.7 km處，是庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶西段大北1氣田大北201斷背斜東翼上的1口評(píng)價(jià)井。該井于2010年5月6日開(kāi)鉆，2011年8月2日完鉆，完鉆井深6 170 m。試油測(cè)試井段為5 937～6 058 m，測(cè)試厚度 121 m，有效厚度 84.5 m，平均孔隙度8.9%，測(cè)試層位為白堊系，巖性為砂巖。成像測(cè)井顯示裂縫密度1.2條/m，面縫率2.1%，在10 MPa壓差下利用上述方法預(yù)測(cè)產(chǎn)量為69.16×104m3/d，實(shí)際試油結(jié)果為72.02×104m3/d，說(shuō)明產(chǎn)能預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際試油結(jié)果相符。

圖3 裂縫產(chǎn)能系數(shù)與米采氣指數(shù)回歸分析圖

4 裂縫均勻分布與非均勻分布模型

在裂縫精細(xì)定量描述方法中，對(duì)某一井段的裂縫密度、面縫率給出的都是井段的平均值，而忽略了各部分裂縫發(fā)育程度的非均質(zhì)性。裂縫均勻分布與非均勻分布對(duì)產(chǎn)能的影響目前沒(méi)有理論研究結(jié)果可以借鑒。基于上述討論，建立裂縫均勻分布與非均勻分布的理論模型，并分析其對(duì)產(chǎn)能的影響。假設(shè)測(cè)試地層有效厚度為300 m，每100 m為1個(gè)單元（見(jiàn)圖4）。模型a表示3個(gè)單元的裂縫密度全部為1條/m；模型b表示從上到下3個(gè)單元的裂縫密度分別為1.5，0.5，1條/m；模型c表示3個(gè)單元的裂縫密度分別為2，0，1條/m；模型d表示3個(gè)單元的裂縫密度分別為3，0，0條/m；4個(gè)模型中裂縫的總條數(shù)相同。

圖4 裂縫均勻分布與非均勻分布模型

已知裂縫密度，可根據(jù)（3）—（5）式分別求出各單元面縫率、裂縫產(chǎn)能系數(shù)以及產(chǎn)能，然后對(duì)各單元產(chǎn)能求和即可得到總產(chǎn)能。假設(shè)壓差為10 MPa，模型d裂縫分布最不均勻，產(chǎn)能最大，達(dá)447×104m3/d；模型a裂縫均勻分布，產(chǎn)能最小，為156×104m3/d（見(jiàn)圖 5）。

圖5 裂縫均勻分布與非均勻分布產(chǎn)能對(duì)比

5 結(jié)論及建議

對(duì)于未取心井段，可利用成像測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)裂縫參數(shù)，經(jīng)校正后，可較準(zhǔn)確定量描述裂縫延伸長(zhǎng)度、傾角、張開(kāi)度、面縫率及密度等參數(shù)。大北—克深地區(qū)氣井測(cè)試段裂縫密度、面縫率與產(chǎn)能有較好的相關(guān)性，據(jù)此得出裂縫產(chǎn)能系數(shù)計(jì)算公式，根據(jù)裂縫產(chǎn)能系數(shù)與米產(chǎn)氣指數(shù)的回歸公式即可預(yù)測(cè)氣井產(chǎn)能，實(shí)例分析驗(yàn)證了方法的有效性。

建立裂縫均勻分布與非均勻分布的理論模型，基于裂縫產(chǎn)能系數(shù)進(jìn)行產(chǎn)能分析，結(jié)果表明：裂縫性砂巖地層中，裂縫總條數(shù)一定時(shí)，裂縫集中分布于某一段時(shí)產(chǎn)能更大。

裂縫精細(xì)定量描述方法中，裂縫密度的平均化處理直接影響產(chǎn)能預(yù)測(cè)精度，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，建議對(duì)測(cè)試井段進(jìn)行分段，考慮每一小段的裂縫密度，再利用裂縫產(chǎn)能系數(shù)模型預(yù)測(cè)產(chǎn)能，可減小誤差。

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