張曉峰，潘保芝

（1.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 撫州344000；2.江西省核資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后科研工作站，江西 撫州344000；3.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長春130026）

0 引 言

隨著全球油氣勘探程度提高，裂縫型油氣藏已成為一個(gè)重要的勘探新領(lǐng)域［1］。在裂縫性儲(chǔ)層中，裂縫可作為主要的油氣儲(chǔ)集空間，更為重要的是裂縫通常是連通基質(zhì)孔隙的主要滲流通道，控制著油氣產(chǎn)能［2］。裂縫性儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)是裂縫性儲(chǔ)層油氣產(chǎn)能求取的基礎(chǔ)，所以裂縫性儲(chǔ)層的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)非常重要。許多學(xué)者針對(duì)裂縫性儲(chǔ)層評(píng)價(jià)開展了大量研究工作。李善軍等［3］利用建立的雙側(cè)向測井響應(yīng)模型對(duì)裂縫孔隙度的定量解釋展開了研究。范曉敏等［4］對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層聲波時(shí)差曲線的波動(dòng)和增幅現(xiàn)象與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。閆偉林等［5］對(duì)火山巖中的網(wǎng)狀裂縫雙側(cè)向測井響應(yīng)特征進(jìn)行了總結(jié)。傅愛兵等［6］利用成像測井對(duì)裂縫性儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，指出成像測井能提供詳細(xì)而豐富的儲(chǔ)層及地質(zhì)信息，可直接用于裂縫的識(shí)別及其有效性評(píng)價(jià)，計(jì)算儲(chǔ)層裂縫孔隙度、裂縫開度等參數(shù)。張曉峰等［7－8］利用小波變換方法對(duì)裂縫識(shí)別和裂縫密度進(jìn)行了研究，并對(duì)成像測井的裂縫進(jìn)行了追蹤處理。徐國盛等［9］對(duì)塔河三號(hào)油田奧陶系溶蝕縫洞儲(chǔ)層的研究中，以塔河3號(hào)油田下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的巖心觀察為基礎(chǔ)對(duì)縫洞儲(chǔ)層進(jìn)行了分級(jí)評(píng)價(jià)。

為更好地評(píng)價(jià)裂縫儲(chǔ)層，本文將裂縫發(fā)育程度分為I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)、IV級(jí)等4個(gè)級(jí)別，其中I級(jí)為裂縫發(fā)育，II級(jí)為裂縫較發(fā)育，III級(jí)為裂縫不發(fā)育，IV級(jí)為致密層。成像測井和巖心裂縫描述可以表現(xiàn)出裂縫的發(fā)育程度，通過裂縫參數(shù)與成像測井或巖心裂縫描述進(jìn)行對(duì)比研究，從而得出判別裂縫發(fā)育程度的依據(jù)，再對(duì)研究區(qū)內(nèi)沒有成像測井資料和巖心裂縫描述的井進(jìn)行裂縫發(fā)育程度評(píng)價(jià)。

1 裂縫參數(shù)求取

1.1 裂縫分維

選取的主要裂縫參數(shù)有裂縫分維、裂縫概率、裂縫孔隙度和次生孔隙度。

計(jì)算測井曲線的關(guān)聯(lián)維數(shù)采用嵌入空間法［10－11］。嵌入空間法主要用于等深度采樣間距測量的測井?dāng)?shù)據(jù)分析，它是把一定深度范圍內(nèi)不同深度觀測的數(shù)據(jù)序列人為地拓展到一定維數(shù)的向量空間，通過向量分析對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

根據(jù)測井得到的深度序列數(shù)據(jù)確定地層中裂縫的分維D。

式中，分母為尺度變化倍數(shù)；分子為廣義體積。那么直線段可表示為

式中，A為直線段的截距；斜率D即為分維。

研究中通過窗口計(jì)算中子測井曲線關(guān)聯(lián)維數(shù)，從第1個(gè)深度采樣點(diǎn)開始向下逐個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)窗口，可以得到逐點(diǎn)計(jì)算的關(guān)聯(lián)維數(shù)。

1.2 裂縫概率

裂縫發(fā)育應(yīng)當(dāng)是多因素集合控制的正態(tài)分布函數(shù)［11］，但裂縫指標(biāo)往往呈偏態(tài)分布（大小值分布不均），所以對(duì)裂縫指標(biāo)進(jìn)行如下變換。

測井?dāng)?shù)據(jù)中低值多、高值少時(shí)采用

式中，U為原始值；U′為變換值；λ為調(diào)節(jié)參數(shù)。

測井?dāng)?shù)據(jù)低值少、中高值多時(shí)采用

式中，A和B是調(diào)節(jié)參數(shù)。進(jìn)而建立所需的分類裂縫概率函數(shù)

式中，xi為變換后的裂縫指標(biāo)值；k為調(diào)節(jié)參數(shù)。

1.3 裂縫孔隙度

裂縫孔隙度的近似求取公式為［11］水層

油層

式中，RLLs為淺側(cè)向測井電阻率；RLLd為深側(cè)向測井電阻率；Rmf為泥漿濾液的電阻率；Rw為地層水的電阻率；Rb為基塊電阻率；φf為裂縫孔隙度。

1.4 次生孔隙度

次生孔隙度的求取公式為

式中，φ2為次生孔隙度；φ為總孔隙度；φs為聲波孔隙度。

式中，ρma、ρsh和ρf分別為巖石骨架、泥質(zhì)和孔隙流體的密度；ρb為密度測井讀數(shù)。

式中，Δtma、Δtsh和 Δtf分別為巖石骨架、泥質(zhì)和孔隙流體的聲波時(shí)差；Vsh為泥質(zhì)含量；Δt為聲波測井讀數(shù)。

2 依據(jù)巖心描述資料劃分裂縫發(fā)育分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在沒有成像測井資料的研究區(qū)，若想準(zhǔn)確地對(duì)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，需以巖心描述的裂縫為基礎(chǔ)對(duì)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行劃分，從而研究裂縫各個(gè)參數(shù)與裂縫發(fā)育程度之間的關(guān)系。

（1）用巖心描述的裂縫對(duì)常規(guī)測井評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行標(biāo)定，將巖心描述的裂縫進(jìn)行量化，即量化劃分為6個(gè)等級(jí)（見表1），分別是0、1、2、3、4、5，其中0代表巖心沒有裂縫；1代表巖心局部見裂紋；2代表巖心大部見裂紋；3代表巖心裂縫發(fā)育；4代表巖心可見極細(xì)裂縫；5代表巖心裂縫有一定的寬度。

表1 A井巖心裂縫描述量化

（2）再將致密砂巖裂縫性儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育分為4級(jí)，即Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，分別對(duì)應(yīng)著裂縫發(fā)育、裂縫較發(fā)育、裂縫不發(fā)育、致密層。將4個(gè)等級(jí)與量化后的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比研究得到I級(jí)對(duì)應(yīng)5；Ⅱ級(jí)對(duì)應(yīng)3和4；Ⅲ級(jí)對(duì)應(yīng)1和2；Ⅳ對(duì)應(yīng)0，從而對(duì)裂縫發(fā)育進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。

3 依據(jù)電成像測井資料劃分裂縫發(fā)育的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在有成像測井資料的研究區(qū)，以成像測井提取的裂縫參數(shù)為主，通過相互關(guān)系的研究，確立出常規(guī)測井與裂縫參數(shù)之間的定量關(guān)系，據(jù)此定量關(guān)系對(duì)研究區(qū)內(nèi)各井的裂縫參數(shù)進(jìn)行求取，由各個(gè)參數(shù)曲線與裂縫的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

裂縫的發(fā)育程度可以依據(jù)成像測井提取的裂縫密度大小來劃分，裂縫密度大于3條／m的裂縫層段為裂縫發(fā)育；裂縫密度在1～3條／m之間的裂縫層段為裂縫較發(fā)育；裂縫密度在0～1條／m之間的裂縫層段為裂縫不發(fā)育；裂縫為0的層段為致密層（見表2）。

表2 以電成像測井為基礎(chǔ)的裂縫發(fā)育分級(jí)表

4 裂縫發(fā)育分級(jí)評(píng)價(jià)及其應(yīng)用

通過建立的裂縫發(fā)育分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)裂縫孔隙度、次生孔隙度、裂縫分維、裂縫概率與裂縫性儲(chǔ)層分級(jí)之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比。

把泥質(zhì)含量大于50%的層段定為泥巖層。當(dāng)研究致密砂巖儲(chǔ)層時(shí)，泥質(zhì)含量限定在50%以內(nèi)；通過巖心描述量化后的裂縫性儲(chǔ)層分級(jí)與裂縫孔隙度、次生孔隙度、裂縫分維、裂縫概率之間對(duì)比?？梢园l(fā)現(xiàn)當(dāng)裂縫孔隙度大于0.2，裂縫分維大于1并且裂縫概率大于0.3的致密砂巖裂縫儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)著I級(jí)，即裂縫發(fā)育；當(dāng)裂縫孔隙度在0～0.2，或裂縫分維大于等于1并且裂縫概率大于0.3的砂巖裂縫儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)著II級(jí)，即裂縫較發(fā)育；當(dāng)裂縫孔隙度、次生孔隙度、裂縫分維和裂縫概率均為0時(shí)對(duì)應(yīng)著IV級(jí)，即致密層；裂縫參數(shù)其他范圍值均劃入III級(jí)，即裂縫不發(fā)育（見表3）。

表3 以裂縫參數(shù)為基礎(chǔ)的裂縫發(fā)育分級(jí)表

依據(jù)裂縫發(fā)育的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裂縫參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而對(duì)邛西A井的裂縫發(fā)育程度進(jìn)行綜合解釋（見圖1）。通過圖1中裂縫性儲(chǔ)層裂縫發(fā)育分級(jí)與成像測井圖對(duì)比，可以計(jì)算出分級(jí)評(píng)價(jià)與成像測井識(shí)別的裂縫符合率為72%。

圖1 邛西A井裂縫發(fā)育分級(jí)評(píng)價(jià)成果圖

5 結(jié) 論

（1）通過對(duì)比研究給出了以成像測井為基礎(chǔ)的裂縫發(fā)育分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及以巖心分析為基礎(chǔ)的裂縫發(fā)育分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，用裂縫孔隙度、次生孔隙度、裂縫分維、裂縫概率等4個(gè)參數(shù)對(duì)裂縫儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)加以控制。

（2）通過裂縫儲(chǔ)層層段對(duì)應(yīng)的4個(gè)參數(shù)范圍不同可以對(duì)裂縫發(fā)育進(jìn)行較準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，避免了由非裂縫因素引起的裂縫誤判。

［1］ 何雨丹，魏春光.裂縫型油氣藏勘探評(píng)價(jià)面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向 ［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（2）：537－543.

［2］ 沈金松，蘇本玉，郭乃川.裂縫性儲(chǔ)層的電各項(xiàng)異性響應(yīng)特征研究 ［J］.地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（11）：2903－2912.

［3］ 李善軍，肖承文，汪涵明，等.裂縫的雙側(cè)向測井響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及裂縫孔隙度的定量解釋 ［J］.地球物理學(xué)報(bào)，1996，39（6）：845－852.

［4］ 范曉敏，李舟波.裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層聲波時(shí)差曲線的波動(dòng)和增幅分析［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2007，37（1）：168－173.

［5］ 閆偉林，范曉敏.火成巖中網(wǎng)狀裂縫雙側(cè)向測井響應(yīng)特征 ［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2009，39（1）：158－161.

［6］ 傅愛兵，吳輝，李林，等.成像測井技術(shù)在裂縫儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2003，10（2）：67－69.

［7］ ZHANG Xiao－feng，PAN Bao－zhi，Wang Fei，et al.A Study of Wavelet Transform in the Identification of Fracture and Evaluation of Fractured Density［J］.APPLIED GEOPHYSICS，2011，8（2）：164－169.

［8］ 張曉峰，潘保芝.二維小波變換在成像測井識(shí)別裂縫中的應(yīng)用研究 ［J］.石油地球物理勘探，2012，41（1）：173－176.

［9］ 徐國盛，匡建超，葉斌，等.塔河三號(hào)油田奧陶系溶蝕縫洞儲(chǔ)層識(shí)別與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的建立 ［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，31（1）：59－65.

［10］ 潘保芝，李舟波，石雨田.測井曲線剩余變化的分維描述火成巖裂縫發(fā)育情況 ［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2002，32（4）：399－402.

［11］ 潘保芝，薛林福，李舟波，等.裂縫性火成巖儲(chǔ)層測井評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003：49－54.