凡睿

(中國(guó)石油化工股份有限公司勘探分公司, 四川 成都 610041)

0 引 言

川東北YB氣田大安寨段儲(chǔ)層巖性以灰?guī)r為主,儲(chǔ)層段基質(zhì)孔隙度一般在1%～5%,滲透率在0.001～1 mD*,為典型的特低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層。裂縫儲(chǔ)層的主要滲濾通道是形成有效儲(chǔ)層與油氣高產(chǎn)的關(guān)鍵因素[1]。本文基于大量巖心分析與常規(guī)測(cè)井信息,并結(jié)合成像測(cè)井與陣列聲波測(cè)井資料開(kāi)展儲(chǔ)層裂縫識(shí)別與有效性評(píng)價(jià)研究。針對(duì)電阻率成像測(cè)井資料、陣列聲波測(cè)井資料較少,裂縫識(shí)別與有效性存在困難的特點(diǎn),提出了電阻率成像測(cè)井刻度常規(guī)測(cè)井、再以常規(guī)測(cè)井為主評(píng)價(jià)裂縫的思路,并基于常規(guī)測(cè)井建立了裂縫發(fā)育評(píng)價(jià)指標(biāo)的多參數(shù)定量評(píng)價(jià)模型與裂縫發(fā)育程度分類(lèi)(Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi))標(biāo)準(zhǔn)。

1 儲(chǔ)層裂縫識(shí)別

1.1 巖心資料識(shí)別裂縫

巖心是識(shí)別裂縫寬度、產(chǎn)狀、填充與分布情況最直接、最可靠的資料[2]。對(duì)YB氣田YB102、YB122、YL4、YL17井31.49 m年巖心裂縫描述信息統(tǒng)計(jì)分析表明,裂縫以微裂縫與小裂縫為主;傾角較低,偶見(jiàn)高角度裂縫與斜交縫;裂縫充填物以泥質(zhì)充填為主,偶見(jiàn)方解石充填(見(jiàn)表1)。

1.2 常規(guī)測(cè)井識(shí)別裂縫

地層裂縫發(fā)育時(shí),常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)裂縫具有一定的指示作用。裂縫中由于密度較小的泥漿侵入,以及泥漿對(duì)聲波能量的吸收,三孔隙度測(cè)井曲線(xiàn)中密度測(cè)井值會(huì)變小,聲波時(shí)差值增大,中子值增大,因此,根據(jù)這些差異可以識(shí)別裂縫。裂縫發(fā)育時(shí),除井徑曲線(xiàn)與三孔隙度測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)裂縫具有響應(yīng)外,雙側(cè)向測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)裂縫也有響應(yīng)。20世紀(jì)80年代,趙良孝等[3]利用水槽實(shí)驗(yàn),明確了裂縫產(chǎn)狀與雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)之間的關(guān)系,認(rèn)為低角度裂縫呈負(fù)差異,傾斜裂縫差異較小,高角度裂縫呈正差異。Sibbit[4]、Philippe P[5]、李善軍[6]、鄧少貴[7]等利用有限元方法進(jìn)一步證實(shí)了該認(rèn)識(shí)的正確性?；谇叭藢?shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果,對(duì)裂縫產(chǎn)狀與雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)之間的關(guān)系分析發(fā)現(xiàn):①裂縫發(fā)育時(shí)深淺雙側(cè)向電阻率值均降低,但低角度裂縫在高電阻率背景下降低的幅度值更大;②低角度裂縫時(shí),深淺雙側(cè)向表現(xiàn)為負(fù)差異特征,高角度裂縫時(shí),深淺雙側(cè)向電阻率曲線(xiàn)呈現(xiàn)小幅度的正差異特征。上述分析表明,綜合常規(guī)井徑曲線(xiàn)、三孔隙度曲線(xiàn)與雙側(cè)向曲線(xiàn)變化特征,可以有效識(shí)別裂縫。

表1 大安寨段巖心裂縫類(lèi)型及充填物統(tǒng)計(jì)

1.3 成像測(cè)井識(shí)別裂縫

成像測(cè)井在裂縫識(shí)別和評(píng)價(jià)方面具有較大優(yōu)勢(shì)[8]。利用成像測(cè)井可以準(zhǔn)確識(shí)別天然裂縫與誘導(dǎo)縫以及裂縫的充填物。天然裂縫在電阻率成像圖上呈深色正弦波條帶,部分裂縫面有明顯的溶蝕侵入特征,裂縫軌跡不規(guī)則,且縫寬有較大變化;研究區(qū)天然裂縫常見(jiàn)低角度縫與斜交縫。誘導(dǎo)縫屬于鉆井過(guò)程中應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂縫,成像圖常表現(xiàn)為一組接近平行的高角度裂縫;裂縫排列整齊,規(guī)律性強(qiáng),裂縫面比較規(guī)則,無(wú)明顯的溶蝕侵入特征;裂縫被電阻率較高的礦物充填(如方解石)時(shí),電阻率成像圖表現(xiàn)為亮色的正弦條帶。

2 裂縫有效性評(píng)價(jià)

交叉偶極子陣列聲波測(cè)井可以得到地層縱波、橫波、斯通利波的時(shí)差與能量信息,可以用來(lái)定性評(píng)價(jià)裂縫的有效性。斯通利波在井壁中的傳播類(lèi)似活塞運(yùn)動(dòng)[9],使得斯通利波能量對(duì)張開(kāi)縫(有效裂縫)敏感。當(dāng)遇到有效裂縫時(shí),裂縫中的流體被來(lái)回推動(dòng),消耗能量,使斯通利波速度發(fā)生衰減。同時(shí),裂縫處流體會(huì)產(chǎn)生聲阻抗界面,使斯通利波發(fā)生反射,能量衰減,產(chǎn)生干涉條紋。因此,可通過(guò)斯通利波能量衰減和聲波變密度出現(xiàn)干涉條紋評(píng)價(jià)裂縫有效性。

圖1為大安寨段YL17井3 855.6～3 858 m井段儲(chǔ)層,常規(guī)測(cè)井與電阻率成像測(cè)井顯示天然裂縫發(fā)育,且以低角度裂縫為主。陣列聲波測(cè)井曲線(xiàn)顯示,斯通利波與橫波能量衰減明顯,聲波變密度圖像上出現(xiàn)了明顯的“V”字形干涉條紋。

圖1 YL17井陣列聲波與成像測(cè)井組合圖

3 多參數(shù)綜合定量評(píng)價(jià)裂縫

電阻率成像、陣列聲波對(duì)裂縫識(shí)別與評(píng)價(jià)效果較好,但受成本較高的制約,特殊測(cè)井資料較少,無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)裂縫識(shí)別與有效性評(píng)價(jià)的需要。因此,提出利用成像測(cè)井刻度常規(guī)測(cè)井的思路,建立裂縫指標(biāo)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)與定量評(píng)價(jià)方法。前文研究表明,大安寨段井徑曲線(xiàn)、雙側(cè)向測(cè)井曲線(xiàn)、三孔隙度測(cè)井曲線(xiàn)和成像測(cè)井對(duì)裂縫的響應(yīng)較為明顯,因此選擇或構(gòu)建以這些曲線(xiàn)為基礎(chǔ)的參數(shù)評(píng)價(jià)裂縫。

利用5口YB122、YL4、YL5、YL17、XL101井常規(guī)測(cè)井資料與電阻率成像測(cè)井資料齊全的井作為關(guān)鍵井,構(gòu)建裂縫的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(1) 選取有效指示裂縫發(fā)育特征的參數(shù)。根據(jù)電阻率成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井與裂縫發(fā)育特征的關(guān)系,選取對(duì)裂縫響應(yīng)較敏感的7項(xiàng)常規(guī)測(cè)井參數(shù):ABS(CALC-CAL)、φA、φN、φD、ABS(Rt-Rxo)/Rt、ABS(Rt/Rxo-1)、10ABS(ln Rt-ln Rxo);2項(xiàng)成像測(cè)井參數(shù)φf(shuō)與裂縫發(fā)育厚度H。其中,ABS(CALC-CAL)為井徑擴(kuò)徑值;φA為聲波孔隙度值;φN為中子孔隙度值;φD為密度孔隙度值;ABS(Rt-Rxo)/Rt、ABS(Rt/Rxo-1)、10ABS(ln Rt-ln Rxo)這3個(gè)組合參數(shù)反映深淺雙側(cè)向電阻率值曲線(xiàn)變化特征;φf(shuō)為裂縫孔隙度。

(2) 均一化參數(shù)。為了使各指標(biāo)無(wú)量綱化,需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行處理,采用極差法,使每項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)映射到[0～1]之間。均一化公式為

x′=(x-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

(3) 確定多元線(xiàn)性回歸方程。每一項(xiàng)反映裂縫特征的參數(shù)對(duì)裂縫的敏感程度不同,以歸一化后的成像測(cè)井裂縫孔隙度φf(shuō)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)y,與其他參數(shù)作多元線(xiàn)性回歸可得擬合方程

y=0.69φA+0.22φN-0.704φD-0.729·
ABS(CALC-CAL)-0.178H-2.559·

ABS(Rt-Rxo)/Rt+0.641ABS(Rt/Rxo-1)-3.5410ABS(ln Rt-ln Rxo)

(2)

(4) 裂縫評(píng)價(jià)分類(lèi)。由多元回歸方程得到評(píng)價(jià)指標(biāo)y。根據(jù)y的差別,確定裂縫發(fā)育程度,將裂縫分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi),其中Ⅰ類(lèi)裂縫有效性最好,Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)裂縫有效性次之。其中,Ⅰ類(lèi)裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)大于0.4;Ⅱ類(lèi)裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)在0.15～0.4之間;Ⅲ類(lèi)裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)小于0.1。

利用YB5、YB101、YL31井這3口井的試氣資料對(duì)常規(guī)測(cè)井參數(shù)計(jì)算得到的裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)y進(jìn)行驗(yàn)證。YB101井4 207.875～4 209.375 m井段、4 210～4 212 m井段用多元線(xiàn)性回歸計(jì)算得到儲(chǔ)層裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)y平均值分別為0.876和0.441,為Ⅰ類(lèi)裂縫發(fā)育段,試氣結(jié)果為日產(chǎn)氣13.973萬(wàn) m3,證實(shí)裂縫有效性好(見(jiàn)圖2)。YB5井3 883～3 897 m井段、3 897.75～3 898.75 m井段計(jì)算得到儲(chǔ)層裂縫指標(biāo)參數(shù)平均值分別為0.327和0.354,為Ⅱ類(lèi)裂縫發(fā)育段,試氣結(jié)果為日產(chǎn)氣4.227萬(wàn) m3,裂縫有效性較好(見(jiàn)圖3)。YL31井4 261.875～4 264 m井段、4 265.125～4 267 m井段計(jì)算得到儲(chǔ)層裂縫指標(biāo)參數(shù)平均值為0.015和0.114,為Ⅲ類(lèi)裂縫發(fā)育段,試氣顯示這2層日產(chǎn)氣0.22萬(wàn) m3,裂縫有效性較差(見(jiàn)圖4)。3口井裂縫分類(lèi)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的裂縫有效性與試氣產(chǎn)能大小一致性較好,證實(shí)裂縫計(jì)算結(jié)果與裂縫指標(biāo)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的建立合理可靠。

圖2 YB101井儲(chǔ)層裂縫級(jí)別劃分

圖3 YB5井儲(chǔ)層裂縫級(jí)別劃分

圖4 YL31井儲(chǔ)層裂縫級(jí)別劃分

4 結(jié) 論

(1) 常規(guī)測(cè)井結(jié)合電成像測(cè)井資料可以有效識(shí)別儲(chǔ)層;裂縫在常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)的表現(xiàn)特征:井徑擴(kuò)徑、密度值降低、聲波值增大、中子值增大、深淺雙側(cè)向電阻率值降低、深淺雙側(cè)向測(cè)井曲線(xiàn)具有一定幅度差。未被填充的天然裂縫在電阻率成像測(cè)井圖表現(xiàn)為深色正弦波條帶。

(2) 陣列聲波測(cè)井可評(píng)價(jià)裂縫的有效性。有效裂縫斯通利波能量衰減較快,聲波變密度圖像具有“V”字形干涉條紋。

(3) 利用電阻率成像測(cè)井標(biāo)定常規(guī)測(cè)井,可有效解決因電阻率成像測(cè)井與陣列聲波測(cè)井資料較少,裂縫識(shí)別與有效性評(píng)價(jià)困難的問(wèn)題。根據(jù)裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法與分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可有效評(píng)價(jià)YB氣田裂縫發(fā)育特征。

參考文獻(xiàn):

[1] 李軍, 陶士振, 汪澤成, 等. 川東北地區(qū)侏羅系油氣地質(zhì)特征與成藏主控因素 [J]. 天然氣地球科學(xué), 2010, 21(5): 732-741.

[2] 張鳳生, 司馬立強(qiáng), 趙冉, 等. 塔河油田儲(chǔ)層裂縫測(cè)井識(shí)別和有效性評(píng)價(jià) [J]. 測(cè)井技術(shù), 2012, 36(3): 261-266.

[3] 趙良孝, 補(bǔ)勇. 碳酸鹽巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù) [M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1994.

[4] Sibbit A M, Faivre O. The Dual Laterolog Response in Fractured Rocks [C]∥SPWLA 26th Annual Logging Symposium, 1985.

[5] Philippe A P, Roger N A. In Situ Measurements of Electrical Resistivity, Formation Anisotropy and Tectonic Context [C]∥SPWLA 31st Annual Logging Symposium, 1990.

[6] 李善軍, 肖承文, 汪涵明, 等. 裂縫的雙側(cè)向測(cè)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): 845-851.

[7] 鄧少貴, 王曉暢, 范宜仁. 裂縫性碳酸鹽巖裂縫的雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)特征及解釋方法 [J]. 地球科學(xué): 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 31(6): 846-849.

[8] 趙軍龍, 鞏澤文, 李甘, 等. 碳酸鹽巖裂縫性?xún)?chǔ)層測(cè)井識(shí)別及評(píng)價(jià)技術(shù)綜述與展望 [J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 2012, 27(2): 537-547.

[9] 倪國(guó)輝, 曾憲江, 叢培茂, 等. 應(yīng)用偶極聲波評(píng)價(jià)碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫 [J]. 石油天然氣學(xué)報(bào), 2008, 30(2): 95-98.