曲立才

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松遼盆地徐深氣田火山巖儲(chǔ)層裂縫測井識(shí)別與評(píng)價(jià)

曲立才

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)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(duì)裂縫宏觀預(yù)測和微觀刻畫方面都有一定的局限性。應(yīng)用巖心描述、CT圖像分析、常規(guī)測井、特殊測井等綜合方法對(duì)徐深氣田營城組火山巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征進(jìn)行了描述，包括定性與定量識(shí)別裂縫、計(jì)算裂縫孔隙度、裂縫密度等參數(shù)、確定裂縫方向，形成一套有效儲(chǔ)層裂縫評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本區(qū)塊火山巖Ⅰ類儲(chǔ)層裂縫主要為高角度縫，裂縫的有效性好；Ⅱ類儲(chǔ)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?；鹕綆r儲(chǔ)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(chǔ)層不發(fā)育。

徐深氣田；火山巖儲(chǔ)層；裂縫特征；裂縫識(shí)別

徐深氣田火山巖儲(chǔ)層在形成過程中經(jīng)歷了數(shù)次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[1-2]，各種構(gòu)造縫、成巖縫發(fā)育，構(gòu)成了儲(chǔ)層的重要儲(chǔ)集空間，并作為天然氣滲流的通道，因此，該區(qū)塊火山巖氣藏勘探開發(fā)前景廣闊。裂縫研究一直是一個(gè)難題，目前對(duì)裂縫的研究有多種方法，如巖心宏觀及微觀觀測可以準(zhǔn)確識(shí)別巖性、巖相及其與裂縫的關(guān)系[3]；通過地球物理測井響應(yīng)特征、巖性和物性分析可以發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層裂縫的特征和分布規(guī)律[4]；疊后相干體技術(shù)可以對(duì)宏觀尺度裂縫發(fā)育帶作出定性預(yù)測[5-8]；應(yīng)力場數(shù)值模擬可以預(yù)測構(gòu)造裂縫的宏觀分布規(guī)律等[9]。然而，由于裂縫成因和分布的復(fù)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(yù)測和微觀刻畫方面都有一定的局限性?？碧綄?shí)踐表明，儲(chǔ)層裂縫定量描述與預(yù)測需要多學(xué)科交叉研究。本文通過對(duì)鉆井取心觀察分析并結(jié)合裂縫測井解釋綜合研究，識(shí)別、描述和刻畫火山巖儲(chǔ)層裂縫，研究結(jié)果成為優(yōu)選試氣層位和射孔井段的重要依據(jù)，并已經(jīng)被勘探開發(fā)實(shí)踐證明是行之有效的。

1 巖心裂縫描述

對(duì)徐深氣田火山巖儲(chǔ)層巖心觀察統(tǒng)計(jì)表明，在較致密的巖性中裂縫發(fā)育，如凝灰?guī)r和流紋巖中，裂縫發(fā)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(fā)育，占84％；高角度縫和垂直裂縫主要是構(gòu)造裂縫。統(tǒng)計(jì)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(chǔ)層裂縫發(fā)育玫瑰圖

通過成像測井裂縫解釋，并對(duì)長井段取心井進(jìn)行連續(xù)取樣分析，綜合利用古地磁對(duì)巖心構(gòu)造裂縫的定向研究成果[10-11]，最終確定了裂縫發(fā)育方向?；鹕綆r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(fā)育方向判別對(duì)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(yīng)特征不同，這是應(yīng)用測井資料區(qū)分孔隙、獨(dú)立洞穴和裂縫的基礎(chǔ)。

2.1 孔隙空間的測井響應(yīng)機(jī)理

（1）孔隙的測井響應(yīng)機(jī)理。孔隙在測井曲線上主要表現(xiàn)為圓滑“U”字形，測井值則表現(xiàn)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(diǎn)”。

（2）孔洞的測井響應(yīng)機(jī)理。獨(dú)立洞穴在聲波時(shí)差、電阻率上沒有明顯響應(yīng)，而在中子和密度測井曲線上有顯示。當(dāng)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(shí)差則基本不響應(yīng)。若在探測范圍內(nèi)，成像測井圖上表現(xiàn)為明顯黑斑。

2.2 裂縫的常規(guī)測井響應(yīng)特征

裂縫在雙側(cè)向電阻率、聲波時(shí)差、井壁成像測井等測井曲線上均有反映，因此，可對(duì)裂縫的傾角、傾向、裂縫密度、裂縫開度等參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)與定量計(jì)算[11-13]。

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

（1）裂縫面孔率與（LLD–LLS）/LLD呈正相關(guān)，表明裂縫愈發(fā)育，深側(cè)向電阻率LLD愈??；深淺雙側(cè)向電阻率差值（LLD–LLS）愈大（圖2a）。

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

（3）用聲波孔隙度與中子、密度孔隙度進(jìn)行對(duì)比可以定性地判斷裂縫發(fā)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(guān)（圖2c）。

（4）裂縫發(fā)育程度與斯通利波時(shí)差沒有明顯關(guān)系。裂縫使斯通利波能量明顯衰減，當(dāng)能量衰減到一定程度時(shí)，斯通利波時(shí)差TST是用后續(xù)波時(shí)差代替的（圖2d）。

圖2 裂縫面孔率與不同測井曲線關(guān)系

2.3 不同裂縫的測井響應(yīng)特征

應(yīng)用“巖心刻度測井，測井解釋裂縫”的方法，分別對(duì)高角度縫、低角度縫、微裂縫、網(wǎng)狀縫等4種典型裂縫的測井響應(yīng)特征進(jìn)行定性分析和描述[14]。

（1）低角度縫。圖3a是XS5井的流紋質(zhì)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(guī)則黑色正弦型條帶，其高低點(diǎn)落差較小，表明為低角度縫；聲波時(shí)差與雙側(cè)向電阻率均有較大波動(dòng)，雙側(cè)向電阻率顯示負(fù)幅度差。

（2）高角度縫。圖3b是XS9井的流紋質(zhì)角礫熔巖段，F(xiàn)MI動(dòng)態(tài)圖像圖上可見不規(guī)則黑色正弦型條帶，其高低點(diǎn)落差較大，表明為高角度縫；DSI（陣列聲波）測井中的橫縱波時(shí)差稍有增大；聲波時(shí)差基本保持不變，雙側(cè)向電阻率表現(xiàn)為正差異。

（3）網(wǎng)狀縫。圖3c是XS9井的流紋質(zhì)角礫熔巖和流紋質(zhì)熔結(jié)角礫巖段，F(xiàn)MI動(dòng)態(tài)圖像上高、低角度裂縫交錯(cuò)發(fā)育；DSI測井中的橫波、縱波時(shí)差明顯增大；常規(guī)測井曲線上聲波時(shí)差略有增大，雙側(cè)向電阻率降低，并表現(xiàn)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(fā)育。單個(gè)縫只是在較小的范圍內(nèi)連通部分孔、洞，但成規(guī)模后，常?？梢孕纬删W(wǎng)絡(luò)狀分布的連通系統(tǒng)，在外界其它較大裂縫的溝通下，可以獲得較好的產(chǎn)能。

圖3d是XS601井火山質(zhì)礫巖儲(chǔ)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(guī)則線條，范圍都很小，測井解釋一般不會(huì)解釋為裂縫，只是微裂縫發(fā)育的地方，顏色變深。DSI測井中，縱波、橫波、斯通利波時(shí)差變大，常規(guī)測井曲線與孔隙型儲(chǔ)層響應(yīng)特征基本一致，只是在微裂縫發(fā)育的地方，雙側(cè)向電阻率值降低。