張建欣，蔣裕強(qiáng)，李 景，胡丹丹，魏 濤，趙 雋，王 巍，李淑琴，宋海巍，羅曉芳

（1.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都610500；2.中國石油玉門油田分公司 勘探開發(fā)研究院，甘肅 酒泉735000；3.中國石油玉門油田分公司 青西采油廠，甘肅 玉門735019）

0 引 言

裂縫性儲層作為油氣儲集的重要場所，一直是地質(zhì)研究的重點(diǎn)，在測井曲線上有一定的反映［1］。前人通過測井曲線對裂縫的識別及關(guān)鍵參數(shù)的計算已有較多研究，例如：杜貴超等提出了常規(guī)測井曲線識別碳酸鹽巖低角度裂縫的方法［2］；姜紹芹利用深、淺雙側(cè)向曲線對裂縫進(jìn)行了定量評價［3］；王瑞雪等、張群會等、黃鳳祥等、劉文斌等基于成像測井資料和常規(guī)測井資料對研究區(qū)巖性及沉積相進(jìn)行解釋［4-9］；龍一慧等應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對碳酸鹽儲層常規(guī)測井參數(shù)進(jìn)行處理［10］；張德梅、徐延勇等采用自然伽馬、中子、密度法優(yōu)化組合求取泥質(zhì)體積含量［11-12］；以上各種研究方法基本上都綜合考慮了多參數(shù)解釋，突出了裂縫性儲層的特點(diǎn)。

青西油田位于酒泉盆地青西凹陷窟窿山構(gòu)造帶，整體為背斜，面積約121 km2，主力產(chǎn)油層為下白堊統(tǒng)下溝組（K1g），在20世紀(jì)末開始規(guī)模開發(fā)，由于儲量動用難度大，截止目前仍有較大的儲量未動用，后續(xù)的滾動開發(fā)仍然具有一定潛力。研究區(qū)下溝組發(fā)育扇三角洲-湖泊相沉積體系，儲集層巖性主要有碳酸鹽巖和碎屑巖，2類儲層均見到工業(yè)油流，儲層孔隙度分布在1%～10%之間，主要集中在3%～5%，細(xì)砂巖孔隙度略大，介于2%～6%之間；滲透率分布在1～5×10-3μm2，平均4.4×10-3μm2，屬特低孔-特低滲儲層，裂縫的發(fā)育改善了儲層的儲集及滲濾能力［13-16］，使儲層具有良好的儲集性能。青西油田下溝組油藏為典型的裂縫性油藏，局部構(gòu)造、斷裂密集帶控制油氣分布；儲層物性與巖相、巖性類型及巖性組合有關(guān)，控制油氣富集；裂縫發(fā)育程度控制油藏的滲流能力，決定單井的產(chǎn)能。

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，制定了巖心、錄井、常規(guī)測井、成像測井及試油結(jié)果等多因素的綜合分析方法，這種方法在青西油田的應(yīng)用效果明顯。主要通過常規(guī)測井曲線（聲波時差、自然伽瑪、電阻率等）擬合計算得到巖性綜合系數(shù)，利用陣列聲波測井能量衰減幅度、井徑曲線、巖性綜合系數(shù)等參數(shù)擬合可得到裂縫綜合系數(shù)，以上2個關(guān)鍵系數(shù)，結(jié)合常規(guī)測井曲線及基質(zhì)參數(shù)，可直觀識別出儲層類型，明確了青不同類型儲層的測井曲線特征，為同類型油田測井解釋提供了新的思路。

1 巖性解釋

巖性解釋中泥質(zhì)體積含量計算是基礎(chǔ)，生產(chǎn)實(shí)踐中計算最常用的是自然伽馬法、電阻率法和聲波法［17-18］，但對于含白云巖裂縫儲層而言，單一曲線對巖性的反映并不敏感，因此，采取自然伽馬GR，聲波時差A(yù)C，深側(cè)向電阻率RD3個曲線組合方法進(jìn)行巖性解釋。

對3個曲線進(jìn)行歸一化為

式中GDmax，GRmin為自然伽瑪最大值和最小值，API；ACmax，ACmin為聲波時差最大值和最小值，μs/m；RDmax，RDmin為深側(cè)向電阻率最大值和最小值，Ω·m.

結(jié)合研究區(qū)的錄井、成像等資料進(jìn)行擬合，將巖性綜合系數(shù)NC設(shè)計為

擬合NC與巖心實(shí)驗(yàn)中的泥質(zhì)體積含量、白云巖體積含量關(guān)系如圖1和圖2所示。

圖1 泥質(zhì)體積含量V SH與巖性綜合系數(shù)N C關(guān)系Fig.1 Relationship between V SH and N C

圖2 白云巖體積含量V CO3與巖性綜合系數(shù)N C關(guān)系Fig.2 Relationship between V CO3 and N C

由此，得到巖性計算公式為

式中NC為巖性綜合系數(shù)；VCO3為白云巖體積含量，%；VSH為泥質(zhì)體積含量，%.

根據(jù)青西油田的儲層巖心和錄井資料對巖性的劃分，設(shè)計巖性判別標(biāo)準(zhǔn)見表1.

2 裂縫解釋

裂縫性油藏的有利儲層中裂縫發(fā)育是關(guān)鍵，裂縫開度、密度、傾角、滲透率、孔隙度等參數(shù)計算至關(guān)重要，其分析手段主要來源于成像測井和常規(guī)測井［19-21］，成像測井解釋裂縫基本為定性描述，常規(guī)測井主要依賴深淺側(cè)向曲線計算裂縫參數(shù)，解釋結(jié)果不夠系統(tǒng)，由此，設(shè)計多個曲線的多因素綜合方法以全面評價裂縫屬性。

表1 青西油田巖性劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Lithologic classification in Qingxi Oilfield

2.1 裂縫發(fā)育程度定量評價

裂縫發(fā)育程度在3個方面有較強(qiáng)敏感性：①成像測井能量衰減越大、高角度縫越發(fā)育，則說明儲層裂縫越發(fā)育；②井徑曲線擴(kuò)徑有較強(qiáng)響應(yīng)；③與白云巖體積含量正相關(guān)的巖性綜合系數(shù)NC越大，儲層越有條件發(fā)育裂縫。

成像測井裂縫評價因素考慮2個指標(biāo)：由能量特征定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎棵枋?，見?；由裂縫類型定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎棵枋?，見?.

表2 能量特征定量描述Table 2 Quantitative description of energy characteristics

表3 裂縫類型定量描述Table 3 Quantitative description of crack types

井徑曲線裂縫評價應(yīng)用0-1標(biāo)度，即擴(kuò)徑表明裂縫發(fā)育，值設(shè)為1，否則設(shè)為0.用公式表示為

結(jié)合常規(guī)測井曲線巖性綜合系數(shù)NC，由加權(quán)平均得到裂縫綜合系數(shù)F.

式中F為裂縫綜合系數(shù)，小數(shù)；FEN，F(xiàn)KI，F(xiàn)CAL分別為裂縫能量系數(shù)、裂縫類型系數(shù)、井徑系數(shù)，小數(shù)；ω1，ω2，ω3，ω4分別是對應(yīng)各系數(shù)的權(quán)重，小數(shù)。

結(jié)合該油田40口井的測井?dāng)?shù)據(jù)、試油及生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，對裂縫綜合系數(shù)進(jìn)行分類，描述裂縫發(fā)育情況，見表4.

表4 裂縫發(fā)育分類標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Classification of crack distributions

2.2 裂縫類型判斷

利用測井曲線計算裂縫傾角的常用方法［22-25］是通過深淺側(cè)向電阻率計算出系數(shù)Y，從系數(shù)Y可以定性地判斷傾角的范圍，見表5.

式中Y為裂縫函數(shù)；RD為深側(cè)向電阻率，Ω·m；RS為淺側(cè)向電阻率，Ω·m.

表5 裂縫傾角定性描述Table 5 Quantitative description of crack angulars

為了定量計算傾角，由成像測井裂縫傾角描述與裂縫綜合系數(shù)進(jìn)行計算回歸，得到計算裂縫傾角QJ（單位是°）表達(dá)式

2.3 裂縫開度和密度計算

由深淺側(cè)向電阻率可以計算裂縫開度，但對于裂縫不發(fā)育儲層（F＜0.4）其計算方法有所不同，以裂縫綜合系數(shù)為判別依據(jù)，對常用的裂縫開度計算經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正后，得到適合青西油田的裂縫開度表達(dá)式

將裂縫密度與白云巖含量、裂縫綜合系數(shù)、巖性綜合系數(shù)、裂縫開度、裂縫孔隙度等參數(shù)擬合，發(fā)現(xiàn)裂縫密度與白云巖含量、裂縫開度的相關(guān)性較高，得到裂縫密度計算公式

式中KD為裂縫開度，μm；DEN為裂縫密度，1/m.

2.4 裂縫滲透率和孔隙度計算

根據(jù)裂縫孔隙度解釋的經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合巖心資料，對經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正后，得到以下裂縫孔隙度和裂縫滲透率計算公式，由計算公式認(rèn)為裂縫較發(fā)育和裂縫發(fā)育2類的計算方法一致

式中 φf為裂縫孔隙度，%；Kf為裂縫滲透率，×10-3μm2.

3 基質(zhì)解釋

裂縫性油藏的基質(zhì)系統(tǒng)具有較大程度的儲集能力，并通過較低的滲流通道向裂縫中補(bǔ)充油源，因此，對其孔隙度和滲透率的定量計算也很重要。

3.1 基質(zhì)孔隙度的計算

計算孔隙度應(yīng)用聲波時差模型（威利公式）為

式中 φm為基質(zhì)孔隙度；Δtma為骨架聲波時差，μs/m；Δtfl為流體聲波時差，μs/m；Δt為實(shí)際聲波時差，μs/m.

Δtma受巖性的影響很大，不同巖石的聲波時差差別較大，結(jié)合油田巖心類型及測井曲線，擬合儲層骨架聲波時差分別是：泥質(zhì)白云巖Δtma=140 μs/m；白云質(zhì)泥巖和白云質(zhì)砂巖Δtma=160μs/m；儲層流體聲波時差Δtfl=620μs/m.

3.2 基質(zhì)滲透率的計算

基于巖心資料和測井解釋資料，利用“巖心刻度測井法”，回歸出基質(zhì)滲透率的計算模型，如圖3所示。

圖3 基質(zhì)孔隙度φm和滲透率K m關(guān)系Fig.3 Relationship betweenφmand K m

得到基質(zhì)滲透率Km的計算公式為

4 含水飽和度的計算

含水飽和度用來區(qū)分油水層，并提供計算儲量的重要依據(jù)，不同區(qū)塊含水飽和度計算有一定差別。

首先，根據(jù)不同區(qū)塊深側(cè)向電阻率和最大含水飽和度關(guān)系曲線回歸公式，以便計算單井的最大含水飽和度，如圖4所示。

圖4 最大含水飽和度S wmax和深側(cè)向電阻率R D關(guān)系Fig.4 Relationship between S wmaxand R D

則單井的最大含水飽和度公式為

然后根據(jù)最大含水飽和度和雙側(cè)向電阻率曲線計算單井的含水飽和度

式中Sw為含水飽和度；Swmax，Swmin分別最大含水飽和度和最小含水飽和度，小數(shù)；Cw為含水飽和度系數(shù)，其值計算公式為

5 測井曲線特征

對青西油田的裂縫綜合系數(shù)F和巖性綜合系數(shù)NC進(jìn)行計算，繪制交會圖如圖5所示。

圖5 裂縫綜合系數(shù)F和巖性綜合系數(shù)N C交會Fig.5 Crossplot between F and N c

儲層分為干層、差油層和油層，其解釋結(jié)果主要依據(jù)試油和成像結(jié)果，并借鑒了常規(guī)測井曲線所反映出的儲層特征。從圖上看出，有利儲層受巖性和裂縫約束較明顯，并且裂縫約束要大于巖性約束。對于油層，裂縫綜合系數(shù)F大于0.48，巖性綜合系數(shù)NC大于0.34，對于差油層，裂縫綜合系數(shù)F大于0.36，巖性綜合系數(shù)NC大于0.24，巖性綜合系數(shù)下限并不高，說明在不同類巖石中都可能有油，但裂縫發(fā)育要求較高，亦即，即使在白云質(zhì)泥巖中若裂縫發(fā)育，則仍然可能存在油層，這與油田儲層特征一致，由此，也證實(shí)了裂縫綜合系數(shù)F和巖性綜合系數(shù)NC具有典型代表價值，依據(jù)這2個值進(jìn)行的測井解釋可靠準(zhǔn)確。

經(jīng)各參數(shù)解釋方法計算和分析，總結(jié)出各類儲層的測井曲線特征如下

1）油層測井曲線特征。如圖6所示，油層測井曲線中，雙側(cè)向電阻率顯示高電阻背景下的低阻值，聲波時差出現(xiàn)明顯的“指形”或“箱形”凸起，伽馬曲線顯示低值；解釋參數(shù)道中，裂縫孔隙度、裂縫滲透率及裂縫密度明顯增大，裂縫綜合評價為發(fā)育或者較發(fā)育，巖性為白云質(zhì)泥巖或泥質(zhì)白云巖。

2）差油層測井曲線特征。如圖6所示，差油層測井曲線中，雙側(cè)向電阻率依然為高電阻背景下的低阻值，聲波時差出現(xiàn)鋸齒狀凸起，伽馬曲線顯示低值；解釋參數(shù)道中，裂縫參數(shù)也明顯增大，裂縫綜合評價為較發(fā)育，成像顯示低角度縫或者層間縫，巖性為白云質(zhì)泥巖。

3）干層測井曲線特征。如圖6所示，干層測井曲線中，電阻率高值亦或低值，聲波時差亦有鋸齒臺階狀，伽馬曲線出現(xiàn)明顯的高幅“指形”凸起；解釋參數(shù)道中，裂縫參數(shù)增大，裂縫綜合評價為不發(fā)育或者一般，基質(zhì)孔隙度和滲透率解釋增幅較小。

4）水層測井曲線特征。如圖6所示，水層測井曲線中，電阻率高阻低值，RD小于Rs，伽馬曲線有高幅凸起；解釋參數(shù)道中，裂縫參數(shù)增大，含水飽和度高值。

圖6 各類儲層測井解釋綜合圖Fig.6 Characteristics of log interpretation curve for various kinds of layers

6 結(jié) 論

1）提出的巖性綜合系數(shù)和裂縫綜合系數(shù)的計算方法，在裂縫性儲層評價方面的應(yīng)用效果較好，可直觀識別出油層和差油層。結(jié)合常規(guī)測井（聲波時差、自然伽瑪、電阻率）及基質(zhì)孔隙度、滲透率參數(shù)等，又可識別出干層和水層。

2）裂縫綜合系數(shù)大于0.48，巖性綜合系數(shù)大于0.34；差油層：裂縫綜合系數(shù)大于0.36，巖性綜合系數(shù)大于0.24；干層：裂縫不發(fā)育或一般，基質(zhì)孔隙度和滲透率均較低，伽馬曲線出現(xiàn)明顯高幅“指形”凸起；水層主要體現(xiàn)在深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向。