朱興嬌，趙軍龍

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065)

致密砂巖是一種具有低孔低滲特質(zhì)的儲(chǔ)層，該類儲(chǔ)層在油藏開發(fā)時(shí)依賴于天然裂縫的存在，并且天然裂縫的發(fā)育程度直接影響著儲(chǔ)層的開發(fā)潛能[1]，它可以提高儲(chǔ)層的油藏儲(chǔ)集及可開采性。前人識(shí)別致密砂巖天然裂縫的主要方法有常規(guī)測井、成像測井、三維地震等[2]。通過對致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的研究表明，對于該類儲(chǔ)層的識(shí)別和評價(jià)，主要依賴于巖心資料和成像資料等[3]。取心井資料少而難得，成像測井成本高，故而主要依靠巖心資料里的常規(guī)測井資料來開展天然裂縫識(shí)別工作。由于裂縫性儲(chǔ)層具有嚴(yán)重的非均質(zhì)性等特征[4]，常規(guī)測井解釋面臨許多挑戰(zhàn)。單單依靠某一測井曲線很難精準(zhǔn)識(shí)別裂縫，也不能指示出裂縫的發(fā)育情況。因此，利用常規(guī)測井曲線的測井原理，構(gòu)建綜合識(shí)別參數(shù)[5]，同時(shí)輔以儲(chǔ)層成像測井資料，可以有效提高天然裂縫識(shí)別準(zhǔn)確度的問題。

本文對致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的常規(guī)測井和成像測井的響應(yīng)特征進(jìn)行了梳理，總結(jié)歸納了六種常規(guī)測井曲線識(shí)別方法的原理；對比儲(chǔ)層天然裂縫成像資料，優(yōu)選出了能較好識(shí)別出天然裂縫及其發(fā)育程度的識(shí)別方法，以期提高致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫識(shí)別的準(zhǔn)確度。

1 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的分類及測井響應(yīng)特征

1.1 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的分類

致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫是指巖石在沉積或成巖過程中，受到應(yīng)力作用發(fā)生破裂從而產(chǎn)生不平整、錯(cuò)位的、不連續(xù)的位移[6]，一般用裂縫的大小、產(chǎn)狀、密度、裂縫性質(zhì)等對其進(jìn)行描述。根據(jù)受到應(yīng)力和擠壓以及后期的構(gòu)造演化作用，可將天然裂縫分為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫。構(gòu)造裂縫的應(yīng)力源以水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力、異常高壓流體、構(gòu)造抬升剝蝕為主[7]。構(gòu)造裂縫可分為區(qū)域構(gòu)造裂縫、局部構(gòu)造裂縫、復(fù)合型構(gòu)造裂縫[8]，將非構(gòu)造裂縫分為收縮縫、壓裂縫、成巖縫[9]；根據(jù)裂縫的開啟程度可分為開啟縫和閉合縫；依裂縫大小可分為微裂縫、小裂縫、中裂縫和大裂縫[10]；依力學(xué)成因的角度所受應(yīng)力不同又可分為剪切縫、壓裂縫、成巖縫等；按照是否含有充填物又可分為未充填縫和充填縫。

1.2 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的測井響應(yīng)特征

在對致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫進(jìn)行識(shí)別時(shí)，一般來說，首先通過大量的巖心觀察、薄片分析，然后將測井資料與成像測井結(jié)果進(jìn)行比對，再通過常規(guī)測井資料反映儲(chǔ)層信息。常規(guī)測井資料主要依據(jù)巖性測井、孔隙度測井、電阻率測井等三大測井系列，測井資料和成像測井資料可在一定程度下刻畫常規(guī)測井資料判別的可靠性和準(zhǔn)確性。

根據(jù)測井資料，主要是從常規(guī)測井資料入手，通過一系列測井曲線的形態(tài)變化對儲(chǔ)層天然裂縫進(jìn)行識(shí)別工作。我們將致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫根據(jù)裂縫的不同產(chǎn)狀，將其分為高角度縫、低角度縫、水平縫等，并總結(jié)歸納出裂縫在三大測井系列上的測井響應(yīng)特征，如表1所示。

由表1中常規(guī)測井曲線識(shí)別裂縫的測井曲線特征分析可知：井徑曲線可識(shí)別高角度裂縫，對低角度和水平縫貢獻(xiàn)不大，自然伽馬識(shí)別裂縫可信度不高，自然電位曲線和補(bǔ)償中子曲線可輔助識(shí)別裂縫，聲波時(shí)差曲線并不能識(shí)別出裂縫是高角度、低角度還是水平縫；對于雙側(cè)向測井曲線，它可以很好的識(shí)別出裂縫的產(chǎn)狀；對于高角度縫、低角度縫、水平縫有很好的指示作用。

根據(jù)成像測井資料，地層微電阻率成像測井是目前被廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)層裂縫識(shí)別中的，它所獲得的成像測井圖可以清晰的揭示出儲(chǔ)層裂縫特征。不同形態(tài)的天然裂縫所呈現(xiàn)的地層微電阻率成像測井響應(yīng)特征，見表2。

表2 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫成像測井響應(yīng)特征[16]

通過上述致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的常規(guī)測井響應(yīng)特征和成像測井響應(yīng)特征，在識(shí)別儲(chǔ)層裂縫時(shí)，用常規(guī)測井資料進(jìn)行裂縫識(shí)別后，再輔以成像測井資料，可以增加裂縫識(shí)別的可信度。

2 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫測井識(shí)別方法及應(yīng)用

2.1 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫測井識(shí)別方法

在利用測井響應(yīng)進(jìn)行致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫識(shí)別時(shí)，常規(guī)測井資料被廣泛應(yīng)用在儲(chǔ)層開發(fā)與評價(jià)中。由于常規(guī)測井方法的分辨率不是很高，且測井響應(yīng)是巖性等多種地質(zhì)因素的綜合反映，容易受到其他因素的影響。在進(jìn)行裂縫識(shí)別時(shí)，不同的測井曲線對裂縫的響應(yīng)不同，只依靠單一的測井曲線很難可靠的識(shí)別出裂縫，只有綜合運(yùn)用測井資料進(jìn)行解釋，才能更好地評價(jià)裂縫。

因此，通過深刻認(rèn)識(shí)和分析常規(guī)測井原理，構(gòu)建識(shí)別參數(shù)，可以增加天然裂縫識(shí)別精度的可靠性。常用的常規(guī)測井曲線評價(jià)識(shí)別裂縫的方法有很多種，本文總結(jié)分析了六種識(shí)別裂縫及裂縫發(fā)育程度的方法，如表3所示。

表3 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫識(shí)別一般方法及其原理

除上述常規(guī)測井方法，還可以通過成像測井來對天然裂縫進(jìn)行進(jìn)一步識(shí)別。圖1是一個(gè)關(guān)于庫車山前克深區(qū)塊地層微電阻率掃描成像的例子。該區(qū)塊為致密砂巖儲(chǔ)層，對該區(qū)塊進(jìn)行成像測井分析可以直觀的看到不同產(chǎn)狀的裂縫的成像測井形態(tài)特征。

圖1中1-1為高角度縫(傾角大于60°)，成像圖上顯示為正西方向的暗色正弦曲線，屬于亮色背景下的斷續(xù)線狀模式；1-2為斜交縫(傾角大于40°小于60°)，為南西方向的暗色正弦線狀，屬于亮色背景下的斷續(xù)線狀模式；1-3為低角度、水平縫(傾角小于40°)，成像圖上呈規(guī)則半正弦曲線，屬于不規(guī)則斷續(xù)亮色線模式；1-4為網(wǎng)狀縫，在成像圖上表現(xiàn)為雜亂的斷續(xù)短線狀且以網(wǎng)狀形態(tài)分布，正弦曲線較少，屬于亮色背景下的斷續(xù)線狀模式。

注：從左往右依次為1-1高角度縫，1-2斜交縫，1-3低角度縫、水平縫，1-4網(wǎng)狀縫(據(jù)孫艷慧[23]，2016)圖1 不同產(chǎn)狀的天然裂縫成像圖

2.2 Z區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫識(shí)別效果分析

通過對致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的常規(guī)測井響應(yīng)信息進(jìn)行綜合分析之后，我們選用Z區(qū)一口屬于致密砂巖儲(chǔ)層裂發(fā)育段的井為例，將上述常用識(shí)別方法與成像測井資料進(jìn)行結(jié)合后進(jìn)行了裂縫識(shí)別，結(jié)果如圖2所示。

圖2 Z區(qū)某井儲(chǔ)層天然裂縫分析圖

首先利用三大測井系列對Z區(qū)儲(chǔ)層巖性進(jìn)行了劃分，接著在劃分出的砂巖段應(yīng)用了五種常規(guī)識(shí)別方法進(jìn)行了裂縫識(shí)別工作，并輔以成像測井裂縫顯示。對常用識(shí)別方法進(jìn)行分析：各種裂縫識(shí)別方法均能對天然裂縫有一定程度的識(shí)別，并能對天然裂縫的發(fā)育程度做出有效的參考。其中，井徑相對異常法相較于其它方法與裂縫發(fā)育的相關(guān)性不是很好，三孔隙度比值法、次生孔隙度比值法、等效彈性模量差比法，利用的是聲波測井和密度測井，均屬于孔隙度測井，能較好的反應(yīng)致密砂巖儲(chǔ)層的孔隙發(fā)育情況。這三個(gè)方法對于裂縫指示具有很高的可信度，三孔隙度比值法、次生孔隙度比值法、等效彈性模量差比法、電阻率侵入校正差比法這四種方法對于天然裂縫的指示從圖2中看出，識(shí)別情況很相近，也說明了用這四種方法對裂縫進(jìn)行綜合識(shí)別的話，可以提高裂縫識(shí)別的準(zhǔn)確率。

2.3 致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫識(shí)別方法展望

天然裂縫的存在及其發(fā)育狀況與致密砂巖儲(chǔ)層油氣藏的勘探與開發(fā)有著密切聯(lián)系，它的存在有效改善了致密儲(chǔ)層的滲透性，利于油氣在儲(chǔ)層中存儲(chǔ)、運(yùn)移。目前，對于致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的識(shí)別研究，仍然存在很多可以改進(jìn)的地方。筆者認(rèn)為有以下幾個(gè)方面值得繼續(xù)研究：

1)基于天然裂縫對致密砂巖儲(chǔ)層的重要性，在進(jìn)行裂縫識(shí)別時(shí)，對成像測井儀器的分辨率加以提高，改進(jìn)測井儀器的探測精度，以減少?zèng)_洗帶和泥漿濾液的干擾信息。

2)在利用測井曲線對儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行識(shí)別時(shí)，由于原始的測井曲線包含過多的干擾信息，諸多學(xué)者用小波分析等數(shù)學(xué)工具處理測井曲線并運(yùn)用在地層劃分上，但是精度和準(zhǔn)確度依然有提升的空間，可以尋找更合適的小波函數(shù)對測井曲線進(jìn)行處理，降低曲線包含的干擾信息、提高曲線分辨率等。

3 結(jié)論

本文就致密砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的分類、測井響應(yīng)特征，致密砂巖天然裂縫測井識(shí)別方法及其應(yīng)用做了綜合研究，研究表明：

1)致密砂巖天然裂縫的分類主要有：按所受應(yīng)力分類、按裂縫開啟程度分類、按裂縫大小分類、按力學(xué)成因分類、按充填物分類。

2)對致密砂巖天然裂縫的測井響應(yīng)特征，總結(jié)歸納了常規(guī)測井響應(yīng)和成像測井響應(yīng)兩方面的特征：分析了測井曲線在高角度縫、低角度縫、水平縫上的響應(yīng)情況，同一測井曲線對不同產(chǎn)狀裂縫敏感程度不同；總結(jié)了地層微電阻率成像測井在高角度縫、垂直裂縫、低角度裂縫、網(wǎng)狀裂縫上的不同響應(yīng)特征。

3)本文總結(jié)分析了六種利用常規(guī)測井曲線評價(jià)識(shí)別天然裂縫及其發(fā)育程度的方法，根據(jù)各種方法的識(shí)別原理，優(yōu)選出了評價(jià)裂縫和發(fā)育程度的方法，其中電阻率侵入校正差比法判識(shí)裂縫較好，三孔隙度比值法、次生孔隙度差比法、彈性模量差比法，由于它們是根據(jù)聲波和密度測井來進(jìn)行刻畫的，因而可以很好的反映出裂縫的發(fā)育情況。