凡睿

(中国石油化工股份有限公司勘探分公司, 四川 成都 610041)

0 引 言

川东北YB气田大安寨段储层岩性以灰岩为主,储层段基质孔隙度一般在1%～5%,渗透率在0.001～1 mD*,为典型的特低孔隙度、特低渗透率储层。裂缝储层的主要渗滤通道是形成有效储层与油气高产的关键因素[1]。本文基于大量岩心分析与常规测井信息,并结合成像测井与阵列声波测井资料开展储层裂缝识别与有效性评价研究。针对电阻率成像测井资料、阵列声波测井资料较少,裂缝识别与有效性存在困难的特点,提出了电阻率成像测井刻度常规测井、再以常规测井为主评价裂缝的思路,并基于常规测井建立了裂缝发育评价指标的多参数定量评价模型与裂缝发育程度分类(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类)标准。

1 储层裂缝识别

1.1 岩心资料识别裂缝

岩心是识别裂缝宽度、产状、填充与分布情况最直接、最可靠的资料[2]。对YB气田YB102、YB122、YL4、YL17井31.49 m年岩心裂缝描述信息统计分析表明,裂缝以微裂缝与小裂缝为主;倾角较低,偶见高角度裂缝与斜交缝;裂缝充填物以泥质充填为主,偶见方解石充填(见表1)。

1.2 常规测井识别裂缝

地层裂缝发育时,常规测井曲线对裂缝具有一定的指示作用。裂缝中由于密度较小的泥浆侵入,以及泥浆对声波能量的吸收,三孔隙度测井曲线中密度测井值会变小,声波时差值增大,中子值增大,因此,根据这些差异可以识别裂缝。裂缝发育时,除井径曲线与三孔隙度测井曲线对裂缝具有响应外,双侧向测井曲线对裂缝也有响应。20世纪80年代,赵良孝等[3]利用水槽实验,明确了裂缝产状与双侧向测井响应之间的关系,认为低角度裂缝呈负差异,倾斜裂缝差异较小,高角度裂缝呈正差异。Sibbit[4]、Philippe P[5]、李善军[6]、邓少贵[7]等利用有限元方法进一步证实了该认识的正确性。基于前人实验与数值模拟结果,对裂缝产状与双侧向测井响应之间的关系分析发现:①裂缝发育时深浅双侧向电阻率值均降低,但低角度裂缝在高电阻率背景下降低的幅度值更大;②低角度裂缝时,深浅双侧向表现为负差异特征,高角度裂缝时,深浅双侧向电阻率曲线呈现小幅度的正差异特征。上述分析表明,综合常规井径曲线、三孔隙度曲线与双侧向曲线变化特征,可以有效识别裂缝。

表1 大安寨段岩心裂缝类型及充填物统计

1.3 成像测井识别裂缝

成像测井在裂缝识别和评价方面具有较大优势[8]。利用成像测井可以准确识别天然裂缝与诱导缝以及裂缝的充填物。天然裂缝在电阻率成像图上呈深色正弦波条带,部分裂缝面有明显的溶蚀侵入特征,裂缝轨迹不规则,且缝宽有较大变化;研究区天然裂缝常见低角度缝与斜交缝。诱导缝属于钻井过程中应力作用产生的裂缝,成像图常表现为一组接近平行的高角度裂缝;裂缝排列整齐,规律性强,裂缝面比较规则,无明显的溶蚀侵入特征;裂缝被电阻率较高的矿物充填(如方解石)时,电阻率成像图表现为亮色的正弦条带。

2 裂缝有效性评价

交叉偶极子阵列声波测井可以得到地层纵波、横波、斯通利波的时差与能量信息,可以用来定性评价裂缝的有效性。斯通利波在井壁中的传播类似活塞运动[9],使得斯通利波能量对张开缝(有效裂缝)敏感。当遇到有效裂缝时,裂缝中的流体被来回推动,消耗能量,使斯通利波速度发生衰减。同时,裂缝处流体会产生声阻抗界面,使斯通利波发生反射,能量衰减,产生干涉条纹。因此,可通过斯通利波能量衰减和声波变密度出现干涉条纹评价裂缝有效性。

图1为大安寨段YL17井3 855.6～3 858 m井段储层,常规测井与电阻率成像测井显示天然裂缝发育,且以低角度裂缝为主。阵列声波测井曲线显示,斯通利波与横波能量衰减明显,声波变密度图像上出现了明显的“V”字形干涉条纹。

图1 YL17井阵列声波与成像测井组合图

3 多参数综合定量评价裂缝

电阻率成像、阵列声波对裂缝识别与评价效果较好,但受成本较高的制约,特殊测井资料较少,无法满足现场裂缝识别与有效性评价的需要。因此,提出利用成像测井刻度常规测井的思路,建立裂缝指标的分类标准与定量评价方法。前文研究表明,大安寨段井径曲线、双侧向测井曲线、三孔隙度测井曲线和成像测井对裂缝的响应较为明显,因此选择或构建以这些曲线为基础的参数评价裂缝。

利用5口YB122、YL4、YL5、YL17、XL101井常规测井资料与电阻率成像测井资料齐全的井作为关键井,构建裂缝的评价指标。

(1) 选取有效指示裂缝发育特征的参数。根据电阻率成像测井、常规测井与裂缝发育特征的关系,选取对裂缝响应较敏感的7项常规测井参数:ABS(CALC-CAL)、φA、φN、φD、ABS(Rt-Rxo)/Rt、ABS(Rt/Rxo-1)、10ABS(ln Rt-ln Rxo);2项成像测井参数φf与裂缝发育厚度H。其中,ABS(CALC-CAL)为井径扩径值;φA为声波孔隙度值;φN为中子孔隙度值;φD为密度孔隙度值;ABS(Rt-Rxo)/Rt、ABS(Rt/Rxo-1)、10ABS(ln Rt-ln Rxo)这3个组合参数反映深浅双侧向电阻率值曲线变化特征;φf为裂缝孔隙度。

(2) 均一化参数。为了使各指标无量纲化,需要对参数进行处理,采用极差法,使每项评价参数映射到[0～1]之间。均一化公式为

x′=(x-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

(3) 确定多元线性回归方程。每一项反映裂缝特征的参数对裂缝的敏感程度不同,以归一化后的成像测井裂缝孔隙度φf作为评价指标y,与其他参数作多元线性回归可得拟合方程

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) 裂缝评价分类。由多元回归方程得到评价指标y。根据y的差别,确定裂缝发育程度,将裂缝分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类,其中Ⅰ类裂缝有效性最好,Ⅱ类和Ⅲ类裂缝有效性次之。其中,Ⅰ类裂缝评价指标大于0.4;Ⅱ类裂缝评价指标在0.15～0.4之间;Ⅲ类裂缝评价指标小于0.1。

利用YB5、YB101、YL31井这3口井的试气资料对常规测井参数计算得到的裂缝评价指标y进行验证。YB101井4 207.875～4 209.375 m井段、4 210～4 212 m井段用多元线性回归计算得到储层裂缝评价指标y平均值分别为0.876和0.441,为Ⅰ类裂缝发育段,试气结果为日产气13.973万 m3,证实裂缝有效性好(见图2)。YB5井3 883～3 897 m井段、3 897.75～3 898.75 m井段计算得到储层裂缝指标参数平均值分别为0.327和0.354,为Ⅱ类裂缝发育段,试气结果为日产气4.227万 m3,裂缝有效性较好(见图3)。YL31井4 261.875～4 264 m井段、4 265.125～4 267 m井段计算得到储层裂缝指标参数平均值为0.015和0.114,为Ⅲ类裂缝发育段,试气显示这2层日产气0.22万 m3,裂缝有效性较差(见图4)。3口井裂缝分类指标所对应的裂缝有效性与试气产能大小一致性较好,证实裂缝计算结果与裂缝指标分类标准的建立合理可靠。

图2 YB101井储层裂缝级别划分

图3 YB5井储层裂缝级别划分

图4 YL31井储层裂缝级别划分

4 结 论

(1) 常规测井结合电成像测井资料可以有效识别储层;裂缝在常规测井曲线的表现特征:井径扩径、密度值降低、声波值增大、中子值增大、深浅双侧向电阻率值降低、深浅双侧向测井曲线具有一定幅度差。未被填充的天然裂缝在电阻率成像测井图表现为深色正弦波条带。

(2) 阵列声波测井可评价裂缝的有效性。有效裂缝斯通利波能量衰减较快,声波变密度图像具有“V”字形干涉条纹。

(3) 利用电阻率成像测井标定常规测井,可有效解决因电阻率成像测井与阵列声波测井资料较少,裂缝识别与有效性评价困难的问题。根据裂缝评价指标计算方法与分类标准可有效评价YB气田裂缝发育特征。

参考文献:

[1] 李军, 陶士振, 汪泽成, 等. 川东北地区侏罗系油气地质特征与成藏主控因素 [J]. 天然气地球科学, 2010, 21(5): 732-741.

[2] 张凤生, 司马立强, 赵冉, 等. 塔河油田储层裂缝测井识别和有效性评价 [J]. 测井技术, 2012, 36(3): 261-266.

[3] 赵良孝, 补勇. 碳酸盐岩储层测井评价技术 [M]. 北京: 石油工业出版社, 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] 李善军, 肖承文, 汪涵明, 等. 裂缝的双侧向测井响应的数学模型及裂缝孔隙度的定量解释 [J]. 地球物理学报, 1996, 39(6): 845-851.

[7] 邓少贵, 王晓畅, 范宜仁. 裂缝性碳酸盐岩裂缝的双侧向测井响应特征及解释方法 [J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 2006, 31(6): 846-849.

[8] 赵军龙, 巩泽文, 李甘, 等. 碳酸盐岩裂缝性储层测井识别及评价技术综述与展望 [J]. 地球物理学进展, 2012, 27(2): 537-547.

[9] 倪国辉, 曾宪江, 丛培茂, 等. 应用偶极声波评价碳酸盐岩储层裂缝 [J]. 石油天然气学报, 2008, 30(2): 95-98.