特殊测井在北塘次凹致密储层裂缝识别中的应用

2015-06-07赵金玲李德宁白永强

复杂油气藏 2015年2期

盛达，赵金玲，李德宁，武磊，白永强

(1．中海油田服务股份有限公司，天津 300280;2．大港油田第四采油厂，天津市 300280)

随着油气勘探开发的不断深入，致密储层的勘探开发越来越受到重视。在致密储层中，裂缝的存在是决定油气藏是否具有经济开采价值的关键因素，因此识别和探测裂缝，研究裂缝的分布规律、发育程度等就成为这类油气藏勘探开发的一个重要内容［1］。测井技术由于其信息丰富、资料全面、可直接获得地下信息，所以是目前研究裂缝的主要方法之一。测井识别裂缝分常规测井裂缝识别和特殊测井裂缝识别。常规测井可以用来确定裂缝的张开度、孔隙度和渗透率，但很难准确、有效地识别裂缝的产状和分布密度，难以满足开发的需要。特殊测井能够直观地反映井壁特征，且分辨率比常规测井相对较高，有利于裂缝性致密储集层的识别［2］。

1 地质概况

北塘次凹位于渤海湾盆地，紧邻歧口主凹、板桥次凹和南堡凹陷，石油资源丰富。沙三段最大埋深6 500 m，最大厚度3 600 m，是很好的生油层。沙三段下部沙三5油组发育大套的深灰色泥岩，中间夹着一套厚度为100 m左右的泥质白云岩与白云质泥岩纹层和薄互层状特殊岩性体致密储层，自生自储，异常高压，压力系数1.56，储层孔隙度6.3% ～9.4%，渗透率为(0.7～3.2) ×10－3μm2，有效渗透率为0.28 ×10－3μm2，为低孔特低渗［3］。研究区有10口井钻遇特殊岩性体，其中钻井取心并实施特殊测井项目组合的井1口(塘X井)，井壁取心井8口，本文主要在对塘X井取心段岩心裂缝描述基础上，结合测井等相关资料开展研究，进行裂缝特殊测井识别及裂缝参数定量计算。

图1 塘X井岩心裂缝

2 常规测井裂缝识别

研究区主要发育构造缝，由构造应力作用形成，分为张性裂缝和剪切裂缝。通过岩心观察，白云岩中剪切裂缝极发育，多闭合，少量见油迹;可见针孔状、豆状溶孔局部成层发育。含泥/泥质白云岩薄互层中构造张裂缝发育，开度1～5 mm，含油极好;揉皱部位的纹层状含泥/泥质白云岩沿层理面滑动形成微裂缝并发生溶蚀;含泥白云岩中见较多闭合微裂缝(图1a)。白云质/含白云泥岩中高角度缝局部发育，长度较长但多闭合，含油性差;早期垂直缝被断层泥完全充填或闭合;在岩心横截面可见网状缝，整体裂缝发育较差(图1b)。泥岩中裂缝不发育。

通过岩性对测井曲线敏感度分析发现:密度(DEN)、声波时差(AC)、井径(CAL)测井曲线与裂缝线密度具有极好相关性，随着裂缝线密度增大，AC值增加，DEN、CAL值降低;中子(CN)、自然伽马(GR)、2.5米底部梯度电阻率(RA25)、深侧向电阻率(RD)/浅侧向电阻率(RS)、自然电位(SP)测井曲线与裂缝线密度不具相关性。通过比值参数可以放大参数意义，以提高与裂缝线密度的相关性，可以看出:AC/DEN和AC/GR与裂缝线密度具有较好的相关性，随着裂缝线密度增大，AC/DEN值、AC/GR值均明显增大(图2)。

图2 塘X井裂缝发育程度与测井组合关系图

3 特殊测井裂缝识别

针对北塘次凹沙三5油组致密储层特点，特殊测井系列选择以下三种:确定储层含油性和裂缝发育程度的高分辨率阵列感应(HDIL)测井;用来识别岩性和裂缝高度的交叉偶极子阵列声波(XMAC)测井;分析裂缝形态、区域裂缝发育程度、地层走向的增强型微电阻率成像(XRMI)测井。

3.1 HDIL测井裂缝识别

塘X井HDIL测井测量井段为2 916～3 240 m，目的层为沙三5。该井钻井液性能为聚合物KCL，密度1.53 g/cm3，粘度56 mPa·s，18 ℃泥浆电阻率0.27 Ω·m，为咸水泥浆。该井为斜井，最大井斜角为16.44°。应用HDIL测井可获得3种不同纵向分辨率，6种探测深度共18条电阻率曲线，通过这18条不同径向探测深度的电阻率曲线可以求取原状地层电阻率，并划分薄层、进行泥浆侵入特性的描述，定性分析地层的渗透性及流体性质［4］。

塘X井HDIL测井曲线与侧向测井曲线进行分析对比，3 128～3 148 m为泥质白云岩，电性较高，物性也较好，阵列感应曲线有明显的正差异(图3)，表明该层段有明显的裂缝，但从侧向曲线上看电阻率曲线基本无差异，无裂缝特征。利用阵列感应深浅电阻率的差异与补偿密度曲线进行重叠，包络面积的大小即可反映储层含油性，包络面积大说明储层电性高，渗透性好，裂缝较发育，储层含油性较好，包络面积小说明裂缝发育较差，储层含油性较差，阵列感应深浅电阻率差异小说明储层偏干。

图3 塘X井测井综合图

3.2 XMAC测井裂缝识别

塘X井XMAC测井测量井段为2 888～3 240 m。根据XMAC测井所提供的测井信息，分别从两个方面进行了解释评价，包括XMAC时差提取波幅度处理、地层各向异性分析。塘X井主要目的层沙三5油组包含有泥灰岩、白云质泥岩等泥质含量较重的岩层，与泥岩相比这些泥质较重岩层的横纵波时差比变化较小，在1.8～1.9之间，纵波值一般在230 ～340 μs/m 之间。

3.2.1 XMAC波幅度处理

从XMAC时差提取波幅度处理成果图上可以看出:目的层3 122～3 146 m井段内波幅度曲线值较低即幅度较小，能量衰减多，是泥灰岩储层的物性较好的特征，结合常规曲线特征解释为油层。3 146～3 156 m井段内波幅度曲线值相对较高即横波幅度较大，证明地层能量衰减较少，即物性较差、裂缝不发育，结合常规曲线特征解释为低产油层(图4)。

3.2.2 地层各向异性分析

利用XMAC处理成果可进行地层各向异性分析，图5为塘X井3 120～3 170 m各向异性处理成果图，分析地层最大主应力为北北东—南南西。图中可知本井段各向异性明显增强、反射系数增大，对应的斯通利波变密度图上存在倒“V”字型条纹、各向异性增大，结合常规资料可知此处并非由层界面引起，而是因地应力不均衡、裂缝情况较发育引起，结合常规测井资料可以看出该段泥灰岩、白云质泥岩及泥质白云岩的裂缝情况比较发育，是较好的特殊岩性储层。

图4 塘X井XMAC时差提取波幅度处理成果图

图5 塘X井地层各向异性处理成果图

3.3 XRMI测井裂缝识别

成像测井的成像原理是把由岩性、物性变化以及裂缝、孔洞、层理等引起的岩石声阻抗或电阻率的变化用灰度(黑白图)或色度(彩色图)来表示，此时井壁可以表示成一张黑白图象或彩色图象，从而使人们直观而清晰地看到地层的岩性及几何界面的变化［5］。用来识别岩性、层面、层理、砾石、透镜体、结核、孔洞、裂缝、断层、不整合及井眼垮塌等，以便于进行地层解释、薄层分析、沉积相分析、构造分析、储集性分析、工程应用等，其特点是比常规测井方法更精确、直观、方便。

图6 塘X井岩心、XRMI测井图

由于塘X井进行了钻井取心，因此可以依据钻井取心的岩样与电成像解释成果图进行对比分析，效果较好。XRMI测井测量井段3 122～3 146 m，测井资料反应储层裂缝较为明显，内白云石含量较高，储层孔隙、高角度裂缝均较发育，为典型的孔隙－裂缝型储层。在3 122 m附近，有倾向相差近180°但倾角不大的两条裂缝，配合声波时差可识别低角度裂缝(图6)。