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1. 引言
随着中国石油勘探开发的不断深入,近几年的主要勘探开发对象逐渐转变为岩性地层、前陆冲断带等,其共同的特点是储层具有低孔、低渗特征。低孔、低渗储层是指碎屑岩中孔隙度小于15%、渗透率小于50 mD的储层。川东北地区须家河组(T3x)储层发育致密,孔隙度在0.13%~7.8%之间,渗透率在0.02187~15.8517 mD之间,属于低孔、低渗储层,裂缝是该地区重要的储集空间和渗流通道,故明确裂缝发育规律非常重要 [1] 。
2. 裂缝发育特征
2.1. 岩心裂缝发育特征
T3x裂缝包含未填充裂缝、半充填裂缝和完全充填裂缝共3类。陆相裂缝充填情况比较严重,根据取心资料分析,210条裂缝均不同程度地受到充填,其中须三段(T3x3)、须五段(T3x5)裂缝完全充填,须二段(T3x2)、须四段(T3x4)及须六段(T3x6)裂缝受充填影响也相当严重。内部填充物主要为方解石、白云石和碳质(图1)。
川东北地区T3x发育的裂缝,按照标准(0.1 mm ≤ 裂缝宽度 ≤ 1 mm、1 mm ≤ 裂缝宽度 ≤ 3 mm、裂缝宽度 ≥ 3 mm)划分为小缝、中缝和大缝。从研究区裂缝宽度分布图(图2)上看,整体以小缝为主,其中T3x3与T3x5仅发育小缝,T3x2、T3x4与T3x6小缝、中缝、大缝均有发育。
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Figure 1. The fracture filling compound in the study area
图1. 研究区裂缝填充物
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Figure 2. The width of continental fissure development in
Northeastern
Sichuan
Basin
图2. 川东北地区陆相裂缝发育宽度
根据岩心观察分析,川东北地区T3x的裂缝类型主要有构造缝、收缩缝、层面缝和缝合线,其中层面缝最为发育,其次为构造缝(图3),说明研究区裂缝受构造作用和沉积作用影响较多 [2] 。
2.2. 成像裂缝发育特征
电成像图上裂缝信息可以分为两类,一类是天然裂缝,另一类是伪裂缝。天然裂缝可以是张开、半充填和闭合3种状态,伪裂缝是指钻井过程中形成的诱导缝。
1) 张开缝:是由于钻井液的侵入,使得裂缝中充填了泥浆和泥浆滤液,表现为低电阻率特征,其轨迹在EMI (微电阻率扫描成像)图像上表现为一条类似于正弦曲线的、暗色的图像特征(图4中的椭圆圈)。
2) 半充填缝:张开部分受泥浆和泥浆滤液的侵入,表现为低电阻率特征,没有张开的部分表现为高电阻率特征,其轨迹在EMI图像上仍然是一条类似于正弦曲线的、明暗相间的图像特征。
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Figure 3. The type distribution of continental fissure in Northeastern Sichuan Basin
图3. 川东北地区陆相裂缝类型分布
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Figure 4. The open fracture at 3107.73 m in Well PL1
图4. PL1井3107.73 m张开缝
3) 闭合缝:分为两种情况:① 如果裂缝被低电阻率的物质(例如黏土)充填,其特征类似于张开缝,
要充分参考自然伽马测井曲线特征,判断其张开与否;② 如果裂缝被高电阻率的物质充填,其电阻率特征可能与岩石基质电阻率接近,EMI图像上反映不出来,也可能比岩石基质的电阻率更高,此时裂缝轨迹的EMI图像颜色更浅(图5中的椭圆圈)。
从EMI测井裂缝识别结果看,川东北地区T3x裂缝倾角主要分布在20~50˚之间,与岩心分析裂缝角度多为低角度或斜交缝相一致;裂缝在主要目的层段T3x2、T3x4和T3x6的走向和倾向没有太大变化,走向以北西西-南东东向为主,倾向以北北东–南南西向为主,方位角主要分布在20~50˚、200~260˚、340~360˚之间(图6)。
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Figure 5. The Filling fracture at 3218.6 m in Well PL1
图5. PL1井3218.6 m闭合缝
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Figure 6. The T3x fracture dip (a) and azimuth (b) in the study area
图6. 研究区T3x裂缝倾角(a)及裂缝方位角(b)统计
3. 裂缝常规测井响应特征
特殊测井对于裂缝的识别虽然更加直观,但是由于造价高昂,不能普遍应用,一般更倾向于利用常规测井资料对裂缝进行预测、识别。主要应用裂缝的非均质性在测井曲线上造成的电阻率异常、伽马异常、声波时差异常、密度异常、中子异常以及井径异常等来实现 [3] :
1) 微球形聚焦电阻率明显降低,双侧向测井表现为高阻背景下的相对低电阻率,裂缝的不均一性使电阻率曲线呈高低见互、起伏不平的多尖峰状;
2) 自然伽马主要表现为低值,无铀伽马有放射性增高的特点;
3) 钻遇高角度裂缝时声波时差增大,密度测井趋于低值,中子测井趋于高值;
4) 井径曲线主要表现为轻微增大。
当异常响应比较微小时,可以通过曲线变换、小波分析、对曲线分形分维来放大该种差异。
4. 裂缝常规测井识别
4.1. 常规测井裂缝识别图版
进行岩心归位后,在取心样品中选取389个样品点进行测井响应值交会分析。通过进行不同测井系列的两两交会分析,总结裂缝对于不同测井系列产生的影响。结果表明,川东北地区T3x裂缝在自然伽马、声波时差和电阻率测井上的异常响应较为明显 [4] (图7)。
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Figure 7. The T3x natural gamma resistivity cross plot (a) and acoustic transit time compensated neutron porosity cross plot (b) in the study area
图7. 研究区T3x自然伽马–电阻率交会图(a)及声波时差–补偿中子孔隙度交会图(b)
研究区裂缝均有深、浅双侧向电阻率在高阻背景下明显降低的现象,而自然伽马对裂缝不敏感,但能将引起深、浅双侧向电阻率降低的泥质条带识别出来,因此可以利用深侧向电阻率–自然伽马交会在致密岩层段识别裂缝(图8)。图9是利用深侧向电阻率–自然伽马交会识别裂缝的结果。
4.2. 重构电阻率曲线异常识别法
储层精细描述和评价的基础主要是储层的四性关系,即岩性、物性、电性和含油气性。而常规测井曲线中常将曲线分为3类:泥质指示线、电性指示线、孔隙度指示线,上述曲线根据不同的岩性、物性表现出规律的变化趋势。以相同或近似的岩性序列为基础,对储层物性进行大致的划分能够对单井整体作出岩性、物性评价。根据评价的不同,针对地层进行岩石物理模型的建立,参数可以根据单井间电性与其他各特性关系间最为明显的进行确定,以求模型精度达到最高;用不同的模型来模拟不同地层的电
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Figure 8. The deep lateral resistivity and gamma logging crossplot chart in Well PL1
图8. PL1井深侧向电阻率–自然伽马交会图版
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Figure 9. The recognition results of deep lateral resistivity and gamma logging crossplot chart
图9. 深侧向电阻率–自然伽马交会图裂缝识别成果图
性特征,最终达到整井反演电阻率的目的。
基于常规测井曲线间的响应关系,通过多元线性回归法建立校正模型。利用常规测井曲线,针对相同岩性序列具有固有响应的特征,通过寻找致密层段的岩性序列,利用自然伽马、密度、声波时差、补偿中子孔隙度等建立回归方程,用于拟合地层真电阻率曲线:
(1)
式中:ρt为拟合的地层真电阻率,Ω∙m;a、b、c、d、e为拟合系数。
图10为重构电阻率裂缝识别结果与成像测井显示的裂缝结果对比图,可以看出,相较于深侧向电阻率–自然伽马交会裂缝识别结果,重构电阻率裂缝识别结果与EMI成像测井裂缝识别结果符合率更高,
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Figure 10. The comparison between the results of resistivity reconstruction and the results of imaging logging in Well PL1
图10. PL1井重构电阻率裂缝识别结果与成像测井结果对比
达到80%以上。
5. 结论
1) 川东北地区T3x的裂缝类型主要为构造缝、收缩缝、层面缝和缝合线,T3x3与T3x5裂缝完全充填,T3x2、T3x4及T3x6裂缝受充填影响也相当严重。内部填充物主要为方解石、白云石和碳质,裂缝在主要目的层段T3x2、T3x4和T3x6走向和倾向没有太大的变化,走向以北西西–南东东向为主,倾向以北北东–南南西向为主。
2) 通过对不同测井系列进行交会分析认为,川东北地区T3x裂缝在自然伽马、声波时差和电阻率测井上的异常响应较为明显。因此,可以通过建立自然伽马、声波时差和电阻率两两交会图版,拾取异常点识别裂缝。
3) 基于常规测井曲线间的响应关系,通过多元线性回归法建立校正模型。通过重构电阻率曲线的方法,扩大了裂缝识别检测异常的多面性,提高了裂缝识别精度。
基金项目
中原油田“十二五”油稳气升专项研究项目(2013YWQS03)。