储层裂缝识别与预测1

２０１０年４月第２９卷第２期大庆石油地质与开发

ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＯｉｌｆｉｅｌｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＤａｑｉｎｇＡｐｒ．，２０１０ＶＯＬ２９Ｎｏ．２

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ＩＳＳＮ．１０００－３７５４．２０１０．０２．００２

储层裂缝识别和预测方法

董平川１徐衍彬２李飞３陶珍１

（１．中国石油大学石油工程教育部重点实验窀，北京１０２２４９；２．大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆１６３７１２；３．塔里木油田公司开发事业部，新疆库尔勒８４１０００）

摘要：针对裂缝性储层并没有一套完整的表征技术方法，但在储层裂缝识别和预测方面取得了很大进步，特别是地球物理方法的发展，包括先进的测并系列应用、地震资料的应用、裂缝数学方法的介入及计算机三维建模技术的应用等。储层裂缝研究方法通常包括露头、岩心、地球物理、数值模拟、裂缝储层地质建模和钻井（油藏）动态分析方法等。裂缝性储层研究的关键，就是在井筒附近储层裂缝描述的基础上，利用各种技术方法确定储层成因机制和分布规律，并预测未知区裂缝的分布及其定量化描述。其研究方法可归纳为３个方面：裂缝描述，裂缝探测，裂缝预测。裂缝预测分为定性预测和定量预测，定性预测主要是通过裂缝形成的控制和影响因素分析和认识裂缝的分布规律来预测裂缝的发育程度，定量预测是在确定裂缝的成因机制和分布规律的基础上，根据岩石的破裂理论，用苣化的参数来预测裂缝的发育程度。关键词：储层裂缝；裂缝识别；裂缝预测；岩心观测；测并；地震；有限元数值模拟；主曲率法

中图分类号：ＴＥｌ２２．２文献标识码：Ａ文章编号：１（）（）０－３７５４《２０１０）０２．（）（×）５旬８

ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩｏＮＡＮＤＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮｏＦＲＥＳＥＲＶＯＩＲＦＲＡＣＴＵＲＥＳ

ＤＯＮＧＰｉｎｇ—ｃｈｕａｎ１，ＸＵＹａｎ—ｂｉｎ２，ＬＩＦｅｉ３，ＴＡＯＺｈｅｎｌ

（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｄｕｃａｔｉｏｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣｈｉｎａＹｎｉｖｅｒｓ蚵ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ

裂缝的识别

裂缝是指岩石的断裂，即岩石中因失去岩石内聚力而发生的各种破裂或断裂面，但

岩石通常是那些两个未表现出相对移动的断裂面。其成因归纳为：（1）形成褶皱和断层

的构造作用；（2）通过岩层弱面形成的反差作用；（3）页岩和泥质砂岩由于失水引起的体积收缩；（4）火成岩在温度变化时的收缩。从FMI图像上，我们可以总结出裂缝的类

型：（1）高角度缝：裂缝面与井轴的夹角为0~15度；（2）低角度缝：裂缝面与井轴的

夹角为70~90度；（3）斜交缝：裂缝面与井轴的夹角为15~70度。在某些特定的地区，我们可以从FMI图像上观察出网状缝，弥合缝和一些小断层。

第一节 地层真假裂缝的识别方法

在微电阻率扫描成像测井图FMI上，与裂缝相似的地质事件有许多，但它们与裂

缝有本质的区别。 一、 层界面与裂缝

前者常常表现为 一组相互平行或接近平行的高电导率异常，且异常宽度窄而均匀；

但裂缝由于总是与构造运动和溶蚀相伴生，因而高电导率异常一般既不平行，又不规则。

二、 缝合线与裂缝

缝合线是压溶作用的结果，因而一般平行于层界面，但两侧有近垂直的细微的高电

导率异常，通常它们不具有渗透性。裂缝主要受构造运动压溶作用的影响，因此与缝合

线的形状不一样，并且与裂缝也不相关。

三、 断层面与裂缝 断层面处总是有地层的错动，使裂缝易于鉴别。

四、 泥质条带与裂缝

泥质条带的高电导率异常一般平行于层面且较规则，仅当构造运动强烈而发生柔性

变形才出现剧烈弯曲，但宽窄变化仍不会很大；而裂缝则不然，其中总常有溶蚀孔洞串

在一起，使电导率异常宽窄变化较大。

五、 黄铁矿条带与裂缝 黄铁矿条带成像测井特征 与泥质条带的特征混相似，但其密度明显增大，可作为

鉴别特征。

总之，如图3—1所示，除断层面以外，其他地质现象基本平行于层理面，而裂缝

的产状各异。无论怎样弯曲变形，相似的这些地质现象的导电截面的宽度却相对稳定，相反裂缝的宽度通常因岩溶与充填作用变化较大。

阐述裂缝预测技术

0引言

20世纪60年代，我国陆续在松辽盆地、四川盆地、吐哈盆地等多个地区发现工业性裂缝油气藏，这些油气藏储量巨大，有着很大的开发潜力，有的单井日初产可达上百吨。该类油气藏的大量发现，使之作为一种新的油气藏类型，成为今后重要的一个勘探新领域，也成为新增油气储量的重要来源。这种裂缝型油气藏有多种类型，目前常见的有致密砂岩裂缝型、泥岩裂缝型、碳酸盐岩裂缝型、变质岩裂缝型和火山岩裂缝型等。油气藏的构造裂缝不仅是储层的主要储集空间，也是形成油气藏的主要动力学诱因，但裂缝型油气藏具有储层岩性复杂、非均质性严重、低渗透、储集空间复杂多变等特点，加大了裂缝性油气藏的勘探技术方法识别和评价难度。对于储层评价的前提条件是对裂缝发育带的准确预测，这对识别裂缝型油气藏具有重要作用，开展裂缝预测评价技术研究也具有重要的现实意义。

1裂缝的测井技术方法评价

通过测井技术资料分析进行裂缝评价，开展裂缝型油气藏的识别，是当前油气藏勘探工作中广泛采用的方法。油气藏中裂缝的存在，会使勘探中常规测井曲线等资料出现异常响应，产生一些数据的变化，通过对这些变化的分析就可识别裂缝的相关特征。

具体裂缝预测评价时，通过获取的岩心资料标定不同地层结构的测井响应，对测井曲线上的不同响应特征进行分析，计算每种测井响应形成的模糊概率，从而对裂缝发育段的具体情况用不同响应的联合模糊概率来进行预测和评价。裂缝的长宽度、产状、密度、泥浆侵入深度、充填性状及地层流体类型等多种因素，决定了裂缝发育段在电阻率曲线上的特征。低角度裂缝会使曲线形状尖锐，深浅侧向读数降低，显示准“负差异”现象；垂直裂缝及高角度裂缝会使深浅侧向之间相对增大，显示准“正差异”现象。当滑行波沿岩石骨架传播时，裂缝的存在会导致纵波首波出现变化，时差变大；当裂缝出现进一步发育时，变化会出现更大的变化，首波能量会出现严重衰减，从而引起周波跳跃。密度补偿曲线能够体现地层密度的不同变化，从而反映裂缝造成井壁不规则的程度。裂缝的存在造成了井壁附近岩石强度的降低，可能形成沿裂缝走向的垮塌，反映在单井径曲线常规测量上，会出现裂缝发育处井径致密层扩大的现象。 通常的测井技术，在剖面上可以对裂缝发育层段、产状、储层内流体类型等进行清楚的识别，但还做不到从空间上对整个油气藏的裂缝发育带进行准确预测。随着近几年技术的不断发展，成像测井技术成为识别裂缝最直观、准确性最好的预测评价方法，常用方法包括交叉式多极子阵列声波测井、核磁共振测井、微电阻率扫描成像测井和高分辨率阵列感应测井等，对裂缝真伪都能够实行有效识别，取得了很好的应用效果。

科　科１技】论１坛　辽河盆地欧利坨子地区火山岩储层裂缝识别与预测　黄勇军　张敏　（１、大庆石油学院，黑龙江大庆１６３３１８　２、大庆局钻探工程公司测井一公司，黑龙江大庆１６３４１２）　摘要：以岩心分析为基础，建立了欧利坨子地区粗面岩储层裂缝的测井识别和计算方法，在单井裂缝参数计算基础上，结合岩相及构造影响　因素，预测裂缝的平面分布特征，确定裂缝与优质储层的关系。　关键词：粗面岩储层；测井；裂缝识别与预测；欧利坨子　前言　２裂缝参数计算　欧利坨子位于辽河盆地东部凹陷中段，古近　本区粗面岩基质渗透率与具有相当孔隙度　纪发育了多期次的火山活动，形成了巨厚的火山　的常规储集层相比明显偏低。火山岩储集层的储　岩沉积，火山岩的岩性主要有玄武岩、粗面岩和凝　集空间具有强烈的非均质陛，气孔和杏仁孔常常　灰岩　昌志等，２００３）。是孤立的，互不连通，这是造成基质孔隙度虽然较　欧利坨子地区粗面岩储层是本区火山岩油大但基质渗透眭却很差的根木原因。裂缝则是连　气藏的主要储层，储集空间组合类型以裂缝一孔接孔隙的主要通道，是渗透率的主要贡献者。裂缝　隙型为主，孔缝配置关系复杂，储集体含油性变化对储集层的物性具有决定性的作用，但裂缝孔隙　大。因此，对裂缝的识别及定量预测，成为火山岩　油气藏勘探的重要工作之一。　１裂缝识别　１．１岩心裂缝识别　通过对欧利坨子地区岩心样品古地磁测试，　该区火山岩构造裂缝走向以北北东一南南西向和　北西一南东向为主（为张性缝），其次为北东一南西　向、近东西向和南北向。经统计：中高角度裂缝占　９Ｏ％，低角度裂缝占８％，水平裂缝只占２％。　１２裂缝的测井识别方法　岩心、薄片观察描述结果表明，本区火山岩　储层的储集空间中裂缝占有重要的地位。对测井　资料反复试验和处理确认，在本区可以较好地利　用测井资料进行裂缝储层识别和评价。　１．２．１倾角测井。地层倾　测井是探测天然裂　缝各种方法中较为有效的方法之一。以六臂倾角　仪为例，地层倾角测井记录的６条微电阻率曲线　具有很高的分辨率，能够比较精细地探测到井壁６　个方位Ｅ裂缝的位置和产状。在对地层倾角处理　的基础上，与常规测井曲线进行对比，建立它们之　间的相互关系，可为应用常规测井资料进行裂缝　的识别和解释奠定基础，同时也可为裂缝级别的　划分提供重要依据。ｌ２２地应力测井。ＸＭＡＣ测井　仪即交叉式偶极子阵列声波测井仪，不仅能测得　最大水平主应力、最小水平主应力，由于其探测深　度大，在各向异性地层，尤其是垂直裂缝发育层　段，横波产生分裂，结合成像测井，可以识别地层　的有效裂缝。１．２３声波时差测井。火山岩石学特征　与岩性、孔隙　及其结构有着密切的关系。目　前，声波测井己成为确认裂缝储集层的重要手段，　在此只讨论声波时差测井。在裂缝发育部位，对于　高角度裂缝，声波按最短时间传播声程的原则将　绕过裂缝或溶洞，因此，它对高角度裂缝的反应不　灵敏。对于斜交、水平或网状裂缝，声波在其中传　播时的能量耗损较大，时差就会变大或发生声波　跳跃现象，呈现短小的锯齿状。１．２．４放射性测井。　密度测井、中子测井和自然伽马测井等在一定程　度上都能反映火山岩中的裂缝。由于裂缝中的流　体密度比储层骨架密度低得多，因此，一般在裂缝　发育部位显示出低的密度值，曲线变化幅度大。在　裂缝发育层段上，中子测井显示为高的中子孔隙　度值，而伽马中子显示为低值，无铀伽马和自然伽　马曲线变化幅度明显变小，另外，地下水中的放射　元素很容易沉淀在裂缝壁上，因此，３７００测井系列　中的自然伽马能谱测井中铀、钍含量在裂缝处都　有所增加，钾的含量由于岩胜因素而降低。　度—般难以准确测得。　ｚ１应用双侧向电阻率差异法判别裂缝状态　对于高角度裂缝，裂缝被泥浆深侵，使深、浅　双侧向都只能探测到裂缝侵入区，双侧向电阻率　都有所降低，但浅侧向数值降低得更快，因此在曲　线上呈现正差异，其差值的大小反映了裂缝的发　育程度。对于低角度裂缝特征，双侧向电阻率呈现　负差异特征。网状裂缝响应特征介于高、低角度裂　缝之间。　低角度裂缝角度－－￣（０－Ｓ０度），倾斜裂缝　角度一般在（５０－７５度）、高角度裂缝角度一般在　（７ｓ￣９ｏ度）。对裂缝状态的判断可利用以下方法：　ｙ－－—（ｇ—＝＝ｄ＝＝＝＝：＝ｅ：，：ｓ　）　√　冗　式中，ＲＤ和ＲＳ分别为深、浅侧向电阻率，当　Ｙ＞０．１时，为高角度裂缝；当０＜Ｙ＜０．１时，为倾斜裂　缝；当Ｙ＜０时，为低角度裂缝或裂缝不发育。　２２利用常规测井资料确定裂缝孔隙度　为充分反映地下储层的真实清况，在对三孔　隙度曲线质量检验的基础上，充分考虑储层发育　程度对测井曲线的影响，应用成熟的中子＿密度交　会技术求取总孔隙度。　纯地质意义的基质孔隙度是指未经风化溶　蚀的基质岩块的孑Ｌ隙度。应用声波测井求取的基　质孔隙度不仅包括晶间孔隙、粒间孔隙，还包含均　匀分布的细小溶孔及微细裂缝。因此利用以下方　法确定的裂缝孔隙度，主要包括对储层渗透率影　响较大的那部分裂缝孔隙度。　ａ总孔隙度‘ｐｔ的计算：依据确定的密度骨架　值和中子骨架值，采用体积模型计算，即：　，ｍＳＱＲＴ（（￣Ｎ　Ｄ　式中，‘ＰＮ为中子孔隙度；‘ＰＤ为密度孔隙　度。　‘　ｈ裂缝孔隙度　的计算：在计算出有效孔隙　度‘Ｐｔ和基质孔隙度　的条件下，按下式计算岩　石裂缝孔隙度‘Ｐｆ：　＝￣ｐｔ－－＊ｂ　３裂缝预测　３．１裂缝发育主要控制因素分析　３．１．１岩相与裂缝分布关系。因粗面岩具有特　殊的产出形态，致使储集层具强烈的非均质性。据　分类分岩相统计，岩体上部的物性好于下部，边部　的物陛好于岩体中心。发育在熔岩顶部的火山岩，　受后期溶蚀、淋滤、构造破坏等作用最强，各种储　集空间发育，多数可作为油气的优质储层。这也是　粗面岩油藏多储存在火山岩体顶部和构造破碎带　的重要原因。３．１．２构造与裂缝发育关系。本区构造　缝及溶蚀孔缝较常见，构造裂缝是本区主要的次　生裂缝，构造缝中的高角度缝、直劈缝较常见，其　所反映出的应力场与区域或局部的应力场一致。　构造裂缝的产生与喜山运动Ｉ、ＩＩ、ＩⅡ幕的强烈影　响相关。　构造裂缝主要发育在断层附近，在构造破碎　带内裂缝发育、裂缝密度高，远离断层裂缝密度减　小，并受边界断层和次级断层走向控制，其相交部　位，裂缝发育方向变化大。以欧４８＿４Ｏ＿２４井为例，　２８９０－２９６０米裂缝发育，ＸＭＡＣ测井确定裂缝发　育方位近东西向，其相邻大断层走向为近南北向，　说明本井的裂缝形成与地层东西向受挤压有关。　３２测井资料分析预测裂缝储层　通过澳４井资料分析，本区火山岩储层电性与　含油性的对应关系较为明显。３７００测井资料中的　中子、密度、时差等“三孔隙度”测井系列结果能够　反映地层总孔隙度的情况，其中的中子曲线可代　表地层含烃指数，对油气的反映较为明显。通过对　三条曲线与试油、生产动态等资料的综合５￣６－ｆＡ　为，优质储层具有高中子、高时差、低密度的特点，　油层声波时差值大于６２，电阻率在５０￣３００之间。　本区粗面岩裂缝孔隙度与基质孔隙度具有较为一　致的变化趋势，裂缝孔隙度集中分布在０２％－－１５％　之间。在火山岩具有一定厚度的前提下，裂缝孔隙　度大于ｎ　，或者基质孔隙度大于８％，都可以成　为良好的储层。通过以上结果的综合应用，将该地　区火山岩储层的裂缝分布按裂缝密度划分为３　类，如表１所示：　表１裂缝储层分类表　裂缝储层分类　裂缝密度　储集性能　经统计后发现，在欧ｌ４井一欧２６井一线、欧　４８井区裂缝最发育，属优质储集层分布区；欧ｌ５　井和欧２７井存在一定的裂缝发育带，储集层性能　属中等；欧１９井、欧６０２井附近裂缝不发育，储集　性能亦较差。　结束语　本区火山岩裂缝的发育状况极其复杂，从结　果看，裂缝对储层物性的改造非常明显。由于地质　条件的复杂性和多解性以及各种方法的局限性，　使我们还很难只用一　测的全部问题，相对精确的储层裂缝定量研究方　法还有待进一步提高。　参考文献　［１】李伟，欧利坨子地区粗面岩储层特征及测井解　释ｆＪＩ．特种油气藏，２００１，８（１）．　ｆ２　澄林等，辽河盆地火山岩与油气【ＭＪ．北京：石油　工业出版社．１９９９：６４－７０．　［引王越之等，常规测井与ＦＭＩ测井资料相结合研　究储层裂缝ｌＪｌ＿断块油气田，２００１，８（５）：３０－３２．　作者简介：黄勇军（１９７４～），硕士研究生，主　要从事合油气区沉积学研究。　一