基于常規測井資料的裂縫概率模型及其應用

唐 洪 廖明光 靳 松 彭建國

1.西南石油大學資源與環境學院 2.“油氣藏地質與開發工程”國家重點實驗室·西南石油大學3.中國石油海外勘探開發公司 4.中國石油塔里木油田公司塔西南公司柯克亞作業區

基于常規測井資料的裂縫概率模型及其應用

唐 洪1，2廖明光1，2靳 松3彭建國4

1.西南石油大學資源與環境學院 2.“油氣藏地質與開發工程”國家重點實驗室·西南石油大學3.中國石油海外勘探開發公司 4.中國石油塔里木油田公司塔西南公司柯克亞作業區

準確預測裂縫的分布發育是碳酸鹽巖儲層研究中的重要內容，目前已發展了許多先進的技術和方法，但都需要地震和先進測井技術的支持，而老區塊通常只有常規測井資料，因此，利用常規測井資料對裂縫進行預測有著重要的意義。為此，利用現有巖心資料和常規測井資料（GR、AC、DEN和RT曲線等），采用曲線元的方法計算裂縫存在概率，進而采用序貫高斯方法建立了裂縫存在概率的三維模型，從而展示出老區塊裂縫的縱、橫向發育狀況及分布規律。現場應用結果表明：研究區裂縫平面上在主構造高點區和主構造西南傾伏端附近較發育，縱向上各單元體的裂縫發育情況分帶明顯，這與現有地質認識相符合，為常規測井資料進行裂縫預測提供了新的技術方法。

測井 曲線元法 數學模型 裂縫（巖石） 識別 預測

隨著世界油氣勘探的發展，在碳酸鹽巖地層中得到的油氣儲量和產量越來越大，因而引起了人們的高度重視。碳酸鹽巖的儲層孔隙空間的基本形態有孔隙、裂縫和洞穴3種［1］。其中裂縫不僅是油氣的聚集場所更是油氣滲流的通道。因此，能否正確了解碳酸鹽巖地層中的裂縫分布發育顯得尤為重要。目前，常用的裂縫分布發育預測的方法有利用測井手段和地震信息識別和預測裂縫、非線性理論方法檢測和識別地下裂縫、根據構造應力的分析研究預測裂縫等［2－6］，這些方法大多只能由點到面，對于裂縫在三維空間的發育分布是不能實現的，對于只有常規測井資料、地震資料無法用于儲層預測和裂縫識別的老氣田，完成裂縫發育分布的三維空間顯示就顯得更加困難。筆者旨在利用現有常規測井資料計算裂縫存在的概率，通過采用序貫高斯（Sequential Gaussian Method）方法，建立裂縫存在概率三維模型來展示裂縫縱橫向的發育分布情況。

1 裂縫識別

裂縫是地質構造運動導致地層的不連續而形成的，裂縫在測井上的響應表現為曲線的突變。曲線的變化反映了地層特性的變化，不同的地層，其曲線的特征是不同的。將測井曲線按照其變化特征，劃分為不同的曲線段，稱為曲線元［3，7］。理論上講，裂縫所對應的曲線元明顯地不同于上下相鄰的曲線元，因此可以采用測井曲線元識別裂縫。

測井曲線元實際上就是一段具有一定特征的一段測井曲線，測井解釋的目的不同，考查的曲線特征不同，曲線元的分法就不同。對于很多老油氣田，其測井資料仍然以常規曲線為主，因此研究裂縫曲線元的變化特征，是利用常規曲線識別裂縫的一種有效途徑。

1.1 裂縫的識別

由于裂縫在測井曲線上主要表現為電阻率曲線出現高值背景上的降低，深淺電阻率的幅度差也有所減小，同時微電極曲線也表現為同樣的特征，自然伽馬曲線沒有或有很小的變化，通過濾波可以消除。

理論上講，曲線突變，裂縫存在的概率增加。當然，裂縫不一定對應著曲線的突變，而突變也不一定就是裂縫引起的。一般情況下，可以通過曲線元突變概率確定裂縫的存在概率。由于裂縫曲線元的形態特征是電阻率在高值背景上的驟然降低，說明裂縫曲線元極差很大，并且降低越明顯，極差就越大。同時，其裂縫曲線元數學期望與極差的差值也隨之增大。另一方面，裂縫表明測井曲線的突變，各點之間的變化是劇烈的，也就是說方差越大，裂縫存在的可能性越大。因此裂縫的概率與方差成正比。此外裂縫曲線元的曲線突變不會延續很長，否則這種突變就成了一種漸變，也就不是裂縫了。

由上面的分析可知，裂縫存在與裂縫曲線元的極差（J）呈正比，與數學期望和極差的差（E－J）呈正比、與方差（D）呈正比，與總采樣點數S呈反比的關系。因此單條曲線判斷裂縫存在的概率（pf）為：

在本次識別過程中，同時采用了GR、AC、DEN和RT曲線。根據式（1）給出每一條單曲線計算的裂縫存在概率，按照貝葉斯準則（Bayesian Law），所有曲線指示裂縫存在概率為：

式中I為參加裂縫判別的曲線條數。

1.2 裂縫識別解釋效果分析

根據曲線元裂縫儲層評價的方法，利用GR、AC、DEN和RT曲線對研究區38口井的裂縫的進行定量解釋。圖1為某井裂縫計算成果圖。

2 裂縫存在概率模型建立

2.1 三維構造建模及網格劃分

構造模型是三維儲層地質模型的格架和基礎，其質量直接決定著儲層模型的質量。包括層面模型和斷層模型。研究區斷層不發育，所以可以直接利用地震解釋成果建立氣藏頂面模型，根據分層數據在頂面模型的基礎上進行小層層面插值，形成了6個建模單元，最終建立三維構造模型，在儲層屬性建模的插值與模擬計算中將起到儲層結構空間形態的控制作用。在構造研究的基礎上，建立了研究區的網格模型，儲層建模網格的大小主要依據儲層描述的精度要求并結合研究區域的大小來決定。本次建模平面網格為200×200 m，網格數為143×81，縱向上網格數為413，共計4 783 779個。

2.2 裂縫概率模型的建立

裂縫概率是反映裂縫存在可能性的參數，裂縫存在概率模型的建立可以形象、直觀地將表達出儲層裂縫在三維空間可能的分布發育情況，揭示出儲層裂縫的內部結構和分布特征。序貫高斯是隨機地設定參數模擬的路徑，并依次計算各節點條件分布函數的累計概率，然后從累計概率中提取模擬值，將模擬好的點加入到被模擬參數中，這樣做可以充分利用已知條件去模擬地質參數三維空間的變化規律以及各參數之間的關系，條件函數要求符合高斯分布，其數學期望和方差可以采用克里金方程組求解獲得。已有的應用表明，這種方法能較好地模擬非均質性嚴重的儲層參數分布，真實地再現儲層參數復雜的變化規律和非均質性特征［8－12］。裂縫存在概率參數也是非均質性很強的存數，所以可以采用了序貫高斯協同模擬技術來進行裂縫概率模型的建立（圖2），該模型中很好地展示了裂縫的三維空間分布。

圖1 某井裂縫存在概率解釋成果圖

從圖2上顯示可以看出：研究區裂縫平面上發育總的以主構造高點區和主構造西南傾伏端附近較發育，這與裂縫地質綜合認識相吻合。

圖2 某區塊裂縫存在概率模型圖

3 結論

根據巖心和測井資料，研究了常規測井曲線元裂縫響應特征，利用GR、AC、DEN和RT曲線計算裂縫存在概率。采用序貫高斯協同模擬技術建立了裂縫存在概率模型。模型結果表明，研究區裂縫平面上發育總體上以主構造高點區和主構造西南傾伏端附近較發育，這與裂縫地質綜合認識相吻合。

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A conventional log－based fracture probability model and its application

Tang Hong1，2，Liao Mingguang1，2，Jin Song3，Peng Jianguo4
（1.School of Resources and Environment，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；2.State Key Laboratory of Reservoir Geology and Exploitation／／Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.China National Oil ＆Gas Exploration and Development Corporation，Beijing 100724，China；4.Kekeya Operation Zone of Southwest Tarim Division of Tarim Oilfield Company，PetroChina，Zepp，Xinjiang 844804，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.28－30，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The accurate prediction of fracture distribution and development is the main content in the research of carbonate reservoirs.Many new techniques and methods have been developed at present，but all have to depend on the advanced seismic and logging techniques.However，in those mature blocks where only conventional wireline logging data are available，it will be crucial to predict fracture distribution with the conventional log data.In view of this，based on the available core data and conventional log data including GR，AC，DEN and RTcurves，the fracture existence probability was calculated by the curve unit method.Then，a 3D model of fracture existence probability was built by the Symmetric－Gauss－Seidel（SGS）method to reveal the vertical and lateral development and distribution of fractures.This model was successfully applied to predict the distribution of fractures in a mature block.Laterally，fractures were mainly distributed in areas near the structural high and near the southwestern plunging end of the major structure.Vertically，fracture development showed significant zonation in each stratigraphic unit.These prediction results are in accordance with geologic understandings.This model provides a new method for fracture prediction based on conventional log data.

logging，curve unit，mathematical model，fracture（rock），identification，prediction

唐洪等.基于常規測井資料的裂縫概率模型及其應用.天然氣工業，2012，32（10）：28－30.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.006

四川省重點學科“礦產普查與勘探”建設項目（編號：SDZ0414）。

唐洪，女，1973年生，博士；主要從事油氣藏描述等教學和科研工作。地址：（610500）四川省成都市新都區新都大道8號。電話：（028）83037106。E－mail：thswpu＠126.com

（修改回稿日期 2012－08－01 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.006

Tang Hong，associate professor，born in 1973，is mainly engaged in teaching and research of reservoir description.

Add：No.8，Xindu Avenue，Xindu District，Chengdu，Sichuan 610500，P.R.China

E－mail：thswpu＠126.com