探究泥巖裂縫地層雙側(cè)向測井正演數(shù)值的模擬

楚延軍（西部鉆探測井公司塔里木分公司，新疆 庫爾勒 841000）

泥巖地層由于存在裂縫，使其表面失去了一定的連續(xù)性，便具有了滲透通道的作用，并且在滲透率較低的巖石中擁有較高的油藏率，提高測井精度意義重大。雙側(cè)向測井主要采用電阻率測井方式，同時(shí)聯(lián)合使用聲波測井與核測井方法，對(duì)裂縫和孔隙度具有很高的評(píng)價(jià)效用，可為油期田探勘奠定良好的基礎(chǔ)。

1 泥巖裂縫地層雙向測井研究理論基礎(chǔ)

泥巖裂縫地層的郵儲(chǔ)含量比較高，業(yè)內(nèi)的研究者通過雙側(cè)向測井的響應(yīng)特點(diǎn)來深入分析了該種巖石的特征。具體而言，泥巖裂縫的形態(tài)表征對(duì)實(shí)驗(yàn)中的電阻率性質(zhì)有著相關(guān)性，通過獲得目標(biāo)巖層的孔隙度指數(shù)與飽和指數(shù)，計(jì)算出響應(yīng)程度的最終數(shù)值。

雙側(cè)向測井儀屬于行業(yè)內(nèi)通用的一種電阻率測井設(shè)備，激勵(lì)源具有一定的復(fù)雜性，這也給數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格反演造成了一定的阻力。因此為了最大限度提高數(shù)據(jù)計(jì)算精度和實(shí)驗(yàn)的有效性，使用高效的反演方式是重要的，同時(shí)還可以采用正演模擬方式，獲取不同巖層的測井響應(yīng)特征，為模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供可靠資料。

正演模擬法是常用的一種模擬計(jì)算方式，在電法測井通常使用有限元法、有限差分法以及邊界元法，針對(duì)具體情況采用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方式可以取得事半功倍的效果。實(shí)際上電法測井中應(yīng)用，還可以使用物理模擬法，或者電模型試驗(yàn)，對(duì)正演響應(yīng)也具有很高的精確度。有限元計(jì)算方法的基礎(chǔ)是變分原理，在工程計(jì)算領(lǐng)域中具有一定的普遍性，靈活性和計(jì)算精度都比較高。有限差分法在與時(shí)間相關(guān)的方程模型中應(yīng)用廣泛，尤其用在熱傳導(dǎo)方程中，對(duì)電磁場的設(shè)定具有局限性，因此靈活性較差。邊界元計(jì)算只需要輸入邊界信息，降低了求解的維數(shù)，應(yīng)用在工程計(jì)算中優(yōu)勢顯著，精度和速度都能夠大大提高。

2 泥巖裂縫地層雙向測井正演數(shù)值模擬分析

2.1 水平裂縫正演數(shù)值模擬

對(duì)泥巖裂縫地層的模擬前，需要進(jìn)行一些理論假設(shè)，這樣能夠進(jìn)行更為科學(xué)的理論分析，這也是由地層地質(zhì)條件的復(fù)雜性決定的。可行的假設(shè)包括以下幾個(gè)方面：一是巖層裂縫地層具有一定旋轉(zhuǎn)型，同時(shí)又呈現(xiàn)出對(duì)稱狀態(tài)，因此就可將空間數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)移到二維子午面上進(jìn)行分析；二是將裂縫視作無限侵入類型，裂縫中存在的液體和井筒中的液體的物力性質(zhì)大體一致；三是裂縫的具體計(jì)算模型是平板形狀，也就是巖層裂縫呈現(xiàn)出無限延伸趨勢，所有裂縫構(gòu)成的平面和井筒保持垂直；四是假設(shè)裂縫的數(shù)量較大時(shí)，每條裂縫之間的距離可以視為同等。在對(duì)巖層水平裂縫進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分的過程中，通常使用全電極劃分方式，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)時(shí)，順序是從上到下的，然后由左至右，依據(jù)裂縫網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)順序可以測得等位面上相應(yīng)電極值，對(duì)其信息也進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)根據(jù)所得的信息構(gòu)成一個(gè)二維的帶狀矩陣寬帶模型。邊界編號(hào)和單元編號(hào)的信息獲得也依據(jù)從上到下的順序進(jìn)行，裂縫網(wǎng)絡(luò)的信息構(gòu)成便和電極系統(tǒng)連在一起，可以隨時(shí)獲取所需要的信息。

針對(duì)一條裂縫的巖層的正演模擬比較簡單，主要依據(jù)電阻率的變化對(duì)數(shù)值進(jìn)行模擬。泥巖裂縫中的泥漿會(huì)對(duì)電阻率產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)情況為水基泥漿時(shí)，視電阻率呈下降形態(tài)，而為油基泥漿時(shí)視電阻率則會(huì)增大。針對(duì)多條裂縫的巖層，裂縫之間的寬度決定了泥漿電阻率數(shù)值的模擬。通常裂縫寬度增大，視電阻率曲線則會(huì)出現(xiàn)較大的偏移度，則獲得的數(shù)值就大。確保其它參數(shù)不發(fā)生變化的情況下，條數(shù)越多獲得的數(shù)值越大；孔隙度越大，電阻率值越大。

2.2 垂直裂縫正演數(shù)值模擬

垂直裂縫的研究方式和理論基礎(chǔ)和水平裂縫正演數(shù)值模擬之間大同小異，都是先對(duì)具體的情況作出科學(xué)的假設(shè)。水平裂縫的假設(shè)中，有些不適合應(yīng)用在垂直裂縫中，因此對(duì)垂直裂縫正演數(shù)值模擬時(shí)要注意兩個(gè)方面，一是裂縫假設(shè)是無限長、無侵入方式，也即；裂縫中存在原有地層里的固有液體，這些液體可能是地下水或者是油氣；二是將裂縫的形態(tài)假設(shè)為圓筒形，實(shí)際上則是將井作為中心，裂縫則沿著地層進(jìn)行分布，且間隙比較均勻。由此可見垂直裂縫進(jìn)行正演數(shù)值模擬時(shí)的假設(shè)形態(tài)為反射對(duì)稱型的，這也有利于將三維空間中的裂縫轉(zhuǎn)變成二維形態(tài)進(jìn)行分析。此外，與水平裂縫數(shù)值模擬迥異的是，要對(duì)裂縫探測的深淺程度加以充分考慮，要在兩個(gè)方向上同時(shí)模擬出裂縫曲線，但是在計(jì)算的過程中，也只考慮視電阻率。需要注意的是當(dāng)裂縫淺向探測程度已經(jīng)達(dá)到60厘米時(shí)，深測向的探測程度則要大于淺向部分。垂直裂縫的條數(shù)增加時(shí)，深測向的電阻率取值才更為精準(zhǔn)。

3 結(jié)語

綜上所述，雙側(cè)向測井正演數(shù)值分析，可以提高在泥巖裂縫地層測井的準(zhǔn)確性和可靠性，研究中根據(jù)水平和垂直方向的不同特征，在外界環(huán)境有所差異的情況下，泥巖裂縫地層的裂縫參數(shù)和雙側(cè)向測井響應(yīng)之間存在必然聯(lián)系且有所差異，角度比較大的差異幅度也逐漸由負(fù)差異變?yōu)檎町悾鶕?jù)此則準(zhǔn)確標(biāo)示出巖層基巖的電阻率，裂縫孔隙度等，采用數(shù)據(jù)模擬分析系統(tǒng)，對(duì)測井資料的研究有積極作用。

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