中高滲儲層常規(guī)測井曲線裂縫識別分析

叢蕊 武佳奇 李純輝

摘 ?????要：在石油開采與開發(fā)中，識別裂縫的方法和識別準(zhǔn)確程度非常重要。當(dāng)前利用常規(guī)測井資料進(jìn)行油藏裂縫識別是主要形式，較成像測井資料的難獲取和高價格形成對比，另外對于老井也能應(yīng)用。利用綜合概率法對地層進(jìn)行裂縫那個識別，結(jié)合中高滲儲層實例分析取心井裂縫巖心，提取測井資料中裂縫響應(yīng)敏感的裂縫指示參數(shù)，分析其對識別裂縫的貢獻(xiàn)程度賦予不同權(quán)重。實現(xiàn)了多測井資料、多地層因素的裂縫識別模型，具有精度較高、實用性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)節(jié)約的效果。

關(guān) ?鍵 ?詞：綜合概率法;常規(guī)測井;裂縫識別;中高滲儲層

中圖分類號：TE143???????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2020）03-0674-04

Fracture Recognition Analysis of Conventional Logging

Curve in Medium and High Permeability Reservoirs

???CONG Rui¹， WU Jia-qi²， LI Chun-hui^?2

（1. College of Mechanical Engineering， Changzhou University， Jiangsu Changzhou 213164， China;

2. College of Petroleum and Engineering， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163711， China）

Abstract： The existence of cracks plays an important role in oil exploitation and development， and the accuracy of crack identification methods is one of the key points. At present， the main form of reservoir fracture identification is using conventional logging data， because it?is more difficult to obtain than imaging logging data. In this paper， the synthetic probability method was?used to identify the fractures?in the formation， and the core of the core well was analyzed with an example of medium and high permeability reservoir. The fracture indicative parameters sensitive to fracture response were?extracted from logging data， and their contribution to the identification of fractures was?analyzed with different weights. A fracture recognition model considering multi-logging data and multi-formation factors was?realized， which has high accuracy， strong practicability and economical effect.

Key words： comprehensive probability method; conventional logging; fracture identification; medium and high permeability reservoir

裂縫是油氣轉(zhuǎn)移的通道和儲存的空間，其在油氣層的勘探中扮演著非常重要的角色^[1]。裂縫性儲層勘探開發(fā)主要受裂縫識別、精確描述和對其的預(yù)測影響。致密砂巖層中由于存在大量裂縫形成了有效孔隙度與滲透率的儲層^[2]。能夠準(zhǔn)確地識別裂縫是對儲層進(jìn)行研究的前提。在碳酸鹽巖儲層中，裂縫是常見的一種儲存空間的類型，因此，對于裂縫和裂縫類型的識別非常重要^[3-7]。

隨著我國在石油、天然氣勘探和開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，通過提高儲層裂縫采收率來加快石油開采的速度并提升采油效率，使得儲層裂縫成為在油層中不可或缺的因素^[8]。裂縫是控制油氣富集和產(chǎn)能的主要因素，尋找及定位裂縫的信息方法有很多，但利用低成本的常規(guī)測井資料識別儲層裂縫具有非常重要的意義^[10-13]。在常規(guī)測井曲線資料的前提下，儲層裂縫的識別一定程度的依賴測井解釋人員。傳統(tǒng)的儲層裂縫識別方法主要包括地質(zhì)、地震及測井。其中地質(zhì)研究的主要方法是通過巖心和構(gòu)造應(yīng)力的實驗分析法來對裂縫進(jìn)行研究的，無法定量分析出裂縫具體的分布情況。近些年來，地震裂縫的識別方法主要有疊后縱波地震屬性方法與疊前縱波方位各向異性、橫波預(yù)測、轉(zhuǎn)換波和多波勘探等兩類方法，就裂縫識別而言后者效果更好，但是橫波與多波采集及處理的條件限制因素較多且成本較高，使其是實際應(yīng)用方面不具有普遍意義。相比較上述兩種方法而言，測井可以準(zhǔn)確直接地對裂縫進(jìn)行識別，測井包括常規(guī)測井和成像測井兩種方法，其中常規(guī)測井在經(jīng)濟(jì)方面較為劃算且具有廣泛的適用性，但是無法預(yù)測超過一定范圍內(nèi)的鉆井深度的裂縫分布，存在預(yù)測范圍小等缺點;而成像測井的識別效果明顯且直觀性強(qiáng)，但是預(yù)算成本很高，不具有普遍適用性。裂縫本身形成的機(jī)制就較為復(fù)雜，且具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，如果只使用一種識別方法對裂縫進(jìn)行識別，具有很大局限性，無法有效識別裂縫在不同尺度下的空間分布情況，所以使用單一方法進(jìn)行裂縫識別的準(zhǔn)確性較差。王奇曾將綜合概率指數(shù)法應(yīng)用于識別低滲雙孔隙介質(zhì)裂縫型儲層并取得了不錯的成果^[14]。因此利用綜合概率法識別裂縫將各裂縫指示參數(shù)相結(jié)合，能大大提高儲層裂縫的識別效率和準(zhǔn)確度。同時，綜合概率法將多條裂縫響應(yīng)曲線擬合成裂縫發(fā)育概率指示曲線，將多種因素考慮其中有利于裂縫的識別^[15]。

1 ?綜合概率法識別裂縫

裂縫型油氣藏油氣產(chǎn)量占整個石油天然氣產(chǎn)量的一半以上， 是21世紀(jì)石油增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域之一。研究裂縫的響應(yīng)規(guī)律和裂縫識別方法非常重要。由于地下信息較為復(fù)雜并且各種參數(shù)的相互影響因素較多，單一的常規(guī)測井資料所涉及的影響因素并不全面，難以準(zhǔn)確識別裂縫。現(xiàn)今國內(nèi)外有許多學(xué)者都在研究利用常規(guī)測井資料來對裂縫的發(fā)育進(jìn)行評價^[16]，最早提出的方法就是綜合概率的方法，在很多油田的實際應(yīng)用方面也取得了不錯的效果，通過使用綜合概率法將多條有明顯裂縫特征響應(yīng)曲線相結(jié)合，從而提高裂縫識別準(zhǔn)確度及計算機(jī)處理測井?dāng)?shù)據(jù)能力^[17]。綜合概率方法的總體思路是：通過單一測井方法無法精準(zhǔn)判別裂縫的類別，特別是在條件較差的情況下更難以確認(rèn)，造成虛假的裂縫響應(yīng)也可能是由于其他與裂縫無關(guān)的因素，通過其他的判別手段來進(jìn)行裂縫的識別可能不受該因素的影響。當(dāng)用來判斷的曲線數(shù)量較多時候，也可通過利用多種測井方法對裂縫的敏感程度不同這一特點，裂縫綜合識別的準(zhǔn)確性將會增強(qiáng)。綜合概率裂縫識別方法的主要研究方法是：首先分析所要研究工區(qū)的地層信息，全面考慮地層信息及對裂縫存在性的影響;根據(jù)取心井中的巖心，進(jìn)行巖心尺度宏觀裂縫觀察，分辨出具有代表性和概括性的裂縫;將裂縫巖心與測井曲線進(jìn)行歸位放置，分辨出對裂縫響應(yīng)敏感的曲線并提取裂縫指示參數(shù)利用到綜合概率法去識別裂縫。其方法步驟為：

（1）首先從取心井中提取裂縫巖心并對其進(jìn)行整理，挑選出具有裂縫的巖心照片，根據(jù)常規(guī)測井資料中對裂縫的反映程度，提取符合該研究區(qū)的裂縫指示特征曲線，確定各裂縫指示特征曲線和巖心裂縫的吻合程度，對裂縫進(jìn)行定性分析，確定每種裂縫指示參數(shù)正確響應(yīng)的裂縫條數(shù)h_i（i=1，…，4）;

（2）統(tǒng)計各個裂縫指示特征參數(shù)曲線對裂縫的反映條數(shù)的百分比：

????????????????（1）

式中：H—取心井確定的裂縫條數(shù);

h_i—裂縫指示特征參數(shù)正確反映裂縫條數(shù);

P_i—反映裂縫條數(shù)百分比。

（3）確定各個裂縫指示特征參數(shù)反映裂縫的權(quán)系數(shù)的大小w_i：

??????????????（2）

式中：w_i—裂縫指示特征參數(shù)反映裂縫的權(quán)系數(shù)。

（4）由于各裂縫指示特征參數(shù)說在的數(shù)量級并不相同，為充分利用綜合概率裂縫識別方法，將各測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，選用0-1標(biāo)準(zhǔn)化處理。

（5）構(gòu)建裂縫發(fā)育程度概率模型CWP：

CWP??????????（3）

式中：x_i—代表第i種裂縫指示特征值參數(shù);

w_i—代表第i種裂縫指示特征值參數(shù)的加權(quán)系數(shù)。

通過特征參數(shù)的選取及權(quán)值的分配對測井資料進(jìn)行計算，得到的綜合概率數(shù)值的大小則代表裂縫的發(fā)育程度。

2 ?裂縫指示特征參數(shù)

從理論上來說，在裂縫發(fā)育段常規(guī)測井資料都會對其有一定程度上的響應(yīng)，深、淺雙側(cè)向電阻率測井曲線對裂縫的反應(yīng)會產(chǎn)生不同的幅度變化，從而形成“正差異”或“負(fù)差異”現(xiàn)象^[18];聲波測井較明顯的響應(yīng)低角度裂縫對高角度裂縫無明顯變化，在經(jīng)過裂縫段時能量衰減，造成聲波時差值增大;密度測井由于地層水或泥漿等地層流體侵入裂縫中導(dǎo)致數(shù)值降低;微球聚焦測井曲線是在以深淺雙側(cè)向電阻率測井曲線為基準(zhǔn)下發(fā)生數(shù)值變化;井徑曲線會由于井眼崩落或泥漿漏失而出現(xiàn)不規(guī)則的增大或減小。但根據(jù)不同研究工區(qū)，將幾種或多種測井曲線結(jié)合一起形成裂縫指示參數(shù)，結(jié)合綜合概率進(jìn)行裂縫發(fā)育程度判定。

2.1 ?巖石模量

巖石的楊氏模量值與巖石的堅硬程度相關(guān)，裂縫的存在會降低巖石的密度，導(dǎo)致楊氏模量值變小^[19-22]。故地層裂縫越發(fā)育，地層的楊氏模量越低;反之，楊氏模量值越大則證明該區(qū)域裂縫存在性越小。故可用楊氏模量的值來判斷裂縫發(fā)育情況。

??????（4）

式中：E—巖石的巖石模量值，MPa;

△t_s—橫波時差值，μs/m;

r_b—巖石的體積密度，g/cm³。

r_b是根據(jù)密度測井中提取的巖石密度，根據(jù)縱波時差提取經(jīng)驗公式（5）可根據(jù)聲波時差中的縱波時差轉(zhuǎn)換為橫波時差。

??????（5）

2.2 ?側(cè)向差比

側(cè)向差比RTC曲線是以深淺雙側(cè)向電阻率測井曲線為基礎(chǔ)，以識別裂縫為目標(biāo)進(jìn)行深度分析的結(jié)果，能夠有效的識別出儲層裂縫，原理是根據(jù)深淺雙側(cè)向測井曲線對裂縫響應(yīng)而產(chǎn)生的“正差異”和“負(fù)差異”，進(jìn)行有效的結(jié)合。

RTC=（RLLD-RLLS）/RLLD ????（6）

式中：RLLD—深側(cè)向電阻率值，Ω·m;

RLLS—淺側(cè)向電阻率值，Ω·m。

根據(jù)公式（6）可知，當(dāng)RTC值為正值時，測井顯示為正差異，對應(yīng)識別高角度裂縫;當(dāng)RTC值為負(fù)值時，測井顯示為負(fù)差異，對應(yīng)識別中低角度裂縫，即通過側(cè)向差的正負(fù)值來對裂縫的角度大小進(jìn)行識別。

2.3??三孔隙度比值

由于孔隙度測井資料反映地層孔隙度的信息，具體可分為三孔度測井資料：中子、密度及聲波時差測井，分別響應(yīng)地層總孔隙度的大小和原生粒間孔隙度，其中聲波孔隙度對水平裂縫的響應(yīng)較為明顯。故將三種孔隙度提取，中子孔隙度Φ_N、密度孔隙度Φ_D、聲波孔隙度Φ_S，將三者結(jié)合而成孔隙度比值R_p：

??????????（7）

????????????（8）

式中：Φ_N—中子孔隙度;

Φ_D—密度孔隙度;

Φ_S—聲波孔隙度;

Φ_T—總孔隙度。

從上述公式（7）和公式（8）當(dāng)中，可以分析出當(dāng)R_P增大時，孔隙度發(fā)育程度越高，即可根據(jù)其他測井資料進(jìn)行綜合分析，來判定裂縫發(fā)育的具體情況。

3 ?實例分析

本文以D區(qū)X16井作為研究對象，通過使用上述方法計算出巖石模量、側(cè)向差比值和三孔隙度比值，對D區(qū)X16井進(jìn)行了裂縫識別（圖1）。首先從取心井中選取含有裂縫的巖心，挑選具有代表性的巖心進(jìn)行測井資料裂縫響應(yīng)敏感性判別，構(gòu)建裂縫指示特征參數(shù)。根據(jù)裂縫指示特征參數(shù)對研究區(qū)裂縫反應(yīng)的敏感程度，結(jié)合權(quán)重分析確定各裂縫指示特征參數(shù)的加權(quán)系數(shù)值，將綜合概率法與裂縫指示參數(shù)結(jié)合，從而對地層裂縫進(jìn)行識別和發(fā)育程度進(jìn)行分析。

4 ?結(jié)論

（1）本文通過使用綜合概率法將多種裂縫指示特征參數(shù)結(jié)合起來，利用裂縫的發(fā)育情況來判斷地層裂縫是否存在是通過裂縫發(fā)育情況來進(jìn)行甄別的。通過對比傳統(tǒng)測井識別方法，實際應(yīng)用中的綜合概率判定法克服了單一或少數(shù)測井曲線識別裂縫不準(zhǔn)確和難度大的問題，提高了裂縫識別精度和準(zhǔn)確度。

（2）根據(jù)對中高滲地層的實例分析，建立了基于結(jié)合多裂縫指示特征參數(shù)的綜合概率算法模型，從上述實例分析得到：不同地層的信息需要定義不同的權(quán)重;裂縫指示參數(shù)的選定是該算法的重點;若果將該方法得到的裂縫識別結(jié)果和成像測井資料相結(jié)合，將會得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，生成工區(qū)性裂縫識別模版。

總之，目前測井界面臨的一大難題就是裂縫的識別。測井工作繁瑣且十分復(fù)雜，主要是因為它的所需要運用的知識面較為廣泛，所涉及的內(nèi)容也較為繁多，需要從事這一專業(yè)的專家和工作人員進(jìn)行大量的研究，通過不斷積累經(jīng)驗、反復(fù)總結(jié)和不斷的加深對測井工作的認(rèn)知，找到行之有效的解決方案，或者是改進(jìn)現(xiàn)有的測井方法。本文在裂縫的識別方面取得了一定的成果，但所綜合判定的依據(jù)和方法較少且仍存在一些不足之處，許多方面沒有能夠進(jìn)行深入地研究，許多方法仍處在測試實驗階段，未能夠進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索。況且在實際現(xiàn)場的應(yīng)用當(dāng)中，任何一種方法的優(yōu)劣，都會受到工作人員主觀能動性的影響，裂縫的識別也是如此。所以在實際應(yīng)用當(dāng)中，要更加充分地考慮區(qū)域地質(zhì)特征、測井等基礎(chǔ)資料，來達(dá)到能有效識別裂縫的目的。

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