超深層復(fù)雜生物礁氣藏裂縫表征
——以A氣田長(zhǎng)興組為例

劉遠(yuǎn)洋，李國(guó)兵，陳 瑤

（1．中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都 610041；2．中國(guó)石化西南石油工程有限公司地質(zhì)錄井分公司，四川綿陽(yáng) 621000；3．斯倫貝謝中國(guó)公司，四川成都 610500）

A氣田儲(chǔ)層主要發(fā)育于晚二疊世的長(zhǎng)興組，是目前國(guó)內(nèi)埋藏最深的條帶狀生物礁大氣藏[1-3]，該氣藏動(dòng)用儲(chǔ)量達(dá)千億立方米。現(xiàn)階段氣藏正處于穩(wěn)產(chǎn)階段，隨著生產(chǎn)的持續(xù)深入以及靜動(dòng)態(tài)資料的日益豐富，氣藏逐步展現(xiàn)出新的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是氣藏西北端構(gòu)造高部位投產(chǎn)井生產(chǎn)效果優(yōu)于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)方法是在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)中對(duì)孔隙度和滲透率進(jìn)行簡(jiǎn)單的線性回歸[4]（圖1中藍(lán)色部分），當(dāng)存在微裂縫時(shí)，滲透率與孔隙度之間不再呈線性關(guān)系（圖1中紅色部分），裂縫的存在將使低滲儲(chǔ)層的滲透性明顯提高[5]（據(jù)R.A.Nelson，2001）。二是氣藏東南段構(gòu)造低部位投產(chǎn)井生產(chǎn)效果差于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案，氣藏低部位存在水體錐進(jìn)通道，水體沿裂縫或高滲通道高速錐進(jìn)。

圖1 儲(chǔ)層孔-滲相關(guān)關(guān)系

前人對(duì)A氣田長(zhǎng)興組裂縫的研究多集中于定性到半定量研究[6-7]。趙向原等（2017）利用巖心、薄片、成像測(cè)井及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料，在評(píng)價(jià)天然裂縫特征的基礎(chǔ)上，對(duì)不同類(lèi)型裂縫的有效性進(jìn)行了研究，分析影響裂縫有效性的主要地質(zhì)因素并闡明有效裂縫的開(kāi)發(fā)意義[8]。王浩等（2018）采用最大似然法裂縫預(yù)測(cè)，表征了中小尺度裂縫并能獲得裂縫的方位信息，提高了裂縫檢測(cè)的精度[9]。然而，到了氣藏開(kāi)發(fā)階段，需要在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)裂縫進(jìn)行定量表征與建模，由單孔介質(zhì)模型向雙孔介質(zhì)模型轉(zhuǎn)變，從而更好地進(jìn)行數(shù)值模擬研究，對(duì)水體大小及產(chǎn)水量進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，優(yōu)化氣井的合理配產(chǎn)，提高穩(wěn)水采氣能力，夯實(shí)氣藏穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)。

1 裂縫的識(shí)別、分析及分類(lèi)

裂縫-孔隙型氣藏具有典型的“二元性”，即基質(zhì)孔隙加有效裂縫（不包括成巖裂縫、高阻縫、人工誘導(dǎo)縫等）。當(dāng)基質(zhì)孔隙與裂縫兩者同時(shí)起作用時(shí)，天然氣源源不斷地從基質(zhì)進(jìn)入裂縫并流入井筒。

1.1 裂縫的識(shí)別

裂縫的識(shí)別主要依據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括泥漿漏失量、巖心描述、測(cè)井信息、構(gòu)造信息、地震信息等。其中，成像測(cè)井具有定量性、高分辨性、真實(shí)性，可以準(zhǔn)確地測(cè)量裂縫產(chǎn)狀、連續(xù)高覆蓋率裂縫信息（5 mm）、裂縫在地層中的應(yīng)力狀態(tài)，有利于裂縫的識(shí)別[5]。長(zhǎng)興組共有取心井27口，成像測(cè)井17口，基本涵蓋了氣藏主體區(qū)。為此，靜態(tài)上主要采用連續(xù)分布的高分辨率成像測(cè)井并結(jié)合巖心標(biāo)定進(jìn)行識(shí)別。動(dòng)態(tài)方面主要依據(jù)試井分析、生產(chǎn)曲線。試井分析結(jié)果是確定裂縫系統(tǒng)幾何形狀和連通性，利用試井?dāng)?shù)據(jù)識(shí)別各向異性裂縫的幾何形態(tài)，能夠揭示裂縫的長(zhǎng)度和連通性[10]。

1.2 裂縫的分析

通過(guò)成像測(cè)井資料得到蝌蚪圖，進(jìn)而分析裂縫的傾角和方位角，將井點(diǎn)數(shù)據(jù)投放到玫瑰圖上，根據(jù)圖上裂縫簇分布特征對(duì)裂縫進(jìn)行分類(lèi)。碳酸鹽巖巖性大多數(shù)脆性大，容易產(chǎn)生裂縫，裂縫分析基于走向（與受力有關(guān)）而不是傾角，長(zhǎng)興組天然裂縫的走向總體上以北西-南東向?yàn)橹鳎瑫r(shí)發(fā)育少量近東西向和北東-南西向裂縫（圖2）。

圖2 天然裂縫走向玫瑰花圖

1.3 裂縫的分類(lèi)

受同一期構(gòu)造事件的影響，裂縫展布和屬性具有相關(guān)性的一組裂縫代表占主導(dǎo)地位的裂縫方向。在裂縫產(chǎn)狀分析的基礎(chǔ)上，對(duì)裂縫進(jìn)行分類(lèi)并統(tǒng)計(jì)各裂縫組系的參數(shù)（表1）。其中北西-南東向裂縫在FMI成像測(cè)井上比其它方向的裂縫響應(yīng)更明顯，北西-南東向裂縫數(shù)占總裂縫數(shù)的 56.0%。通過(guò)對(duì)井眼垮塌及鉆井誘導(dǎo)縫分析，現(xiàn)在應(yīng)力場(chǎng)方向?yàn)楸蔽?南東向（平均120°～129°）。張景和、孫宗欣（2001）研究表明，天然裂縫與現(xiàn)今地應(yīng)力方向近平行或小于30°為有效縫。因此，A氣田長(zhǎng)興組氣藏北西-南東向裂縫的地下張開(kāi)度大、連通性好、滲透率高，是區(qū)內(nèi)的主滲流裂縫。

2 裂縫的縱橫向分布特征

通過(guò)對(duì)鉆遇井上的裂縫進(jìn)行分析，從而對(duì)研究區(qū)整個(gè)裂縫系統(tǒng)有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，裂縫的密度（縱向、橫向）反映裂縫的發(fā)育程度和分布規(guī)律，裂縫密度越大則裂縫發(fā)育越好。

表1 長(zhǎng)興組氣藏天然裂縫不同組系有效性統(tǒng)計(jì)

2.1 裂縫的縱向分布特征

統(tǒng)計(jì)鉆遇井的縱向密度分布時(shí)一般計(jì)算線密度，即單位長(zhǎng)度內(nèi)裂縫的條數(shù)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)鉆井（泥漿漏失等）、巖心、FMI成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井等資料獲得。從圖3可以看出長(zhǎng)二段裂縫發(fā)育密度要遠(yuǎn)大于長(zhǎng)一段，長(zhǎng)二段裂縫密度最大值 3.80 條/m，均值0.82 條/m，方差0.75；長(zhǎng)一段裂縫密度最大值1.20條/m，平均值0.45條/m，方差0.31。

圖3 A氣田長(zhǎng)興組氣藏上下亞段裂縫密度分布

2.2 裂縫的橫向分布特征

裂縫的縱向分布特征主要反映井眼周?chē)芽p，裂縫的預(yù)測(cè)難點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)是反應(yīng)井間裂縫的橫向分布特征。A氣田海相地層受力較弱，主體區(qū)斷層不發(fā)育，多見(jiàn)褶皺，斷層和古應(yīng)力對(duì)裂縫的影響相對(duì)較弱。前期地震資料采集時(shí)橫縱比為0.565，不具備利用疊前方位縱波進(jìn)行各向異性裂縫檢測(cè)的條件。A氣田長(zhǎng)興組生物礁為繼承性原生沉積正地貌構(gòu)造，受區(qū)域構(gòu)造影響程度小，為與古地貌有關(guān)的背斜油氣藏。因而該區(qū)與褶皺等局部構(gòu)造事件相關(guān)的構(gòu)造裂縫發(fā)育，因此，裂縫的橫向分布特征研究主要利用疊后幾何屬性，而幾何屬性對(duì)反射層阻抗和形態(tài)的橫向變化比較敏感，一般特別平坦地質(zhì)體的幾何屬性響應(yīng)是零。顯然，當(dāng)脆性巖石彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫。裂縫與褶皺的彎曲程度有關(guān)，彎曲部分裂縫發(fā)育密度最大（Murray,1968），曲率體和露頭區(qū)實(shí)測(cè)裂縫密度直接存在相關(guān)性（Lisle，1994）（圖4）。

圖4 裂縫發(fā)育帶示意圖（Lisle，1994）

2.3 裂縫發(fā)育的主控因素

裂縫在平面上和縱向上的發(fā)育程度差異明顯，主要受到巖性、地層厚度、沉積微相和巖層非均質(zhì)性的影響[11-12]，其中沉積作用和成巖作用造成的巖石非均質(zhì)性是影響裂縫發(fā)育的主要地質(zhì)因素。所有裂縫的形成都是外因和內(nèi)因的綜合結(jié)果，外因主要受控于原生沉積正向古地貌引起的地層曲率的變化；內(nèi)因主要受控于巖性、孔隙度發(fā)育情況，白云巖越發(fā)育則裂縫越發(fā)育，物性越好。

3 裂縫的定量表征及建模

三維裂縫建模是裂縫性油藏表征的有效工具之一，通過(guò)三維空間中的裂縫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建裂縫模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫系統(tǒng)從幾何形態(tài)到滲流行為的客觀描述與表征。關(guān)鍵是定量描述裂縫的參數(shù)要素：裂縫組系、裂縫開(kāi)度（滲透率）、裂縫規(guī)模（長(zhǎng)度）、裂縫密度。如圖5所示，A氣田長(zhǎng)興組裂縫以高角度裂縫為主，平均傾角 61°，裂縫平均長(zhǎng)度 16.51 m，平均開(kāi)度48.9 μm。通過(guò)成像測(cè)井裂縫走向進(jìn)行對(duì)比，主裂縫方向?yàn)楸蔽?南東向，進(jìn)一步驗(yàn)證了裂縫展布規(guī)律。

大尺度裂縫通常與區(qū)域斷裂、區(qū)域構(gòu)造及應(yīng)力場(chǎng)等宏觀控制因素有關(guān)，小尺度裂縫通常與層位、巖性、層理及構(gòu)造部位存在更強(qiáng)的對(duì)應(yīng)性。因此，小尺度裂縫概念模型較大尺度裂縫更為復(fù)雜。A氣田長(zhǎng)興組氣藏以小尺度裂縫為主，具有極強(qiáng)的多解性，特別是裂縫定量表征時(shí)參數(shù)的確定。需要進(jìn)一步加強(qiáng)與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)結(jié)合，在實(shí)際工作中應(yīng)通過(guò)試井的KH值（地層系數(shù)）對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)校正。

圖5 生物礁儲(chǔ)層與裂縫疊合分布

4 結(jié)論

（1）A氣田長(zhǎng)興組地層受古應(yīng)力影響較弱，裂縫發(fā)育規(guī)模以小微尺度為主；A氣田共發(fā)育三組天然裂縫，其中北西-南東向裂縫最為發(fā)育，占總裂縫數(shù)的56%，受現(xiàn)今地應(yīng)力的影響，裂縫有效性好，平均開(kāi)度為48.9 um，實(shí)鉆資料表明，井軌跡垂直該方向時(shí)，泥漿漏失量大、無(wú)阻流量高、單井產(chǎn)量大。

（2）縱向上裂縫發(fā)育主要受基質(zhì)巖石類(lèi)型影響，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層往往包含高導(dǎo)流能力的天然裂縫；非儲(chǔ)層內(nèi)發(fā)育高導(dǎo)流能力的天然裂縫概率大大降低，平面上，裂縫展布主要受控于長(zhǎng)興組局部地區(qū)的地貌形態(tài)；基于雙重介質(zhì)的數(shù)值模擬對(duì)泄氣半徑及水體錐進(jìn)的刻畫(huà)更加符合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)方案調(diào)整井位部署及合理配產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。