徐平，章成廣

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

朱雷

(中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

基于巖心物性資料和成像資料的儲(chǔ)層裂縫評(píng)價(jià)方法

徐平，章成廣

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

朱雷

(中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

塔里木盆地庫(kù)車(chē)坳陷克深地區(qū)超深層儲(chǔ)層埋藏深，地層條件復(fù)雜，網(wǎng)狀縫-垂向縫發(fā)育，為裂縫-溶蝕孔型儲(chǔ)層。在裂縫型儲(chǔ)層中，裂縫不僅是油氣的儲(chǔ)存空間，更是油氣的滲流通道，因此裂縫識(shí)別對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)至關(guān)重要。從裂縫形成機(jī)理出發(fā)，結(jié)合高壓巖心試驗(yàn)，研究了一套針對(duì)克深地區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層裂縫識(shí)別的方法，即利用巖心試驗(yàn)方法得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率，并與常規(guī)孔隙度和滲透率進(jìn)行擬合，得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率的計(jì)算公式。計(jì)算結(jié)果與成像測(cè)井資料識(shí)別結(jié)果符合率為75%，說(shuō)明該方法在評(píng)價(jià)致密砂巖裂縫型儲(chǔ)層中具有一定的適用性。

裂縫識(shí)別；視裂縫孔隙度；視裂縫滲透率；致密砂巖

克深地區(qū)位于塔里木盆地庫(kù)車(chē)坳陷，儲(chǔ)層埋藏深，地層條件復(fù)雜，由于受強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓作用的影響，該地區(qū)網(wǎng)狀縫-垂向縫發(fā)育。根據(jù)大量的試驗(yàn)分析表明，克深地區(qū)的成巖疊加效應(yīng)為強(qiáng)構(gòu)造擠壓效應(yīng)-強(qiáng)溶蝕-中等埋藏壓實(shí)-中等膠結(jié)效應(yīng)，主要發(fā)育裂縫-溶蝕孔型儲(chǔ)層。而在裂縫型儲(chǔ)層中，裂縫不僅是主要的油氣儲(chǔ)集空間，更是連通基質(zhì)孔隙的主要滲流通道，控制著儲(chǔ)層的產(chǎn)能[1]。大多數(shù)低孔、低滲儲(chǔ)層能夠開(kāi)發(fā)，很大程度上是因?yàn)榱芽p系統(tǒng)的存在[2]。因此裂縫識(shí)別是儲(chǔ)集層油氣產(chǎn)能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

目前裂縫識(shí)別主要有3種方法：①巖心的觀察與描述[3]，該方法直觀、可靠，但受取心技術(shù)和成本的限制；②利用常規(guī)測(cè)井資料識(shí)別裂縫[4]，該方法受干擾因素較多，縱向分辨率有限，針對(duì)性差；③利用地層傾角測(cè)井、聲波成像及微電阻率成像測(cè)井等測(cè)井新技術(shù)識(shí)別裂縫[5]。結(jié)合上述方法的優(yōu)缺點(diǎn)，張娟等[6]從巖心裂縫研究入手，系統(tǒng)分析了儲(chǔ)層中裂縫的常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)響應(yīng)特征，應(yīng)用逐步判別分析法對(duì)裂縫進(jìn)行識(shí)別。靳秀菊等[7]在巖心觀察、成像測(cè)井識(shí)別裂縫的基礎(chǔ)上，利用深側(cè)向電阻率與自然伽馬、孔隙度的交會(huì)圖版法識(shí)別致密巖性段裂縫，采用電阻率濾波差值法識(shí)別孔隙發(fā)育段裂縫。高霞等[8]提出計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)、ANN技術(shù)和灰色綜合評(píng)判法識(shí)別裂縫，計(jì)算機(jī)層析技術(shù)限于巖心的室內(nèi)評(píng)價(jià)，ANN技術(shù)即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，先利用關(guān)鍵井、關(guān)鍵層數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，再用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知層段進(jìn)行處理。

為了更好地評(píng)價(jià)裂縫，該次研究將裂縫發(fā)育程度分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、 Ⅲ級(jí)，其中Ⅰ級(jí)為裂縫發(fā)育，Ⅱ級(jí)為裂縫較發(fā)育，Ⅲ級(jí)為裂縫不發(fā)育。結(jié)合克深地區(qū)的儲(chǔ)層特點(diǎn)，研究了一套針對(duì)該地區(qū)儲(chǔ)層的裂縫識(shí)別方法，即采用裂縫發(fā)育等級(jí)圖版、裂縫孔隙度、裂縫滲透率評(píng)價(jià)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度；將裂縫參數(shù)與成像測(cè)井資料對(duì)比，得到判別裂縫發(fā)育程度的等級(jí)評(píng)價(jià)表，從而對(duì)沒(méi)有成像資料的井進(jìn)行裂縫發(fā)育等級(jí)評(píng)價(jià)。

1 裂縫參數(shù)求取

圖1 巖石應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖

圖2 克深地區(qū)A井區(qū)φr與p關(guān)系圖

圖3 克深地區(qū)A井區(qū)φf(shuō)與φ、K關(guān)系圖

巖石受上覆壓力及飽和流體孔隙壓力作用，引起孔隙度的變化。當(dāng)上覆壓力增加時(shí)，巖石會(huì)產(chǎn)生形變。如圖1所示，在低壓ab段為彈性階段，巖石發(fā)生彈性形變，其應(yīng)變可以恢復(fù)；當(dāng)壓力繼續(xù)增加進(jìn)入高壓bc段時(shí)，巖石由彈性階段進(jìn)入塑性階段，產(chǎn)生不可逆的塑性變形。對(duì)于堅(jiān)硬的巖石，ab段很短，巖石表現(xiàn)出脆性破壞，即當(dāng)上覆壓力超出屈服應(yīng)力時(shí)，巖石產(chǎn)生破裂[9]。

通過(guò)高壓三軸巖心試驗(yàn)?zāi)M出地層巖石受上覆壓力時(shí)孔隙度和滲透率的變化，并記錄孔隙度、滲透率與純上覆巖層壓力的關(guān)系。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的孔隙度為φ0，不同壓力下的孔隙度為φ，則孔隙度相對(duì)變化率為φr=(φ0-φ)/φ0；同理可求出滲透率相對(duì)變化率Kr。由φr與壓力p的關(guān)系可估算裂縫孔隙度。如圖2所示，在低壓ab段時(shí)，φr大，巖石承受的p也不斷增加；而在bc段p較高時(shí)，φr很小。考慮到曲線(xiàn)最后部分代表的是與視裂縫孔隙度有關(guān)的相對(duì)孔隙度的變化區(qū)域，外推直線(xiàn)到壓力為0，得到φr,并與φ0相乘，即為視裂縫孔隙度(圖3)。同理可求出視裂縫滲透率(圖4、5)。

根據(jù)克深地區(qū)A井區(qū)覆壓孔滲測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果，得到視裂縫孔隙度與常規(guī)孔隙度、滲透率的擬合關(guān)系：

φf(shuō)=0.1404φ+0.031

R2=0.6956

(1)

φf(shuō)=0.1996lnK+1.0869

R2=0.7339

(2)

同理可以得到視裂縫滲透率與常規(guī)孔隙度、滲透率的擬合關(guān)系：

Kf=0.9667K-0.0038R2=0.9921

(3)

Kf=0.0009e1.2511φR2=0.694

(4)

式中：φ為常規(guī)孔隙度，%；K為常規(guī)滲透率，mD；φf(shuō)為視裂縫孔隙度，%；Kf為視裂縫滲透率，mD。

2 裂縫發(fā)育等級(jí)評(píng)價(jià)

在有成像測(cè)井資料的井中，以成像測(cè)井資料提取的裂縫參數(shù)為主，評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度。張曉峰等[10]研究出裂縫的發(fā)育程度可以由裂縫密度描述：裂縫密度大于4條/m的層段，裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅰ級(jí)；裂縫密度在1～4條/m之間的層段，裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅱ級(jí)；裂縫密度小于1條/m的層段，裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅲ級(jí)。同時(shí)建立裂縫參數(shù)與常規(guī)測(cè)井之間的相互關(guān)系，并且根據(jù)得到的關(guān)系式，求取該地區(qū)其他井的裂縫參數(shù)，從而對(duì)裂縫的發(fā)育程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖4 克深地區(qū)A井區(qū)Kr與p關(guān)系圖

圖5 克深地區(qū)A井區(qū)Kf與φ、K關(guān)系圖

裂縫發(fā)育等級(jí)?f/%Kf/mD裂縫發(fā)育(Ⅰ級(jí))>0.2>0.072裂縫較發(fā)育(Ⅱ級(jí))0～0.20.028～0.072裂縫不發(fā)育(Ⅲ級(jí))0<0.028

筆者總結(jié)了克深地區(qū)有成像測(cè)井資料的井，將φf(shuō)、Kf與裂縫發(fā)育等級(jí)進(jìn)行對(duì)比：當(dāng)φf(shuō)大于0.2%、Kf大于0.072mD時(shí)，致密砂巖裂縫型儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅰ級(jí)，即裂縫發(fā)育；當(dāng)φf(shuō)在0%～0.2%、Kf在0.028～0.072mD時(shí)，對(duì)應(yīng)的裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅱ級(jí)，即裂縫較發(fā)育；當(dāng)φf(shuō)為0%、Kf小于0.028mD時(shí)，對(duì)應(yīng)的裂縫發(fā)育等級(jí)為Ⅲ級(jí)，即裂縫不發(fā)育(表1)。

3 實(shí)際應(yīng)用

圖6為克深地區(qū)A1井裂縫發(fā)育等級(jí)評(píng)價(jià)成果圖。在6782～6783m段，φf(shuō)為0%，裂縫密度小于4條/m；6784～6785m井段，φf(shuō)為0.2%，Kf為0.0772mD，裂縫密度7.896條/m；6789～6791m井段，φf(shuō)為0%，裂縫密度為0條/m；6803～6806m井段，φf(shuō)小于0.2%，Kf為0.069mD，裂縫密度為3.89條/m；6799～6801m井段，φf(shuō)小于0.1%，Kf小于0.028mD，裂縫密度為0條/m；6804～6805m井段，φf(shuō)小于0.1%，Kf為0.07mD，裂縫密度為3.89條/m。根據(jù)表1，評(píng)價(jià)出各井段的裂縫發(fā)育結(jié)果，并與成像測(cè)井識(shí)別結(jié)果對(duì)比，符合率為75%。說(shuō)明該方法在判別裂縫發(fā)育程度上準(zhǔn)確度較高，能夠用于評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度。

4 結(jié)論

1)利用高壓三軸巖心試驗(yàn)，模擬出地層巖石受上覆壓力時(shí)孔隙度和滲透率的變化，得到視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率，能夠用于儲(chǔ)層裂縫評(píng)價(jià)。需要注意的是，在進(jìn)行高壓三軸巖心試驗(yàn)時(shí)，要選取具有代表性的巖樣，才能得到較準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖6 克深地區(qū)A1井裂縫發(fā)育等級(jí)評(píng)價(jià)成果圖

2)通過(guò)研究得到了克深地區(qū)以裂縫參數(shù)為基礎(chǔ)的儲(chǔ)層裂縫發(fā)育等級(jí)評(píng)價(jià)表，其評(píng)價(jià)結(jié)果與成像資料評(píng)價(jià)結(jié)果符合率為75%，說(shuō)明該方法在評(píng)價(jià)研究區(qū)致密砂巖裂縫型儲(chǔ)層中具有一定的適用性。

3)為了提高評(píng)價(jià)精度，在對(duì)克深地區(qū)儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要利用視裂縫孔隙度和視裂縫滲透率作為評(píng)價(jià)參數(shù)，還要考慮其他因素對(duì)裂縫識(shí)別的影響。

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[編輯] 龔丹

2016-06-22

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05020-008)。

徐平(1992-)，女，碩士生，主要從事測(cè)井解釋方面的研究與學(xué)習(xí)，1041086027@qq.com。

P631.84

A

1673-1409(2017)3-0021-04

[引著格式]徐平，章成廣，朱雷.基于巖心物性資料和成像資料的儲(chǔ)層裂縫評(píng)價(jià)方法[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(3):21～24.