＊范衛(wèi)光

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司 北京 100101）

1.引言

電成像測井是利用測井儀器對(duì)鉆孔中地球物理場進(jìn)行觀測，這種方法可以對(duì)井壁和井周圍物體進(jìn)行物理參數(shù)成像，它是諸多測井技術(shù)當(dāng)中的一種。電成像測井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是可以直觀、清晰的展示出井壁周圍二維空間的地質(zhì)特征，可以很清楚的對(duì)裂縫進(jìn)行描述。電成像測井具有以下顯著的特點(diǎn)：其一是具有非常高的縱向和橫向分辨率；其二是可視化程度高，井壁成像測井可以提供分辨率很高的井壁成像圖，能夠較為清晰的反映井壁面上的狀況；其三是人工交互功能強(qiáng)，充分利用了人腦的靈活性和電腦的快速性，及時(shí)以定量的方式或者以圖形的方式呈現(xiàn)裂縫形狀和裂縫相關(guān)的參數(shù)。

2.裂縫形態(tài)的識(shí)別

(1)構(gòu)造裂縫與非構(gòu)造裂縫的識(shí)別。構(gòu)造裂縫由地層的構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生，裂縫的寬度比較一致，一般成組發(fā)育，縫面都比較平坦，可以利用正弦線在電成像測井圖上進(jìn)行擬合。非構(gòu)造裂縫一般是由各種外力形成，例如溶蝕、熱脹冷縮、風(fēng)化、壓實(shí)及巖石塌陷等。非構(gòu)造裂縫的形態(tài)一般不規(guī)則，很難用正弦線在電成像測井圖上擬合。裂縫的寬度不規(guī)則，變化較大，產(chǎn)狀也沒有明顯的規(guī)律性。

(2)真、假裂縫的識(shí)別。在電成像測井圖上有很多地質(zhì)現(xiàn)象的形態(tài)與裂縫的很相似，可以從以下方面入手將他們進(jìn)行區(qū)別。首先看FMI成像測井圖，圖上一般與裂縫形態(tài)相似的地質(zhì)事件有層界面、斷層面、縫合線、泥質(zhì)條帶、黃鐵礦條帶等。這些地質(zhì)事件與裂縫區(qū)別有：一是裂縫有各種各樣的產(chǎn)狀，而這些地質(zhì)事件中，除了斷層面以外，其他基本平行于層理面；二是因?yàn)閹r溶與充填作用對(duì)裂縫的影響，裂縫的寬度通常變化很大，而這些地質(zhì)事件雖然有彎曲和變形，但是它們的導(dǎo)電截面積的寬度一般都是相對(duì)穩(wěn)定的。

(3)天然裂縫與誘導(dǎo)裂縫的識(shí)別。在FMI地層微電阻率成像測井圖上?？梢姷饺N誘導(dǎo)裂縫。第一種誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生的原因是鉆井過程中鉆具振動(dòng)形成，這種裂縫的寬度一般很微小，在徑向上延伸距離短。雖然在FMI圖像表現(xiàn)為高電導(dǎo)，但是在ARI成像測井圖像上卻沒有明顯的顯示，比較容易識(shí)別。第二種誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生的原因是由重鉆井液和水平地應(yīng)力之間的不平衡性造成。它們的特征主要有：①總是以180度或近于180度之差對(duì)稱的出現(xiàn)在FMI圖上。②主要表現(xiàn)為高角度張性縫，在它的兩側(cè)部位同時(shí)有狀似羽毛的比較細(xì)小的高角度剪切裂縫。③這種誘導(dǎo)裂縫在雙側(cè)向測井曲線上表現(xiàn)為比較特別的“雙軌”現(xiàn)象，也就是深、淺雙側(cè)向曲線的形態(tài)是大段平行，比較規(guī)則的正差異，通常電阻率數(shù)值也比較高。第三種誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生的原因是由應(yīng)力釋放造成。在碳酸鹽巖致密地層段，由于其間保存了比同一地區(qū)裂縫發(fā)育段較大的地應(yīng)力。當(dāng)鉆井時(shí)遇到這些致密層時(shí)，伴隨著較強(qiáng)應(yīng)力的釋放，就會(huì)產(chǎn)生一組因?yàn)榈貞?yīng)力釋放而造成的裂縫，也就是通常說的應(yīng)力釋放裂縫。

所以，從裂縫的分布狀況來看，誘導(dǎo)裂縫一般都排列整齊，有比較強(qiáng)的規(guī)律性強(qiáng)，而天然裂縫分布卻不是很規(guī)則。從裂縫的形態(tài)來看，誘導(dǎo)裂縫形狀比較規(guī)則、裂縫的寬度也很均勻，而天然裂縫的不管是縫面形狀還是寬度變化一般都比較大。最后從裂縫的徑向延伸來看，誘導(dǎo)裂縫的徑向延伸都很淺，電阻率下降慢，而大多數(shù)天然裂縫的徑向延伸則比較深，電阻率下降較明顯。

3.關(guān)于裂縫參數(shù)的計(jì)算

(1)對(duì)井壁裂縫參數(shù)進(jìn)行定量計(jì)算。井壁上的裂縫參數(shù)主要有裂縫張開度、裂縫長度、裂縫密度、縫洞面積、出現(xiàn)次數(shù)、縫洞在井壁上的連通情況等。目前斯倫貝謝公司開發(fā)了兩個(gè)計(jì)算這些參數(shù)的程序。

①FRAKVEW程序。該程序首先對(duì)FMI成像測井圖進(jìn)行定性解釋，然后再由人工拾取裂縫，輸入計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)對(duì)拾取的裂縫計(jì)算相關(guān)的參數(shù)。計(jì)算的基本原理是用有限元法尋找有裂縫曲線電導(dǎo)率的異常與電極距裂縫的垂直距離之間的關(guān)系曲線。該曲線的積分面積主要決定于裂縫的張開度和井壁附近侵入帶的電阻率，與裂縫的傾角和電極與井壁之間的距離關(guān)系很小。

②SPOT程序。這個(gè)程序主要用來計(jì)算洞縫的面積及其在井壁上的連通情況。這一程序的方法原理是標(biāo)志控制分塊法，即設(shè)法提取各個(gè)需要分開的區(qū)塊特征標(biāo)志，使得在骨架與地質(zhì)體標(biāo)志之間的灰度梯度圖上可將低的梯度值填平而只保留最強(qiáng)的梯度脊線。這樣，在重建的梯度圖上，對(duì)應(yīng)每個(gè)標(biāo)志就只產(chǎn)生一條閉合的等值線。利用這些等值線就可以在成像測井圖中標(biāo)示出需要研究的地質(zhì)體界限，進(jìn)而計(jì)算它們與井壁相切割面積的百分比、大小、個(gè)數(shù)、視方位、連通性等。

(2)三維空間的裂縫參數(shù)解釋。由于裂縫型儲(chǔ)層和裂縫-溶洞型儲(chǔ)層都具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，其井壁上的特征值很難代表井壁以外儲(chǔ)層的特征，必須在三維空間中來討論成像測井解釋問題，才有可能全面的認(rèn)識(shí)裂縫的性質(zhì)。

①裂縫徑向延伸特征的判斷。因?yàn)镕MI測井的徑向探測深度淺，不能評(píng)價(jià)裂縫的徑向延伸情況，必須結(jié)合探測深度較大的雙側(cè)向測井或ARI測井。具體作法是先用FMI圖像搞清裂縫的產(chǎn)狀及組合特征，進(jìn)而消除這些特征對(duì)雙側(cè)向或者ARI電阻率性質(zhì)的影響，然后根據(jù)淺側(cè)向、深雙側(cè)向、ARI電阻率的高低及其比值的大小就可近似估計(jì)裂縫的徑向延伸狀況。

②裂縫滲透率的確定。裂縫滲透率可以綜合反映裂縫的形態(tài)狀況。它是評(píng)價(jià)裂縫儲(chǔ)層有效性的最好指標(biāo)。目前評(píng)價(jià)裂縫滲透率最好方法用斯通萊波傳播特征?？梢愿鶕?jù)斯通萊波能量衰減程度判斷裂縫滲透率的高低，滲透率越高，能量衰減越大。也可以根據(jù)斯通萊波波形干涉特征來判斷滲透率的高低，任何有效的裂縫都將在地層中產(chǎn)生一個(gè)聲阻抗界面，從而造成斯通萊波在裂縫面處的反射和干涉。還可以根據(jù)斯通萊波傳播速度判斷滲透率的高低，斯通萊波速度直接受到地層切變模量的影響，而切變模量又與地層滲透率有著密切聯(lián)系，可用來計(jì)算滲透率值。

電成像測井資料對(duì)裂縫類型識(shí)別具有較強(qiáng)優(yōu)勢，還可以對(duì)裂縫參數(shù)進(jìn)行定量和半定量的計(jì)算。由于裂縫產(chǎn)生的原因及發(fā)育關(guān)系非常復(fù)雜，僅僅依靠電成像測井資料分析裂縫的形態(tài)并計(jì)算裂縫的有關(guān)參數(shù)不全面，還需要結(jié)合常規(guī)儀器測井、巖心裂縫觀測及破裂實(shí)驗(yàn)等綜合分析。