基于常规测井资料的裂缝概率模型及其应用

唐 洪 廖明光 靳 松 彭建国

1.西南石油大学资源与环境学院 2.“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室·西南石油大学3.中国石油海外勘探开发公司 4.中国石油塔里木油田公司塔西南公司柯克亚作业区

基于常规测井资料的裂缝概率模型及其应用

唐 洪1，2廖明光1，2靳 松3彭建国4

1.西南石油大学资源与环境学院 2.“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室·西南石油大学3.中国石油海外勘探开发公司 4.中国石油塔里木油田公司塔西南公司柯克亚作业区

准确预测裂缝的分布发育是碳酸盐岩储层研究中的重要内容，目前已发展了许多先进的技术和方法，但都需要地震和先进测井技术的支持，而老区块通常只有常规测井资料，因此，利用常规测井资料对裂缝进行预测有着重要的意义。为此，利用现有岩心资料和常规测井资料（GR、AC、DEN和RT曲线等），采用曲线元的方法计算裂缝存在概率，进而采用序贯高斯方法建立了裂缝存在概率的三维模型，从而展示出老区块裂缝的纵、横向发育状况及分布规律。现场应用结果表明：研究区裂缝平面上在主构造高点区和主构造西南倾伏端附近较发育，纵向上各单元体的裂缝发育情况分带明显，这与现有地质认识相符合，为常规测井资料进行裂缝预测提供了新的技术方法。

测井 曲线元法 数学模型 裂缝（岩石） 识别 预测

随着世界油气勘探的发展，在碳酸盐岩地层中得到的油气储量和产量越来越大，因而引起了人们的高度重视。碳酸盐岩的储层孔隙空间的基本形态有孔隙、裂缝和洞穴3种［1］。其中裂缝不仅是油气的聚集场所更是油气渗流的通道。因此，能否正确了解碳酸盐岩地层中的裂缝分布发育显得尤为重要。目前，常用的裂缝分布发育预测的方法有利用测井手段和地震信息识别和预测裂缝、非线性理论方法检测和识别地下裂缝、根据构造应力的分析研究预测裂缝等［2－6］，这些方法大多只能由点到面，对于裂缝在三维空间的发育分布是不能实现的，对于只有常规测井资料、地震资料无法用于储层预测和裂缝识别的老气田，完成裂缝发育分布的三维空间显示就显得更加困难。笔者旨在利用现有常规测井资料计算裂缝存在的概率，通过采用序贯高斯（Sequential Gaussian Method）方法，建立裂缝存在概率三维模型来展示裂缝纵横向的发育分布情况。

1 裂缝识别

裂缝是地质构造运动导致地层的不连续而形成的，裂缝在测井上的响应表现为曲线的突变。曲线的变化反映了地层特性的变化，不同的地层，其曲线的特征是不同的。将测井曲线按照其变化特征，划分为不同的曲线段，称为曲线元［3，7］。理论上讲，裂缝所对应的曲线元明显地不同于上下相邻的曲线元，因此可以采用测井曲线元识别裂缝。

测井曲线元实际上就是一段具有一定特征的一段测井曲线，测井解释的目的不同，考查的曲线特征不同，曲线元的分法就不同。对于很多老油气田，其测井资料仍然以常规曲线为主，因此研究裂缝曲线元的变化特征，是利用常规曲线识别裂缝的一种有效途径。

1.1 裂缝的识别

由于裂缝在测井曲线上主要表现为电阻率曲线出现高值背景上的降低，深浅电阻率的幅度差也有所减小，同时微电极曲线也表现为同样的特征，自然伽马曲线没有或有很小的变化，通过滤波可以消除。

理论上讲，曲线突变，裂缝存在的概率增加。当然，裂缝不一定对应着曲线的突变，而突变也不一定就是裂缝引起的。一般情况下，可以通过曲线元突变概率确定裂缝的存在概率。由于裂缝曲线元的形态特征是电阻率在高值背景上的骤然降低，说明裂缝曲线元极差很大，并且降低越明显，极差就越大。同时，其裂缝曲线元数学期望与极差的差值也随之增大。另一方面，裂缝表明测井曲线的突变，各点之间的变化是剧烈的，也就是说方差越大，裂缝存在的可能性越大。因此裂缝的概率与方差成正比。此外裂缝曲线元的曲线突变不会延续很长，否则这种突变就成了一种渐变，也就不是裂缝了。

由上面的分析可知，裂缝存在与裂缝曲线元的极差（J）呈正比，与数学期望和极差的差（E－J）呈正比、与方差（D）呈正比，与总采样点数S呈反比的关系。因此单条曲线判断裂缝存在的概率（pf）为：

在本次识别过程中，同时采用了GR、AC、DEN和RT曲线。根据式（1）给出每一条单曲线计算的裂缝存在概率，按照贝叶斯准则（Bayesian Law），所有曲线指示裂缝存在概率为：

式中I为参加裂缝判别的曲线条数。

1.2 裂缝识别解释效果分析

根据曲线元裂缝储层评价的方法，利用GR、AC、DEN和RT曲线对研究区38口井的裂缝的进行定量解释。图1为某井裂缝计算成果图。

2 裂缝存在概率模型建立

2.1 三维构造建模及网格划分

构造模型是三维储层地质模型的格架和基础，其质量直接决定着储层模型的质量。包括层面模型和断层模型。研究区断层不发育，所以可以直接利用地震解释成果建立气藏顶面模型，根据分层数据在顶面模型的基础上进行小层层面插值，形成了6个建模单元，最终建立三维构造模型，在储层属性建模的插值与模拟计算中将起到储层结构空间形态的控制作用。在构造研究的基础上，建立了研究区的网格模型，储层建模网格的大小主要依据储层描述的精度要求并结合研究区域的大小来决定。本次建模平面网格为200×200 m，网格数为143×81，纵向上网格数为413，共计4 783 779个。

2.2 裂缝概率模型的建立

裂缝概率是反映裂缝存在可能性的参数，裂缝存在概率模型的建立可以形象、直观地将表达出储层裂缝在三维空间可能的分布发育情况，揭示出储层裂缝的内部结构和分布特征。序贯高斯是随机地设定参数模拟的路径，并依次计算各节点条件分布函数的累计概率，然后从累计概率中提取模拟值，将模拟好的点加入到被模拟参数中，这样做可以充分利用已知条件去模拟地质参数三维空间的变化规律以及各参数之间的关系，条件函数要求符合高斯分布，其数学期望和方差可以采用克里金方程组求解获得。已有的应用表明，这种方法能较好地模拟非均质性严重的储层参数分布，真实地再现储层参数复杂的变化规律和非均质性特征［8－12］。裂缝存在概率参数也是非均质性很强的存数，所以可以采用了序贯高斯协同模拟技术来进行裂缝概率模型的建立（图2），该模型中很好地展示了裂缝的三维空间分布。

图1 某井裂缝存在概率解释成果图

从图2上显示可以看出：研究区裂缝平面上发育总的以主构造高点区和主构造西南倾伏端附近较发育，这与裂缝地质综合认识相吻合。

图2 某区块裂缝存在概率模型图

3 结论

根据岩心和测井资料，研究了常规测井曲线元裂缝响应特征，利用GR、AC、DEN和RT曲线计算裂缝存在概率。采用序贯高斯协同模拟技术建立了裂缝存在概率模型。模型结果表明，研究区裂缝平面上发育总体上以主构造高点区和主构造西南倾伏端附近较发育，这与裂缝地质综合认识相吻合。

［1］张凌云.基于常规测井的花茶油田碳酸盐岩储层评价技术［J］.海洋石油，2007，27（2）：97－102.

［2］苏培东，秦启荣，黄润秋.储层裂缝预测研究现状与展望［J］.西南石油学院学报，2005，27（5）：14－17.

［3］闫相祯，王志刚，刘钦节，等.储集层裂缝预测分析的多参数判据法［J］.石油勘探与开发，2009，36（6）：749－755.

［4］刘宏，蔡正旗，谭秀成，等.川东高陡构造薄层碳酸盐岩裂缝性储集层预测［J］.石油勘探与开发，2008，35（4）：431－436.

［5］周仲礼，张艳芳，王权锋.基于最大熵谱分解的微裂缝识别技术［J］.天然气工业，2010，30（6）：42－44.

［6］高霞，谢庆宾.储层裂缝识别与评价方法新进展［J］.地球物理学进展，2007，22（5）：1460－1465.

［7］LIU Hongqi，PENG Shimi，ZHOU Uongyi，et al.Discrimination of natural fractures using well logging curve unit［J］.Journal of China University of Geosciences，2004，15（4）：372－378.

［8］胡雪涛，李允.储层沉积微相的随机模拟及其对比研究［J］.西南石油学院学报，2000，22（1）：16－19.

［9］JIA Chengzao，SENNIKOV N V，et al.Symposium on petroleum geology of Tarim Basin in China and Siberia Platform in Russia［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2001：1－16.

［10］MACDONALD A C.A prototype procedure for stochastic modeling of facies tract distribution in shore face reservoir［A］∥Yarus J，Chambers R L.Stochastic Modeling and Geostatistics.Tulsa：AAPG，1994：91－108.

［11］赵良孝，补勇.碳酸盐岩储层测井评价技术［M］.北京：石油工业出版社，1994：84－130.

［12］黄海平，包强，刘荣和.“虚拟井”技术在复杂气藏建模中的应用［J］.天然气工业，2012，32（4）：39－41.

A conventional log－based fracture probability model and its application

Tang Hong1，2，Liao Mingguang1，2，Jin Song3，Peng Jianguo4
（1.School of Resources and Environment，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；2.State Key Laboratory of Reservoir Geology and Exploitation／／Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.China National Oil ＆Gas Exploration and Development Corporation，Beijing 100724，China；4.Kekeya Operation Zone of Southwest Tarim Division of Tarim Oilfield Company，PetroChina，Zepp，Xinjiang 844804，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.28－30，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The accurate prediction of fracture distribution and development is the main content in the research of carbonate reservoirs.Many new techniques and methods have been developed at present，but all have to depend on the advanced seismic and logging techniques.However，in those mature blocks where only conventional wireline logging data are available，it will be crucial to predict fracture distribution with the conventional log data.In view of this，based on the available core data and conventional log data including GR，AC，DEN and RTcurves，the fracture existence probability was calculated by the curve unit method.Then，a 3D model of fracture existence probability was built by the Symmetric－Gauss－Seidel（SGS）method to reveal the vertical and lateral development and distribution of fractures.This model was successfully applied to predict the distribution of fractures in a mature block.Laterally，fractures were mainly distributed in areas near the structural high and near the southwestern plunging end of the major structure.Vertically，fracture development showed significant zonation in each stratigraphic unit.These prediction results are in accordance with geologic understandings.This model provides a new method for fracture prediction based on conventional log data.

logging，curve unit，mathematical model，fracture（rock），identification，prediction

唐洪等.基于常规测井资料的裂缝概率模型及其应用.天然气工业，2012，32（10）：28－30.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.006

四川省重点学科“矿产普查与勘探”建设项目（编号：SDZ0414）。

唐洪，女，1973年生，博士；主要从事油气藏描述等教学和科研工作。地址：（610500）四川省成都市新都区新都大道8号。电话：（028）83037106。E－mail：thswpu＠126.com

（修改回稿日期 2012－08－01 编辑 韩晓渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.006

Tang Hong，associate professor，born in 1973，is mainly engaged in teaching and research of reservoir description.

Add：No.8，Xindu Avenue，Xindu District，Chengdu，Sichuan 610500，P.R.China

E－mail：thswpu＠126.com