应用常规测井资料进行裂缝识别

杨 雪，王 莹，李万才

1.中国石油化工股份有限公司东北油气分公司，吉林 长春 130026；2.吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061

在一些低渗透储层，裂缝是决定油气产能的主要因素[1]，因此，只有获取地层中有关裂缝发育的信息，才能对储层进行准确的评价。随着科技的发展，越来越多的测井技术可用于裂缝的识别，如：声波测井[2,3]，密度测井，成像测井[4]，全波列测井[5,6]，地层倾角测井[2]，以及识别井旁裂缝的pp波测井技术[7]。在研究区某油田调查了99 口井，有52 口发育层间裂缝。这一地区储层沉积颗粒分选好，泥质含量低，构造裂缝相对发育。受区域应力场作用影响，裂缝发育程度具有明显的规律性。总体上看，裂缝的宽度较大，在数量级上超过基质孔隙直径，若无变形作用或矿物质充填，则由显裂缝组成的裂缝系统在低渗透砂岩储层中可以提高渗透率，一些开发井组动态分析中有时可以看到，部分油田在注水很短一段时间内就见效，且含水很快升高，这些现象说明储层中裂缝在起作用。因此，我们需要对这些裂缝进行识别，以便能对这些储层进行更好的认识。但由于研究区只进行了常规测井，无成像等资料可用，故在这一地区进行裂缝识别时上述诸多方法都不适合，只能利用现有的资料进行分析。

1 裂缝识别分析

地层中的裂缝常常被一些大大小小的充填物充填着，它们在垂直裂缝面方向上建立起了裂缝与岩石的固体矿物的直接耦合。因此当声波传到裂缝时，并不需要声能的转换或声波的绕行，就可直接通过裂缝中的充填物，就像没有裂缝存在一样，故利用声波时差来反映的孔隙度，一般认为只是岩石粒间孔隙度，而不包括裂缝孔隙度[8]。而裂缝的存在影响岩层电阻率，因而用视声波孔隙度求出的电阻率与地层视电阻率响应曲线经过相同的参考刻度标准化重叠起来（即用重叠图），进行分析，便可对岩层中的裂缝进行识别。

从声波孔隙度计算电阻率曲线过程中，是按照地层孔隙中百分之百含水的情况选取的参数。这样，如果地层含油，实测电阻率会升高，因而高于计算的电阻率；地层含水时，计算曲线与实测曲线基本重合；只有当地层发育裂缝时，实测电阻率降低，于是低于计算的电阻率。这里需要说明的是，裂缝性储集层含油时，实测电阻率可能并不明显低于计算电阻率曲线，这是将会造成漏判。因此，地层视电阻率应尽可能选浅探测电阻率，而计算电阻率时采用泥浆电阻率，这样会使结果受含油性影响小些，但残余油仍会对结果造成一定影响。如能对含油性影响进行有效校正，将会大大改善本方法准确性。但因研究区储层厚度小，平面展布小，没有足够的岩电分析等数据可用，无法进行可靠的含油性校正。

应用测井曲线：声波时差，微电极，自然伽马，自然电位，三侧向。

考虑到这个地区砂岩层泥质含量较低，故可通过阿尔奇公式，利用孔隙度求出地层视电阻率，为求孔隙度，可利用声波时差曲线。

1.1 利用声波时差求取岩石视电阻率

由于研究区砂岩固结较好，而根据实验室对岩样的研究，对固结的纯岩石，孔隙度与声波时差存

在下列关系[1]：

其中， aφ 为岩石的视声波孔隙度，Δt、Δtf、Δtma分别为声波在岩石中、在孔隙流体中和在岩石骨架中每传播1m 需要的时间。

结合阿尔奇公式和视电阻率指数公式，可以得出纯岩层视电阻率

其中，Sw为含水饱和度，Rw为地层水电阻率，a, b, m, n 为常数。结合这一地区测井资料，取a=1.38，b=0.45，m=1.66，n=2。

1.2 裂缝识别实例

对于渗透性砂岩层，若裂缝发育较好时，电阻率值会明显偏低，也因此此时利用视声波孔隙度求出的电阻率会比真实岩层电阻率偏高，即与岩层视电阻率曲线呈现正的差异。而当裂缝发育一般时，电阻率值也会明显偏低，利用视声波孔隙度求出的电阻率与真实岩层电阻率相差不大。当裂缝发育较差时，由于通过声波视差求得的视孔隙度是一个上限值，即较岩层真实孔隙度大，进而求得的纯岩层视电阻率偏小，其与岩层视电阻率曲线呈现负的差异。

图1 研究区A 井测井解释成果图Fig.1 Log interpretation of Well A in the study area

图1为研究区某井测井曲线，其中微电极（红）较微电极（黑）探测范围大。在测井解释中我们通常利用微电极测井的“正幅度差”[9]来判断其渗透性。从图中可以看出，在1 894.0～1 899.6 m 段GR 幅度明显为低值，我们可确定这一层段应为砂岩层，进一步通过这一井段的微电极上的“正幅度差”能判断此岩层段渗透性较好，且测得的电阻率值较低，可初步判断此地层有裂缝发育。而由阿尔奇公式计算出的岩石视电阻率Rz 与三侧向曲线有正的差异，就可以得出这样的结论：此砂岩层段裂缝很发育。图2 所示，在1 638.0～1 644.8 m 段砂岩层，由于微电极“正幅度差”的存在，同样可判断此段岩层渗透性较好，而由阿尔奇公式计算出的岩石电阻率Rz 与三侧向曲线无幅度差异，因此此段岩层裂缝发育一般。

储层中发育不同倾角和连通程度的裂缝时，电阻率值降低程度会不同，本方法上不能加以区分。而在储层上进行裂缝识别时，即使裂缝较为发育，但由于含有油气，故岩层视电阻率值较高，且在重叠图上的两根曲线无明显幅度差异，从而对储层中裂缝的识别效果较差。因此为确保单井天然裂缝发育井段的识别成果准确可靠，应尽量使用岩心观察、成像测井资料等可靠的识别成果进行综合评价对比。

图3是在1 890.0～1 896.8 m 段砂岩层，由于微电极“正幅度差”的存在，可判断此段岩层渗透性较好．而此段岩层电阻率明显处于高值，初步判断此处裂缝不发育．且由阿尔奇公式计算出的岩石电阻率Rz 与三侧向曲线呈负的差异，因此此段岩层裂缝发育较差。

2 结语

利用声波时差来反映的孔隙度，只是岩石粒间孔隙度，不包括裂缝孔隙度。而裂缝的存在影响岩石的电阻率大小，因而在视声波孔隙度求出的电阻率与地层视电阻率响应曲线重叠图中进行分析，便可对裂缝进行识别。在研究区，综合采用岩心裂缝磁定向[10]和井斜统计分析等方法研究表明，利用常规的测井资料，通过这种重叠图来识别裂缝的方法是可行的。

图2 研究区B 井测井解释成果图Fig.2 Log interpretation of Well B in the study area

图3 研究区C 井测井解释成果图Fig.3 Log interpretation of Well C in the study area

由于地层条件的复杂性，使用一种方法来识别裂缝仍会有一定的局限性。比如裂缝倾角变化和含油性影响，目前还没能很好解决。

[1] 李舟波．地球物理测井数据处理与综合解释[M]．长春：吉林大学出版社，2003.

[2] 测井学编写组. 测井学[M]．北京: 石油工业出版社,1998.

[3] 楚泽涵．声波测井理论[M]．北京：石油工业出版社，1985.

[4] 秦 巍，陈秀峰．成像测井井壁图像裂缝自动识别[J]．测井技术，2001，25（1）:64-69.

[5] Chen S T.The full acoustic wave train in a laboratory model of a borehole[J].Geophysics,1982,47(11):1 512-1 520.

[6] 周继宏，黄文新，章成广，等. 碳酸盐岩地层中全波列声波测井实验研究[J]. 石油地球物理勘探,1999 ,34（4）:415-419.

[7] 邵维志，王晓杰，迟秀荣．用pp波识别井旁裂缝技术在碳酸盐岩地层中的应用[J]．测井技术，2001，2（55）:369～372.

[8] 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.

[9] 李舟波．钻井地球物理勘探[M]．北京：地质出版社，2006.

[10] 岳乐平，王建其，邸世祥，等．油气田钻井岩芯及岩芯裂缝方位确定的古地磁原理与方法[J]．地球物理学进展，1997，12（3）:71-76.