苏里格气田苏X区块盒8段裂缝特征与识别方法

付斌，马志欣，孙卫峰，孙艳辉，张清，王文胜

（1.中国石油长庆油田苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018）

苏里格气田苏X区块盒8段裂缝特征与识别方法

付斌1，2，马志欣1，2，孙卫峰1，2，孙艳辉1，2，张清1，2，王文胜1，2

（1.中国石油长庆油田苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018）

摘要：苏里格气田是我国大型低渗透砂岩气藏，非均质性强，经济开发难度大，随着气田勘探开发的深入，大量资料均表明气田西部发育小型断层及裂缝，而在该类井区，气井静态参数一般，却生产效果较好，为了提高开发效果，优化水平井部署，降低开发成本，在苏X区块开展了裂缝识别方法研究.研究表明基于相干体的三维地震解释技术可以较好地预测该区小型断层发育规模，基于R/S分形技术优化的测井解释技术可以定性预测裂缝规模，应用取芯井及成相测井的裂缝描述标定，可以实现半定量的裂缝预测.①

关键词：裂缝识别；相干体；R/S分形；苏里格气田；低渗透

0　引言

苏里格气田是我国典型的内陆致密砂岩气藏，具有“低渗透、低丰度、低压力、薄集层、强非均质性”的特征［1］.历经长期的勘探与开发，建成了200×108m3/a的天然气产能，2014年起进入稳产阶段.国内外气田开发实践表明，致密砂岩储层大型裂缝不发育，含气性主要受储层物性的影响，需要后期改造才能形成工业气流，压裂产生的人工缝是沟通气藏与气井的唯一途径［2］.

近年来，学者研究发现致密砂岩储层受构造应力及成岩作用的共同影响，发育微、小型天然裂缝的概率较大，沿天然裂缝压裂可以沟通多个有效储层，提高储层改造效果［2-3］，这对苏里格气田的稳产具有重要意义.但目前微、小型天然裂缝的预测在理论以及实现技术上仍然存在诸多难点，一方面裂缝在空间发育的规律性较差，另一方面致密砂岩储层的裂缝尺度相对较小，识别难度大.国内外针对裂缝预测主要提取高分辨率三维地震属性，包括相干体属性、曲率属性及蚂蚁追踪等方法，井眼内裂缝解释主要采用成像测井或取芯观察［4-9］，也有学者采用应力场的数值模拟方法，模拟构造裂缝占主导地位的储层参数［10］.然而以上技术均表现为投资成本高，较难适用于类似苏里格气田强非均质性、低丰度、裂缝不起主控作用的气藏，为此在苏X区块优选地震属性，改进常规测井对裂缝的识别，提出一种经济适用的低渗透、低丰度砂岩储层裂缝识别方法，为优选水平井、优化储层改造方式，提高采收率提供地质依据.

1　苏X区块裂缝发育特征

1.1裂缝发育特征苏里格气田西部是整个气田的构造低部位，气井产水较严重，优选富集区集中布井是提高该类区块采收率的主要技术手段，苏X区块储层相对发育，优先建成了水平井整体开发区，三维地震资料满覆盖，完钻水平井35口，平均水平段长1 017 m，钻遇砂岩长度855 m，有效储层长度629 m，投产气井平均日产3.493 3×104m3.该区砂岩表现为较强的脆性特征，容易受构造作用产生裂缝，区内大量水平井的现场实施证实了区块盒8段发育小型断层的可能性，少量评价井成像测井解释及探井取芯也观察到高角度裂缝的存在.

苏里格气田石盒子组在沉积成岩过程中经历了多期构造运动，包括印支运动的N-S向挤压环境、燕山运动的NW-SE向挤压环境和喜山运动NNWSSE向的拉张环境［4，11-14］，受不同的应力场作用会形成不同产状的裂缝，印支运动易形成N-S向张裂缝和NW-SE、NE-SW向共轭剪裂缝，燕山运动易形成NW-SE向张裂缝和NW-SE、NE-SW向共轭剪裂缝，喜山运动易形成NNE-SSW的张裂缝和NNW-SSE、SWW-NEE向共轭剪裂缝，苏X区块位于岩心描述盒8段裂缝在砂岩及泥岩中均可见（图1），裂缝走向65~245°，统计取芯井裂缝，其中方解石或泥质充填占25%，未充填占75%，平均裂缝密度0.27条/m，缝宽0.3~5 mm，多为斜交缝和高角度近垂直缝，裂缝面较平直，可能为构造作用形成的剪切缝.

图1　取芯井裂缝发育特征

1.2水平井钻遇断层特征苏X区块内实施的水平井中有4口水平井按照地质设计实施，水平段钻进时出现岩性突变，录井岩屑由灰白色含气中砂岩突变为深灰色泥岩，随钻GR值升高，钻时增大，在水平段持续钻进近200 m左右岩性仍没有发生变化，应用致密砂岩储层地质导向方法［1］微幅度调整井斜也仍无法探至有效储层，对过井地震资料精细解释，发现岩性突变点存在同相轴分异的现象，底部区域标识层，本溪组煤层同相轴也出现挫断（图2），推断可能钻遇小型断层，重新设计水平井靶点轨迹，垂深下降4~8 m，侧钻后均探至高气测储层，推断为构造挤压作用形成的小型逆断层.

图2　钻遇小型断层水平井设计及地震剖面

1.3成像测井识别裂缝特征成像测井是识别井眼内自然裂缝发育规模的有效手段，通过泥浆侵入裂缝产生的导电性能的差异，可以显示不同颜色的影像［15-16］，但由于成本较高，在苏X区块仅开展了4口成像测井，其中3口井在盒8段发育高角度或近乎垂直缝，11个气层段中4个层段内部见有裂缝，占37%，3个围岩含裂缝，占27%，裂缝主要表现为砂体内部发育，在砂泥岩界面处终断，延伸距离较短.结合邻区成像解释结论，区块地层最小地应力方向为NNW-SSE向，平均155~ 355°，最大主应力方向为NEE-SWW，平均65~245°，裂缝走向与最小主应力垂直，与最大主应力平行.

由此可以判断，苏X区块的裂缝形成于印支运动，受多期构造运动共同作用而成.裂缝发育区较零散，局部由于构造应力的差异化，发育小型断层.

图3　最大、最小主应力方位图

2　裂缝识别方法

2.1裂缝识别方法为探索经济适用的砂岩储层裂缝识别方法，采用井震结合，充分利用已有生产资料，优化地震属性、优选常规测井系列，并以构造应力背景及生产动态为验证，实现半定量识别和预测裂缝.

苏X区块测井技术多采用针对低渗透气藏的常规系列，虽然满足了岩性、物性及含气性的解释，适用于早期气田低成本高效益的上产期，但制约了裂缝的预测，影响了气藏的精细描述和制定气田稳产方案的地质依据.目前致密砂岩气藏应用常规测井系列预测裂缝发育规模主要采油神经网络，电阻率特征分析等［17-20］，然而以上方法在苏里格气田的应用效果不理想.R/S分形统计方法也称重标极差分析法（rescaled range analysis），可以表示无因此的时间序列相对波动强度，裂缝、砂泥岩互层等非均质特征均会造成电测曲线发生波动，波动的强度的大小可以定性预测裂缝发育的概率和裂缝发育的规模.

一维R/S分析过程:

式中：n为分析层段采样点数，u为1-n依次增加的采样点数，i、j为样点变量，R（n）为全层段级差，代表样点间的复杂程度，S（n）为全段标准差，代表样点的平均趋势.在双对数坐标图上，R（n）/S（n）曲线的斜率称为Hurst指数，D=2-H则是分形维数.

采用区块及邻区5口成像测井64个裂缝段与常规测井系列的分形结果进行对比，声波时差符合率达到79%，自然伽马符合率63%.其中，声波时差符合率高于伽马曲线分形结果是由于声波时差反映井壁岩石骨架特征，在裂缝发育位置，受骨架类型差异，R/S分形也会发生明显跳跃，而伽马曲线反映井壁附近地层泥质含量的变化，在砂泥岩交替及裂缝充填的位置，R/S分形在双对数坐标上均会发生变化，以上表明，应用声波时差及自然伽马电测曲线的R/S分形技术可以较好地识别裂缝发育规模（图4）.

断层周边容易发育裂缝带，在单井裂缝识别的基础上，对三维地震属性预测可能发育小型断层和裂缝带进行标定.其中，相干体技术是目前国内外应用最广泛的裂缝、断层预测技术，在沿某一具有地质意义的三维地震时间切片上计算各个网格点上的相关值，相似性的大小表明地质体的不连续性，相关性较差的区域表现为断层、裂缝、不整合及地质体边界［12］.

图4　苏120-79-69成像测井与常规测井系列R/S分形对比

满叠加三维地震沿盒8目的层开时窗提取相干体属性，筛选与最大主应力方向NEE-SWW相近，角度在45°~90°之间的裂缝，在玫瑰图上滤除其他方向上相关性差的数据，结合完钻井及生产动态资料，优化相干体对小型断层和裂缝发育区的预测（图5）.从预测的小型断层和裂缝发育区与R/S分形解释的单井裂缝发育规模有较好的对应.

图5　苏×区块盒8相干体与R/S分形叠合图

2.2裂缝识别效果应用相干体及R/S分形技术分析苏X区块完钻井裂缝发育规模（图5），裂缝密集区主要位于鼻隆及鼻隆两侧，区块西部较东部裂缝发育.其中17-71井位于裂缝发育区，该井静态分类II类井，盒8下气层厚度3.5 m，单层改造试气34.093 1×104m3，目前日产气1×104m3/d，而井区内II类井平均日产气0.51×104m3/d，判断气井高产是由裂缝形成的天然气富集形成，西部19-62H2水平井在水平段120 m处岩性突然变化，无气测显示，钻时降低，预测钻遇小型断层，后调整井斜实施效果良好.

3　结论

1）常规裂缝识别方法投资成本高，在低丰度气藏较难推广应用，苏里格气田以低渗透砂岩储层为

主，西区气水分布规律复杂，微幅度构造发育，大量生产资料表明该区裂缝较发育，开展裂缝识别可以较好地提高该区块的储量动用程度.

2）苏X区块砂岩储层脆性较高，受构造作用在砂、泥岩韵律组合中发育小型裂缝概率较大，R/S分形技术利用常规测井系列解释裂缝，伽马测井和声波时差联合预测小尺度裂缝，降低了因岩性变化产生的分形误差，适合用于定性、半定量化描述裂缝，但对裂缝的定量化描述仍然存在误差，在裂缝解释中还需校正.

3）井震结合，通过优选地震属性，优化常规测井解释方法，形成了以常规测井解释为主，相干体属性联合预测裂缝发育的低渗透砂岩储层裂缝识别技术，较好地降低了投资成本，同时也满足了气藏生产开发的实际.

4　参考文献

［1］卢涛，张吉，李跃刚，等.苏里格气田致密砂岩气藏水平井开发技术及展望［J］.天然气工业，2013，33（8）:38-43.

［2］万玉金，韩永新，周兆华，等.美国致密砂岩气藏地质特征与开发技术［M］.北京:石油工业出版社，2013:10-50.

［3］Murray G H. Quantitative fracture study，Sanishpool，Mckeenzie county，North Dakota［J］.AAPG Bulletin，1968，52（1）: 57-65.

［4］斯麦霍夫E M.裂缝性油气储集层勘探的基本原理与方法［M］.北京:石油工业出版社，1985:1-10.

［5］宋慧珍，贾承造，欧阳健，等.裂缝性储集层研究理论与方法［M］.北京:石油工业出版社，2001:14-20.

［6］王志章.裂缝性油藏描述及预测［M］.北京:石油工业出版社，1999:12-14.

［7］王强，卢泉杰，韩科龙，等.利用地震资料约束小尺度离散裂缝的空间分布［J］.断块油气田，2012，19（4）:423-425.

［8］孔选林，李军，徐天吉，等.三维曲率体地震属性提取技术研究及应用［J］.石油天然气学报，2011，33（5）:71-75.

［9］陆嫣，鲁全贵，李彬，等.蚂蚁追踪技术在随钻跟踪及井位优化中的应用［J］.物探化探计算技术，2011，33（4）:394-400.

［10］汪必峰.储集层构造裂缝描述与定量预测［D］.东营:中国石油大学，2007.

［11］张君峰，兰朝利.鄂尔多斯盆地榆林-神木地区上古生界裂缝和断层分布及其对天然气富集区的影响［J］.石油勘探与开发，2006，33（2）:172-176.

［12］邓虎成，周文，黄婷婷，等.鄂尔多斯盆地麻黄山地区侏罗系延安组裂缝分布综合评价［J］.桂林工学院学报，2009，29 （2）:229-234.

［13］张铭，邓宏文，崔宝琛，等.陕甘宁盆地乌审旗气田上古生界高产控制因素研究［J］.石油实验地质，2002，24（2）:115-118.

［14］曾联波.低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征［J］.地质科学，2004，39（1）:11-17.

［15］战沙，张金功，席辉.鄂尔多斯盆地苏里格地区上古生界主要裂缝的测井识别［J］.内蒙古石油化工，2010，10（3）:64-66.

［16］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.

［17］潘欣.构造裂缝识别与建模研究［D］.西安:西北大学，2010.

［18］高松洋.测井资料在裂缝识别中的应用-以H地区砂岩储层为例［J］.石油天然气学报，2009，31（2）:272-274.

［19］李玉梅.朝阳沟油田朝5北井裂缝性储层建模与剩余油定量评价［D］.北京:中国地质大学，2011.

［20］唐洪，廖明光，靳松，等.基于常规测井资料的裂缝概率模型及其应用［J］.天然气工业，2012，32（10）:28-30

（责任编辑游俊）

Su X block of Sulige gas field fracture characteristics of He8 section and recognition method

FU Bin1，2，MA Zhixing1，2，SUN Weifeng1，2，SUN Yanhui1，2，ZHANG Qing1，2，WANG Wensheng3
（1.Sulige Gasfield Research Center，PetroChina Chanqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Oil and Gasfield，Xi’an 710018，China）

Abstract:Sulige gas field is a large low permeability gas field in China，it has strong heterogeneity，economic development is difficult，with the deeper exploration and development of gas fields，a large number of data showed that the western of gas field had small faults and fracture. Dynamic production showed that small faults and fracture zones had good gas production effect，in order to improve the development effect，optimizearrangehorizontalwelldeploymentand reducedevelopmentcosts，wecarriedoutfractureidentification methods research in Su X block，the research indicated that 3D seismic coherence studies could explain and predict the small scale faults better than other technology，and based on R/S method optimization interpretation technique of logging can qualitatively predict fracture，using the coring and fracture phase logging calibration，canrealizethe semi-quantitative predictionof fracture.

Keywords:fracture identify；coherence；R/S fractal；Sulige gas field；low permeability

作者简介：付斌（1985-），男，硕士，工程师，E-mail:g11fubin@163.com

收稿日期：2015-03-17

文章编号：1000-2375（2015）06-0527-05

中图分类号：P618.13；TE122.2

文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2015.06.003