天然裂缝有效性影响控制因素浅析

陈阳（中国石油大学（北京），北京　102249）



天然裂缝有效性影响控制因素浅析

陈阳
（中国石油大学（北京），北京102249）

摘要：以阿曼油田Shuaiba油藏天然裂缝有效性为研究对象，综合利用岩心测井、常规测井、成像测井、岩心薄片等相关资料，对天然裂缝有效性控制因素进行较深入的分析。经过分析，总结出了影响天然裂缝有效性的主要控制因素，并对有效性进行评价，这对提高该区块储层流体的流动性，进而提高油气田的采收率具有一定的指导意义。

关键词：裂缝有效性；阿曼油田；控制因素；天然裂缝

1　裂缝基本特征

1.1裂缝的发育类型

对成像测井影像分析可知，在所有的裂缝中主要发育不连续的传导缝（DCF）和连续的高阻缝（CCF），而不连续的高阻缝（DRF）和连续的传导缝（CRF）相对不发育。从裂缝的有效性分析，连续的传导缝（CRF）和不连续的传导缝（DCF）有效性比较好，是流体流动的主要通道；而不连续的高阻缝（DRF）连续性低，只有部分流体可以从中通过，是少数流体的流动通道；连续的高阻缝（CCF）几乎是无效的裂缝，不能作为流体的流动通道[1]。由此看出，这18口井中的天然裂缝发育状况非常良好，对于流体的流动和开采都具有非常重要的作用。

1.2裂缝的组系

裂缝组系主要是可以根据裂缝发育的走向统计图和岩心薄片裂缝照片中的基本特征来识别，裂缝按照组系发育，增加了裂缝的密度，从而对于油气藏的开发具有不可忽视的作用。根据已有的资料统计显示该研究工区裂缝组系清楚，主要发育NW-SE向的裂缝。

1.3裂缝的充填性

裂缝的充填性是又一个影响裂缝有效性的重要参数[2]。本文主要对工区的岩心裂缝充填性进行了简单的统计，共24条裂缝属于未充填缝，占所有统计裂缝条数的63 %；而充填缝共有14条，占所有统计缝的37 %。

1.4裂缝的力学性质

根据裂缝是否成组共轭产出、是否有裂缝阶步、是否有充填物、缝面平直光滑与否等情况对裂缝的力学性质进行综合判断。通过对38条裂缝力学性质的分析判断，裂缝的破裂力学性质主要以张性为主，在38条裂缝中共有33条为张性裂缝，占87 %；其余5条为剪性裂缝，占13 %。

2　裂缝有效参数特征

2.1岩心薄片裂缝张开度测量及统计

本次研究共观察了10口井51张裂缝薄片，对岩心薄片裂缝宽度的统计表明，裂缝长度整体上看比较统一，其中裂缝宽度主要集中在6 mm和2.6 mm，而宽度为10 mm和100 mm的裂缝条数较少，51条裂缝平均宽度为5.41 mm。

2.2成像测井裂缝张开度计算及分布

2.2.1裂缝的产状、宽度

2.2.1.1裂缝的产状根据裂缝产状对裂缝类型的划分，裂缝分为以下几种类型：（1）垂直缝，裂缝倾角为85°～90°；（2）高角度斜交缝，裂缝倾角在45°～85°；（3）低角度斜交缝，裂缝倾角为5°～45°；（4）水平裂缝，倾角为0°～5°；（5）网状或不规则裂缝[3]。经过统计，裂缝主要分布在80°～100°，即所统计的裂缝主要发育高角度裂缝和垂直裂缝，而对于水平裂缝基本是不发育的。

2.2.1.2裂缝的宽度成像测井所测得的裂缝的宽度均在毫米级，由于受测量精度和人为误差的影响，因此测量结果不仅反映了不同类型裂缝及不同岩性中裂缝的宽度的相对值，可用于对裂缝宽度、裂缝有效性进行评价[4]。

根据成像测井裂缝识别结果解释出裂缝宽度，裂缝宽度主要分布在0.11 mm～0.2 mm，由此可以看出，在所研究的裂缝中，裂缝的有效性属于中等水平，对油藏的开采有一定的帮助。

2.2.2成像测井裂缝宽度校正将实验所获得的裂缝参数和裂缝的实际参数进行对比分析，建立其拟合校正关系。这里通过将多次电阻率成像测井测量所获取的裂缝宽度与实验模型所设计的实际裂缝宽度进行对比，拟合获得裂缝视宽度与地层中裂缝真实宽度的校正关系式（1）（见图1），其相关系数超过0.9[5]。

式中：x-实际裂缝宽度，mm；y-图像裂缝宽度（裂缝视宽度），mm。

通过实验，发现上述关系在y取值小于0.8 mm时，该关系较好，相关程度高，而该区间范围内正好是电成像测井所解释的裂缝视宽度值的主要分布范围，因此，基于式（1）对电成像测井所解释的裂缝视宽度进行校正是有实验根据的[6]。

图1　实际宽度与图像裂缝宽度关系图

3　裂缝有效性控制因素及评价

3.1裂缝有效性控制因素

3.1.1断层对裂缝有效性的影响对裂缝宽度与裂缝到断层之间的距离做了统计，结果（见图2），从图2中可以得出，裂缝的宽度与裂缝到断层之间的距离呈负线性相关，即距离断层越近的裂缝密度越大，反之密度越小。可见，裂缝的发育与断层相关性非常密切，裂缝距离断层越近，受到断层影响就越大。

3.1.2岩性对裂缝有效性的影响利用常规测井测试结果资料，对各层岩性剖面的分布进行整理分析，工区中各层岩性主要是泥岩和灰岩，统计各裂缝分布，85.09 %的裂缝都发育在灰岩中，而在大多数泥岩中裂缝不发育，这与岩心观察结果（92.25 %的裂缝发育在灰岩中）也是符合的。

图2　裂缝宽度与裂缝到断层距离相关性图

3.1.3厚度对裂缝有效性的影响岩层厚度是又一个对裂缝有效性具有重要影响不可忽略的因素[7]。岩层的厚度与岩层所能承受的地应力等因素有关，岩层越厚的层段，岩石所能承受的周向应力越大，天然裂缝就越不容易形成，在形成的天然裂缝中，裂缝的有效性会直接受到影响。分析小层厚度与裂缝宽度的线性关系，裂缝宽度与小层厚度呈现负相关关系，即裂缝宽度随小层厚度的增加而减小。

3.1.4现今地应力对裂缝有效性的影响该研究区的现今水平最大主应力方向为西北-东南向。根据天然裂缝成像测井资料，对研究区18口井的走向和相应裂缝宽度进行统计可知，有效性相对较好的天然裂缝主要发育在东南-西北向，这与得到的研究区现今水平最大主应力方向是一致的，这是因为地应力的存在将对已有的垂直于应力方向的天然裂缝进行挤压，从而减小了该方向裂缝的宽度，使该方向的裂缝有效性减小；对于平行于地应力方向的裂缝，由于相应方向的岩石在地应力的作用下向裂缝两旁挤压，扩大了裂缝的宽度，大大地增加了地应力方向的天然裂缝的有效性。

3.2裂缝有效性的评价

3.2.1纵向上各层段之间张开度的差异由于受到上下岩层重力不同以及所处的区域差异等因素的影响，使得同一口井在纵向上各层段之间的张开度存在很大的差异[8]，统计了已知的10口井的常规测井各井不同小层的裂缝宽度，将不同井同一小层的裂缝宽度求和，得到了该工区不同小层裂缝宽度之间关系图（见图3）。从整体来看，各小层天然裂缝张开度存在明显的差异，天然裂缝在E1小层张开度达到了0.609 mm，在所有小层中有效性是最好的，这可能和小层所处的层段是有关系的，其处于井段的最上层，该层天然裂缝有效性受到上覆岩层影响最小，所以其有效性最好；可是，从图3中可以看出天然裂缝有效性最差的小层是处于第二层的E2层，这除了和上覆岩层压力有关外，该层段可能受到如层段性质、层段岩性等其他因素影响更严重。总之，纵向上各层段天然裂缝有效性是在多因素的综合影响下的结果。

3.2.2平面上张开度的差异由于地层存在较为严重的平面非均质性等各种因素的影响，处于同一小层的不同裂缝之间也会存在很严重的裂缝宽度不一致的现象[9]。对各井B层裂缝宽度的统计可以看出，在B层段上，DL-18井的裂缝宽度最大。同时，靠近断层的天然裂缝的有效性明显比远离断层的裂缝的有效性好，这也说明了断层的存在对平面上裂缝有效性是有积极影响作用的。

图3　各层段裂缝宽度分布图

4　结论

（1）阿曼油田Shuaiba油藏主要发育不连续的传导缝（DCF）和连续的高阻缝（CCF）；研究工区裂缝组系清楚，主要发育NW-SE向的裂缝；63 %裂缝属于未充填缝；裂缝的破裂力学性质主要以张性为主。

（2）裂缝有效性控制因素主要包括断层、岩性、厚度和地应力。裂缝的发育与断层相关性非常密切，裂缝

距离断层越近，受到断层影响就越大；85.09 %的裂缝都发育在灰岩中，而在大多数泥岩中裂缝不发育；裂缝宽度与小层厚度呈现负相关关系，即裂缝宽度随小层厚度的增加而减小；有效性相对较好的天然裂缝主要发育在东南-西北向，这与得到的研究区现今水平最大主应力方向是一致的。

参考文献：

［1］康义逵，任文清.极值主曲率法预测天然裂缝发育带的方法与实践［J］.油气井测试，2002，11（4）:22-23.

［2］康义逵，朱用斌，任文清，等.构造滤波分析技术在预测裂缝发育带中的应用［J］.西部探矿工程，2009，（Z1）:141-142.

［3］杜新勇，张继昌，何震华，等.安棚油田深层系天然裂缝控制因素分析［J］.断块油气田，2004，11（1）:26-27.

［4］郑军，刘鸿博，周文，等.阿曼五区块Daleel油田储层裂缝识别方法研究［J］.测井技术，2010，34（3）:251-256.

［5］张凤生，司马立强，赵冉，等.塔河油田储层裂缝测井识别和有效性评价［J］.测井技术，2012，36（3）:261-266.

［6］曾联波，等.柴达木盆地西部古近系储层裂缝有效性的影响因素［J］.地质学报，2012，（11）:1809-1814.

［7］施英，李勇，姚军.天然裂缝性油藏双孔双渗数学模型的求解与应用［J］.内蒙古石油化工，2008，（2）:69-72+77.

［8］熊建平.地应力与裂缝的研究［J］.石油化工应用，2011，30 （4）:14-16.

［9］周新桂，张林炎，范昆.油气盆地低渗透储层裂缝预测研究现状及进展［J］.地质论评，2007，52（6）:777-782.

The control factors of effectiveness of naturally fracture

CHEN Yang
（China University of Petrlem-Beijing，Beijing 102249，China）

Abstract:In this paper,comprehensive utilization of core logging,conventional logging,iamging logging（FMI）and core data are carried out to research the effectiveness of fractures.After analysis,summarized the main control factors of influence on the effectiveness of natural fracture,this study to improve the liquidity of the reservoir fluid and the recovery efficiency of oil and gas has a certain guiding significance.

Key words：effectiveness of fracture；oman oil field；control factors；natural fractures

作者简介：陈阳，女（1990-），2014年本科毕业于成都理工大学石油工程专业，现为中国石油大学（北京）石油与天然气工程专业在读硕士，邮箱：mengxiang01267@163.com。

*收稿日期：2016－01-07

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.015

中图分类号：TE344

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）03-0057-04