松辽盆地徐深气田火山岩储层裂缝测井识别与评价

曲立才



松辽盆地徐深气田火山岩储层裂缝测井识别与评价

曲立才

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

目前研究裂缝的方法多采用单一方法，对裂缝宏观预测和微观刻画方面都有一定的局限性。应用岩心描述、CT图像分析、常规测井、特殊测井等综合方法对徐深气田营城组火山岩储层裂缝发育特征进行了描述，包括定性与定量识别裂缝、计算裂缝孔隙度、裂缝密度等参数、确定裂缝方向，形成一套有效储层裂缝评价标准。本区块火山岩Ⅰ类储层裂缝主要为高角度缝，裂缝的有效性好；Ⅱ类储层则以微裂缝为主，裂缝的有效性较好；裂缝方向主要为北北西向、北东向，具有多期性、条带性。火山岩储层以裂缝-孔隙型为主，孔隙型次之，孔隙-裂缝型最少，大缝大洞型储层不发育。

徐深气田；火山岩储层；裂缝特征；裂缝识别

徐深气田火山岩储层在形成过程中经历了数次构造运动[1-2]，各种构造缝、成岩缝发育，构成了储层的重要储集空间，并作为天然气渗流的通道，因此，该区块火山岩气藏勘探开发前景广阔。裂缝研究一直是一个难题，目前对裂缝的研究有多种方法，如岩心宏观及微观观测可以准确识别岩性、岩相及其与裂缝的关系[3]；通过地球物理测井响应特征、岩性和物性分析可以发现储层裂缝的特征和分布规律[4]；叠后相干体技术可以对宏观尺度裂缝发育带作出定性预测[5-8]；应力场数值模拟可以预测构造裂缝的宏观分布规律等[9]。然而，由于裂缝成因和分布的复杂性，目前研究裂缝的方法又多着眼于单一方法，在裂缝宏观预测和微观刻画方面都有一定的局限性。勘探实践表明，储层裂缝定量描述与预测需要多学科交叉研究。本文通过对钻井取心观察分析并结合裂缝测井解释综合研究，识别、描述和刻画火山岩储层裂缝，研究结果成为优选试气层位和射孔井段的重要依据，并已经被勘探开发实践证明是行之有效的。

1 岩心裂缝描述

对徐深气田火山岩储层岩心观察统计表明，在较致密的岩性中裂缝发育，如凝灰岩和流纹岩中，裂缝发育的岩心分别占62％和23％；高角度斜交裂缝和垂直裂缝较为发育，占84％；高角度缝和垂直裂缝主要是构造裂缝。统计的2 000多条缝中有63%是开启的，裂缝平均开启宽度为0.088 mm，最小为0.001 mm，最大为0.490 mm（图1）。

图1 徐深气田营城组火山岩储层裂缝发育玫瑰图

通过成像测井裂缝解释，并对长井段取心井进行连续取样分析，综合利用古地磁对岩心构造裂缝的定向研究成果[10-11]，最终确定了裂缝发育方向。火山岩裂缝的方向主要为北北东、近南北、近东西、北西向（表1）。

表1 多方法裂缝发育方向判别对比

2 裂缝测井综合解释

不同的孔隙空间在测井曲线上的响应特征不同，这是应用测井资料区分孔隙、独立洞穴和裂缝的基础。

2.1 孔隙空间的测井响应机理

（1）孔隙的测井响应机理。孔隙在测井曲线上主要表现为圆滑“U”字形，测井值则表现为“两高两低”，即高声波、高中子、低电阻率、低密度；成像图上颜色变深、有不明显的黑色“麻点”。

（2）孔洞的测井响应机理。独立洞穴在声波时差、电阻率上没有明显响应，而在中子和密度测井曲线上有显示。当洞穴与裂缝串通以后，必然造成电阻率和密度降低，中子增大，声波时差则基本不响应。若在探测范围内，成像测井图上表现为明显黑斑。

2.2 裂缝的常规测井响应特征

裂缝在双侧向电阻率、声波时差、井壁成像测井等测井曲线上均有反映，因此，可对裂缝的倾角、倾向、裂缝密度、裂缝开度等参数进行评价与定量计算[11-13]。

裂缝面孔率（岩心观测）与双侧向电阻率、横纵波时差比、中子声波孔隙度差值及斯通利波时差的关系图版见图2。

（1）裂缝面孔率与（LLD–LLS）/LLD呈正相关，表明裂缝愈发育，深侧向电阻率LLD愈小；深浅双侧向电阻率差值（LLD–LLS）愈大（图2a）。

（2）用横纵波时差比可以较好地研究裂缝特征。低角度缝和网状缝使纵波时差增大；对于高角度缝时，纵波时差基本不受裂缝影响，裂缝使横波时差增大；总体上看，研究区裂缝使横纵波时差比（MSC=s/c）增大。但是，天然气的存在会使纵波时差明显增大，而横波不受影响，从而导致横纵波时差比减小；另外，岩性也影响横纵波时差比（图2b）。

（3）用声波孔隙度与中子、密度孔隙度进行对比可以定性地判断裂缝发育程度。中子声波孔隙度差值反映的是总孔隙度与基岩孔隙度之差，也就是缝洞孔隙度，因此，裂缝面孔率与中子声波孔隙度差（n–t）呈正相关（图2c）。

（4）裂缝发育程度与斯通利波时差没有明显关系。裂缝使斯通利波能量明显衰减，当能量衰减到一定程度时，斯通利波时差TST是用后续波时差代替的（图2d）。

图2 裂缝面孔率与不同测井曲线关系

2.3 不同裂缝的测井响应特征

应用“岩心刻度测井，测井解释裂缝”的方法，分别对高角度缝、低角度缝、微裂缝、网状缝等4种典型裂缝的测井响应特征进行定性分析和描述[14]。

（1）低角度缝。图3a是XS5井的流纹质凝灰角砾岩段，从岩心上和测井曲线上都见到低角度裂缝；FMI图像上见不规则黑色正弦型条带，其高低点落差较小，表明为低角度缝；声波时差与双侧向电阻率均有较大波动，双侧向电阻率显示负幅度差。

（2）高角度缝。图3b是XS9井的流纹质角砾熔岩段，FMI动态图像图上可见不规则黑色正弦型条带，其高低点落差较大，表明为高角度缝；DSI（阵列声波）测井中的横纵波时差稍有增大；声波时差基本保持不变，双侧向电阻率表现为正差异。

（3）网状缝。图3c是XS9井的流纹质角砾熔岩和流纹质熔结角砾岩段，FMI动态图像上高、低角度裂缝交错发育；DSI测井中的横波、纵波时差明显增大；常规测井曲线上声波时差略有增大，双侧向电阻率降低，并表现为正差异。

（4）微裂缝。微裂缝是由成岩缝、溶蚀缝等缝宽小于0.1 mm的裂缝组成的，在火山碎屑岩中比较发育。单个缝只是在较小的范围内连通部分孔、洞，但成规模后，常常可以形成网络状分布的连通系统，在外界其它较大裂缝的沟通下，可以获得较好的产能。

图3d是XS601井火山质砾岩储层，岩心照片有两段：上段可以看见明显的砾间缝等微裂缝，下段则难用肉眼看到。薄片中可以看到，电阻率成像图上可见砾石及其周围黑色的不规则线条，范围都很小，测井解释一般不会解释为裂缝，只是微裂缝发育的地方，颜色变深。DSI测井中，纵波、横波、斯通利波时差变大，常规测井曲线与孔隙型储层响应特征基本一致，只是在微裂缝发育的地方，双侧向电阻率值降低。