致密砂岩储层天然裂缝测井识别方法研究

朱兴娇，赵军龙

(1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065； 2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065)

致密砂岩是一种具有低孔低渗特质的储层，该类储层在油藏开发时依赖于天然裂缝的存在，并且天然裂缝的发育程度直接影响着储层的开发潜能[1]，它可以提高储层的油藏储集及可开采性。前人识别致密砂岩天然裂缝的主要方法有常规测井、成像测井、三维地震等[2]。通过对致密砂岩储层天然裂缝的研究表明，对于该类储层的识别和评价，主要依赖于岩心资料和成像资料等[3]。取心井资料少而难得，成像测井成本高，故而主要依靠岩心资料里的常规测井资料来开展天然裂缝识别工作。由于裂缝性储层具有严重的非均质性等特征[4]，常规测井解释面临许多挑战。单单依靠某一测井曲线很难精准识别裂缝，也不能指示出裂缝的发育情况。因此，利用常规测井曲线的测井原理，构建综合识别参数[5]，同时辅以储层成像测井资料，可以有效提高天然裂缝识别准确度的问题。

本文对致密砂岩储层天然裂缝的常规测井和成像测井的响应特征进行了梳理，总结归纳了六种常规测井曲线识别方法的原理；对比储层天然裂缝成像资料，优选出了能较好识别出天然裂缝及其发育程度的识别方法，以期提高致密砂岩储层天然裂缝识别的准确度。

1 致密砂岩储层天然裂缝的分类及测井响应特征

1.1 致密砂岩储层天然裂缝的分类

致密砂岩储层天然裂缝是指岩石在沉积或成岩过程中，受到应力作用发生破裂从而产生不平整、错位的、不连续的位移[6]，一般用裂缝的大小、产状、密度、裂缝性质等对其进行描述。根据受到应力和挤压以及后期的构造演化作用，可将天然裂缝分为构造裂缝和非构造裂缝。构造裂缝的应力源以水平构造挤压应力、异常高压流体、构造抬升剥蚀为主[7]。构造裂缝可分为区域构造裂缝、局部构造裂缝、复合型构造裂缝[8]，将非构造裂缝分为收缩缝、压裂缝、成岩缝[9]；根据裂缝的开启程度可分为开启缝和闭合缝；依裂缝大小可分为微裂缝、小裂缝、中裂缝和大裂缝[10]；依力学成因的角度所受应力不同又可分为剪切缝、压裂缝、成岩缝等；按照是否含有充填物又可分为未充填缝和充填缝。

1.2 致密砂岩储层天然裂缝的测井响应特征

在对致密砂岩储层天然裂缝进行识别时，一般来说，首先通过大量的岩心观察、薄片分析，然后将测井资料与成像测井结果进行比对，再通过常规测井资料反映储层信息。常规测井资料主要依据岩性测井、孔隙度测井、电阻率测井等三大测井系列，测井资料和成像测井资料可在一定程度下刻画常规测井资料判别的可靠性和准确性。

根据测井资料，主要是从常规测井资料入手，通过一系列测井曲线的形态变化对储层天然裂缝进行识别工作。我们将致密砂岩储层天然裂缝根据裂缝的不同产状，将其分为高角度缝、低角度缝、水平缝等，并总结归纳出裂缝在三大测井系列上的测井响应特征，如表1所示。

由表1中常规测井曲线识别裂缝的测井曲线特征分析可知：井径曲线可识别高角度裂缝，对低角度和水平缝贡献不大，自然伽马识别裂缝可信度不高，自然电位曲线和补偿中子曲线可辅助识别裂缝，声波时差曲线并不能识别出裂缝是高角度、低角度还是水平缝；对于双侧向测井曲线，它可以很好的识别出裂缝的产状；对于高角度缝、低角度缝、水平缝有很好的指示作用。

根据成像测井资料，地层微电阻率成像测井是目前被广泛应用于储层裂缝识别中的，它所获得的成像测井图可以清晰的揭示出储层裂缝特征。不同形态的天然裂缝所呈现的地层微电阻率成像测井响应特征，见表2。

表2 致密砂岩储层天然裂缝成像测井响应特征[16]

通过上述致密砂岩储层天然裂缝的常规测井响应特征和成像测井响应特征，在识别储层裂缝时，用常规测井资料进行裂缝识别后，再辅以成像测井资料，可以增加裂缝识别的可信度。

2 致密砂岩储层天然裂缝测井识别方法及应用

2.1 致密砂岩储层天然裂缝测井识别方法

在利用测井响应进行致密砂岩储层天然裂缝识别时，常规测井资料被广泛应用在储层开发与评价中。由于常规测井方法的分辨率不是很高，且测井响应是岩性等多种地质因素的综合反映，容易受到其他因素的影响。在进行裂缝识别时，不同的测井曲线对裂缝的响应不同，只依靠单一的测井曲线很难可靠的识别出裂缝，只有综合运用测井资料进行解释，才能更好地评价裂缝。

因此，通过深刻认识和分析常规测井原理，构建识别参数，可以增加天然裂缝识别精度的可靠性。常用的常规测井曲线评价识别裂缝的方法有很多种，本文总结分析了六种识别裂缝及裂缝发育程度的方法，如表3所示。

表3 致密砂岩储层天然裂缝识别一般方法及其原理

除上述常规测井方法，还可以通过成像测井来对天然裂缝进行进一步识别。图1是一个关于库车山前克深区块地层微电阻率扫描成像的例子。该区块为致密砂岩储层，对该区块进行成像测井分析可以直观的看到不同产状的裂缝的成像测井形态特征。

图1中1-1为高角度缝(倾角大于60°)，成像图上显示为正西方向的暗色正弦曲线，属于亮色背景下的断续线状模式；1-2为斜交缝(倾角大于40°小于60°)，为南西方向的暗色正弦线状，属于亮色背景下的断续线状模式；1-3为低角度、水平缝(倾角小于40°)，成像图上呈规则半正弦曲线，属于不规则断续亮色线模式；1-4为网状缝，在成像图上表现为杂乱的断续短线状且以网状形态分布，正弦曲线较少，属于亮色背景下的断续线状模式。

注：从左往右依次为1-1高角度缝，1-2斜交缝，1-3低角度缝、水平缝，1-4网状缝(据孙艳慧[23]，2016)图1 不同产状的天然裂缝成像图

2.2 Z区致密砂岩储层天然裂缝识别效果分析

通过对致密砂岩储层天然裂缝的常规测井响应信息进行综合分析之后，我们选用Z区一口属于致密砂岩储层裂发育段的井为例，将上述常用识别方法与成像测井资料进行结合后进行了裂缝识别，结果如图2所示。

图2 Z区某井储层天然裂缝分析图

首先利用三大测井系列对Z区储层岩性进行了划分，接着在划分出的砂岩段应用了五种常规识别方法进行了裂缝识别工作，并辅以成像测井裂缝显示。对常用识别方法进行分析：各种裂缝识别方法均能对天然裂缝有一定程度的识别，并能对天然裂缝的发育程度做出有效的参考。其中，井径相对异常法相较于其它方法与裂缝发育的相关性不是很好，三孔隙度比值法、次生孔隙度比值法、等效弹性模量差比法，利用的是声波测井和密度测井，均属于孔隙度测井，能较好的反应致密砂岩储层的孔隙发育情况。这三个方法对于裂缝指示具有很高的可信度，三孔隙度比值法、次生孔隙度比值法、等效弹性模量差比法、电阻率侵入校正差比法这四种方法对于天然裂缝的指示从图2中看出，识别情况很相近，也说明了用这四种方法对裂缝进行综合识别的话，可以提高裂缝识别的准确率。

2.3 致密砂岩储层天然裂缝识别方法展望

天然裂缝的存在及其发育状况与致密砂岩储层油气藏的勘探与开发有着密切联系，它的存在有效改善了致密储层的渗透性，利于油气在储层中存储、运移。目前，对于致密砂岩储层天然裂缝的识别研究，仍然存在很多可以改进的地方。笔者认为有以下几个方面值得继续研究：

1)基于天然裂缝对致密砂岩储层的重要性，在进行裂缝识别时，对成像测井仪器的分辨率加以提高，改进测井仪器的探测精度，以减少冲洗带和泥浆滤液的干扰信息。

2)在利用测井曲线对储层裂缝进行识别时，由于原始的测井曲线包含过多的干扰信息，诸多学者用小波分析等数学工具处理测井曲线并运用在地层划分上，但是精度和准确度依然有提升的空间，可以寻找更合适的小波函数对测井曲线进行处理，降低曲线包含的干扰信息、提高曲线分辨率等。

3 结论

本文就致密砂岩储层天然裂缝的分类、测井响应特征，致密砂岩天然裂缝测井识别方法及其应用做了综合研究，研究表明：

1)致密砂岩天然裂缝的分类主要有：按所受应力分类、按裂缝开启程度分类、按裂缝大小分类、按力学成因分类、按充填物分类。

2)对致密砂岩天然裂缝的测井响应特征，总结归纳了常规测井响应和成像测井响应两方面的特征：分析了测井曲线在高角度缝、低角度缝、水平缝上的响应情况，同一测井曲线对不同产状裂缝敏感程度不同；总结了地层微电阻率成像测井在高角度缝、垂直裂缝、低角度裂缝、网状裂缝上的不同响应特征。

3)本文总结分析了六种利用常规测井曲线评价识别天然裂缝及其发育程度的方法，根据各种方法的识别原理，优选出了评价裂缝和发育程度的方法，其中电阻率侵入校正差比法判识裂缝较好，三孔隙度比值法、次生孔隙度差比法、弹性模量差比法，由于它们是根据声波和密度测井来进行刻画的，因而可以很好的反映出裂缝的发育情况。