川西地区须家河组裂缝成因类型及形成期次的成像测井分析

李阳兵,张 筠,徐炳高,葛 祥,何 会

(1.中国石化集团石油工程西南有限公司测井分公司,四川成都610100;2.西南石油大学,四川成都610500)

川西地区须家河组裂缝成因类型及形成期次的成像测井分析

李阳兵1,2,张 筠1,徐炳高1,葛 祥1,何 会1

(1.中国石化集团石油工程西南有限公司测井分公司,四川成都610100;2.西南石油大学,四川成都610500)

通过对川西地区须家河组大量的电成像及岩心资料的详细分析,识别出了研究区域裂缝成因的类型,主要包括构造缝、后期成岩改造缝、非构造成因缝等。对裂缝形成期次进行了探讨,认为研究区域裂缝至少存在3个期次,分别为北西最早、其次为北东、北东东向裂缝最晚,且走向为北东东向的裂缝为该区域最有利勘探方位。

成像测井;裂缝;成因;类型;裂缝期次;须家河组;川西地区

0 引 言

川西坳陷须家河组储层具有低孔隙度、低渗透率、异常高压的特征,裂缝及与之相关的次生溶蚀孔洞是改善储集空间的必要条件,所以对裂缝分布规律和有利区块的预测是川西坳陷须家河组勘探的重点和难点。以往对裂缝成因及形成期次的研究主要依赖于岩心分析资料。利用这种方法的优点是比较直观,但存在一些不足,如取心成本高、取心井段有限、资料不连续、收获率低和岩心不定向等。电成像测井基本上克服了以上几个方面的不足。它不仅仅能够提供类似岩心的高分辨率照片,而且还能够提供在实际温度、压力和流体环境下较准确的裂缝二维空间信息,能够满足更精细地描述岩性、裂缝、构造地应力方向等特性[1-3]。通过对这些信息及特性的研究,可以更深入地对裂缝成因类型及形成期次进行综合分析[4]。本文通过对川西地区须家河组大量电成像资料的分析总结,并结合裂缝分布规律理论和具体的应用实践,详细地探讨了利用电成像测井资料分析裂缝的成因类型、性质及形成期次。

1 裂缝成因类型及形成期次分析

1.1 裂缝成因类型分析

通过对电成像资料的分析,结合岩心观察,对川西地区须家河组发育裂缝的成因类型进行了划分。划分主要有3种类型。

1.1.1 构造缝

此类裂缝主要由构造应力变化形成。构造应力主要来自2个方面,一方面是来自局部构造形变及断层作用;另外一方面自区域构造应力。后一种应力形成的裂缝规模相对较大,而且产状非常稳定,基本上不受局部构造影响,裂缝走向基本平行于区域最大主应力方向[5]。2种成因类型裂缝的区别主要是利用电成像资料统计其产状,分析产状的变化是否受控于局部构造还是区域应力。但是2种成因类型裂缝在电成像图像及岩心上的特征,①裂缝面相对比较平整,表现为较规则的正弦曲线形式,裂缝的宽度变化不大;②切穿深度较大,能够切穿层理;③具有成组系发育特征,相同组系的裂缝产状比较一致或者相近[见图1(a)]。

构造缝广泛分布于须家河组地层中,按照裂缝形成时的应力条件可分为拉张缝和剪切裂缝2种类型:拉张缝是各期构造运动中岩层褶皱变形的产物,裂缝走向与褶皱轴部垂直或者斜交[6]。这种裂缝由于两壁张开较大,故有利于储层流体的运移和储存,但通常伴有石脉或矿脉充填[见图1(b)],在电成像相图像上表现为充填或者半充填的典型的白色高电阻率特征[见图1(c)]。剪切裂缝在电成像图像或岩心上主要有2种表现形式,一种为剖面“X”共轭剪切裂缝,在电成像图像或岩心上表现为低角度裂缝特征(见图2);另外一种为平面“X”共轭剪切裂缝,这种裂缝的产状在电成像图像或岩心上表现为垂直或者高角度裂缝(见图3)。

1.1.2 后期成岩改造缝

图1 构造缝岩心及电成像图

图2 “X”形剖面共轭剪切缝(×11井须二段)

图3 “X”形平面共轭剪切缝(×10井须二段)

先期形成的裂缝在漫长的沉积过程中均会经过一系列不同程度的后期成岩的改造。这种改造包括2个方面。①建设性改造,如溶蚀。它可以将裂缝有效性进一步提高,有效改善储层的渗透性,也可使充填的裂缝重新开启。这种裂缝在电成像图像上表现为电导率异常的宽窄变化较大,溶解扩大后呈不规则斑状[见图4(a)]。当溶蚀较严重时,成像图中则看不到斑状,而转化为杂乱状或暗块状。②破坏性改造,如充填(主要指成岩过程中充填)。根据充填物的性质及充填程度不同,它们在电成像上的表现形式差别很大。如泥质或者黄铁矿充填时,在电成像图像上表现为低电阻率特征,为暗色条纹。方解石充填时,在电成像图像上呈白色高电阻率特征[见图4(b)]。对于充填裂缝的判断,如果仅仅依靠电成像资料进行判断是远远不够的,需要借助多种手段进行综合分析才能对其有效性作出准确判断。

图4 后期成岩改造缝电成像图

1.1.3 非构造成因缝

主要指各种外力地质作用,如收缩作用、风化作用、岩溶塌陷等的产物[7]。这种裂缝主要表现为宽度变化大,产状无规律可循,在电成像图像上不呈正弦曲线形态。在研究区域内以失水及沉岩收缩缝相对较常见(见图5)。

1.2 裂缝形成期次划分

对裂缝形成期次的划分方法比较多[8-9]。主要包括,利用岩心观察划分裂缝期次;利用裂缝充填物中的稳定同位素划分裂缝形成期次;利用裂缝中充填物的包裹体特征划分裂缝期次;利用岩石声发射特征划分裂缝形成期次;利用ESR测年分析判定裂缝形成期次。以上5种分析方法均需要大量取心资料作为分析的基础,而且大部分方法还需要进行试验分析才能得出结果,需要花费大量的时间及费用。在电成像图像上,通过对不同方向裂缝的相互切割和限制关系的分析,可以确定裂缝形成的相对时间先后。这种方法比较直接、真实,而且成本低,是本文研究的重点。

通过对研究区域内大量的电成像资料分析,可以看出须家河组储层中裂缝具有多期次叠加的特征,而且至少存在走向为北西向、北东向、北东东向3个期次裂缝。

第Ⅰ期裂缝走向以北西向为主,张性缝和低角度裂缝常见,缝内有方解石和部分石英充填[见图1 (c)、图4(b)]。该期裂缝形成时期较早,普遍见后期切割穿插现象。图6显示了走向北东东的裂缝切割了北西向裂缝,说明北西向的裂缝早于北东东向。

第Ⅱ期裂缝走向以北东向为主,延伸相对较远,以高角度裂缝和斜交裂缝为主,以张性裂缝多见,剪裂缝呈共轭产出[见图4(a)]。该期裂缝切割或终止于第Ⅰ期裂缝,如图7显示了走向北东向的裂缝止于北西向裂缝,表明了北东向的裂缝晚于北西向。

图5 非构造成因缝的岩心及电成像图

图6 北东东向裂缝切割北西向裂缝(×3井)

图7 北西向裂缝限制了北东向裂缝(×856井)

第Ⅲ期裂缝走向以北东东向为主,既有前2个期裂缝追踪发育,也有前期裂缝再次活动的,且具有较明显切割前2个期(见图6)或终止于前期裂缝特征,图8显示×3井北东东向裂缝终止于北东向裂缝,说明了北东东向裂缝晚于北东向裂缝。该时期形成的裂缝走向基本与现今最大水平主应力方向一致,有利于保持裂缝的开启,为有效裂缝[10]。该期裂缝对沟通前两组裂缝的有效空间具有很重要的作用。如×3井在4 916.03～4 943.03 m、4 950.03～4 986.03 m电成像测井显示裂缝非常发育(见图6、图8),且裂缝走向以近东西向为主。通过测试获得了23.59×104m3/d的产能,进一步说明了裂缝的有效性。

图8 北东向裂缝限制了北东东向裂缝(×3井)

通过以上裂缝交切关系的分析可知,①研究区内至少有3个期次的裂缝,前人研究也说明了3个期次的裂缝存在。它们形成期次为北东裂缝晚于北西裂缝;北东东向裂缝晚于北东裂缝。②北东东向的裂缝为该区域最有利勘探方位,希望在以后勘探开发中引起足够重视。

2 结 论

(1)利用电成像资料,结合岩心资料可以对裂缝成因及形成期次进行分析。

(2)研究区裂缝成因类型有构造缝、后期成岩改造缝、非构造成因缝。

(3)工区内至少存在3个期次裂缝。最早形成的是北西向裂缝,之后形成北东向裂缝,最后形成北东东向裂缝,且走向为北东东向的裂缝为该区域最有利勘探方位。

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On the Origin Types and Formation Periodsof Fractures in Xujiahe Formation in West Sichuan Region

L I Yangbing1,2,ZHANG Yun1,XU Binggao1,GE Xiang1,HE Hui1
(1.Well Logging Branch,Southwest Petroleum Engineering CO.LTD.,SINOPEC,Chengdu,Sichuan 610100,China; 2.Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China)

Acco rding to analysing a large mount of the electro-imaging logging and drilling co re datum in Xujiahe formation in West Sichuan region,the genetic typesmainly including structural fractures,the filling and solution characteristics of fractures and non-structural genetic fractures are recognized,the formation periods of the fractures are divided into NE,NW and NEE.We think that the fracture of NW is early-cracking,the fracture of NE is second and the fractures of NEE is the last.And the f racture of NEE is the most favorable exp loratory area.

imaging logging,fracture,genetic,type,fracture period,Xujiahe formation,Western Sichuan region

1004-1338(2010)04-0348-04

P631.32

A

李阳兵,男,1976年生,博士研究生,现从事测井资料解释与石油地质综合研究研工作。

2009-12-29 本文编辑 李总南)