百21井区夏二段储层裂缝识别及裂缝发育特征

盛世锋，于静，赵飞（ 中石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）王昌伟，周爱华

百口泉油田百21井区中二叠统夏子街组 （P2x2）油藏位于准噶尔盆地西北缘，克乌大断裂下盘，玛湖凹陷西北坡，是由克乌断裂和百19井断裂相交形成的三角形断层遮挡圈闭。夏子街组二段 （P2x2）可划分为4个小层P2x12、P2x22、P2x32、P2x42，其中P2x42为主要油层，P2x32为次要油层。研究区P2x2属冲积扇扇中亚相，中下部砂砾岩较发育[1]。储层孔喉半径较小、分选差，孔隙度平均为12.31%，渗透率平均为2.04mD，属低孔－特低渗储层，但少数井的部分井段裂缝发育，形成高产。该区储层具有双重介质特征，因此识别P2x2储层裂缝，研究发育特征及其与油气分布的关系，对认识该油藏油气分布规律和增储上产均具有重要意义。

井下储层裂缝识别方法有多种，依据研究区资料现状，主要从以下几个方面对裂缝进行了识别，并对裂缝发育与分布特征进行了研究和总结。

1 岩心及FMI测井资料分析

岩心及3口井 （百58井、百102井、百101井）的FMI测井资料描述表明，地层中的裂缝具有缝面平直，切穿砾石颗粒等特征，为典型的剪切裂缝，根据裂缝产状可划分出2组（见图1）。第1组裂缝形成较早，倾向300～330°，倾角75～85°，部分被沸石、方解石充填，长度和密度较小；第2组裂缝走向50～80°，倾角近90°，缝宽0.5～3mm，多数无充填，长度和密度较大。这期裂缝在成像测井、岩心上能够识别，对流体渗流有较大影响。

图1 百101井及百58井FMI测井裂缝发育特征

2 常规测井资料分析

研究区常规测井资料如图2。运用常规测井资料识别裂缝的方法比较多，裂缝的存在及发育程度能从测井曲线上一定程度地反映出来，但常规测井识别裂缝存在一定局限性，很难用一种或一类曲线进行准确定量识别[2]。一般情况下，可利用常规测井资料定性研究裂缝发育程度，如判断裂缝相对发育、次发育或是不发育。

图2 百58井P2x42沉积与测井曲线特征及裂缝分形分析结果

研究区不同类型裂缝发育段常规测井响应特征有一定程度差异。岩性指示曲线上：dh在裂缝发育段有扩径现象；qAPI在近水平缝发育段出现异常高值，在高角度构造裂缝发育段略有降低，但也超过一般砂岩地层；Usp在裂缝发育段明显负异常且在近水平缝发育段负异常程度高于高角度构造裂缝发育段。三孔隙度曲线中：Δt在裂缝发育段增大且在近水平缝发育段增大程度高于高角度构造裂缝发育段；n在裂缝发育段增大，且在近水平缝发育段增大程度高于高角度构造裂缝发育段；ρ在裂缝发育段变小且在近水平缝发育段减小程度高于高角度构造裂缝发育段。电阻率曲线上：电阻率区别不大，但ρt和ρxo差异较明显，以高角度构造裂缝为主的层段电阻率明显负差异，以近水平缝为主的层段明显正差异 （见图2）。

3 声波时差分形分析

为了更为精确有效地识别裂缝段，笔者选择对裂缝发育较敏感、受干扰较小，同时又可利用分形学方法进行特征描述的Δt来对裂缝特征进行分形定量表征[2，3]。

R/S分析法是目前应用广泛且较为成熟的一维分形方法，通常称为变尺度分析法或重标度距离分析法。R为极差，是最大累积离差与最小累积离差之差，代表时间序列的复杂程度；S为标准差，即变差的平方根，代表时间序列的平均趋势。二者之比代表无因次时间序列的相对波动强度。R/S分析公式为：

式中：n为逐点分析层段测井采样点数；u为由端点开始在0～n之间依次增加的样点数；i、j为样点个数变量；R（n）为过程序列全层段极差；S（n）为过程序列全层段标准差；Z（t）为储集层参数序列；t为深度变量。

R（n）/S（n）就是分析第n个样点所对应的R/S值。如果R（n）/S（n）与n呈明显的双对数线性关系，则Z（t）具有自标度相似性的分形特征。其分形维数计算公式为：

D＝2－H（3）式中：H为R（n）/S（n）与n在双对数坐标中直线的斜率；D代表Z（t）在一维t上变化的复杂程度[3]。

选取百58井为例对P2x2裂缝的分形特征进行了计算，结果如图3，趋势线的下方，偏离趋势线的部分即为裂缝发育段。R（n）/S（n）与n具有明显的双对数线性关系，表明P2x2声波测井数据具有自相似性的分形特征。通过对图中不同井段R（n）/S（n）与双对数斜率值统计，运用式 （3），计算得出裂缝分形维数的结果如图2所示。P2x2裂缝分形维数的大小代表了目的层段不同井段裂缝的相对发育情况，值越大，裂缝越发育。

图3 百58井P2x2裂缝分形特征图

利用现有钻井、岩心、测井综合解释等资料，对百58井P2x2分形所得的的裂缝发育段结果进行了验证。结果表明，通过R/S分析所得到的裂缝发育段确实存在，产工业油流 （见图2），且与试油、FMI测井资料分析结果基本符合 （见图1）。

4 地震资料蚂蚁体追踪裂缝检测

蚂蚁体追踪技术，又称断裂系统自动追踪技术，是近年兴起的一种叠后微裂缝预测技术，对小断层识别非常有效。它是根据蚂蚁算法的正反馈机制，建立利用群体智能进行优化搜索的模型，来完成断裂的追踪和识别[4]。从基于件蚂蚁体断裂检测技术获得的顶部的沿层微裂缝发育情况图（图4、5）可以看出：总体发育2组裂缝带，北西向和正北向，另发育部分北东向裂缝；上裂缝发育程度较高，裂缝密度较大。

图4 P2x42蚂蚁体沿层裂缝识别

图5 P2x32蚂蚁体沿层裂缝识别

在蚂蚁体连井剖面图 （图6）中，裂缝发育段为灰色部分。而各井试油结果显示：百101井P2x32、P2x42均为水层；百58井在P2x42获得3小层工业性流油；百2039井和百乌18井分别在P2x32和P2x42获得少量油气。上述试油结果基本与蚂蚁体识别的裂缝发育段符合。

图6 百101井－百58井－百2039井－百乌18井的蚂蚁体连井剖面

5 结论

1）根据岩心及FMI测井资料，百21井区夏二段裂缝产状可分2组，为典型的剪切裂缝。

2）研究区不同类型裂缝发育段常规测井响应特征有一定程度的差异，可以定性反映裂缝发育程度。声波时差分形分析识别的裂缝发育段与试油结论基本相符。

3）地震资料蚂蚁体追踪裂缝检测结果表明，夏二段主要存在2组裂缝发育带，一组为北西向，另一组为正北向，且夏二段四小层裂缝发育程度总体上较三小层高。过井蚂蚁体剖面上裂缝发育段与试油结论中的产油段和产水段基本符合。

[1]白振华，张源智，刘玉梅，等 .百口泉油田百21井区夏一段冲积扇储层沉积微相分析 [J].特种油气藏，2011，18（2）：41～44.

[2]张俊峰，罗远儒，彭立才，等 .裂缝性油藏测井解释与定量评价方法研究 [J].中国矿业，2011，20（4）：111～114.

[3]何平，王建，彭立才，等 .巴喀油气田八道湾组气藏储集层裂缝定量分析 [J].新疆石油地质，2012，33（1）：82～84.

[4]刘摇，群袁，李海英，等 .地震断裂检测技术在塔河油田南部碳酸盐岩储层及油藏预测中的应用 [J].石油与天然气地质，2013，34 （2）：202～206.