致密砂岩储层裂缝识别方法研究

周晓峰　金成林　周立夫,2　许文郢,2

（1长江大学地球科学学院湖北武汉430100；2非常规油气湖北省协同创新中心湖北武汉430100）

致密砂岩储层裂缝识别方法研究

周晓峰1，2金成林1周立夫1,2许文郢1,2

（1长江大学地球科学学院湖北武汉430100；2非常规油气湖北省协同创新中心湖北武汉430100）

随着国内外大量裂缝性油气藏的发现和开发，储层裂缝的研究得到极大的重视，并且对其研究力度不断加大。研究认为裂缝识别技术是裂缝特征和形成机理研究的关键，同时裂缝的发育受到多种内因和外因的影响，这又对裂缝的识别增加了更大的难度。本文在前人研究基础之上，总结了目前储层裂缝识别的技术方法，对裂缝性储层的实际成产和裂缝的理论研究有一定的指导意义。

致密砂岩储层裂缝识别成像测井

1　引言

致密储层的勘探开发实践表明，裂缝是造成油气局部高产的关键因素，由于裂缝的存在，大大改善了储层的有效孔隙度和渗透率。准确的识别裂缝，对储层的评价和预测有着非常重要的作用。根据裂缝倾角，将储层裂缝分为水平缝（≤15°）、低角度缝（15°-45°）、高角度缝（45°-75°）、直立缝（≥75°），不同类型的裂缝在测井曲线上有不同的响应特征，据此可以对裂缝进行识别，另外，随着新技术的发展，一些其他技术方法也被用于裂缝识别。

2　地质方法

2.1岩心观察法

岩心观察法是最基本，最直观，最可靠的方法，是研究储层裂缝的一个重要而直接的手段。通过对岩心裂缝的直接观察和岩心薄片中微裂缝的显微镜下观察，统计出相关裂缝特征参数，从而对地下储层裂缝的分布特征进行描述、分析、模拟和预测。通过岩心观察统计结果，可以得到裂缝的几何形态，充填特征，力学性质、形成期次等相关资料。虽然岩心裂缝在目的层位，能直接有效观察裂缝的发育情况，但是也有一定缺陷，其最大的缺点在于取出的岩心难以保持地下原貌，不能完全代表地下裂缝的发育情况，其次，在取芯的过程中，由于认为和机械因素，会产生一些人工裂缝，因此准确识别天然裂缝，剔除人工裂缝显得尤为重要。

2.2相似露头裂缝调查

通过野外露头可以很好的研究裂缝，相似露头的裂缝发育特征能有效指导地下裂缝认识。野外相似露头裂缝与研究区裂缝的对比研究需要满足以下几个条件：①两区相距不远；②地层层位、岩性和沉积环境相同；③区域构造背景相同；④裂缝的期次、形成环境相同。

3　地球物理方法

裂缝的存在是决定低渗透储层是否具有经济价值的关键因素。地球物理测井方法，由于其资料全面、信息丰富，可直接获得地下信息，而成为目前储层裂缝研究的主要技术方法。

3.1常规测井方法

3.1.1井径

高角度裂缝切割井壁会造成其附近岩石强度降低，沿裂缝走向形成垮塌。双井径曲线一个方向与钻头直径接近，而另一个方向大于钻头直径，平面上形成椭圆。单井径曲线也具有裂缝发育处井径比致密层扩张的特点[3]。

3.1.2双侧向测井

裂缝产状、开度、垂直延伸、组合方式都会影响双侧向测井曲线的响应特征，其中对双侧向测井影响最大的是裂缝产状。裂缝倾角不同，双侧向测井曲线幅度差不同，据此可以大致判断不同倾角类型裂缝。储层中由于低角度裂缝的发育，泥浆侵入地层较深，深浅双侧向的差异较小或无差异，电阻率低值，且井段显示较短；由于高角度裂缝的存在，泥浆侵入地层浅，深浅双侧向有明显的正差异，井段显示较长，电阻率中低值。垂直裂缝在双侧向测井曲线上显示正异常（LLD>LLS），而水平裂缝显示负异常。

3.1.3微侧向测井

微侧向测井在微电极极板上加有与主电极同极性的环形屏蔽电极的电极系，以减小泥饼的影响，主要反映冲洗带的电阻率。在测量时贴井壁，在裂缝发育段，电阻率急剧减小，出现低阻异常，电阻率曲线出现低阻跳跃，据此可以判断储层中的裂缝发育状况。

3.1.4补偿声波测井

声波时差随着裂缝倾角的增加而降低，水平缝和低角度缝发育的井段，声波时差增大，声波测井曲线响应特征明显，出现周波跳跃现象，其幅度与裂缝开度和密度有正相关关系；垂直缝和高角度缝对声波时差的影响很小或者没有影响，测量值与无裂缝的值很接近。

3.1.5声波全波列测井

声波通过裂缝时的幅度和裂缝的倾角以及声波各子波的波型有关，一般说来，低角度裂缝对横波幅度衰减大些，高角度裂缝对纵波幅度衰减大些。据克波洛夫实验，当裂缝接近垂直或水平时，纵波幅度衰减很小，裂缝倾角在35°-50°纵波衰减较大；横波在30°以下低倾角裂缝衰减很大，裂缝倾角40°-65°衰减很小，倾角大于80°横波的衰减有所增加。如果能与其他测井方法综合应用，能得到更准确的结果。

3.1.6补偿中子测井

在致密砂岩段，补偿中子测井曲线为一条平直的直线，基本无幅度。若井段中有裂缝的存在，会增大地层孔隙度，并且泥浆的倾入会导致含氢指数增加，补偿中子测井曲线上会出现异常幅度。

3.1.7补偿密度测井

由于裂缝的发育会造成岩石体积密度降低，补偿密度测量值极低，而补偿中子则会出现明显的高值，利用补偿密度和补偿中子测井曲线重合可以划分七层。

3.2特殊测井方法

3.2.1声电成像测井

成像测井资料对井壁的覆盖面积大，纵向分辨率较高，因此可以利用FMI或FMS成像测井资料确定裂缝层，定量计算裂缝相关参数，判断天然裂缝的发育程度和诱导裂缝的发育状况。天然裂缝与诱导缝在形态上有以下区别：①诱导缝排列整齐且规律性强，天然裂缝分布不规则；天然裂缝通常单个出现，而诱导缝常常成组且对称分布。②天然裂缝缝面不太规则且缝宽变化大，诱导缝缝面平直且缝宽变化较小；③诱导缝的径向延伸较小，故在深侧向电阻率值下降不明显；

3.2.2地层倾角测井

电导率异常检测是针对致密地层以探测裂缝为目的对倾角测井进行的一种特殊处理方法，其主要原理是高阻致密地层中由于裂缝的发育，导致泥浆的侵入，从而在裂缝发育段产生低阻异常。高角度缝往往在对称的极板上出现连续较长的异常，而低角度裂缝异常则是不规则的出现在极板上且多为薄的尖峰。一般说来，在地层倾角测井图像上，难以区分泥质条带和低角度及水平裂缝。

4　BP神经网络模式识别法

BP神经网络模型是由权值实现正向映射。利用校验数据通过

BP算法及作用函数来确定隐含层的节点数目，通过误差反向传递和连续修正，直至期望值和实际值之间的误差最小。利用随机数据点进行网络结构选择的计算时，当期望值与实际交叉检验的预测值间有较好的一致性时，说明预测所得的裂缝密度与实际成像测井解释所反应的裂缝密度趋势基本一致，即可进行裂缝的识别。

5　计算机层析法--CT扫描法

CT扫描法能在无损的情况下了解岩芯中裂缝的发育情况，同时能保持岩芯的原始状态，不需要洗油等过程。在CT扫描图像上一般都可见基质较浅的区域内发育条状或线状的深色区域，其中连续的低密度区即是裂缝发育区，其CT值一般均较低。不同填充物，其CT值不同，可根据裂缝中的充填物确定裂缝的有效性。将一些孤立的黑色斑点，低密度区，解释为较大的孔隙；浅色区，高密度区，一般为岩石的骨架和基质。在进行裂缝要素统计时要注意，CT扫描有一定的厚度，其图像中所给出的裂缝宽度实际上是裂缝在切片上的投影，需要通过计算得到裂缝的真实宽度。

6　结论

地质方法能直观的在露头和岩心上识别裂缝，是较为直观可靠的方法。在常规测井资料中，裂缝发育井段出现扩径，深浅双侧向曲线出现较大差异，微侧向曲线出现低阻异常，三孔隙度测井曲线在裂缝段也有明显的幅度差。声电成像测井能直观的识别裂缝，但准确识别出天然缝是关键，地层倾角测井能很好的识别高度缝，BP神经网络模式识别法和CT扫描法是新技术方法，在裂缝识别中也取得了较好的效果。然而单一方法对裂缝的识别有一定的局限性，在实际生产过程中，一般采用多种方法相结合，来进行对储层裂缝进行识别。

[1]高霞，谢庆宾.储层裂缝识别与评价方法新进展[J].地球物理学进展，2007,22（5）：1460-1465.

[2]王瑞雪.常规测井识别裂缝研究综述[J].山东工业技术,2013.

[3]杨丽.储层天然裂缝识别技术研究[J].辽宁化工,2011,40(11):1167-1170.

[4]邓瑞，郭海敏，戴家才等.裂缝性储层的常规测井识别方法[J].勘探地球物理进展,2007,30(2):1671-8585.

[5]汪华.川西川孝-新场地区须二段致密砂岩储层裂缝的测井识别与评价[D].成都：成都理工大学，2004.

[6]刘建中，孙庆友，徐国明等.油气田储层裂缝研究[M].北京：石油工业出版社，2008:1-2.

P58[文献码]B

1000-405X（2015）-7-132-2

周晓峰（1991～），女，长江大学地球科学学院硕士研究生，研究方向为油气储层地质。