裂缝性储层关键参数测井计算方法

张建欣，蒋裕强，李 景，胡丹丹，魏 涛，赵 隽，王 巍，李淑琴，宋海巍，罗晓芳

（1.西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都610500；2.中国石油玉门油田分公司 勘探开发研究院，甘肃 酒泉735000；3.中国石油玉门油田分公司 青西采油厂，甘肃 玉门735019）

0 引 言

裂缝性储层作为油气储集的重要场所，一直是地质研究的重点，在测井曲线上有一定的反映［1］。前人通过测井曲线对裂缝的识别及关键参数的计算已有较多研究，例如：杜贵超等提出了常规测井曲线识别碳酸盐岩低角度裂缝的方法［2］；姜绍芹利用深、浅双侧向曲线对裂缝进行了定量评价［3］；王瑞雪等、张群会等、黄凤祥等、刘文斌等基于成像测井资料和常规测井资料对研究区岩性及沉积相进行解释［4-9］；龙一慧等应用BP神经网络方法对碳酸盐储层常规测井参数进行处理［10］；张德梅、徐延勇等采用自然伽马、中子、密度法优化组合求取泥质体积含量［11-12］；以上各种研究方法基本上都综合考虑了多参数解释，突出了裂缝性储层的特点。

青西油田位于酒泉盆地青西凹陷窟窿山构造带，整体为背斜，面积约121 km2，主力产油层为下白垩统下沟组（K1g），在20世纪末开始规模开发，由于储量动用难度大，截止目前仍有较大的储量未动用，后续的滚动开发仍然具有一定潜力。研究区下沟组发育扇三角洲-湖泊相沉积体系，储集层岩性主要有碳酸盐岩和碎屑岩，2类储层均见到工业油流，储层孔隙度分布在1%～10%之间，主要集中在3%～5%，细砂岩孔隙度略大，介于2%～6%之间；渗透率分布在1～5×10-3μm2，平均4.4×10-3μm2，属特低孔-特低渗储层，裂缝的发育改善了储层的储集及渗滤能力［13-16］，使储层具有良好的储集性能。青西油田下沟组油藏为典型的裂缝性油藏，局部构造、断裂密集带控制油气分布；储层物性与岩相、岩性类型及岩性组合有关，控制油气富集；裂缝发育程度控制油藏的渗流能力，决定单井的产能。

笔者在前人研究的基础上，制定了岩心、录井、常规测井、成像测井及试油结果等多因素的综合分析方法，这种方法在青西油田的应用效果明显。主要通过常规测井曲线（声波时差、自然伽玛、电阻率等）拟合计算得到岩性综合系数，利用阵列声波测井能量衰减幅度、井径曲线、岩性综合系数等参数拟合可得到裂缝综合系数，以上2个关键系数，结合常规测井曲线及基质参数，可直观识别出储层类型，明确了青不同类型储层的测井曲线特征，为同类型油田测井解释提供了新的思路。

1 岩性解释

岩性解释中泥质体积含量计算是基础，生产实践中计算最常用的是自然伽马法、电阻率法和声波法［17-18］，但对于含白云岩裂缝储层而言，单一曲线对岩性的反映并不敏感，因此，采取自然伽马GR，声波时差AC，深侧向电阻率RD3个曲线组合方法进行岩性解释。

对3个曲线进行归一化为

式中GDmax，GRmin为自然伽玛最大值和最小值，API；ACmax，ACmin为声波时差最大值和最小值，μs/m；RDmax，RDmin为深侧向电阻率最大值和最小值，Ω·m.

结合研究区的录井、成像等资料进行拟合，将岩性综合系数NC设计为

拟合NC与岩心实验中的泥质体积含量、白云岩体积含量关系如图1和图2所示。

图1 泥质体积含量V SH与岩性综合系数N C关系Fig.1 Relationship between V SH and N C

图2 白云岩体积含量V CO3与岩性综合系数N C关系Fig.2 Relationship between V CO3 and N C

由此，得到岩性计算公式为

式中NC为岩性综合系数；VCO3为白云岩体积含量，%；VSH为泥质体积含量，%.

根据青西油田的储层岩心和录井资料对岩性的划分，设计岩性判别标准见表1.

2 裂缝解释

裂缝性油藏的有利储层中裂缝发育是关键，裂缝开度、密度、倾角、渗透率、孔隙度等参数计算至关重要，其分析手段主要来源于成像测井和常规测井［19-21］，成像测井解释裂缝基本为定性描述，常规测井主要依赖深浅侧向曲线计算裂缝参数，解释结果不够系统，由此，设计多个曲线的多因素综合方法以全面评价裂缝属性。

表1 青西油田岩性划分标准Table 1 Lithologic classification in Qingxi Oilfield

2.1 裂缝发育程度定量评价

裂缝发育程度在3个方面有较强敏感性：①成像测井能量衰减越大、高角度缝越发育，则说明储层裂缝越发育；②井径曲线扩径有较强响应；③与白云岩体积含量正相关的岩性综合系数NC越大，储层越有条件发育裂缝。

成像测井裂缝评价因素考虑2个指标：由能量特征定性描述转变为定量描述，见表2；由裂缝类型定性描述转变为定量描述，见表3.

表2 能量特征定量描述Table 2 Quantitative description of energy characteristics

表3 裂缝类型定量描述Table 3 Quantitative description of crack types

井径曲线裂缝评价应用0-1标度，即扩径表明裂缝发育，值设为1，否则设为0.用公式表示为

结合常规测井曲线岩性综合系数NC，由加权平均得到裂缝综合系数F.

式中F为裂缝综合系数，小数；FEN，FKI，FCAL分别为裂缝能量系数、裂缝类型系数、井径系数，小数；ω1，ω2，ω3，ω4分别是对应各系数的权重，小数。

结合该油田40口井的测井数据、试油及生产动态数据，对裂缝综合系数进行分类，描述裂缝发育情况，见表4.

表4 裂缝发育分类标准Table 4 Classification of crack distributions

2.2 裂缝类型判断

利用测井曲线计算裂缝倾角的常用方法［22-25］是通过深浅侧向电阻率计算出系数Y，从系数Y可以定性地判断倾角的范围，见表5.

式中Y为裂缝函数；RD为深侧向电阻率，Ω·m；RS为浅侧向电阻率，Ω·m.

表5 裂缝倾角定性描述Table 5 Quantitative description of crack angulars

为了定量计算倾角，由成像测井裂缝倾角描述与裂缝综合系数进行计算回归，得到计算裂缝倾角QJ（单位是°）表达式

2.3 裂缝开度和密度计算

由深浅侧向电阻率可以计算裂缝开度，但对于裂缝不发育储层（F＜0.4）其计算方法有所不同，以裂缝综合系数为判别依据，对常用的裂缝开度计算经验公式进行修正后，得到适合青西油田的裂缝开度表达式

将裂缝密度与白云岩含量、裂缝综合系数、岩性综合系数、裂缝开度、裂缝孔隙度等参数拟合，发现裂缝密度与白云岩含量、裂缝开度的相关性较高，得到裂缝密度计算公式

式中KD为裂缝开度，μm；DEN为裂缝密度，1/m.

2.4 裂缝渗透率和孔隙度计算

根据裂缝孔隙度解释的经验公式，结合岩心资料，对经验公式进行修正后，得到以下裂缝孔隙度和裂缝渗透率计算公式，由计算公式认为裂缝较发育和裂缝发育2类的计算方法一致

式中 φf为裂缝孔隙度，%；Kf为裂缝渗透率，×10-3μm2.

3 基质解释

裂缝性油藏的基质系统具有较大程度的储集能力，并通过较低的渗流通道向裂缝中补充油源，因此，对其孔隙度和渗透率的定量计算也很重要。

3.1 基质孔隙度的计算

计算孔隙度应用声波时差模型（威利公式）为

式中 φm为基质孔隙度；Δtma为骨架声波时差，μs/m；Δtfl为流体声波时差，μs/m；Δt为实际声波时差，μs/m.

Δtma受岩性的影响很大，不同岩石的声波时差差别较大，结合油田岩心类型及测井曲线，拟合储层骨架声波时差分别是：泥质白云岩Δtma=140 μs/m；白云质泥岩和白云质砂岩Δtma=160μs/m；储层流体声波时差Δtfl=620μs/m.

3.2 基质渗透率的计算

基于岩心资料和测井解释资料，利用“岩心刻度测井法”，回归出基质渗透率的计算模型，如图3所示。

图3 基质孔隙度φm和渗透率K m关系Fig.3 Relationship betweenφmand K m

得到基质渗透率Km的计算公式为

4 含水饱和度的计算

含水饱和度用来区分油水层，并提供计算储量的重要依据，不同区块含水饱和度计算有一定差别。

首先，根据不同区块深侧向电阻率和最大含水饱和度关系曲线回归公式，以便计算单井的最大含水饱和度，如图4所示。

图4 最大含水饱和度S wmax和深侧向电阻率R D关系Fig.4 Relationship between S wmaxand R D

则单井的最大含水饱和度公式为

然后根据最大含水饱和度和双侧向电阻率曲线计算单井的含水饱和度

式中Sw为含水饱和度；Swmax，Swmin分别最大含水饱和度和最小含水饱和度，小数；Cw为含水饱和度系数，其值计算公式为

5 测井曲线特征

对青西油田的裂缝综合系数F和岩性综合系数NC进行计算，绘制交会图如图5所示。

图5 裂缝综合系数F和岩性综合系数N C交会Fig.5 Crossplot between F and N c

储层分为干层、差油层和油层，其解释结果主要依据试油和成像结果，并借鉴了常规测井曲线所反映出的储层特征。从图上看出，有利储层受岩性和裂缝约束较明显，并且裂缝约束要大于岩性约束。对于油层，裂缝综合系数F大于0.48，岩性综合系数NC大于0.34，对于差油层，裂缝综合系数F大于0.36，岩性综合系数NC大于0.24，岩性综合系数下限并不高，说明在不同类岩石中都可能有油，但裂缝发育要求较高，亦即，即使在白云质泥岩中若裂缝发育，则仍然可能存在油层，这与油田储层特征一致，由此，也证实了裂缝综合系数F和岩性综合系数NC具有典型代表价值，依据这2个值进行的测井解释可靠准确。

经各参数解释方法计算和分析，总结出各类储层的测井曲线特征如下

1）油层测井曲线特征。如图6所示，油层测井曲线中，双侧向电阻率显示高电阻背景下的低阻值，声波时差出现明显的“指形”或“箱形”凸起，伽马曲线显示低值；解释参数道中，裂缝孔隙度、裂缝渗透率及裂缝密度明显增大，裂缝综合评价为发育或者较发育，岩性为白云质泥岩或泥质白云岩。

2）差油层测井曲线特征。如图6所示，差油层测井曲线中，双侧向电阻率依然为高电阻背景下的低阻值，声波时差出现锯齿状凸起，伽马曲线显示低值；解释参数道中，裂缝参数也明显增大，裂缝综合评价为较发育，成像显示低角度缝或者层间缝，岩性为白云质泥岩。

3）干层测井曲线特征。如图6所示，干层测井曲线中，电阻率高值亦或低值，声波时差亦有锯齿台阶状，伽马曲线出现明显的高幅“指形”凸起；解释参数道中，裂缝参数增大，裂缝综合评价为不发育或者一般，基质孔隙度和渗透率解释增幅较小。

4）水层测井曲线特征。如图6所示，水层测井曲线中，电阻率高阻低值，RD小于Rs，伽马曲线有高幅凸起；解释参数道中，裂缝参数增大，含水饱和度高值。

图6 各类储层测井解释综合图Fig.6 Characteristics of log interpretation curve for various kinds of layers

6 结 论

1）提出的岩性综合系数和裂缝综合系数的计算方法，在裂缝性储层评价方面的应用效果较好，可直观识别出油层和差油层。结合常规测井（声波时差、自然伽玛、电阻率）及基质孔隙度、渗透率参数等，又可识别出干层和水层。

2）裂缝综合系数大于0.48，岩性综合系数大于0.34；差油层：裂缝综合系数大于0.36，岩性综合系数大于0.24；干层：裂缝不发育或一般，基质孔隙度和渗透率均较低，伽马曲线出现明显高幅“指形”凸起；水层主要体现在深侧向电阻率小于浅侧向。