顺北和托甫台区块奥陶系断裂结构单元测井响应特征初探

2020-05-06徐中祥张晓明蔺学旻马雪健

油气藏评价与开发 2020年2期

邹榕，徐中祥，张晓明，蔺学旻，马雪健

（1.中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830000；2.中国石化碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室，新疆乌鲁木齐830011）

近年来，随着塔里木盆地油气勘探在顺北地区特深碳酸盐岩领域获得重大油气突破，揭示了顺北地区及邻区发育的克拉通内中小滑移距走滑断裂体系对奥陶系碳酸盐岩具有明显的“控储、控藏、控富”作用。随着油气勘探的不断深入,人们对断层在油气运聚成藏和保存中所起作用的认识也不断加深,即断层控藏主要体现在其对油气具有输导和封堵双重作用。因此,国内外学者就断层对油气输导、封堵机理和影响因素进行了大量研究,但从测井角度分析断裂内部结构方面尚未见系统阐述。地震资料的分辨率有限，很难对断裂内部结构进行精细刻画，而测井资料具有高分辨率的特点，在断裂内部结构分析中能够起到较为重要的作用。本文从测井角度出发，结合地质剖面，对断裂进行了定性的内部结构分析,总结了断裂内部各结构单元的测井响应特征，为断裂内部结构的刻画与建模提供初步认识。

1 断裂内部结构概述

断裂不是一个简单的二维面，而是一个具有复杂地质结构的三维地质体，根据物质组成、结构特征、裂缝发育程度等因素可将其内部划分出断层核、破碎带、裂缝带、分散裂缝等具有不同物性特征的结构单元类型。各结构单元物性的差异是断裂在油气运聚成藏过程中具有输导、封堵双重性的物质基础和最根本的原因，断裂内部结构的时空演化影响其内部结构发育特征，即影响了结构单元的物性特征，从而决定了其在油气运聚过程中所起到的作用[1-5]。

断裂主要由四种类型的断裂结构单元构成：①断层核，一般充填物以断层泥为主，比较致密，成像上可能表现为黑色宽条带的特征，常规上表现为电阻率孔隙度尖峰状特征；②破碎带，一般充填物以角砾为主，角砾和角砾之间有一些空间，可能形成断裂空腔，成像上表现为亮色斑块状特征，断层核破碎带在测井曲线上表现为类似洞穴的特征；③裂缝带，距断裂中心比较近，裂缝密度高，孔渗性好，成像上表现为裂缝密集发育的特征，常规上表现为电阻率双轨低值特征；④分散裂缝，距断裂中心比较远，裂缝密度低，孔渗性差，成像上表现为比较分散的裂缝特征，常规上表现为电阻率梳状低值特征（图1）。

2 断裂各结构单元测井特征

2.1 断层核

图1 断裂内部结构Fig.1 Internal structure of fractures

断层核是由软弱岩性的断层泥、碎裂化的细小颗粒构成，主要分布于断层面附近。在断层活动过程中，断层核部发生强烈的挤压、撵摩，碎裂化的细小颗粒和软弱岩性紧密排列，形成致密隔层[6-7]。

断层核在测井资料上表现为类似巨缝的特征，伽马无变化或略微增大，电阻率指状尖峰低值特征，三孔隙度一般明显增大，井径无变化，钻时小幅降低，成像上为黑色宽条带，漏失量一般较小，漏失井段较短，个别井有放空现象。

通过对A、B 和C 三口井的成像资料进行分析，这三口井都打到了黑色宽条带，可能是断层核，两边发育一些裂缝。A 井洞顶倾角70°，B 井洞顶倾角27.3°，C 井洞顶倾角70.5°。A 井放空0.63 m，但是在成像上断裂只有0.2 m 宽，推断是因为断裂倾角为70°，井眼斜着穿过断裂造成（图2）。

2.2 破碎带

破碎带多为由断层角砾岩、碎裂岩等构成的断层岩混杂带，一般来说，越靠近断层的中心，岩石的碎裂作用越严重，岩石颗粒粒度越细。如果破碎带内仅发育单一的断层角砾岩，由于其棱角状的存在形式，可使得破碎带残留大量孔隙、裂缝以及断裂空腔等优势空间，渗透性很好，可能形成网状的运移通道，也能形成裂缝-洞穴型储层[8-11]。

图2 断层核测井特征Fig.2 Log characteristics of fault core

破碎带在测井资料上表现为类似洞穴的特征，伽马无变化或略微增大，部分井洞穴上部有一段伽马低值，电阻率大幅降低，且一般呈明显正差异，中间都有致密隔层，电阻率曲线呈现“两低一高”或者“三低两高”的特征，三孔隙度明显增大，反应不一致，大多明显扩径，钻时大幅降低，成像上静态图为暗黑色条带，动态图上可见亮色斑块状特征，可能为角砾，漏失量一般较大，漏失井段较长，部分井有放空现象。

通过研究D和E两口井的成像资料，初步分析了这两口井钻遇断裂的内部结构特征：D 井7 786 m 以上为围岩，7 786 ～7 788 m为裂缝带，7 788 ～7 795 m为破碎带（洞顶倾角18°），7 795 ～7 797 m为裂缝带，7 797 m 以下为围岩，破碎带井径扩径严重，孔隙度较大，断层核井径扩径小，孔隙度较小，可能是由于破碎带比断层核疏松造成的；E 井6 353 m 以上为围岩，基本没有裂缝带，6 353 m以下为破碎带（洞顶倾角70°），破碎带的下部没有测到，无法确定破碎带的下边界，E 井钻遇了一个9.07 m 的放空，但是成像上还测到了井壁的信息，井径也没有出现限幅的情况，说明这个储层是一个宽度很窄的储层，根据成像井径臂的伸展宽度计算，该储层的宽度不会超过0.6 m，大概是一个高9.07 m宽0.6 m的一个空间，这个空间可能是发育在破碎带内的一个断裂空腔。这两口井钻遇断裂的裂缝带都较窄，破碎带以角砾充填为主，中间有致密隔层（图3）。

2.3 裂缝带

裂缝带通常表现为多方位、多种性质的裂缝交错分布，形成纵横交错的裂缝网络，其渗透性主要受裂缝发育密度、裂缝的连通程度、后期成岩环境、地下流体成分、循环畅通程度和热演化程度等影响因素控制。断裂发育过程中至裂缝被胶结充填之前，裂缝带的裂缝大多是处于开启状态的，具有比破碎带更高的孔渗性，是断裂储层发育的主要部位，也是油气运移的优势通道区域[12-14]。

裂缝带在测井资料上表现为裂缝密集发育的特征，伽马曲线无变化，电阻率大多呈双轨低值，电阻率曲线呈现“两低一高”或“两高一低”的特征，个别井呈锯齿状低值，三孔隙度无变化或略微增大，井径与钻时都无变化，成像上以高角度缝为主，部分裂缝不完整或有充填，部分井中间发育网状缝，呈现“共轭缝”特征，漏失量一般较小，漏失井段较短，没有放空现象。

通过研究D、F、G 三口井的成像资料，初步分析了裂缝带的成像特征：D 井7 944 m 以上为围岩，7 944 ～7 969 m为北东向高角度裂缝，7 969 ～7 974 m为网状裂缝（电阻率低值尖峰、漏失位置），7 974 ～7 980 m 为低角度北西向裂缝，7 980 ～799 4 m 为诱导裂缝，7 994 m 以下为围岩；F 井7 720 m 以上为围岩，7 720 ～7 727 m为诱导裂缝，7 727 ～7 732 m为北东向高角度裂缝，7 732 ～7 735 m 为网状裂缝（电阻率低值尖峰、漏失位置），7 735 ～7 745 m为北东向高角度裂缝，7 745 m 以下为围岩；G 井6 254 m 以上为围岩，6 254 ～6 260 m 为北西向高角度裂缝，6 260 ～6 263 m 为网状裂缝（电阻率低值尖峰、漏失位置），6 263 ～6 268 m 为北东向高角度裂缝，6 268 m 以下为围岩。裂缝带的漏失点大多都位于裂缝带中间电阻率最低的位置，成像上表现为共轭缝的特征（图4）。

2.4 分散裂缝

分散裂缝表现为随着远离断层中心，裂缝发育密度降低，孔渗性也随着变差，直至区域原岩水平[15]。分散裂缝的测井特征表现为伽马、井径、钻时曲线都无变化，电阻率呈梳状低值，三孔隙度曲线无变化或略微增大，成像上以高角度缝为主，产状较单一，裂缝较分散，一般无漏失（图5）。

图3 破碎带测井特征Fig.3 Logging characteristics of fractured zone

图4 裂缝带测井特征Fig.4 Log characteristics of fracture zone

3 水平井钻遇断裂典型内部结构分析

C 井是部署在托甫台两条次级断裂交汇处的一口开发井，井眼与一条断裂近似平行，底部钻穿另一条断裂，完钻井深7 569 m，水平位移1 121.72 m。在7 109 ～7 111m 钻遇溢流漏失，漏失19.1 m3，测井曲线特征表现为伽马增大，电阻率指状尖峰低值，三孔隙度明显增大，井径扩径严重，钻时小幅降低，成像上为黑色宽条带、巨缝特征，分析认为这可能是第一条断裂的断层核，两边的曲线基本对称，成像上裂缝较发育，可能是断裂两边的裂缝带。该井近似平行地穿过第一条断裂，所以在测井资料上裂缝带很宽，真实的裂缝带宽度应该比此宽度小很多。

图5 分散裂缝测井特征Fig.5 Log characteristics of dispersed fractures

该井在下部可能还钻遇了第二条断裂，电阻率表现为中间高两边低的特征，中间有一段高阻段，两边相对低值并且基本对称，中间高电阻率井段较致密，没有钻遇放空漏失，可能是由于断层核破碎带被全充填。7 505 ～7 532 m、7 536 ～756 0 m 电阻率相对较低，成像上裂缝发育，可能是裂缝带；7 532 ～7 534 m成像上表现为黑色宽条带特征，可能是断层核；7 534 ～7 536 m成像上表现为亮色斑块状特征，可能是破碎带。结合断裂图分析，该井可能钻穿了两条断裂，且两条断裂结构相对比较完整，第一条断裂与井眼近似平行，夹角较小，第二条断裂与井眼夹角较大，整个井段基本上都在两条断裂中穿行[16-19]（图6、图7）。