三孔隙度测井方法在识别裂缝中的应用

2021-10-18丁建平

北京石油化工学院学报 2021年3期

丁建平，赵越

(大庆油田公司第九采油厂地质研究所，黑龙江大庆 163853)

裂缝性地层中裂缝发育程度是非常重要的一项研究，裂缝越发育其产能越高。裂缝的复杂性和地球物理解释的多解性，每种测井方法都有一定的局限性；各种测井方法具有不同测井响应特点和探测深度，在获取信息上具有互补性，因此综合多种测井资料进行分析比单一方法评价裂缝更精确、更详细。在了解孔隙度测井系列(声波测井、中子测井、密度测井)测井响应的基础上，进一步探究用裂缝指示特性系数来开展裂缝的识别工作。

1 基本原理

裂缝对孔隙度测井系列的响应除了与裂缝本身的发育强度有关外，还与裂缝的形态和孔隙度测井类型有关。

根据声波测井原理，声波测量的是井筒中地层的滑行波，反映岩石的原生粒间孔隙度和层间缝，而对天然裂缝和诱导缝没有响应，如图1所示。

图1 声波测井原理图Fig.1 Mechanism of acoustic logging

中子测井是对地层单位体积的综合响应，发育裂缝的地层等同于孔隙度的增大。并且由于中子具有一定的探测深度(8～14英寸)，在同样裂缝张开度条件下，诱导缝一般增大较小，天然裂缝则增大较多，如图2所示。

图2 中子测井原理图Fig.2 Mechanism of neutron logging

密度测井测量的是岩石的总孔隙度，由于其探测深度(1～3英寸)小于中子测井，如果发育的是诱导缝，密度计算的孔隙度要大于中子孔隙度，而天然裂缝，二者相差不大，如图3所示。

图3 密度测井原理图Fig.3 Mechanism of density logging

2 声波时差孔隙度、中子孔隙度、密度孔隙度比较法

首先计算声波时差孔隙度、中子孔隙度、密度孔隙度比较法3种孔隙度。

声波时差孔隙度：

中子孔隙度：

Φcn=CN-VshΦsh

(2)

密度孔隙度：

(3)

式中：Φac为声波时差孔隙度，小数；DT为目的层声波时差，μs/m；DTma为岩石骨架声波时差，μs/m；DTsh为目的层附近较厚泥岩声波时差，μs/m；DTf为泥浆滤液声波时差，μs/m；Vsh为泥质含量，小数；Cp为压实校正系数；Φcn为中子孔隙度，小数；CN为目的层中子孔隙度，小数；Φsh为目的层附近较厚泥岩中子孔隙度，小数；Φden为密度孔隙度，小数；ρma为岩石骨架密度值，g/cm3；ρb为目的层密度值，g/cm3；ρsh为目的层附近较厚泥岩密度值，g/cm3；ρf为泥浆滤液密度值，g/cm3。

然后在裂缝不发育的砂岩地层对三孔隙度进行归一化处理，即：

Φcn=a1×Φac+b1

(4)

Φden=a2×Φac+b2

(5)

最后引入2个裂缝指示特征系数FR1、FR2：

FR1=(a1×Φac+b1)/Φcn

(6)

FR2=(a2×Φac+b2)/Φden

(7)

FR1、FR2对各种裂缝的判别如表1所示，据此可以识别出裂缝的有无及类型。

表1 裂缝指示特征系数表

3 裂缝识别实例

根据新站油田葡萄花油层8口井微电阻率扫描成像解释成果，选取大108-88、大110-72等5口井共12个裂缝不发育层，利用式(1)、式(2)及式(3)计算三孔隙度，如表2所示。

表2 新站油田葡萄花油层三孔隙度计算表

绘制中子孔隙度—声波孔隙度交绘图，结果如图4所示。

图4 中子孔隙度—声波孔隙度交绘图Fig.4 Diagram of neutron-acoustic porosity

对Φcn、Φac进行一致化处理，得到Φcn=0.488 0Φac+0.083 3，相关系数为0.808 9。

绘制密度孔隙度—声波孔隙度交绘图，如图5所示。

图5 密度孔隙度—声波孔隙度交绘图Fig.5 Diagram of density-acoustic porosity

对Φden、Φac进行一致化处理，得到Φden=0.845 7Φac-0.001 6，相关系数为0.803 8。

最后求得裂缝指示特征系数FR1、FR2分别为：

FR1=(0.488 0Φac+0.083 3)Φcn

FR2=(0.845 7Φac-0.001 6)Φden

该区块大112-102井，微电阻率扫描成像图解释为有微裂缝发育，现运用三孔隙度测井方法进行解释，结果如表3所示。

表3 三孔隙度测井方法对裂缝的识别

从表3中可以看出，大112-102井PI5-2层、PI6-1层裂缝指示特征系数FR1<1、FR2<1，说明该层发育天然裂缝。大112-102井微电阻率扫描成像图和XMAC图如图6所示。由图6中可以看出，在微电阻率扫描成像图上，该井在1 657.0～1 658.0 m发育垂直裂缝，裂缝走向为NE76°，裂缝宽度为1.24 mm。在XMAC图上，各向异性、反射波均显示较强，其各向异性方向为近东西向。由于泥浆滤液充填裂缝，造成裂缝处电阻为低值，在微电阻率扫描成像图上显示为暗色条纹。