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储层裂缝识别与预测

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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第 16 卷第 5 期 2009 年 9 月裂缝识别是指根据其在地质 、 地球物理等资料上的响应 ,认识并描述裂缝的特征 。 主要内容包括 :1)识别裂缝发育层段 ;2)识别裂缝发育地区 ;3)测量并统计裂缝参数 ;4)确定裂缝的类型 ,分析裂缝的成因 、影响因素和形成时期 ;5)建立裂缝参数与孔隙度 、渗透率和含油饱和度的定量关系[1]。1 心观测岩心裂缝观测是目前研究裂缝油气藏的一个重要而直接的手段 , 它是根据岩心裂缝发育情况对地层中裂缝进行的直观描述 , 是裂缝测井和地震研究技术的基础 ,也是对后者研究精度的直接检验 。 通过岩心 ,能够观察到裂缝的宽度 、间距 、密度 、产状 、充填 、含油气性 、层位 、孔隙性 、力学性质及组系关系等 。侧向电阻率双侧向曲线幅度差的显示特征主要受裂缝角度的控制 ,垂直缝和高角度缝一般显示为正异常 ,即深侧向电阻率大于浅侧向电阻率 ; 水平缝和低角度缝则显示为负异常 ,网状裂缝的深浅侧向读数更低 ,也存在差异现象[2]。侧向电阻率由于采用贴井壁测量 ,在裂缝发育段 ,当极板接触裂缝时 ,电阻率曲线出现低阻异常 ,往往表现为以深侧向为背景的刺刀状低阻突跳 。波时差声波时差一般随裂缝倾角的增加而降低 , 对水平缝和低角度缝的反映明显 ,通常有跳波现象 ,跳波的强度与裂缝张开度及线密度有正相关关系 。 在低角度缝处 ,声波时差明显降低[2],而高角度缝对声波传播影响不明显 。储层裂缝识别与预测王时林 秦启荣 苏培东(西南石油大学资源与环境学院 ,四川 成都 610500)摘 要 随着石油工业的飞速发展和对能源的巨大需求 ,裂缝型储层在油气勘探和开发中已经不断显示出其重要性 。储层中裂缝既是储油空间 ,又可以沟通储层中各种孔隙空间 ,成为油气运移的主要通道 ,对储层裂缝的识别和预测是勘探开发研究的重要内容 。单一研究方法不能满足精细预测需要 ,需要将各种方法综合运用 ,以达到指导勘探开发的目的 。从地质 、测井 、地震和特殊手段方面论述了裂缝识别与预测的方法及各种方法的优点 ,为裂缝识别与预测提供了一定的参考 。关键词 裂缝性储层 ;裂缝 ;识别 ;预测 ;综合方法中图分类号 : 文献标识码 :2008回日期 :2009者简介 :王时林 ,男 ,1984 年生 ,在读硕士研究生 ,2007 年毕业于中国石油大学 (华东 )资源勘查工程专业 ,主要从事构造 、裂缝方面的研究 。 of u 10500, of in of of of in to of of of a of 1005009)05 油 气 田 9 月 第 16 卷第 5 期断 块 油 气 层密度裂缝处会造成补偿密度测量的尖锐低值 , 密度补偿曲线则具有明显相反的高值 , 反映了裂缝形成井壁不规则的程度 。子孔隙度在致密基岩段 ,中子孔隙度曲线成一条平直直线 。若中子测井仪探测范围内有裂缝存在 , 则将对中子孔隙度测井产生贡献 ,导致中子孔隙度变大 。径与井壁相切割的高角度裂缝造成井壁附近岩石强度降低 ,形成沿裂缝走向的垮塌 ,双井径曲线出现一个方向井径大于钻头直径 , 另一个方向井径接近于钻头直径的椭圆现象 。 在常规测量的单井径曲线上同样存在裂缝发育处井径较致密层扩大的现象 。像测井识别裂缝与常规资料相比 , 成像测井具有分辨率高和直观性等特点 。因此 ,成像测井资料中的裂缝响应特征更为直观 。电成像测井天然有效裂缝在原始状态下是开启的 。 在钻井过程中 ,由于钻井液压力差异 ,会造成泥浆侵入地层 ,使微电阻扫描和井周围反射声波图像显示出低阻 、 低放射幅度的暗色条纹 。在钻井 、测井施工过程中 ,由于应力释放 、起下钻 、测井 、应用特种钻头等因素 ,在井壁上造成划痕和钻井诱导缝[3]。 诱导缝与天然裂缝在形态上有以下区别 :1)诱导裂缝排列整齐 , 规律性强 , 而天然裂缝分布不规则 ; 诱导裂缝往往呈 180°对称分布在 2 个极板上 ,而天然裂缝通常单个出现 ,或成对出现但并不对称 。2)天然裂缝的缝面不太规则 ,且缝宽有较大的变化 ,而诱导缝的缝面形状规则且缝宽变化很小 ; 天然裂缝的开度不稳定 ,时宽时窄 ,边缘不光滑 ,而诱导裂缝的开度稳定 ,边缘光滑 ,缝面平直 。 3)诱导裂缝的径向延伸都不大 ,故深侧向测井电阻率下降不明显[4]。层倾角测井电导率异常方法电导率异常检测法是应用高分辨率地层倾角测井提出的 4 条微电阻率曲线 、3 条角度曲线和 2 条井径曲线 , 依据开启裂缝在电阻率曲线上显示的低阻特征进行裂缝识别 。由于仪器在井内旋转 ,斜交裂缝和高角度裂缝在不同极板的低阻响应不同 ,因而在程序上 ,首先进行高导异常截止 ,进而进行相邻板相关对比 ,去掉泥质条带等噪声干扰 ,最终达到保持裂缝异常目的 。值得注意的是 , 地层倾角测井难以区分泥质条带和低角度及水平裂缝 ,处理时都作为噪音予以消除 ,处理结果只能反应出高角度和斜交裂缝[3]。震方法岩石中裂缝的存在 , 尤其饱含流体的裂缝会导致致密岩石物理性质的差异 ,形成物性界面 ,引起储层地震波反射特征的改变 , 从而在地震剖面上指示裂缝的存在 。受分辨率的影响 ,从地震资料上很难获得精确全面的裂缝参数[1]。率分析法曲率分析法是根据层状岩石的弯曲程度 (曲率 )预测裂缝的发育程度 。 ]指出 ,层状岩石裂缝的发育程度与岩层曲率密切相关 , 并建立了裂缝发育程度与曲率的定量关系 。据分形理论预测根据分形理论 ,断层和裂缝具有相似的分形结构 ,只是尺度上存在差异 。 这是通过断裂分析预测裂缝的理论依据 。 通过分析断层的分形特征 (分数维 )和断裂强度 ,可以定性预测裂缝的发育程度 。算机层析成像技术层析技术的全称是 X 射线计算机层析成像技术(6运用 术测定岩石和流体特性 ,即线性衰减系数 (μ),μ 是对穿过研究对象的那部分 X 射线的度量 。X 射线信号源绕着样品旋转 ,可显示出裂缝的空间产状和变化情况 。可以在无损岩心的情况下观察了解其内部裂缝的发育情况 。含有裂缝的岩心经扫描后得到的 一般均可以清楚地看到在基质较浅的区域内发育条状或线状的深色区域 ,连续的低密度区 ,即是裂缝的所在 ,它的 一般较低 。 另外 ,裂缝中的充填物质不同 ,其 不同 ,通过 进而确定裂缝的有效性 。通利波斯通利波沿井壁表面传播 , 其能量从井壁开始向两侧呈指数衰减[8]。 在井眼中 ,低频的斯通利波传播类似于活塞运动 ,使得井壁在井径上膨胀和压缩 ,裂缝的存在会使斯通利波产生反射 ,导致能量的衰减[9]。 同时 , 裂缝的倾角增加引起斯通利波幅度变化的数值大约正比于裂缝与井壁切割面值的增加[10在裂缝存在的地方 , 斯通利波波形会在声波变密度图上形成为干涉图形 , 这些干涉图形定性看为人字形图形或时间上的相移 , 而反射和折射的结果就是产生能量的衰减 ,时差的增大 ,以及传播时间的增大 。32第 16 卷第 5 期 2009 年 9 工神经网络人工神经网络 (识别裂缝的特点是 :避开事先建立的测井解释模型 , 通过本身算法结果自动确定裂缝带与各测井响应或特征参数之间的复杂关系[12]。经网络以分布式储存信息 , 采用并行处理的方法 ,这决定了其非区域性 ,对信息处理体现了以动力学网络的运行过程[13]。基本思想是 :通过网络输出误差的反向传播 ,不断调整和修改网络的连接权值和阈值 ,使误差函数沿梯度方向下降 ,达到最小[14]。夫 (换霍夫变换是一种用于区域边界描述的方法 , 在检测直线段 、 圆和椭圆等形体边界中得到了较广泛的应用[15]。 霍夫变换的基本思想是将图像的空间域变换到参数空间 , 用大多数参数点满足的某种参数形式来描述图像中的曲线 。由于裂缝在电阻率成像测井图上 ,经展开后为正弦曲线 ,此正弦曲线的方程可以写为[16]y="Φ+A 为幅度 ;T 为周期 ;Φ 为初相位 ;将以 x,y 为坐标的空间域转换为 A,Φ,对落在参数空间各区域的点数进行统计 ,具有最多点数区域所对应的参数值即是所要识别的正弦曲线参数 。 这种空间转换的示意图见图 1。a 正弦曲线空间域 b 参数域坐标图 1 色综合评判法实际地质情况往往复杂多变 , 也总会受到各种因素的干扰 。 因此 ,裂缝的识别具有多解性 。 某地层内的裂缝系统往往由大大小小的裂缝子系统组成 , 由于它们在同一地质条件下形成 ,各子系统之间相互关联 、相互制约 ,所以 ,裂缝是一个多因素 、多层次 、多目标的复杂系统 。 系统中一部分子系统是已被钻探及地震勘探所揭示的白色信息 ,又有尚未被人们发现的黑色信息 ,而更多的则是人们既知道一些又不很清楚的灰色信息 。 因此 ,裂缝的识别是一个典型的灰色系统 ,这是我们利用灰色系统理论识别裂缝的前提 。 根据灰色系统理论 ,通过合理选取已知井的各评价参数特征值 ,利用灰色关联分析方法去白化未知裂缝系统发展态势 ,通过未知子系统与已知模式的系统化关联 , 评判未知子系统的裂缝特征[17]。2 结束语就目前国内勘探开发现状来看 , 各个油区地质条件的复杂性和多解性 , 我们很难用单一方法来识别和预测裂缝 ,只有通过各种常规 、非常规方法的结合 ,综合各种资料 ,利用多种手段对裂缝进行识别和预测 ,达到相互补充 ,相互验证的目的 。裂缝研究现今只停留在定性研究阶段 ,还无法找到定量研究的合适方法 ,这也是裂缝识别和预测的一个趋势 。参 考 文 献[1] 戴俊生 ,汪必峰 J]2003,10(1):13] 蒲 静 ,秦 启 荣 J] 油 气 藏 ,2008,15(3):93] 王鹏 ,金卫东 ,高会军 ,等 电成像测井资料裂缝识别技术及其应用 [M]石油工业出版社 ,2004.[4] 高松洋 ,申辉林 D]中国石油大学 ,2007.[5] ]. 991,75(8):13006] 张昌明 ,李联伍 术在储层研究中的应用 [M]石油工业出版社 ,1996.[7] 赵碧华 T 扫描技术观察油层岩心的孔隙结构 [J]1989,11(2):578] 黄文新 ,历元彬 J]1994,16(增刊 ):269] 何涛 J]2002,38(4):51010] 李长文 J]自然科学版 ,1996,20(3):16211] E, ]989,54(10):127412] 申辉林 ,高松洋 P 神经网络进行裂缝识别研究 [J]2007,14(2):6013] 邓聚龙 M]华中理工大学出版社 ,1985.[14] ]989,54(10):127415] 郑南宁 M]. 北京 :国防工业出版社 ,1998.[16] 邹成春 ,史謌 换快速检测方法 [J]2002,38(4):117] 江同文 ,颜其彬 ,洪庆玉 ,等 ]1996,23(2):35编辑 高学民 )王时林 ,等 :储层裂缝识别与预测33
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