268测 井 技 术1999年青海柴西地区常规测井裂缝识别方法 孙建孟 刘 蓉* (石油大学山东)
梅基席* 申辉林
(青海石油管理局*)
摘要
孙建孟，刘蓉，梅基席，申辉林.青海柴西地区常规测井裂缝识别方法.测井技术,1999,23(4):268～272
根据青海柴西地区裂缝油气藏的测井系列特点，探讨了用常规测井资料导出一些特征参数，以突出裂缝显示的方法和技术，在此基础上结合地层倾角资料进行了储层类型划分和流体性质识别研究。采用的裂缝识别方法有曲线变化率法、孔隙结构指数法、视地层因素指数法、饱和度比值法、孔隙度比值法、骨架指数比值法、等效弹性模量差比法、电阻率侵入校正差比法、综合概率指数法，地层倾角的电导率异常检测(DCA)和裂缝识别测井(FI L)法。通过对该油田十几口井的处理结果表明这些方法综合应用效果较好。 主题词: 柴达木盆地 测井数据 裂缝识别 流体性能 [储集层类型] 地层倾角测井
ABSTRACT
S un Jianmeng,Liu Rong,Mei Jixi,S hen Huilin.Fracture Identification Technique by C onven-tional Logs f rom Western C haidamu Basin,Qinghai Oilfield.W LT,1999,23(4):268～272 Acco rding to the logging suits used in western Chaidam u Basin,Qinghai Oilfield,characteristic parameters a re deriv ed fro m conv entional lo gs to highlig ht fracture indicatio n.And then combined w ith diplog data,identifica tion of reserv oir type and fluid ty pe is made o n the basis of fracture identifi-ca tio n.Fracture identificatio n techniques ado pted include curv e changing ra te,po re structure index, apparent fo rmatio n facto r,satura tion ratio,po rosity ra tio,ma trix index ratio,relative difference ratio o f equiv alent elastic m odulus,relativ e difference ratio of resistiv ity cor rectio n fo r invasio n,co mpo site probability index,diplog co nductivity anomaly identification and fracture identifica tion lo g.The pro-cessed results fro m m ore than ten w ells sho w tha t these m ethods a re quite effectiv e.
S ubject Terms:Chaidam u Basin logging data fracture identificatio n fluid proper ty reser-v oir ty pe diplog
引 言
裂缝性油气藏的勘探开发在我国已有40多年的历史，但受这类油气藏本身固有的复杂性、非均质性影
响和技术装备发展水平的限制，使得这类油气藏评价仍存在很多困难。近年来，成像测井技术的出现为评价这类油气藏提供了强有力的工具，但受经济效益的制约，不可能在大量井中使用这类先进技术。另一方面，过去用的都是老测井系列，需要对老井进行重新评价。因此，无论从经济因素考虑，还是从油气藏评价的角度看，都存在着深入研究常规测井系列，以解决复杂地质问题的迫切需要。本文以青海柴西地区裂缝性油气藏为例，着重从裂缝识别、储层分类、流体识别等方面进行了探讨。
应用曲线变化率法进行裂缝识别
纵向分辨率较高、探测深度较浅的测井方法，如微电极、微侧向、声波、密度、中子、自然伽马测井等发生
图1 A井裂缝综合解释成果图异常变化时可能指示裂缝，其依据是裂缝的存在引起
测井响应的高值或低值异常。但每种方法都有其有利
条件和不利因素，如在泥岩段，自然伽马测井变化率对
应着扩径的影响，而不是裂缝的影响。一般可采用三点
法或五点法计算曲线变化率。
ΔX i=(|X i-1-X i|+|X i+1-X i|)/2
或ΔX i=1
4
∑1
j=-2
|X i+j-X i+j+1|
式中 X i——各种测井方法当前点的测井值;
X i-2——各测井方法当前点前2点的测井值;
X i-1——各测井方法当前点前1点的测井值;
X i+1——各测井方法当前点后1点的测井值;
X i+2——各测井方法当前点后2点的测井值;
ΔX i——各种测井方法当前点处的测井曲线变
化率。
实际采用的方法有AC、R XO、CAL、GR曲线变化率等。图1是A井裂缝综合解释成果图，第四道为曲线变化率指示曲线，可看出曲线变化率大的点子对应着裂缝发育带。同在其下部泥岩段虽然也表现出较大的曲线变化率，但并非裂缝发育段。因此在应用本类方法时需注意分析排除不利因素的干扰。 用裂缝指示曲线法进行裂缝识别
综合利用各种方法，构造新的物理量突出裂缝测井响应异常，能更有效地指示裂缝。根据青海油田资料特点，提取了岩石孔隙结构指数、地层因素比值、饱和度比值、三孔隙度比值、声波骨架指数、交会骨架指数、弹性模量差比法、电阻率侵入校正差比法。在此基础上进一步构造了裂缝综合概率指数法。
1.岩石孔隙结构指数法
岩石孔隙结构指数(m)是阿尔奇公式F=a/O m中的系数，它的大小反映岩石导电的孔隙曲折度，裂缝的发育使m→1。因此,m值越低说明裂缝越发育。通过大量的岩石实验或纯水层的深探测电阻率和孔隙度测井资料可以确定a、m，进而可获得a、m的经验关系及其经验系数A、B。其一般形式为
m=A-B×lg a
实际计算时应用阿尔奇公式，先计算出地层因素和孔隙度，再计算m
m=A-B lg F
1+B lg O
式中 A、B——经验系数，用统计方法获得，这里取A = 1.95,B= 1.1;
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269
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第23卷第4期孙建孟等：青海柴西地区常规测井裂缝识别方法
F ——地层因素，由R 0/R w 求得,(实际计算时,
用R XO 近似R 0代替);
O ——孔隙度，由声波速度或其它方法获得。2.地层因素比值法
地层因素F 取决于地层的岩性、孔隙度和孔隙结构复杂程度。在岩性一定的情况下,F 取决于孔隙度和孔隙结构。这里利用了电阻率测井求出的地层因素与孔隙度测井求出的地层因素在反应岩石性质上的差异，构造了地层因素比值F RP 。
由电阻率测井计算出的地层因素定义为
F R =R 0/R w
实际应用中，用R t 代替R 0则有
F R ≈R t /R w
由孔隙度测井计算得出的地层因素定义为
F p =a /O m
取F R 与F P 的比值得到地层因素比值F RP 为
F RP =F R /F P =R t O m
/(aR w )
式中 R w ——地层水电阻率;
R t ——深侧向电阻率。
当地层中存在裂缝时，裂缝使孔隙度增大，孔隙结构指数m 减小,F P 明显减小，导致F RP 上升。
3.饱和度比值法
裂缝性地层作为一种双介质渗滤系统，泥浆及其滤液的侵入非常复杂，但其基本的侵入规律是井壁附近侵入严重，远离井眼的地层侵入减弱，故有S X O ≥S W 取比值有
S WX =
S W S XO =(R w R XO R mf R t
)1
n 由上式可见，裂缝越发育，侵入越严重，深、浅电阻率差异越小,S WX 越趋近于1，因此,S WX 可作为裂缝指示参
电能质量评估检测>扫地机器人方案
数。但裂缝十分发育时，截割式侵入导致S XO ≈S W ，这时该法失效。
4.三孔隙度比值法
由三孔隙度测井的测量原理知，中子测井和密度测井反映了地层总孔隙度的大小，声波速度测井主要反映原生的粒间孔隙度和水平裂缝。因此在裂缝性地层中，通过求得总孔隙度O t 、中子孔隙度O N 、密度孔隙
度O
D 、声波孔隙度O S ，可构造比值R P R P =
|O t -O S |O t
式中 O t =O 2D +O 2
N
2 O D =
d ma -d b
d ma -d f
O N =O N -O ma O nf -O ma O S =Δt -Δt ma
太阳影子定位技术Δt f -Δt ma
当R P 越大时，说明次生孔隙度越发育，即裂缝、
溶孔越发育。
5.骨架指数法
根据裂缝对密度测井和声波测井响应的差异，通过计算声波骨架指数和密度骨架指数，构造交会骨架指数来识别裂缝。由声波测井孔隙度公式得出声波骨架指数
S ma =
Δt -Δt f ×O S
1-O S
进一步把密度测井孔隙度O D 代入上式，得出密度骨架指数
D ma =
Δt -Δt f ×O D
1-O D
交会骨架指数定义为
X ma =|S ma
D ma -1|
地层中裂缝发育时,O
D >O S ,S ma >D ma ,X ma >0；地层中裂缝不发育时,O D ≈O S ,S ma ≈D ma ,X ma ≈0。因此,
X ma 可用来指示裂缝。
6.等效弹性模量差比法E M R
等效弹性模量主要用于识别含气裂缝性地层，因为天然气对纵波速度和密度反应较敏感。地层等效弹性模量E c 由声波和密度测井按下式计算
E c =
d b Δt 2c
×1016
式中 E c ——地层等效弹性模量,GP a ;
Δt c ——地层纵波时差,μs /m ;
d b ——地层体积密度,g /cm 3
。
由体积模型可计算出地层100%含水时的等效弹性模量E cw
E cw =
d bw Δt 2cw
×1016
=O t d w +(1-O t )d ma [O t Δt w +(1-O t )Δt ma ]
2×1016
式中 d bw ,Δt cw ——岩石100%含水时的密度和声波时
差;
d w 、d ma ——地层水和骨架的密度; Δt w 、Δt ma ——地层水和骨架的纵波时差;
O
t ——地层总孔隙度。取两者的差比，则有
E M R =
E cw -E c
E c
当地层为含气的裂缝地层时，声波时差增大、密度减小,E cw >E c ，则E M R >0；当地层为致密性地层或含
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270·测 井 技 术1999年
水的裂缝性地层时,E c ≈E cw ,E M R ≈0。因此，应用此法可以识别出含气的裂缝性地层。
7.电阻率侵入校正差比法R TC 电阻率差比R TC 定义为
R TC =
R t -R LLS
R LLS
式中,R t 为经过侵入校正的地层真电阻率，由下式计算
R t = 2.589R LLD - 1.589R LLS
R LLD 、R LLS 分别为深、浅侧向电阻率。
当地层为裂缝性油气层时,R t >R LLS 、R TC >0；当便当袋
地层为裂缝性水层或致密地层时R t ≈R LLS 、R TC ≈0。该方法适用的条件是泥浆滤液沿裂缝侵入的深度在双侧向的探测范围内。
8.综合概率指数法
各种方法在实际应用时，都有其有利条件和不利因素，为此提出了综合概率指数法进行裂缝识别。基本方法是：将各种计算的特征参数曲线，同钻井取心段的岩心观测资料对比，分析各特征参数反映裂缝的能力，并确定其加权系数，然后将所有特征参数进行综合，得出反映是否存在裂缝及其发育程度的综合指标，然后根据综合指标的大小进行裂缝发育级别分类。关键是加权系数的确定，具体步骤如下:
(1)根据所提取裂缝特征参数的异常，在关键井取心层段确定各种特征参数反映裂缝发育的有效厚度h i ,i =1,2,…,m (m 为反映裂缝特征参数的个数)
(2)计算各种特征参数反映裂缝厚度的百分比:p i
=h i /H (H 为关键井取心层段的厚度)
(3)计算出各种特征参数反映裂缝的权系数w i
w i =p i /∑m
j =1p j
(4)对所提取特征参数，按下式得出综合反映裂缝发育程度的综合指数c WP
c WP =
∑
切铝锯片m
i =1
w i x i
式中 x i ——第i 种反映裂缝的特征参数值;
w i ——第i 种反映裂缝特征参数值的加权系数。
显然,c wp 越大，裂缝越发育，再结合地质和录井资料可以对裂缝发育程度作出合理的分类。确定反
映裂缝的权系数w i 时，注意选取不扩径的微裂缝发育段，因为一旦发生扩径通常各种方法都可指示裂缝发育。
结合油田的地质实际和裂缝发育情况，将裂缝发
育类型划分为C 、B 、A 三大类，分别表示裂缝欠发育、裂缝发育和裂缝很发育。图1中左起第一道为应用上
图2 C 井GR -R t 交会图(2975～3058m )
述方法计算得到的裂缝指示曲线，它们综合加权构成第一道的裂缝综合发育指数曲线，分别涂以不同的颜，对应着A 、B 、C 三个发育级别，其中黑对应着A
级。裂缝等级与试油资料和岩心分析资料对应较好，说明提出的方法是切实可行的。
地层倾角测井裂缝识别
地层倾角测井是能揭示井眼附近裂缝发育方位信息的常规测井方法，它对研究裂缝发育规律具有重要意义。电导率异常检测(DCA)是用来指示高角度裂缝的一种方法。先将相邻极板的电导率曲线相减，求得其差值，出大于某一门限的差值；当在一定的对比长度内大于某一门限的连续的差值点数(累积厚度)达到一定数值时，就显示出一个异常，即电导率异常。它是由裂缝引起的泥浆深侵入造成的，利用它可检测出高角度裂缝。裂缝识别测井(FIL)把互成90°的4条微电导率曲线，按极板顺序两两重叠(即1-2、2-3、3-4、4-1号极板曲线重叠)得到4组重叠曲线，利用重叠幅度差指示裂缝。一般而言，当仪
器位于水平裂缝部位时，同深度上测出相近的电导率，重叠曲线上出现高电导率异常井段，但重叠曲线的幅度差较小。当仪器位于高角度裂缝或斜交裂缝时，常有一个或两个极板遇到裂缝，它们相应测出高电导率异常，并在纵向上有一定扩展(即有一定厚度)，重叠曲线幅度差明显。
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271· 第23卷 第4期孙建孟等：青海柴西地区常规测井裂缝识别方法
B 井应力分析表明主应力场W 1=19°，处理井段为4360～4530m，具体结果见表1。由表1可看出4号极板电导率异常显示强烈，因此裂缝的主方位对应4号极板方位。该方位与主应力方向近垂直，符合第一破裂定律，这一点也由岩心分析证实。
表1 B 井地层倾角裂缝处理解释成果表井段/m
电导率异
常D CA 裂缝显示及发育方位
裂缝识别F IL 显示
注释
4360～4370
DCA 有显
示
曲线重迭有幅度差裂缝发育程度中等
4370～43904号极板显
示强烈，发
育方位100°～280°3-4、1-4极板重叠幅空调温度控制器
度差强烈
裂缝发育程度高
4390～44004号极板显
示强烈，发
育方位300度3-4、1-4极板重叠幅
度差强烈
裂缝发育程度高
4400～44174号极板显
示一般，发
育方位270°～300°3-4、1-4极板重叠幅
度差一般
裂缝发育程度中等
4417～44504号极板显
示强烈，发
育方位270°～310°3-4、1-4极板重叠幅
度差强烈
裂缝发育程度高
4450～45504号极板显
示强烈，发
育方位290°～315°3-4、1-4极板重叠幅
度差强烈
裂缝发育程度高
4500～45301、2、3、4号
极板均有显示，发育主方位315°～135°，次方位225°～45°
3-4、1-4极板重叠幅度差不明显。
裂缝发育程度较弱
裂缝性储层分类标准研究
根据对青海油田裂缝性储层的统计研究表明储层的好坏取决于裂缝和溶孔的发育程度及其组合关系。测井原始曲线和测井计算曲线都可用来进行储层类型划分。根据前面的计算分析和理论，对所有可提取的裂缝性储层特征参数，根据其对裂缝的敏感性分析和大
量的实际井资料处理，给出每种方法的加权系数，取其加权和作为裂缝综合发育指数曲线，通过实际资料对比和岩心分析，把它划分为A 、B 、C 三级，分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层。它们分别是:(1)Ⅰ类较好的储层。该类储层为裂缝—溶孔型储层，既发育裂缝又发育溶孔。测井曲线异常特征明显、井径扩大、声波时差增大、各种裂缝指示曲线均有显示，裂缝综合发育指数A 级。钻井过程中也有异常显示。如图1所示，图黑为A 级，对应着该井裂缝发育段，为Ⅰ类储层。(2)Ⅱ类较好的储层。这类储层为溶孔型储层，主要由高盐度矿物溶解
所致，缺乏裂缝，测井曲线特征不明显(无扩径现象)。第五道上裂缝指示曲线幅度异常较弱，对应Ⅱ类储层。(3)Ⅲ类较差的储层。这类储层为裂缝性储层(很少有基质孔和溶孔)。狮子沟为一组高角度构造缝，南依山主要为水平的层间缝(毛管力曲线几乎平行于纵坐标)。测井曲线异常特征微弱需认真分析。在图1中为C 级，一般与B 级交互出现，这种现象与裂缝的非均匀发育有关。(4)Ⅳ类非储层。这类地层为致密层，测井曲线无异常显示，交会图分析、测井处理结果孔隙度、渗透率趋于零。在图1中位于C 级以下。
孔隙流体识别研究
通过大量的交会图分析和现场测试资料对比研究表明，柴西地区的泥灰岩储层，在不含流体或流体较少时，其自然伽马与电阻率在线性坐标系上有近似的双曲线函数特征。但是，当含泥质储层中有较多流体存在时，这种双曲线函数特征将被破坏。而且，含油气时的破坏特征与含地层水时的破坏特征不同。因此可以用
这种交会图来判断含泥质地层是否为储层、含油气或含水。
图2是根据C 井试油试水资料得到的GR -R t 交会图，图2上字母P 表示油水同层；字母Y 表示油气层；字母G 表示干层。可见，干层的电阻率相对较高，处在双曲线的上部；油气层电阻率相对较低，其数据点处在双曲线的中下部；而油水同层和水层电阻率更低，处在双曲线的右下部。利用该规律可大致判断某口井某一井段地层的含流体情况。
结束语
本文应用常规测井资料，采用曲线变化率法、孔隙
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272·测 井 技 术1999年
