致密砂岩储层裂缝测井识别评价方法研究进展

林文锋

[摘 要]致密岩性储层评价存在的困难主要表现在储层物性差，可动流体饱和度低，导致地层骨架对测井信息的贡献较大，测井资料对油气的分辨率低等特点。因此分析致密砂岩油气层裂缝的常规测井响应特征和成像测井图像特征，并利用其对裂缝敏感的测井响应和成像测井图像识别裂缝，对致密储层的评价起到了至关重要的作用。

[关键词]裂缝；测井识别；储层；测井响应；

中图分类号：T12.2，P631E1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0283-01

1 裂缝研究的主要方法

常用的裂缝识别方法有岩心观察法、镜下统计法、测井方法、地震方法及开发数据分析法。一般由于前期开发成本的缘由，导致岩心照片、扫描电镜及薄片资料的缺乏，所以采用测井方法进行裂缝评价研究有着良好的应用效果和经济效益。

2 致密砂泥岩储层裂缝特点

（1）裂缝规模小 裂缝规模是指裂缝发育的程度与裂缝的影响力大小的综合评价。砂泥岩裂缝强度较碳酸盐较小。首先是由于碳酸盐岩较砂泥岩致密坚硬，在构造应力作用下更容易产生脆性破裂；其次是碳酸盐岩储层厚度一般都很大，而陆相沉积的砂泥岩剖面中单层厚度小，限制裂缝的发育规模；再者碳酸盐岩裂缝往往经过地下水溶蚀、淋滤使之扩大并形成溶沟、溶洞，增大次生孔隙空间，而砂泥岩裂缝无此过程，裂缝宽度小，对各种测井信息的影响弱。

（2）裂缝与岩块的电性、物性差别小 在碳酸盐岩中，裂缝与岩块的电性、物性差别大。岩块电阻率，可高达几千其至几万欧姆·米，而裂缝的电阻率仅零点几或几个欧姆·米，裂缝较基块的孔隙度，尤其是渗透率将呈几倍、几十倍，甚至几百倍的增大。而砂泥岩，特别是泥岩或泥质砂岩中这种电性、物性的差别则小，使裂缝在测井曲线上的影响变弱。

（3）主要是潜在的 从许多砂泥岩储层所取岩心看，大多数裂缝缝面新鲜，无油迹和充填物，无明显的位移，即使有擦痕或位移、裂缝也闭合极好。因此又称这种缝为潜在缝。所谓潜在缝，严格地说是指在地应力作用下岩体产生的一组并未张开的薄弱面（或节理面），在钻井、压裂、注水等外力诱导下很容易破裂成张开缝。

（4）裂缝的分布及作用 在碳酸盐岩地层中，裂缝显著地改善储层渗滤特性，钻遇裂缝便可能获得高产。在砂泥岩地层中，大多数裂缝分布在含泥质的细岩性中，而真正好的含油砂岩裂缝很少。因此裂缝的存在往往并不改变油层特性，而主要是增加了地层的非均质性，破坏了隔层的封隔性，给注水开发造成困难。

综上，砂岩裂缝的这些特点给测井方法，特别是常规测井方法划分裂缝增加了困难。

3 裂缝测井响应特征

（1）偶极子声波波列裂缝检测：

裂缝的存在使其在含流体岩石中形成声阻抗界面，而影响声波的传播是用声波测井探测裂缝的基础，特别是长源距声波、阵列声波等全波波列测井为声波测井研究裂缝开辟了广阔前景。在全波测井中可以提取纵波S、横波P以及斯通利波（Stoneley波）。纵波又称压缩波，传播速度快，是唯一能在液体中传播的波。横波又称剪切波，传播速度低于纵波1.6到2倍，横波不能在流体中传播。斯通利波是面波的一种，是波在固体界面上由液体纵波和固体横波的干涉而产生的界面波。斯通利波的波长比井眼直径小，其在固体中的质点运动是椭圆形的、并逆于传播方向，它的速度小于流体中纵波或固体中的横波。

①纵、横波裂缝检测

不同传播方式的纵波、横波、斯通利波的衰减是完全不同的，纵波、横波在裂缝界面上发生波型转换而损失能量。一般高角度缝影响横波能量、而纵波能量主要反映与井眼斜交裂缝。对于垂直裂缝或高角度裂缝，纵横波能直接在岩石骨架中传播，不受裂缝影响，所以纵横波能量衰减不明显；在低角度或水平裂缝发育段，由于穿过裂缝面，纵横波能量会受到较大的衰减。通过纵横波能量的变化能够识别低角度裂缝，但不能确定裂缝的有效性。

②斯通利波裂缝检测

斯通利波是声波波形小频率较低、携带能量较大的波速。裂缝对斯通利波的影响方式与纵波、横波完全不同。斯通利波以井壁扩张和压缩的形式沿着井筒传播，将引起裂缝中流体移动、导致井筒内压力降落，使斯通利波能量衰减，并形成斯通利波反射波，用斯通利波反射能量划分裂缝是当前一项新技术。斯通利波又称为管波，在井内的传播像一个活塞运动，使井壁径向上产生膨胀和收缩。在裂缝带处，若井内和地层流体可以自由连通，那么管波能量就会消耗。所以斯通利波的能量变化能够确定裂缝的有效性。有效裂缝斯通利波能量衰减，无效裂缝斯通利波能量无变化。

（2）声电成像测井裂缝检测

声电成像测井仪器在测井过程中获得到得图像信息，需要与仪器本身标准的解释模型来比对，从而正确解释测井信息，来为勘探开发服务。常用的解释模式主要是依据颜色分类、形态分类、地球物理意义分类以及地质意义分类来建立的。

对于具有地质意义的成像图像主要分为以下几类。块状模式、条带状模式、线状模式、对称沟槽模式、斑块模式、以及杂乱模式。具体来说，不同的图像类型反映出不同的地质意义，其中块状模式，又分为亮块模式和暗块模式，亮块图像一般对应致密碳酸盐岩、火成岩以及致密砂岩，暗块图像主要反应多孔碳酸盐岩、火成岩及泥岩等岩性。条带状模式主要反映的地质意义是砂泥薄互层、泥质条带状灰岩。线状模式又根据具体表现形式不同分为孤立线状、组合线状、亮线和暗线四种主要类型，孤立线状主要反映出层面、冲刷面、不整合面、缝合线、裂缝、断层等地质信息，组合线状主要表现出层理、流纹等地质信息；亮线模式线与高阻物质充填的裂缝、缝合线、断层等信息有关；暗线模式与亮线对应出现，反映低阻物质充填的裂缝、缝合线等信息。对称沟槽模式的出现主要代表椭圆井眼的崩落、垮塌信息。斑块模式又分为亮斑和暗斑两者图像类型，其中亮斑模式主要反映高阻砾岩、高阻物质充填的孔洞、化石、灰质结核、燧石结核、砂岩透镜体等地质现象；暗斑模式主要代表低阻砾石、未充填或充填低阻物质的孔洞、黄铁矿晶体、泥岩透镜体等地质现象。杂乱模式主要反映出地层的扰动、垮塌、滑塌、快速堆积物等地质意义。

（3）常规测井裂缝检测

目前常用的识别裂缝的常规测井系列有双侧向测井、声波测井、自然伽马测井以及岩性密度测井。一般来说，双侧向测井对高角度缝响应敏感，而感应测井强烈地受水平裂缝的影响，因为水平裂缝实际上与感应测井的电流并联，与裂缝周围的电阻率相比，裂缝电阻率是很低的。由于感应测井的测量电路与裂缝部分是串联的，而这串联的很小一部分电阻可以忽略不计，所以感应测井基本上不受垂直裂缝的影响。电极型仪器将强烈受垂直裂缝的影响，这是因为这样的裂缝实际上提供了低阻通道（并联）。所以在垂直裂缝的情况下，侧向测井的电阻率比感应测井的电阻率低。

参考文献

[1] 张守谦，顾纯学，曹广华，等.成像测井技术及应用 [M] 北京：石油工业出版社，1996.

[2] 李厚裕，刘呈冰 测井解释原理与应用 [M] 东营：中国石油大学出版社， 1993.