礁灘相儲(chǔ)層裂縫識(shí)別方法研究

靳秀菊 王壽平 畢建霞 劉志遠(yuǎn) 宿亞仙

（1.中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001；2.中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 636156）

礁灘相儲(chǔ)層裂縫識(shí)別方法研究

靳秀菊1王壽平2畢建霞1劉志遠(yuǎn)1宿亞仙1

（1.中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001；2.中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 636156）

普光礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層與常規(guī)裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層相比，具有厚度大、孔隙發(fā)育等特點(diǎn)，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以孔隙為主，局部發(fā)育裂縫，常規(guī)雙側(cè)向電阻率法等裂縫識(shí)別方法適應(yīng)性差。文中在巖心觀察、成像測(cè)井識(shí)別裂縫基礎(chǔ)上，研究形成了一套針對(duì)礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)的裂縫識(shí)別方法，即采用深電阻率與自然伽馬、孔隙度的交會(huì)圖版法識(shí)別致密巖性段裂縫，采用電阻率濾波差值法識(shí)別孔隙發(fā)育段裂縫，優(yōu)選疊前方位振幅、方位頻率衰減等地震屬性預(yù)測(cè)裂縫空間展布，進(jìn)而模擬建立裂縫分布模型研究裂縫分布特征。研究成果較好地指導(dǎo)了氣藏地質(zhì)模型建立和氣井合理配產(chǎn)，并為開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。該研究方法基于常規(guī)的測(cè)井資料，具有較大的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

礁灘相儲(chǔ)層；裂縫識(shí)別；濾波差值；地震屬性；普光氣田

1 概況

普光氣田飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組礁灘相碳酸鹽巖氣藏儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以孔隙為主，局部發(fā)育裂縫。與常規(guī)裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層相比，具有儲(chǔ)層厚度大、孔隙發(fā)育等特點(diǎn)［1-3］。裂縫主要發(fā)育在三類儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層中，且以高角度縫為主；而一類、二類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育段裂縫發(fā)育較少，且以水平縫和斜裂縫居多。

識(shí)別裂縫最直觀有效的方法有巖心觀察、薄片鑒定、成像測(cè)井等［4］，但該類資料較少，如何應(yīng)用常規(guī)測(cè)井資料、地震資料等研究裂縫，具有較大的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。近年來(lái)，針對(duì)裂縫性儲(chǔ)層的裂縫識(shí)別及預(yù)測(cè)等方面的研究較多，研究方法也較系統(tǒng)［5-13］。但針對(duì)以普光氣田為代表的礁灘相儲(chǔ)層的裂縫研究工作才剛剛起步。

針對(duì)普光氣田礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特點(diǎn)，研究采用測(cè)井交會(huì)圖版法識(shí)別致密巖性段裂縫，采用測(cè)井濾波差值法識(shí)別孔隙發(fā)育段裂縫，優(yōu)選地震屬性預(yù)測(cè)裂縫空間展布，進(jìn)而模擬建立裂縫分布模型，研究了裂縫分布特征。

2 測(cè)井裂縫識(shí)別方法

對(duì)于一般裂縫性儲(chǔ)層而言，當(dāng)鉆遇裂縫發(fā)育帶時(shí)，鉆井液大量侵入，使得深淺雙側(cè)向呈高阻背景下的低值，其曲線特征隨裂縫的傾角、張開(kāi)程度、侵入深度、延伸長(zhǎng)度不同而變化，因而可以通過(guò)計(jì)算雙側(cè)向下掉異常情況對(duì)裂縫進(jìn)行識(shí)別及評(píng)價(jià)［14-15］。但普光礁灘相儲(chǔ)層電阻率是孔隙、裂縫的綜合反映，采用雙側(cè)向電阻率法識(shí)別裂縫誤差較大。為此，在常規(guī)裂縫識(shí)別方法基礎(chǔ)上，從裂縫電阻率響應(yīng)特征，以及裂縫儲(chǔ)層物性與電阻率關(guān)系等方面開(kāi)展研究，建立了針對(duì)礁灘相儲(chǔ)層的裂縫識(shí)別、評(píng)價(jià)方法。

2.1 針對(duì)致密巖性的交會(huì)圖版法

根據(jù)碳酸鹽巖裂縫在深淺雙測(cè)向、三孔隙度、自然伽馬等測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征，研究建立了針對(duì)致密巖性裂縫識(shí)別的2類交會(huì)圖版。

2.1.1GR-Rt交會(huì)圖法

各種裂縫均有深淺雙側(cè)向電阻率在高阻背景下明顯降低的現(xiàn)象，而自然伽馬對(duì)裂縫不敏感，但能識(shí)別出來(lái)引起深淺雙側(cè)向電阻率降低的泥質(zhì)條帶。因此，建立深側(cè)向電阻率與自然伽馬交會(huì)圖識(shí)別裂縫（見(jiàn)圖1）。

圖1 深側(cè)向電阻率與自然伽馬交會(huì)圖版識(shí)別裂縫

2.1.2 φ-Rt交會(huì)圖法

裂縫常使雙側(cè)向電阻率下降，但對(duì)三孔隙曲線影響不明顯。因此，建立了孔隙度φ與深側(cè)向電阻率Rt交會(huì)圖版識(shí)別裂縫（見(jiàn)圖2）。交會(huì)前應(yīng)剔除高GR及孔隙度較大的交會(huì)點(diǎn)，這是由于這些數(shù)據(jù)也會(huì)導(dǎo)致電阻率的明顯降低。

2.2 針對(duì)孔隙發(fā)育段的濾波差值法

儲(chǔ)層中斜裂縫，以及低角度裂縫的存在，通常會(huì)造成電阻率曲線形態(tài)劇烈突變，表現(xiàn)為齒狀、刺狀等特征。因此，可以通過(guò)求取電阻率與其濾波曲線電阻率差值，放大突變特征來(lái)表現(xiàn)裂縫的存在［16-17］，并在進(jìn)一步減弱高孔滲帶、泥質(zhì)條帶等干擾因素的影響后，利用該差值作為衡量裂縫的指標(biāo)。

式中：If-1為電阻率計(jì)算裂縫指數(shù)；Rt為實(shí)測(cè)電阻率，Ω·m；Rt^為濾波電阻率，Ω·m。

圖2 深側(cè)向電阻率與孔隙度交會(huì)圖版識(shí)別裂縫

泥質(zhì)夾層、高孔滲條帶等也可造成電阻率突變。為剔除高孔滲帶影響，利用孔隙度曲線計(jì)算出儲(chǔ)層孔隙度，再利用Ariche公式反演出一條電阻率曲線，并對(duì)這條反演出的電阻率曲線進(jìn)行濾波，在裂縫指數(shù)曲線中減除它的影響。

式中：If-2為去除孔隙影響的裂縫指數(shù)；Rt（φ）為孔隙度反演電阻率，Ω·m；Rt（φ）^為孔隙度濾波反演電阻率，Ω·m。

對(duì)于泥質(zhì)條帶的影響，在計(jì)算點(diǎn)附近開(kāi)窗，采用最小二乘法，擬合開(kāi)窗段實(shí)測(cè)電阻率與泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系，獲得利用泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)擬合的電阻率曲線，并對(duì)這條曲線進(jìn)行濾波，在裂縫指數(shù)曲線減除它的影響，得到最終的裂縫指數(shù)。

式中：If為去除高孔隙、泥質(zhì)影響的裂縫指數(shù)；Rt（Sh）為泥質(zhì)反演電阻率，Ω·m；Rt（Sh）^為泥質(zhì)濾波反演電阻率，Ω·m。

通過(guò)與巖心對(duì)比，該方法計(jì)算的裂縫指數(shù)與巖心描述裂縫密度、張開(kāi)度、長(zhǎng)度等反映裂縫有效性的參數(shù)具有較好的相關(guān)性（見(jiàn)圖3）。

3 裂縫地震預(yù)測(cè)

由于裂縫的復(fù)雜性，井間裂縫方向和密度的預(yù)測(cè)難于依靠單井結(jié)果的外推。但裂縫尤其是高角度縫發(fā)育的地層，其方位各向異性特征明顯，造成了多種地震屬性的變化。對(duì)裂縫比較敏感的地震屬性主要有疊前地震振幅、地震方位頻率衰減等，而經(jīng)地震數(shù)據(jù)處理后計(jì)算的地震屬性，如相干屬性、地震反射層的傾角、曲率、振幅梯度等也可成像裂縫的幾何形態(tài)，因而可以通過(guò)提取這些地震屬性來(lái)檢測(cè)裂縫。但不同類型的地震屬性僅反映了儲(chǔ)層某一方面的物理特征，而裂縫檢測(cè)受較多的因素影響，如巖性、流體成分等。為提高解釋的可信度，研究采用了多屬性的疊合綜合預(yù)測(cè)了普光裂縫的發(fā)育和空間分布。

圖3 普光2井濾波差值法識(shí)別裂縫與取心情況對(duì)比

4 裂縫隨機(jī)建模

為直觀表現(xiàn)裂縫，考慮裂縫的空間結(jié)構(gòu)和分布特征及其對(duì)儲(chǔ)層的綜合效應(yīng)，采用序貫高斯隨機(jī)模擬方法建立了普光氣田裂縫分布模型。

首先，將裂縫指數(shù)作為一類特殊曲線輸入到構(gòu)造模型中，按照模型垂向的細(xì)分層厚度離散化裂縫指數(shù)，得到一系列離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)；其次，分析裂縫指數(shù)變量的空間變異性，得到在空間上既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性的裂縫指數(shù)變差函數(shù)；然后，結(jié)合裂縫分布由于空間變化復(fù)雜帶來(lái)的不確定性，以及具有一定結(jié)構(gòu)相關(guān)性、連續(xù)分布的特征，優(yōu)選序貫高斯方法，并采用傾角變化率等地震屬性進(jìn)行約束，在構(gòu)造模型中進(jìn)行裂縫密度分布的隨機(jī)模擬（見(jiàn)圖4）。

通過(guò)裂縫識(shí)別及預(yù)測(cè)，結(jié)合構(gòu)造與沉積相分布特征認(rèn)為，普光氣田主要發(fā)育2組裂縫，以北西向?yàn)橹鳎睎|向?yàn)檩o。裂縫發(fā)育區(qū)域主要分布在構(gòu)造翼部曲率較大處和斷層附近，而在背斜構(gòu)造的主體部位裂縫發(fā)育較差。從巖性上講，孔隙發(fā)育的顆粒灘儲(chǔ)層中裂縫不發(fā)育，潮坪、蒸發(fā)坪沉積的細(xì)粉晶白云巖由于層薄、致密、性脆，易發(fā)育裂縫。此外，由于礁體與周圍沉積差異大，且存在角礫巖，受多期構(gòu)造影響，裂縫、微裂縫也較發(fā)育。

圖4 普光氣田飛仙關(guān)組TSQ1Ⅲ模擬裂縫分布

5 結(jié)論

1）采用交會(huì)圖版法、濾波差值法、地震屬性預(yù)測(cè)等多種方法研究評(píng)價(jià)普光氣田裂縫分布，形成了一套針對(duì)礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)的裂縫識(shí)別方法。

2）測(cè)井識(shí)別方法有一定局限性。其中，φ-Rt交會(huì)圖版法適合物性相對(duì)較差氣層段的裂縫識(shí)別；Rt-GR交會(huì)圖版法適合灰?guī)r、云灰?guī)r等非儲(chǔ)層段裂縫識(shí)別；濾波差值法適合復(fù)雜情況下斜裂縫、低角度縫識(shí)別。

3）普光氣田主要發(fā)育2組裂縫，裂縫發(fā)育區(qū)域主要分布在構(gòu)造翼部曲率較大處和斷層附近。因而處于構(gòu)造翼部及低部氣水邊界附近的氣井配產(chǎn)應(yīng)適當(dāng)降低，以減緩水體過(guò)早推進(jìn)。

4）普光礁灘相碳酸鹽巖裂縫的研究還處于定性-半定量階段，隨著氣田的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，由裂縫引起的問(wèn)題將不斷暴露出來(lái)，“十二五”期間將進(jìn)一步加大裂縫研究力度。

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Study on identification method of reef flat carbonate rock reservoir fracture

Jin Xiuju1Wang Shouping2Bi Jianxia1Liu Zhiyuan1Su Yaxian1
(1.Research Institute of Exploration&Development,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China;2.Puguang Branch of Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Dazhou 636156,China)

Reef flat carbonate reservoir is characterized by great thickness and large porosity in Puguang,compared with conventional fractured carbonate reservoir.Conventional dual lateral resistivity method of fracture identification shows a poor adaptability.In this paper,a set of fracture identification methods have been established for the geological characteristics of reef flat carbonate reservoir based on the core observation and imaging logging methods.The fracture of tight lithologic reservoir can be identified by using the cross plot of deep resistivity,natural gamma and porosity.The fracture of pore-developed reservoir can be distinguished through the use of difference filter of resistivity.The distribution of fracture space can be predicted with the optimization of the seismic attributes of pre-stack orientation amplitude and azimuth frequency attenuation.Then the fracture distribution model can be established to study the characteristics of fracture distribution.The research result can be used to guide the geological modeling of gas reservoir and the reasonable production allocation of gas well,which provides a reliable geological basis for the dynamic analysis of development.

reef flat reservoir;fracture identification;difference filter;seismic attribute;Puguang Gas Field

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“普光大型高含硫氣田開(kāi)發(fā)示范工程”（2008ZX05048）

TE122.2+3

：A

1005-8907（2011）02-165-04

2010-10-20；改回日期：2011-01-24。

靳秀菊，女，1967年生，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)系，主要從事氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究工作。電話：（0393）4823653，E-mail：jinxiuju1@163.com。

（編輯王淑玉）

靳秀菊，王壽平，畢建霞，等.礁灘相儲(chǔ)層裂縫識(shí)別方法研究［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：165-168. Jin Xiuju，Wang Shouping，Bi Jianxia，et al.Study on identification method of reef flat carbonate rock reservoir fracture［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：165-168.