碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度對(duì)電阻率的影響研究

魏小龍 劉紅岐 安子鉉 楊美錦 何小兵周路鈞

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部，天津 300451；3.西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司，克拉瑪依 834000；4.河南油田測(cè)井公司解釋研究中心，南陽(yáng) 473132）

碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度對(duì)電阻率的影響研究

魏小龍1劉紅岐1安子鉉2楊美錦3何小兵4周路鈞1

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部，天津 300451；3.西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司，克拉瑪依 834000；4.河南油田測(cè)井公司解釋研究中心，南陽(yáng) 473132）

塔河油田奧陶系油藏是經(jīng)過(guò)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和古巖溶共同作用形成的巖溶縫洞型碳酸鹽巖油藏。利用成像測(cè)井資料及雙側(cè)向電阻率測(cè)井資料識(shí)別裂縫和溶洞，是目前測(cè)井資料綜合解釋應(yīng)用的熱點(diǎn)。當(dāng)儲(chǔ)層中存在縫和洞時(shí)，電阻率幅度應(yīng)有不同程度的變化，根據(jù)這些變化，能有效的研究裂縫參數(shù)。對(duì)塔河油田A區(qū)B組裂縫性儲(chǔ)層進(jìn)行研究，分析了裂縫傾角、致密碳酸鹽巖電阻率、泥漿電阻率、FMI成像測(cè)井資料處理參數(shù)與雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的關(guān)系。

塔河油田；碳酸鹽巖儲(chǔ)層；裂縫；雙側(cè)向電阻率；成像測(cè)井

碳酸鹽巖儲(chǔ)層以其獨(dú)有的孔隙空間結(jié)構(gòu)而區(qū)別于孔隙性砂巖儲(chǔ)層，具有低孔、各向異性、非均質(zhì)性的特點(diǎn)。

裂縫對(duì)電阻率的影響主要是由裂縫張開(kāi)度、裂縫產(chǎn)狀及裂縫充填物決定的。當(dāng)裂縫被高電阻率的方解石等礦物充填時(shí)，深淺雙側(cè)向基本不會(huì)有太大變化；而當(dāng)裂縫為低角度的未充填縫時(shí)，裂縫中一般充滿鉆井泥漿，導(dǎo)致深淺雙側(cè)向均大幅度降低。

FMI分辨率高、所攜帶的地質(zhì)信息多，尤其在裂縫評(píng)價(jià)上具有難以比擬的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)而言，深淺雙側(cè)向電阻率的分辨率比FMI成像測(cè)井低得多，一般在0.6m，所以深淺雙側(cè)向?qū)α芽p的反映是一個(gè)綜合反映。研究裂縫對(duì)電阻率影響可采用FMI成像測(cè)井資料與深淺雙側(cè)向相結(jié)合的方法進(jìn)行。利用FMI處理成果中的裂縫孔隙度（PF）、裂縫滲透率（FK）、裂縫張開(kāi)度（EF）等信息來(lái)分析不同情況下深淺雙側(cè)向的響應(yīng)特征，從而研究裂縫發(fā)育程度對(duì)電阻率的影響。

1 致密碳酸鹽巖電阻率、泥漿電阻率與雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的關(guān)系

當(dāng)裂縫傾角為某一定值時(shí)，深、淺側(cè)向測(cè)井的電阻率響應(yīng)隨著基巖電阻率的增加總是上升的。但在不同裂縫傾角下，深、淺側(cè)向電阻率曲線的相互位置和變化趨勢(shì)有明顯的區(qū)別，裂縫傾角從低變高的過(guò)程中，深、淺雙側(cè)向電阻率曲線的上下位置關(guān)系發(fā)生了互換。這說(shuō)明低角度時(shí)淺側(cè)向受基巖的影響小于深側(cè)向（如圖1），高角度時(shí)淺側(cè)向受基巖的影響大于深側(cè)向（如圖2）。

圖1 低角度裂縫型儲(chǔ)層測(cè)井特征(X6)

一般來(lái)說(shuō)，隨著泥漿電阻率的增加，深、淺側(cè)向的測(cè)井響應(yīng)值也隨之增加，但有一個(gè)重要的特征是：泥漿電阻率的變化對(duì)雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的臨界角（深、淺側(cè)向測(cè)井響應(yīng)曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的角度）的改變很小。泥漿電阻率變化給雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)帶來(lái)的最大影響是在曲線的形態(tài)和過(guò)渡上。當(dāng)泥漿電阻率增大后，雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)曲線明顯變陡，深、淺側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的幅度差相對(duì)于低泥漿電阻率時(shí)大幅增加。

圖2 高角度裂縫型儲(chǔ)層測(cè)井特征(X4)

2 FMI成像測(cè)井資料處理參數(shù)與雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的關(guān)系

在裂縫發(fā)育層段，因鉆井泥漿或泥漿濾液的侵入，會(huì)造成電阻率的降低，表現(xiàn)為高電阻率背景值上相對(duì)較低的電阻率，而且視泥漿侵入程度（侵入深淺）、裂縫發(fā)育程度（如裂縫密度、裂縫張開(kāi)度、連通性等）的不同，深淺雙側(cè)向值減小的幅度及兩者之間的差異也不同。一般來(lái)講，對(duì)于發(fā)育裂縫條數(shù)多（即裂縫密度大）、裂縫張開(kāi)寬度大、連通性好的層段，可以看出除深淺雙側(cè)向值明顯減小外（電阻率多數(shù)在幾十至幾百Ω·m），兩條曲線呈明顯的“正差異”特征（即深電阻率大于淺電阻率）。本次重點(diǎn)研究的是FMI處理的裂縫參數(shù)與雙側(cè)向測(cè)井相應(yīng)的關(guān)系。

通過(guò)成像處理，可以很清楚的看到，該區(qū)的裂縫以高角度縫為主，當(dāng)裂縫發(fā)育時(shí)，深淺雙側(cè)向均有不同程度的降低，并出現(xiàn)“正差異”，尤其是在溶孔附近的裂縫發(fā)育段，“正差異”更為明顯，如X9井（圖3）。

圖3 溶孔附近的裂縫發(fā)育帶測(cè)井特征圖(X9)

但是，電阻率的低值以及深淺雙側(cè)向的明顯“正差異”與裂縫的發(fā)育并非完全對(duì)應(yīng)，換言之，并非所有存在裂縫的井段，其電阻率都表現(xiàn)為低值和“正差異”。事實(shí)上，在本工區(qū)內(nèi)通過(guò)成像處理而解釋的裂縫發(fā)育段，常見(jiàn)到深淺雙側(cè)向呈“負(fù)差異”的情況。通過(guò)對(duì)比常規(guī)測(cè)井與成像測(cè)井，發(fā)現(xiàn)造成“負(fù)差異”的原因主要在于裂縫縱向上穿過(guò)地層的厚度大，但這些裂縫的張開(kāi)度小，因此裂縫的存在對(duì)電阻率的影響較小，而在對(duì)應(yīng)井段內(nèi)，如果出現(xiàn)薄層狀灰?guī)r、水平泥質(zhì)紋層等地質(zhì)現(xiàn)象 （成像圖呈明暗相間的水平層狀）時(shí)，對(duì)深淺雙側(cè)向造成了類似于水平縫的影響，因此深淺雙側(cè)向則可出現(xiàn)類似水平縫特征，呈現(xiàn)出“負(fù)差異”的特征，如X5井（見(jiàn)圖4）。

圖4 薄層狀灰?guī)r及泥質(zhì)條帶使裂縫發(fā)育段雙側(cè)向呈“負(fù)差異”（X5）

電阻率測(cè)井受許多因素影響，例如泥漿侵入特性、巖性及地層中流體的性質(zhì)、裂縫發(fā)育程度、分布形態(tài)、幾何形態(tài)等，還取決于地層中孔隙通道的彎曲程度及連通性；此外泥漿電阻率與地層水電阻率的差別大小，也會(huì)影響深淺雙側(cè)向之間的差異大小。而測(cè)井響應(yīng)實(shí)際是上述各種影響因素的綜合反映，裂縫的存在只是眾多因素之一，兩者不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此就會(huì)出現(xiàn)有的裂縫發(fā)育段電阻率呈低值特征且深淺雙側(cè)向“正差異”幅度較大，而有的裂縫發(fā)育段上述特征不明顯。

為了分析裂縫參數(shù)對(duì)深淺雙側(cè)向的影響，分別作3個(gè)主要裂縫參數(shù)與深側(cè)向電阻率、深淺雙側(cè)向差值、深淺雙側(cè)向比值的關(guān)系圖(圖5對(duì)應(yīng)于X5、X6和X9井)。需要說(shuō)明的是這些圖是原始圖，并沒(méi)有去掉裂縫發(fā)育，但側(cè)向卻出現(xiàn) “負(fù)差異”的層段，目的是找尋深淺雙側(cè)向差異與裂縫處理參數(shù)的關(guān)系。

由圖5可知，規(guī)律性最強(qiáng)的是深側(cè)向與PF的關(guān)系，其次是深側(cè)向與FK、EF的關(guān)系，深側(cè)向均隨著PF、EF、FK的增大呈明顯的遞減規(guī)律。同時(shí)可以清楚地看到：深淺雙側(cè)向差異、深淺雙側(cè)向比值與PF、EF、FK這3個(gè)主要參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系也較差。

結(jié)合前面分析的裂縫發(fā)育段出現(xiàn)“負(fù)差異”的情況，刪除出現(xiàn)“負(fù)差異”的井段數(shù)據(jù)，再分別建立各裂縫參數(shù)與深側(cè)向電阻率關(guān)系圖(圖6)，同時(shí)，經(jīng)多種方式回歸比較選擇了如下回歸關(guān)系式：

圖5 X5、X6和X9井裂縫參數(shù)與深淺雙側(cè)向交會(huì)圖

圖6 X5、X6和X9井RD與裂縫參數(shù)的關(guān)系圖

從圖6中可以看到，PF、EF、FK這3個(gè)參數(shù)與RD的相關(guān)系數(shù)多數(shù)大于0.5?？紤]到電阻率測(cè)井受許多因素影響，例如泥漿侵入特性、巖性及地層中流體的性質(zhì)，而測(cè)井響應(yīng)實(shí)際是上述各種影響因素的綜合反映，但裂縫是其中重要的影響因素。同時(shí)，可以近似得出PF、EF、FK與RD的對(duì)應(yīng)關(guān)系：隨著RD的增加，PF、EF、FK成指數(shù)函數(shù)規(guī)律遞減。其中PF與RD的對(duì)應(yīng)關(guān)系最好，EF與RD的對(duì)應(yīng)關(guān)系次之，F(xiàn)K與RD的對(duì)應(yīng)關(guān)系最差。

造成相關(guān)系數(shù)較低的原因有以下幾個(gè)方面：

（1）裂縫的平均寬度?。ɑ径荚?0μm以下），裂縫孔隙度較低，引起的深淺雙側(cè)向響應(yīng)變化小。

（2）整個(gè)井段裂縫發(fā)育處深淺雙側(cè)向幾乎都呈“負(fù)差異”。原因是在這些層段內(nèi)，出現(xiàn)了薄層以及水平泥質(zhì)紋層（成像圖呈明暗相間的水平層狀），對(duì)深淺雙側(cè)向造成了類似于水平縫的影響，既呈現(xiàn)出“負(fù)差異”的特征。“正差異”的井段很少，同樣受到了薄層以及水平泥質(zhì)紋層的影響。

（3）背景電阻率太高，裂縫發(fā)育處的深側(cè)向電阻率甚至高達(dá)13 000Ω·m。

（4）裂縫發(fā)育井段深淺雙側(cè)向出現(xiàn)大段平直的“正差異”，成典型的“雙軌”（壓裂縫特征，由泥漿與地應(yīng)力不平衡造成），壓裂縫與天然裂縫混雜在一起。

3 結(jié) 論

（1）本地區(qū)由于受薄層和泥質(zhì)條帶的影響，即使高角度縫發(fā)育，深淺雙側(cè)向也常出現(xiàn)負(fù)差異。

（2）通過(guò)裂縫處理參數(shù)（PF、EF、FK）與深淺雙側(cè)向所作圖可以發(fā)現(xiàn)：規(guī)律性最強(qiáng)的是深側(cè)向與PF的關(guān)系，其次是深側(cè)向與EF、FK的關(guān)系，深側(cè)向均隨著PF、EF、FK的增大呈明顯的遞減規(guī)律。對(duì)應(yīng)關(guān)系可用指數(shù)函數(shù)回歸：裂縫參數(shù)=A×eB×RD。

（3）深淺雙側(cè)向差異、深淺雙側(cè)向比值與PF、EF、FK這3個(gè)主要參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系也較差。

（4）實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖喈?dāng)于單組系張開(kāi)縫的結(jié)果，但通過(guò)本地區(qū)X口井成像資料處理，實(shí)際發(fā)現(xiàn)本地區(qū)由于巖性及其他因素的影響，深淺雙側(cè)向出現(xiàn)正負(fù)差異的臨界角小于70°，估計(jì)在50°左右。此外，裂縫發(fā)育時(shí)，裂縫的傾角很低，儲(chǔ)層形成類似孔隙型儲(chǔ)層的特征，因此深淺雙側(cè)向也會(huì)出現(xiàn)正差異。

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Influence of Fracture Development on Resistivity in Carbonate Reservoir

WEI Xiao-long1LIU Hong-qi1AN Zi-xuan2YANG Mei-jin3HE Xiao-bing4ZHOU Lu-jun1
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Geophysical Survey Department of China Oilfield Services Limited,Tianjin 300451；3.Logging Company of Western Drilling Engineering Company，Karamay 834000；4.Interpretation Research Institute of Henan Oilfield Logging Company，Nanyang 473132)

Currently Ordovician reservoir of Tahe oilfield in Tarim is the major exploration blocks.It is the karst fractured carbonate reservoir.It's the result of the interaction of multi-episode tectonic movement and karst.Along with exploration dynamics unceasing enlargement,the use of image formation log information and dual lateral logging data to identify fractures and caves that become the hot spot in log information integrated interpretation application recently.When the reservoir has the fractures and holes,the electronic resistivity scope should have the varying degree changes.According to these changes,the fracture parameters can be effectively researched.This paper focuses on the research of the fracture reservoir in the Tarim oilfield A area B Group.The paper has analyzed the relationship between the crack inclination angle and the dual lateral well logging;the response relationship of the compact carbonate rock electronic resistivity,mud electronic resistivity and the dual lateral well logging;and the response relationship between the processed parameters of the FMI image log information and the dual lateral well logging.

Tahe oilfield；carbonate reservoir；fracture；bilateral to the resistivity；imaging log

TE122

A

1673-1980（2011）03-0021-04

2011-02-12

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05049-02)

魏小龍（1984-），男，四川崇州人，西南石油大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)闇y(cè)井解釋與精細(xì)描述。