長嶺地區(qū)火山巖儲層裂縫的測井評價研究

張 瑩，潘保芝，邢艷娟，張建民

（1.廣東海洋大學 海洋遙感與信息技術(shù)實驗室，廣東 湛江 524088；2.吉林大學 地球探測科學與技術(shù)學院，吉林 長春 130026；3.大慶鉆探工程集團 測井二公司，吉林 松原 138001）

0 前言

火山巖是一種以裂縫～溶蝕孔洞為主的孔隙結(jié)構(gòu)復雜的非均質(zhì)儲層，對其裂縫性質(zhì)的研究直接關(guān)系到油田開發(fā)的規(guī)模和潛力。測井資料蘊藏著豐富的與裂縫相關(guān)的信息，由此用來識別裂縫的測井方法也應(yīng)運而生，尤其是成像測井技術(shù)的日趨成熟。這為利用測井資料進行裂縫的識別和研究，提供了直觀、有效的途徑。

對裂縫的研究最開始且最直觀的方法就是觀測法，包括露頭區(qū)調(diào)查、巖心觀測及在此基礎(chǔ)上的實驗室分析。繼而通過取心資料與測井資料的對比，總結(jié)裂縫在常規(guī)測井曲線上的響應(yīng)特征，常用的常規(guī)測井曲線有孔隙度測井曲線、雙側(cè)向電阻率曲線、傾角測井曲線［1～5］。近年來許多學者通過綜合多種學科，將數(shù)學方法廣泛地應(yīng)用到裂縫研究領(lǐng)域，取得了一定效果。如分形方法、有限元法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、概率法等等［6～11］。

隨著地層微電阻率成像測井（FMI）的廣泛應(yīng)用，為孔隙結(jié)構(gòu)復雜的火山巖儲層裂縫定量評價提供了良好的手段［12～14］。作者在本次研究中，首先從地層微電阻率成像測井資料中提取裂縫參數(shù)，包括裂縫的位置、形狀、產(chǎn)狀和長度、寬度、孔隙度等，并結(jié)合長嶺地區(qū)資料，分析研究該區(qū)域內(nèi)火山巖地層裂縫發(fā)育情況，與巖性，巖相之間的關(guān)系及其空間展布規(guī)律。

1 單井成像資料裂縫識別及參數(shù)提取

長嶺斷陷位于松遼盆地南部吉林省長嶺縣、前郭兒羅斯蒙古自治縣、乾安縣、通榆縣和內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁左旗［15］。構(gòu)造單元上屬于松遼盆地南部中央凹陷區(qū)的二級構(gòu)造單元，是松南斷陷中最大的斷陷之一。其西臨西部斜坡帶，東接華字井階地，南為西南隆起，北與紅崗階地和扶新隆起帶相連。

作者本次研究選取了長嶺地區(qū)A井、B井、C井、D井、E井、F井、G井等七口井，這些井具備較好成像測井資料，井位分布合理，具有代表性。利用LogView軟件對上述七口井的成像測井資料進行了圖像的處理和裂縫的識別，并提取了有關(guān)參數(shù)。

圖1（見后面）為長嶺地區(qū)各種裂縫在FMI圖像上的特征：

（1）高導天然縫。高導構(gòu)造縫在FMI圖像上表現(xiàn)為深色（黑色）的正弦曲線，連續(xù)性比較好，往往充填有鉆井泥漿等低阻物質(zhì)。其傾角大小變化很大，主要在40°～80°之間變化。

（2）高阻天然縫。高阻縫在FMI圖像上表現(xiàn)為相對高阻（淺色～白色）正弦曲線，高阻縫多為閉合縫，系高阻物質(zhì)充填裂縫或裂縫閉合而成。

（3）鉆井誘導縫。鉆井誘導縫系鉆井過程中產(chǎn)生的裂縫，主要由于地層內(nèi)部應(yīng)力釋放，以及鉆具在井壁造成的擦痕所形成。最大特點是沿井壁的對稱方向出現(xiàn)，呈羽狀或雁列狀。

為了得到定量化的裂縫信息，繼而利用Log－View軟件，對高導裂縫井段的火山巖層進行了定量計算。裂縫定量計算得到的曲線分別為如下三種：

（1）裂縫密度，為統(tǒng)計窗長內(nèi)所見到的裂縫總條數(shù)（＃／m）。

式中 ρf為裂縫密度（＃／m）；NF為統(tǒng)計井段之內(nèi)的裂縫總條數(shù)；θi為第i條裂縫的視傾角；H為統(tǒng)計窗長（m）；C為電成像的井眼覆蓋率（%）。

（2）裂縫長度，為每平方米井壁所見到的裂縫長度之和（m／m2）。

式中 Lf為裂縫長度（m／m2）；r為井眼半徑（m）；H為統(tǒng)計窗長（m）；C為電成像的井眼覆蓋率（%）；Li第i條裂縫的長度（m）。

（3）裂縫視孔隙度，為所見到的裂縫在1m井壁上的視開口面積除以1m井段中FMI圖像的覆蓋面積（%）。

式中 φ為裂縫視孔隙度（%）；Wi為第i條裂縫的平均寬度（m）；Li為第i條裂縫在統(tǒng)計窗長L內(nèi)（一般L選為1m）的長度（m）；D為井徑。

2 長嶺地區(qū)裂縫參數(shù)的研究

圖2（見下頁）為長嶺地區(qū)A井、C井、F井通過LogView軟件處理得到的高導裂縫井段各參數(shù)，依次為裂縫長度、裂縫密度、裂縫孔隙度。

表1（見下頁）為長嶺地區(qū)七口井裂縫發(fā)育井段位置及與火山巖層頂部距離，各井詳細裂縫參數(shù)平均值。由此可見，長嶺地區(qū)裂縫發(fā)育井段主要集中在火山巖層的上部，距離該區(qū)火山巖頂?shù)钠骄嚯x為30m，裂縫孔隙度值約在0.42%～0.9%之間，雖然有些井的裂縫長度和裂縫寬度值存在，但是由于縫隙間不聯(lián)通，或者多為填充縫，導致該井孔隙度值接近零。

3 長嶺地區(qū)裂縫參數(shù)與火山巖性和巖相關(guān)系

從區(qū)域地質(zhì)資料可知，長嶺地區(qū)主要發(fā)育有流紋巖、凝灰?guī)r、粗面巖及安山巖。主要發(fā)育有爆發(fā)相、噴溢相、及火山通道相。

圖3（見后面）為長嶺地區(qū)七口井裂縫密度值與巖性、巖相關(guān)系對比圖。

表2（見后面）為長嶺地區(qū)七口井內(nèi)，在不同巖性、巖相中裂縫密度值詳細情況。

圖4（見后面）為長嶺地區(qū)七口井裂縫孔隙度值與巖性、巖相關(guān)系對比圖。

表3（見后面）為長嶺地區(qū)七口井內(nèi)，在不同巖性、巖相中裂縫密孔隙度值詳細情況。

由上可知，①長嶺地區(qū)裂縫視孔隙度值與巖性的關(guān)系為：流紋巖段裂縫視孔隙度值＞凝灰?guī)r段裂縫視孔隙度值＞粗面巖段裂縫視孔隙度值＞安山巖段裂縫視孔隙度值；②長嶺地區(qū)裂縫視密度值與巖性的關(guān)系：流紋巖段裂縫視密度值＞凝灰?guī)r段裂縫視密度值＞粗面巖段裂縫視密度值＞安山巖段裂縫視密度值；③長嶺地區(qū)裂縫視孔隙度值與巖相的關(guān)系：爆發(fā)相裂縫視孔隙度值＞噴溢相裂縫視孔隙度值＞火山通道相裂縫視孔隙度值；④長嶺地區(qū)裂縫密度值與巖相的關(guān)系：爆發(fā)相裂縫密度值＞噴溢相裂縫密度值＞火山通道相裂縫密度值。

4 長嶺地區(qū)裂縫的空間展布規(guī)律

腰英臺深部構(gòu)造總體處于長嶺斷陷中央隆起達爾罕斷凸帶上，是一受達爾罕斷裂控制的近EW向延伸的斷背斜構(gòu)造。三維地震及鉆井資料表明，營城組氣藏為一被斷層遮擋的斷背斜構(gòu)造，走向近南北向，與深層區(qū)域構(gòu)造走向一致，構(gòu)造內(nèi)發(fā)育的次級小斷層多呈南北或北北西向。

圖5（見后面）為長嶺地區(qū)火山巖儲層頂面裂縫玫瑰花圖。由圖5可知，火山巖層頂部裂縫大多為西南～東北走向。

圖6（見后面）為長嶺地區(qū)火山巖儲層底面裂縫玫瑰花圖。從圖6中可以看出，火山巖層底部裂縫大多為南北走向，該結(jié)論與區(qū)域構(gòu)造情況一致。

圖7（見后面）為長嶺地區(qū)火山巖儲層頂面裂縫角度圖。從圖7中可以看出，火山巖層頂部裂縫大多為較低角度，基本在0°～45°之間，由北至南，裂縫角度逐漸增大。

圖8（見后面）為長嶺地區(qū)火山巖儲層底面裂縫角度圖。從圖8中可以看出，火山巖層底部裂縫值較頂部有所增加，基本在0°～70°之間，依然存在從北至南逐漸升高的規(guī)律。

圖9（見后面）為長嶺地區(qū)火山巖儲層頂部裂縫孔隙度等值線圖。從圖9中可以看出，孔隙度高值區(qū)為A井所在位置，孔隙度值約為1.8%。

5 結(jié)論

（1）長嶺地區(qū)火山巖頂部地層裂縫發(fā)育，平均與頂距離約為30m。裂縫孔隙度值大都在0.42%～0.9%之間變化。

表1 長嶺地區(qū)各井裂縫參數(shù)值Tab.1 Fracture parameters of the wells in Changling area

圖3 長嶺地區(qū)各井裂縫密度與巖性、巖相關(guān)系圖Fig.3 Relation graph of fracture density，lithology and lithofacies for the wells in Changling area

圖4 長嶺地區(qū)各井裂縫孔隙度與巖性、巖相關(guān)系圖Fig.4 Relation graph of fracture porosity，lithology and lithofacies for the wells in Changling area

表2 長嶺地區(qū)各井裂縫密度值Tab.2 Fracture density values of the wells in Changling area

表3 長嶺地區(qū)各井裂縫孔隙度值Tab.3 Fracture porosity values of the wells in Changling area

圖5 火山巖頂面裂縫玫瑰花圖Fig.5 Rose diagram for the top fractures of volcanic rock

圖6 火山巖底面裂縫玫瑰花圖Fig.6 Rose diagram for the bottom fractures of volcanic rock

（2）長嶺地區(qū)裂縫視孔隙度值與巖性的關(guān)系：流紋巖段裂縫視孔隙度值＞凝灰?guī)r段裂縫視孔隙度值＞粗面巖段裂縫視孔隙度值＞安山巖段裂縫視孔隙度值；裂縫視孔隙度值與巖相的關(guān)系：爆發(fā)相裂縫視孔隙度值＞噴溢相裂縫視孔隙度值＞火山通道相裂縫視孔隙度值。

（3）火山巖層頂部裂縫大多為西南～東北走向，底部裂縫大多為南北走向，位于長嶺中部位的井中裂縫多為東西走向。

（4）火山巖層頂部裂縫大多為0°～45°之間的較低角度，底部高角度裂縫較頂部有所增加，基本在0°～70°之間，平面上存在從北至南逐漸裂縫角度逐漸升高的規(guī)律。

圖9 火山巖頂部裂縫孔隙度等值線圖Fig.9 Isoline map for the top fracture porosity of volcanic rock

（5）A井所在位置為長嶺地區(qū)裂縫孔隙度的高值區(qū)域。

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