趙軍龍，朱廣社，馬永寧，吳新偉，陳守民，李甘

（1.西安石油大學油氣資源學院，陜西西安710065；2.長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

基于多信息的鄂爾多斯盆地A區(qū)天然裂縫綜合判識研究

趙軍龍1，朱廣社2，馬永寧2，吳新偉2，陳守民2，李甘1

（1.西安石油大學油氣資源學院，陜西西安710065；2.長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

研究從鄂爾多斯盆地A區(qū)天然裂縫判識需要出發(fā)，基于收集到的巖心、測井、地質(zhì)等多種資料信息，開展了天然裂縫判識技術研究和優(yōu)選。運用靜態(tài)、動態(tài)資料揭示了工區(qū)天然裂縫的分布規(guī)律和影響因素。天然裂縫識別的主要方法包括巖心裂縫識別法、成像測井識別法、儲層滲透率非均質(zhì)分析法、常規(guī)測井參數(shù)法、常規(guī)測井曲線重構法、動態(tài)資料分析法及現(xiàn)代數(shù)學等方法。A區(qū)天然裂縫平面上主要位于河道微相中靠近邊部區(qū)域、砂體厚度較小的區(qū)域、儲層微構造起伏較大區(qū)域。動態(tài)資料驗證表明，針對A區(qū)所建立的天然裂縫判識技術合理，對天然裂縫的平面和縱向分布規(guī)律預測取得了較好的效果，其研究成果為下一步的裂縫開發(fā)治理政策研究提供了堅實的資料基礎。

測井解釋；天然裂縫；綜合判識；分布規(guī)律；動態(tài)識別；鄂爾多斯盆地

0 引 言

碎屑巖天然裂縫的分布受成巖過程、區(qū)域地層應力分布等因素的影響［1－2］。天然裂縫識別大多基于對巖心裂縫的認識。將地質(zhì)、測井及動態(tài)資料相結合，開展天然裂縫的綜合判識。碎屑巖天然裂縫研究應針對工區(qū)實際，建立天然裂縫概念模型，從取心井資料出發(fā)，將靜態(tài)信息與動靜態(tài)信息相結合，采用分形分維、灰色關聯(lián)分析等現(xiàn)代數(shù)學手段，以多學科交叉為特色開展天然裂縫識別與預測［3］。

鄂爾多斯盆地西北部A區(qū)位于陜西省吳旗縣境內(nèi)［4］。作為該區(qū)主要含油層系的長6油層組可劃分為長61、62和63等3個小層。長61儲層屬于典型的特低滲透率儲層，滲透率平均為0.39×10－3μm2。該區(qū)從開發(fā)至今，表現(xiàn)出水力方向性明顯、個別井水淹嚴重、單井產(chǎn)量遞減很快等現(xiàn)象，天然裂縫和人工裂縫對油田生產(chǎn)帶來了一些負面影響。為此，開展了基于多信息的天然裂縫綜合判識研究，以建立適合該區(qū)的天然裂縫綜合判識技術，揭示該區(qū)目的層的天然裂縫分布特征和影響因素。

1 天然裂縫判識技術及優(yōu)選

1.1 天然裂縫識別技術

（1）巖心裂縫識別方法。巖心裂縫的仔細觀察描述是整個裂縫研究的基礎，它最能直觀地反映地下裂縫的真實狀態(tài)。依據(jù)裂縫開啟程度及對滲流的貢獻，特別是裂縫在地下油藏開發(fā)過程中所起的作用，可將天然裂縫劃分為開啟縫、半開啟縫和閉合（潛在）縫［1－3，5］。巖心照片與成像測井資料相結合可以較好地區(qū)分天然裂縫和人工裂縫，確定微觀裂縫類型。

（2）成像測井識別方法。測井資料是除巖心以外反映地下地層（油層）結構最全面、最直接且又是每口井都必有的資料。成像測井技術依據(jù)所測物理量的不同可以分為電、聲、核、力等4種，目前多用于裂縫識別及儲層可動流體評價的成像測井有地層微電阻率掃描成像測井、方位電阻率成像測井、超聲波成像測井、偶極子橫波成像測井和核磁共振成像測井。

（3）常規(guī)測井曲線識別方法。天然裂縫的存在通常會引起常規(guī)測井一定的異常響應（見表1）［5］?；诔Ｒ?guī)測井裂縫響應機理，可以利用常規(guī)測井曲線開展天然裂縫的分析研究。

表1 與裂縫相關的多種測井信息直觀綜合分析表［5］

運用常規(guī)測井曲線開展裂縫定性識別的方法主要有曲線變化率法、孔隙結構指數(shù)法、骨架指數(shù)法、地層因素比值法、三孔隙度比值法、孔隙度組合法、飽和度比值法、等效彈性模量差比法、綜合概率指數(shù)法、測井曲線R／S變尺度分析法等［3，5－10］。各方法的實質(zhì)都是圍繞裂縫的電性（泛指一切測井響應）特征識別裂縫的存在［3］。

（4）動態(tài)方法識別裂縫。鉆井液的漏失、機械鉆速的加快等動態(tài)信息都可能和天然裂縫等有關［1］。據(jù)此，結合井壁崩落、固井質(zhì)量、鉆井曲線分析等可以間接或定性判斷裂縫的存在。當示蹤劑通過裂縫時所得的裂縫系統(tǒng)滲透率要比通過計算得到的大很多，所以通過井間示蹤技術可預測裂縫的存在；試井分析是值得大力提倡的裂縫評價技術，試井分析尤其是壓力不穩(wěn)定試井所提供的有關裂縫方向、滲透率等參數(shù)，能代表研究油藏的大范圍內(nèi)參數(shù)的變化，可用于產(chǎn)量預測和數(shù)值模擬［11］。

1.2 天然裂縫識別預測方法技術優(yōu)選

（1）天然裂縫識別的基本思路。統(tǒng)計表明，在研究區(qū)收集到巖心資料的10口探井中有3口井有裂縫顯示指示。在對A510井、A512井、A527井巖心樣品進行孔隙度和滲透率研究時，發(fā)現(xiàn)緊鄰裂縫樣品的巖心孔隙度和滲透率呈增大趨勢。研究區(qū)在A527井中開展了聲電組合成像測井。聲電交互測井解釋結果表明，該區(qū)長6儲層天然裂縫發(fā)育特征較為顯著，天然裂縫主要為傾角71°～86°的高角度縫，裂縫走向近北東－南西向。巖心資料和常規(guī)測井曲線對比分析表明，該區(qū)對天然裂縫指示較為明顯的曲線主要有自然伽馬、井徑、聲波時差、密度、八側向電阻率等，但需要提高識別的精度和效率。

針對研究區(qū)取心井有限、成像測井成果少、常規(guī)測井曲線豐富等情況，開展了干擾試井和壓力恢復測試等工作，確定了天然裂縫識別基本思路。通過對巖心仔細分析和對巖心裂縫的特征準確把握、標定成像測井、刻度常規(guī)測井，尋找裂縫在常規(guī)測井曲線上的響應特征，提取裂縫常規(guī)測井響應信息，建立解釋模型。在對現(xiàn)有的裂縫識別方法開展上述比較分析的基礎上，優(yōu)選若干較為有效的裂縫指示曲線或重構參數(shù)，借助R／S變尺度分析技術法、灰色關聯(lián)分析法開展了對A區(qū)天然裂縫的識別與分析。

（2）儲層滲透率及非均質(zhì)特征分析對該區(qū)天然裂縫預測。砂巖中發(fā)育天然裂縫也會導致該砂層儲層非均質(zhì)性加強。因此，開展小層滲透率突進系數(shù)和級差系數(shù)綜合分析，有助于對A區(qū)天然裂縫分布特征的預測研究，建立起滲透率級差系數(shù)、突變系數(shù)、分維數(shù)與裂縫特征關系。

A377－16井有豐富的動態(tài)資料，可以驗證裂縫的有效性。從圖1可以看出，A377－16井長小層裂縫較為發(fā)育，其對應的分維數(shù)為1.02，而級差系數(shù)達到3.00，突變系數(shù)達到2.27。該井的測壓資料說明了該井裂縫存在的真實性（見圖1）。這也說明，利用滲透率的非均質(zhì)特征可以預測裂縫的平面分布特征。

（3）常規(guī)測井曲線R／S變尺度分析技術法對該區(qū)天然裂縫的識別。R／S分析（變尺度分析）的分形維數(shù)可以體現(xiàn)低滲透砂巖垂向非均質(zhì)性，進而揭示儲層裂縫發(fā)育的程度［3，6］。統(tǒng)計分析表明，該區(qū)儲層裂縫相對發(fā)育時，在對孔隙、孔洞和裂縫比較敏感的聲波時差R／S分析曲線上就會引起分形維數(shù)增大。

儲層頂?shù)撞磕鄮r的存在對于砂巖儲層的變尺度分析可能產(chǎn)生影響，砂巖上部及中部的泥巖對變尺度分析的影響應盡量去除，以避免其對裂縫的識別干擾。因此，在用聲波測井曲線開展變尺度分析時，應先開展巖性劃分和隔夾層識別，用去夾層后的砂巖聲波測井響應開展變尺度分析效果更好。A527井分析表明，聲波時差曲線的R／S變尺度分析可以較好地指示裂縫的發(fā)育情況（見圖2）。這里對收集到的354口井開展了R／S變尺度分析，對每口井分別計算和統(tǒng)計了其分維數(shù)。

（4）裂縫指示參數(shù)重構技術用于該區(qū)天然裂縫識別。為了提高常規(guī)測井信息識別裂縫效果，這里重構裂縫指示參數(shù)Fracx［3］。

圖1 A377－16井滲透率非均質(zhì)特征、分維數(shù)與裂縫發(fā)育關系

圖2 A527井長裂縫的R／S分析曲線特征

式中，F(xiàn)racx為重構的裂縫指示參數(shù)，無量綱；XRLL，8為八側向電阻率測井曲線變化率，無量綱；XGR為自然伽馬測井曲線變化率，無量綱；XAC為聲波時差測井曲線變化率，無量綱；XCNL為補償中子測井曲線變化率，無量綱。

Fracx參數(shù)是多種測井曲線變化率的組合，引起測井曲線變化的主要因素有巖性變化和裂縫存在。在使用該重構參數(shù)時候，應首先剔除巖性變化的影響，重構的Fracx參數(shù)就可以直觀準確地指示裂縫的存在。

對354口開發(fā)井用該方法進行了裂縫識別。如A385－19井動態(tài)資料顯示該井應該有裂縫存在，用Fracx參數(shù)進行了裂縫識別，取得了明顯的效果。

要發(fā)揮好常規(guī)測井曲線參數(shù)法［12］在識別裂縫中的效用，應注意一些技術關鍵，①參數(shù)法的方法使用條件是選擇基礎，工區(qū)裂縫測井響應特征分析是建立參數(shù)法的關鍵；②無論采用哪種參數(shù)法，都應先運用常規(guī)測井曲線確定儲層砂巖；③在參數(shù)法識別砂巖裂縫過程中應盡量將致密夾層和泥質(zhì)夾層的影響去除，以免作出錯誤的判識。

（5）灰色關聯(lián)分析技術法用于天然裂縫識別。裂縫存在所引起的常規(guī)測井響應特征常常與泥質(zhì)含量的增加、巖性變化以及淡水泥漿高侵難于區(qū)分。盡管可以引入豐富的參數(shù)和重建派生曲線，在某種程度上可以間接證明裂縫的存在，但單憑1條或者幾條曲線難以準確完成裂縫的識別任務。將灰色關聯(lián)法［13－14］引入常規(guī)測井裂縫識別中具有新意。

灰色系統(tǒng)測井裂縫識別的主要工作是在充分分析區(qū)內(nèi)已有取心井的巖心、測井、油氣測試和錄井資料基礎上，基于取心井裂縫測井響應的分析，建立起裂縫與測井參數(shù)（或重構參數(shù)）等指標之間的對應關系，進而利用測井信息、運用灰色系統(tǒng)裂縫評價技術進行裂縫判識?；疑P聯(lián)技術用于裂縫識別的技術關鍵是把多種測井信息、重構信息及AC曲線的R／S變尺度分析信息相結合，以動態(tài)資料為約束，開展裂縫的單井裂縫綜合判識。天然裂縫灰色關聯(lián)評價技術識別流程路線圖見圖3。

圖3 灰色關聯(lián)技術用于裂縫識別的技術路線

2 研究區(qū)天然裂縫分布特征預測與動態(tài)驗證

2.1 研究區(qū)天然裂縫分布特征

（1）長6儲層聲波時差分維數(shù)特征。統(tǒng)計分析表明，該區(qū)生產(chǎn)和動態(tài)資料中分維數(shù)大于1.0的區(qū)域天然裂縫較為發(fā)育，分維數(shù)大于1.1的天然裂縫發(fā)育。3個小層的裂縫發(fā)育具有一定的繼承性。說明裂縫的縱向延范圍幾乎覆蓋3個目的層。為了研究需要，這里將A區(qū)裂縫發(fā)育程度分為Ⅰ、Ⅱ型裂縫范圍2個級別（見表2）。

表2 A區(qū)長6儲層天然裂縫發(fā)育分級標準

（2）天然裂縫分布規(guī)律預測。根據(jù)測井曲線重構參數(shù)法、R／S變尺度分析法、滲透率級差分析法、灰色關聯(lián)評價后，編繪了A區(qū)裂縫分布規(guī)律圖。該圖較好地反映了研究區(qū)目的層的裂縫平面分布特征。與生產(chǎn)動態(tài)等資料一致性好（見圖4）。A區(qū)天然裂縫縱向切割范圍見表3。

表3 A區(qū)天然裂縫縱向切割范圍

A區(qū)目的層天然裂縫分布與砂體頂部構造有一定的關系，工區(qū)天然裂縫主要分布在砂體微構造起伏較大區(qū)域，這是因為儲層構造部位不同，遭受的應變強度不同，裂縫的密集程度不同；研究區(qū)目的層天然裂縫分布與砂體厚度變薄關系密切，A區(qū)天然裂縫主要分布在砂體厚度較小的區(qū)域，這是因為薄層巖石比厚層巖石更容易產(chǎn)生密集間距的裂縫；該區(qū)目的層天然裂縫主要分布在河道微相中靠近邊部的區(qū)域，這是因為在沉積微相發(fā)生變化的區(qū)域，亦即砂體厚度變化的區(qū)域，容易因為應力作用而產(chǎn)生裂縫。

圖4 A區(qū)長6儲層天然裂縫平面特征

2.2 研究區(qū)天然裂縫分布的動態(tài)驗證

A區(qū)近年來陸續(xù)開展了干擾試井（壓力恢復測試）、示蹤劑測試、生產(chǎn)測井等工作。這些動態(tài)資料可以用來解釋和驗證上述裂縫分布預測結果。

（1）測壓資料解釋裂縫。該區(qū)收集到的測壓資料解釋結果表明，測壓解釋出裂縫的井點一般都有天然裂縫發(fā)育，或者靠近天然裂縫發(fā)育井點或區(qū)帶。利用測壓資料驗證天然裂縫分布規(guī)律效果分析表明，預測結果好的占44.4%，較好的占44.4%，效果不好的占11.2%。

（2）干擾試井資料解釋裂縫。A151－1井、A151－2井、A151－3井和A151－4井近年來含水率逐步上升，為了了解含水率上升的原因，進一步判斷該井與周圍井的連通情況及裂縫發(fā)育方向，對該井組進行干擾試井測試。激動井為A151－2井。從干擾試井4口井觀察井響應壓力曲線圖可以看出，A151－3井響應信號明顯，從變化看為“三升三降”的干擾信號，符合激動井A151－2井的激動周期“三升三降”的激動信號，信息滯后30～100 h。說明A151－2井與A151－3井溝通。研究表明，該區(qū)天然裂縫預測的方向性和裂縫發(fā)育范圍與動態(tài)資料較為一致。

（3）注水剖面測井。研究區(qū)開展了一定數(shù)量的生產(chǎn)測井。對生產(chǎn)測井的注水剖面測井成果分析認為，在2個層合注時，如果2個層中某個層吸水能力明顯強，該層可能存在裂縫通道，但該裂縫是否是天然裂縫有待于進一步分析。上述預測天然裂縫分布與吸水特征有一定的相關性。

3 結論和認識

（1）天然裂縫識別的主要方法包括巖心裂縫識別法、儲層滲透率非均質(zhì)特征分析法、成像測井識別法、常規(guī)測井識別法及常規(guī)測井參數(shù)法、動態(tài)資料分析法及R／S分形分維分析法。

（2）天然裂縫判識的技術關鍵是正確認識天然裂縫常規(guī)及成像測井響應機理，并對可能的干擾因素及時剔除?；趧討B(tài)資料，運用儲層滲透率非均質(zhì)特征分析法、常規(guī)測井曲線重構參數(shù)法、R／S變尺度分析法和灰色關聯(lián)分析法開展綜合判識可以取得較好的效果。

（3）研究區(qū)的天然裂縫對儲層滲透率非均質(zhì)性影響顯著，該區(qū)天然裂縫平面上主要位于河道微相中靠近邊部區(qū)域、砂體厚度較小的區(qū)域、儲層微構造起伏較大區(qū)域，天然裂縫平面及縱向分析主要受到沉積微相、儲層微構造及砂體厚度變化的影響。

（4）壓力測試工作、干擾試井工作和注水剖面測井取得的動態(tài)資料可以較好地驗證以常規(guī)測井資料為基礎的天然裂縫預測結果。

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On Synthetically Identifying Nature Fractures of A Block in Ordos Basin Based on Multi－data

ZHAO Junlong1，ZHU Guangshe2，MA Yongning2，WU Xinwei2，CHEN Shoumin2，LI Gan1（1.School of Petroleum Resources，Xi’an Shiyou University，Xi’an，Shaanxi 710065，China；2.No.3 Production Plant，Changqing Oilfield Company，Yinchuan，Ningxia 750006，China）

For need of finely identifying nature fractures of block A in Ordos basin，the optimal evaluation techniques have been developed on the basis of collected multi－data such as cores and logs.And the distribution law and effect factors about nature fractures in block A have been studied with static and dynamic data.The research indicates that the methods to identify nature fractures mainly include core fracture identification，imaging logging identification，nonhomogeneity analysis of reservoir permeability，conventional logging parameters，reconfiguration of conventional logging curves，dynamic document analysis and modern mathematics.Moreover，the nature fractures in block A are in the board of river course and the minimal sand thickness zones and the maximal tectonics fluctuating zones.The above techniques are reasonabl and reliabl to identify the fractures.And the effect of pre－determination about the fracture planes and vertical distribution is ideal.Our research provides important data for further fractures identifications.Key words：log interpretation，nature fracture，synthetically identification，distributing law，dy

P631.81

A

1004－1338（2011）06－0544－06

namic identification，Ordos basin

項目來源：陜西省教育廳科研計劃項目資助（項目編號：11JK0781）

趙軍龍，男，1970年生，博士，教授，從事礦產(chǎn)與能源地球物理研究。

2011－07－11 本文編輯 李總南）