付斌，馬志欣，孫衛(wèi)峰，孫艷輝，張清，王文勝

（1.中國石油長慶油田蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018）

蘇里格氣田蘇X區(qū)塊盒8段裂縫特征與識別方法

付斌1，2，馬志欣1，2，孫衛(wèi)峰1，2，孫艷輝1，2，張清1，2，王文勝1，2

（1.中國石油長慶油田蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018）

摘要：蘇里格氣田是我國大型低滲透砂巖氣藏，非均質(zhì)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)開發(fā)難度大，隨著氣田勘探開發(fā)的深入，大量資料均表明氣田西部發(fā)育小型斷層及裂縫，而在該類井區(qū)，氣井靜態(tài)參數(shù)一般，卻生產(chǎn)效果較好，為了提高開發(fā)效果，優(yōu)化水平井部署，降低開發(fā)成本，在蘇X區(qū)塊開展了裂縫識別方法研究.研究表明基于相干體的三維地震解釋技術(shù)可以較好地預(yù)測該區(qū)小型斷層發(fā)育規(guī)模，基于R/S分形技術(shù)優(yōu)化的測井解釋技術(shù)可以定性預(yù)測裂縫規(guī)模，應(yīng)用取芯井及成相測井的裂縫描述標(biāo)定，可以實(shí)現(xiàn)半定量的裂縫預(yù)測.①

關(guān)鍵詞：裂縫識別；相干體；R/S分形；蘇里格氣田；低滲透

0　引言

蘇里格氣田是我國典型的內(nèi)陸致密砂巖氣藏，具有“低滲透、低豐度、低壓力、薄集層、強(qiáng)非均質(zhì)性”的特征［1］.歷經(jīng)長期的勘探與開發(fā)，建成了200×108m3/a的天然氣產(chǎn)能，2014年起進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段.國內(nèi)外氣田開發(fā)實(shí)踐表明，致密砂巖儲層大型裂縫不發(fā)育，含氣性主要受儲層物性的影響，需要后期改造才能形成工業(yè)氣流，壓裂產(chǎn)生的人工縫是溝通氣藏與氣井的唯一途徑［2］.

近年來，學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)致密砂巖儲層受構(gòu)造應(yīng)力及成巖作用的共同影響，發(fā)育微、小型天然裂縫的概率較大，沿天然裂縫壓裂可以溝通多個有效儲層，提高儲層改造效果［2-3］，這對蘇里格氣田的穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義.但目前微、小型天然裂縫的預(yù)測在理論以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)上仍然存在諸多難點(diǎn)，一方面裂縫在空間發(fā)育的規(guī)律性較差，另一方面致密砂巖儲層的裂縫尺度相對較小，識別難度大.國內(nèi)外針對裂縫預(yù)測主要提取高分辨率三維地震屬性，包括相干體屬性、曲率屬性及螞蟻?zhàn)粉櫟确椒?，井眼?nèi)裂縫解釋主要采用成像測井或取芯觀察［4-9］，也有學(xué)者采用應(yīng)力場的數(shù)值模擬方法，模擬構(gòu)造裂縫占主導(dǎo)地位的儲層參數(shù)［10］.然而以上技術(shù)均表現(xiàn)為投資成本高，較難適用于類似蘇里格氣田強(qiáng)非均質(zhì)性、低豐度、裂縫不起主控作用的氣藏，為此在蘇X區(qū)塊優(yōu)選地震屬性，改進(jìn)常規(guī)測井對裂縫的識別，提出一種經(jīng)濟(jì)適用的低滲透、低豐度砂巖儲層裂縫識別方法，為優(yōu)選水平井、優(yōu)化儲層改造方式，提高采收率提供地質(zhì)依據(jù).

1　蘇X區(qū)塊裂縫發(fā)育特征

1.1裂縫發(fā)育特征蘇里格氣田西部是整個氣田的構(gòu)造低部位，氣井產(chǎn)水較嚴(yán)重，優(yōu)選富集區(qū)集中布井是提高該類區(qū)塊采收率的主要技術(shù)手段，蘇X區(qū)塊儲層相對發(fā)育，優(yōu)先建成了水平井整體開發(fā)區(qū)，三維地震資料滿覆蓋，完鉆水平井35口，平均水平段長1 017 m，鉆遇砂巖長度855 m，有效儲層長度629 m，投產(chǎn)氣井平均日產(chǎn)3.493 3×104m3.該區(qū)砂巖表現(xiàn)為較強(qiáng)的脆性特征，容易受構(gòu)造作用產(chǎn)生裂縫，區(qū)內(nèi)大量水平井的現(xiàn)場實(shí)施證實(shí)了區(qū)塊盒8段發(fā)育小型斷層的可能性，少量評價井成像測井解釋及探井取芯也觀察到高角度裂縫的存在.

蘇里格氣田石盒子組在沉積成巖過程中經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，包括印支運(yùn)動的N-S向擠壓環(huán)境、燕山運(yùn)動的NW-SE向擠壓環(huán)境和喜山運(yùn)動NNWSSE向的拉張環(huán)境［4，11-14］，受不同的應(yīng)力場作用會形成不同產(chǎn)狀的裂縫，印支運(yùn)動易形成N-S向張裂縫和NW-SE、NE-SW向共軛剪裂縫，燕山運(yùn)動易形成NW-SE向張裂縫和NW-SE、NE-SW向共軛剪裂縫，喜山運(yùn)動易形成NNE-SSW的張裂縫和NNW-SSE、SWW-NEE向共軛剪裂縫，蘇X區(qū)塊位于巖心描述盒8段裂縫在砂巖及泥巖中均可見（圖1），裂縫走向65~245°，統(tǒng)計(jì)取芯井裂縫，其中方解石或泥質(zhì)充填占25%，未充填占75%，平均裂縫密度0.27條/m，縫寬0.3~5 mm，多為斜交縫和高角度近垂直縫，裂縫面較平直，可能為構(gòu)造作用形成的剪切縫.

圖1　取芯井裂縫發(fā)育特征

1.2水平井鉆遇斷層特征蘇X區(qū)塊內(nèi)實(shí)施的水平井中有4口水平井按照地質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)施，水平段鉆進(jìn)時出現(xiàn)巖性突變，錄井巖屑由灰白色含氣中砂巖突變?yōu)樯罨疑鄮r，隨鉆GR值升高，鉆時增大，在水平段持續(xù)鉆進(jìn)近200 m左右?guī)r性仍沒有發(fā)生變化，應(yīng)用致密砂巖儲層地質(zhì)導(dǎo)向方法［1］微幅度調(diào)整井斜也仍無法探至有效儲層，對過井地震資料精細(xì)解釋，發(fā)現(xiàn)巖性突變點(diǎn)存在同相軸分異的現(xiàn)象，底部區(qū)域標(biāo)識層，本溪組煤層同相軸也出現(xiàn)挫斷（圖2），推斷可能鉆遇小型斷層，重新設(shè)計(jì)水平井靶點(diǎn)軌跡，垂深下降4~8 m，側(cè)鉆后均探至高氣測儲層，推斷為構(gòu)造擠壓作用形成的小型逆斷層.

圖2　鉆遇小型斷層水平井設(shè)計(jì)及地震剖面

1.3成像測井識別裂縫特征成像測井是識別井眼內(nèi)自然裂縫發(fā)育規(guī)模的有效手段，通過泥漿侵入裂縫產(chǎn)生的導(dǎo)電性能的差異，可以顯示不同顏色的影像［15-16］，但由于成本較高，在蘇X區(qū)塊僅開展了4口成像測井，其中3口井在盒8段發(fā)育高角度或近乎垂直縫，11個氣層段中4個層段內(nèi)部見有裂縫，占37%，3個圍巖含裂縫，占27%，裂縫主要表現(xiàn)為砂體內(nèi)部發(fā)育，在砂泥巖界面處終斷，延伸距離較短.結(jié)合鄰區(qū)成像解釋結(jié)論，區(qū)塊地層最小地應(yīng)力方向?yàn)镹NW-SSE向，平均155~ 355°，最大主應(yīng)力方向?yàn)镹EE-SWW，平均65~245°，裂縫走向與最小主應(yīng)力垂直，與最大主應(yīng)力平行.

由此可以判斷，蘇X區(qū)塊的裂縫形成于印支運(yùn)動，受多期構(gòu)造運(yùn)動共同作用而成.裂縫發(fā)育區(qū)較零散，局部由于構(gòu)造應(yīng)力的差異化，發(fā)育小型斷層.

圖3　最大、最小主應(yīng)力方位圖

2　裂縫識別方法

2.1裂縫識別方法為探索經(jīng)濟(jì)適用的砂巖儲層裂縫識別方法，采用井震結(jié)合，充分利用已有生產(chǎn)資料，優(yōu)化地震屬性、優(yōu)選常規(guī)測井系列，并以構(gòu)造應(yīng)力背景及生產(chǎn)動態(tài)為驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)半定量識別和預(yù)測裂縫.

蘇X區(qū)塊測井技術(shù)多采用針對低滲透氣藏的常規(guī)系列，雖然滿足了巖性、物性及含氣性的解釋，適用于早期氣田低成本高效益的上產(chǎn)期，但制約了裂縫的預(yù)測，影響了氣藏的精細(xì)描述和制定氣田穩(wěn)產(chǎn)方案的地質(zhì)依據(jù).目前致密砂巖氣藏應(yīng)用常規(guī)測井系列預(yù)測裂縫發(fā)育規(guī)模主要采油神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，電阻率特征分析等［17-20］，然而以上方法在蘇里格氣田的應(yīng)用效果不理想.R/S分形統(tǒng)計(jì)方法也稱重標(biāo)極差分析法（rescaled range analysis），可以表示無因此的時間序列相對波動強(qiáng)度，裂縫、砂泥巖互層等非均質(zhì)特征均會造成電測曲線發(fā)生波動，波動的強(qiáng)度的大小可以定性預(yù)測裂縫發(fā)育的概率和裂縫發(fā)育的規(guī)模.

一維R/S分析過程:

式中：n為分析層段采樣點(diǎn)數(shù)，u為1-n依次增加的采樣點(diǎn)數(shù)，i、j為樣點(diǎn)變量，R（n）為全層段級差，代表樣點(diǎn)間的復(fù)雜程度，S（n）為全段標(biāo)準(zhǔn)差，代表樣點(diǎn)的平均趨勢.在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上，R（n）/S（n）曲線的斜率稱為Hurst指數(shù)，D=2-H則是分形維數(shù).

采用區(qū)塊及鄰區(qū)5口成像測井64個裂縫段與常規(guī)測井系列的分形結(jié)果進(jìn)行對比，聲波時差符合率達(dá)到79%，自然伽馬符合率63%.其中，聲波時差符合率高于伽馬曲線分形結(jié)果是由于聲波時差反映井壁巖石骨架特征，在裂縫發(fā)育位置，受骨架類型差異，R/S分形也會發(fā)生明顯跳躍，而伽馬曲線反映井壁附近地層泥質(zhì)含量的變化，在砂泥巖交替及裂縫充填的位置，R/S分形在雙對數(shù)坐標(biāo)上均會發(fā)生變化，以上表明，應(yīng)用聲波時差及自然伽馬電測曲線的R/S分形技術(shù)可以較好地識別裂縫發(fā)育規(guī)模（圖4）.

斷層周邊容易發(fā)育裂縫帶，在單井裂縫識別的基礎(chǔ)上，對三維地震屬性預(yù)測可能發(fā)育小型斷層和裂縫帶進(jìn)行標(biāo)定.其中，相干體技術(shù)是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的裂縫、斷層預(yù)測技術(shù)，在沿某一具有地質(zhì)意義的三維地震時間切片上計(jì)算各個網(wǎng)格點(diǎn)上的相關(guān)值，相似性的大小表明地質(zhì)體的不連續(xù)性，相關(guān)性較差的區(qū)域表現(xiàn)為斷層、裂縫、不整合及地質(zhì)體邊界［12］.

圖4　蘇120-79-69成像測井與常規(guī)測井系列R/S分形對比

滿疊加三維地震沿盒8目的層開時窗提取相干體屬性，篩選與最大主應(yīng)力方向NEE-SWW相近，角度在45°~90°之間的裂縫，在玫瑰圖上濾除其他方向上相關(guān)性差的數(shù)據(jù)，結(jié)合完鉆井及生產(chǎn)動態(tài)資料，優(yōu)化相干體對小型斷層和裂縫發(fā)育區(qū)的預(yù)測（圖5）.從預(yù)測的小型斷層和裂縫發(fā)育區(qū)與R/S分形解釋的單井裂縫發(fā)育規(guī)模有較好的對應(yīng).

圖5　蘇×區(qū)塊盒8相干體與R/S分形疊合圖

2.2裂縫識別效果應(yīng)用相干體及R/S分形技術(shù)分析蘇X區(qū)塊完鉆井裂縫發(fā)育規(guī)模（圖5），裂縫密集區(qū)主要位于鼻隆及鼻隆兩側(cè)，區(qū)塊西部較東部裂縫發(fā)育.其中17-71井位于裂縫發(fā)育區(qū)，該井靜態(tài)分類II類井，盒8下氣層厚度3.5 m，單層改造試氣34.093 1×104m3，目前日產(chǎn)氣1×104m3/d，而井區(qū)內(nèi)II類井平均日產(chǎn)氣0.51×104m3/d，判斷氣井高產(chǎn)是由裂縫形成的天然氣富集形成，西部19-62H2水平井在水平段120 m處巖性突然變化，無氣測顯示，鉆時降低，預(yù)測鉆遇小型斷層，后調(diào)整井斜實(shí)施效果良好.

3　結(jié)論

1）常規(guī)裂縫識別方法投資成本高，在低豐度氣藏較難推廣應(yīng)用，蘇里格氣田以低滲透砂巖儲層為

主，西區(qū)氣水分布規(guī)律復(fù)雜，微幅度構(gòu)造發(fā)育，大量生產(chǎn)資料表明該區(qū)裂縫較發(fā)育，開展裂縫識別可以較好地提高該區(qū)塊的儲量動用程度.

2）蘇X區(qū)塊砂巖儲層脆性較高，受構(gòu)造作用在砂、泥巖韻律組合中發(fā)育小型裂縫概率較大，R/S分形技術(shù)利用常規(guī)測井系列解釋裂縫，伽馬測井和聲波時差聯(lián)合預(yù)測小尺度裂縫，降低了因巖性變化產(chǎn)生的分形誤差，適合用于定性、半定量化描述裂縫，但對裂縫的定量化描述仍然存在誤差，在裂縫解釋中還需校正.

3）井震結(jié)合，通過優(yōu)選地震屬性，優(yōu)化常規(guī)測井解釋方法，形成了以常規(guī)測井解釋為主，相干體屬性聯(lián)合預(yù)測裂縫發(fā)育的低滲透砂巖儲層裂縫識別技術(shù)，較好地降低了投資成本，同時也滿足了氣藏生產(chǎn)開發(fā)的實(shí)際.

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（責(zé)任編輯游?。?/p>

Su X block of Sulige gas field fracture characteristics of He8 section and recognition method

FU Bin1，2，MA Zhixing1，2，SUN Weifeng1，2，SUN Yanhui1，2，ZHANG Qing1，2，WANG Wensheng3
（1.Sulige Gasfield Research Center，PetroChina Chanqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Oil and Gasfield，Xi’an 710018，China）

Abstract:Sulige gas field is a large low permeability gas field in China，it has strong heterogeneity，economic development is difficult，with the deeper exploration and development of gas fields，a large number of data showed that the western of gas field had small faults and fracture. Dynamic production showed that small faults and fracture zones had good gas production effect，in order to improve the development effect，optimizearrangehorizontalwelldeploymentand reducedevelopmentcosts，wecarriedoutfractureidentification methods research in Su X block，the research indicated that 3D seismic coherence studies could explain and predict the small scale faults better than other technology，and based on R/S method optimization interpretation technique of logging can qualitatively predict fracture，using the coring and fracture phase logging calibration，canrealizethe semi-quantitative predictionof fracture.

Keywords:fracture identify；coherence；R/S fractal；Sulige gas field；low permeability

作者簡介：付斌（1985-），男，碩士，工程師，E-mail:g11fubin@163.com

收稿日期：2015-03-17

文章編號：1000-2375（2015）06-0527-05

中圖分類號：P618.13；TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2015.06.003