劉紅磊，張雪松，郭海霞，孫艾敏

（中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州450000）

戶部寨中生界氣藏埋藏深，海拔-3 300～-3 600 m，氣藏構(gòu)造復(fù)雜，由衛(wèi)79-9塊、衛(wèi)351塊等6 個斷塊組成。儲層物性差，孔隙度3.7%～6.5%，平均為5.2%，滲透率0.05×10-3～0.23×10-3μm2，平均為0.18×10-3μm2。砂巖裂縫發(fā)育，存在高角度和低角度裂縫，有效地改善了儲層的儲集性能。氣藏探明地質(zhì)儲量21.77×108m3，采出程度低，此類氣藏開發(fā)的關(guān)鍵是弄清儲層裂縫空間展布特征。本文利用部6、 衛(wèi)351井巖心和部18、部17-2 井成像測井資料，針對常規(guī)測井直接或交會識別裂縫難度大的問題，研究了利用常規(guī)測井曲線重構(gòu)以及數(shù)理統(tǒng)計分析識別裂縫的新方法，提高了開發(fā)井測井裂縫識別精度，明確了裂縫縱向上的發(fā)育特征；針對疊后地震屬性預(yù)測裂縫除了反映大尺度裂縫，還反映巖性、含油氣性的變化，存在多解性這一問題，采用疊前方位地震屬性預(yù)測方法，定量預(yù)測出儲層小尺度裂縫空間展布，指導(dǎo)了氣藏開發(fā)調(diào)整方案部署。

1 裂縫基本特征

研究區(qū)的儲層裂縫主要為構(gòu)造成因。按照裂縫充填程度，將其分為張開縫、未充填縫和全充填縫3 類，充填縫以方解石、泥質(zhì)充填為主。裂縫以垂直縫、高角度斜交縫為主，裂縫走向主要為北西向，與附近三級斷層延伸方向垂直；成像測井解釋縫長2.4～10.1 m；巖心觀察裂縫寬度大多在1～3 mm；裂縫視孔隙度小于0.006%，對儲氣能力貢獻(xiàn)小，但起著改善滲流的作用；在泥質(zhì)含量增多的層段裂縫相對不發(fā)育［1-2］。

2 裂縫常規(guī)測井識別

巖心和成像測井在裂縫檢測方面具有很大的優(yōu)勢，但由于成本較高，只能在少數(shù)井中進(jìn)行取心和成像測井。而常規(guī)測井資料探測深度大，包含儲層巖性、物性、導(dǎo)電性和含油氣性等多種信息。戶部寨中生界儲層裂縫在常規(guī)測井曲線上響應(yīng)較弱，儲層裂縫和非裂縫互相交織厲害，利用常規(guī)測井直接或交會識別儲層裂縫難度大。為此，針對本區(qū)儲層裂縫常規(guī)測井響應(yīng)特征，建立了一套適用本區(qū)目的層段的常規(guī)測井裂縫綜合識別方法，提高了常規(guī)測井裂縫識別正確率［3］。

2.1 電阻率濾波差值法

儲層以高角度裂縫為主，此類裂縫通常會造成電阻率曲線形態(tài)劇烈突變，造成齒狀、刺狀特征，而孔隙、流體、泥質(zhì)等因素造成的影響通常較平緩。因此，可以通過求取電阻率與其濾波曲線的差值，放大突變特征來表現(xiàn)裂縫的存在，并在進(jìn)一步減弱泥質(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為裂縫指數(shù)；Rt′為電阻率濾波后曲線值，Ω·m；Rt為實測電阻率，Ω·m。

研究區(qū)儲層致密，相對于孔隙而言，泥質(zhì)含量對于電阻率曲線形態(tài)的影響要大一些，因此，在計算點附近開窗，采用最小二乘法，擬合開窗段實測電阻率與泥質(zhì)含量的關(guān)系，獲得利用泥質(zhì)含量擬合的電阻率曲線，并對這條曲線進(jìn)行濾波，在裂縫指數(shù)曲線上減除它的影響，得到最終的裂縫指數(shù)。

式中：If′為去除泥質(zhì)影響的裂縫指數(shù)；Rt′（SH）為泥質(zhì)反演電阻率濾波曲線值，Ω·m；Rt（SH）為泥質(zhì)反演電阻率曲線值，Ω·m。

通過與巖心資料對比，該方法計算的裂縫指數(shù)與巖心描述裂縫密度、 長度等反映裂縫有效性的參數(shù)具有較好的相關(guān)性，單井裂縫識別符合率72%。

2.2 變尺度分析法

R/S 分析是赫斯特提出的一種非線性統(tǒng)計方法，其中：R 稱為極差，是最大累積離差與最小累積離差之差，代表時間序列的復(fù)雜程度；S 稱為標(biāo)準(zhǔn)差，即變差的平方根，代表時間序列的平均趨勢；兩者之比R/S，代表無因次的時間序列的相對波動強(qiáng)度。將R/S 分析曲線與成像測井解釋的裂縫層段對比，吻合性最好的是微球型聚焦曲線，因此，選擇該曲線來進(jìn)行R/S 方法計算。針對測井資料，編制了適合于批處理計算的R/S裂縫測井識別計算程序，計算裂縫發(fā)育層段及其發(fā)育程度，單井裂縫識別的符合率為75%［4］。

2.3 K最鄰近分類法

該方法根據(jù)傳統(tǒng)的向量空間模型，對于一個測試樣本，計算它與訓(xùn)練樣本集中每個樣本的相似度，找出K個最相似的文本，根據(jù)加權(quán)距離判斷測試樣本所屬的類別。具體算法步驟包括：根據(jù)特征項集合，重新描述訓(xùn)練樣本向量；對于一個測試樣本，根據(jù)測井參數(shù)形成測試樣本向量；計算該測試樣本與訓(xùn)練集中每個樣本的相似度；比較類的權(quán)重，將樣本分到權(quán)重最大的那個類別中。該方法可通過測井軟件實現(xiàn)。

由淺側(cè)向電阻率、聲波時差、密度、中子、自然伽馬、 電導(dǎo)率組成的六參數(shù)樣本組合建立的KNN 模型，有效裂縫判別準(zhǔn)確率為77%［5］。

2.4 裂縫綜合識別

分別采用上述3 種方法對研究區(qū)內(nèi)的單井進(jìn)行了裂縫識別，但由于這些方法的理論和出發(fā)點不同，所得結(jié)果也存在差別。綜合采用電阻率濾波差值法、變尺度分析法及K 最鄰近分類法等方法，結(jié)合各方法的識別結(jié)果［6］，將其處理后各自給定相應(yīng)的權(quán)因子進(jìn)行計算。各方法權(quán)因子的給定按照其現(xiàn)有吻合率的高低確定權(quán)重，按照式（3）可以定義各方法的權(quán)因子，確定權(quán)因子后，利用式（4）計算出常規(guī)測井各深度點裂縫識別綜合因子Fa，編制各單井裂縫識別綜合評價圖。部18 井裂縫綜合識別結(jié)果與成像測井對比，符合率達(dá)到81%。工區(qū)23 口井常規(guī)測井裂縫識別結(jié)果表明，縱向上裂縫主要在中生界頂部二馬營組上段發(fā)育，這與氣層的發(fā)育部位相吻合［7］（見圖1）。

式中：a1，a2，a3分別為電阻率濾波差值法、K最鄰近分類法、 變尺度分析法權(quán)因子；b1，b2，b3分別為電阻率濾波差值法、K 最鄰近分類法、變尺度分析法權(quán)識別裂縫吻合率；x1，x2，x3分別為電阻率濾波差值法、K最鄰近分類法、變尺度分析法裂縫識別結(jié)果。

3 疊前地震裂縫預(yù)測

在各向異性介質(zhì)中，地震P 波垂直裂縫方向的傳播速度大于沿平行于裂縫方向的傳播速度，利用疊前地震資料提取方位屬性如振幅、速度、主頻、衰減等檢測裂縫型儲層是完全可行的。疊前地震預(yù)測小尺度裂縫就是將采集到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分方位疊加及偏移處理，最終得到方位疊前道集數(shù)據(jù)。對方位疊前道集數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性提取、橢圓擬合等處理，最終得到裂縫的方位和密度屬性體［8］。

3.1 疊前道集分方位角處理

面向疊前地震裂縫預(yù)測的地震資料處理要做到保幅、保真，處理過程中要求使用地表一致性的方法。采用不改變振幅相對關(guān)系的去噪方法，提高信噪比，壓縮各種干擾。

中生界疊前道集數(shù)據(jù)為窄方位數(shù)據(jù)。原始道集的偏移距從48～4 000 m，方位主要集中在100～160°，覆蓋次數(shù)最大為33 次。為了消除不同方位道集上，不同偏移距的疊加次數(shù)不同的影響，要把偏移距大于2 900 m以上的道集切除掉。切除偏移距大于2 900 m的道集數(shù)據(jù)后，覆蓋次數(shù)達(dá)到15次之多。保證不同方位道集覆蓋次數(shù)大致相同，偏移距范圍相同的情況下，分5 個方位進(jìn)行部分疊加。

3.2 裂縫巖石物理數(shù)值模擬分析

利用地質(zhì)、鉆井、測井資料和巖石物理測試數(shù)據(jù)，建立關(guān)鍵井的裂縫儲層地質(zhì)模型和巖石物理模型，模擬裂縫儲層地震波的各向異性的地震響應(yīng)以及擬地震反射振幅隨方位角變化特征。

部17-2 井的3 624.9 m附近裂縫發(fā)育，從正演道集以及不同方位的橢圓擬合可以看出，存在較強(qiáng)的方位各向異性，AVO變化為隨著偏移距的增大，同裂縫走向方向減小的振幅相比，裂縫法向方向減小的振幅要更小（見圖2）。

3.3 方位地震屬性提取

本次共提取了8 種方位地震屬性：瞬時頻率、瞬時帶寬、瞬時能量、瞬時主頻、相對波阻抗、總能量、頻率衰減、起始頻率。

圖1 部18井裂縫綜合識別結(jié)果

圖2 部17-2井中生界裂縫地震響應(yīng)特征

通過與井點巖心觀察、成像、測井識別的裂縫對比分析，疊前分方位相對阻抗屬性預(yù)測裂縫，與井點裂縫發(fā)育情況較符合，可利用該屬性描述儲層裂縫方位及裂縫密度。

預(yù)測結(jié)果表明： 戶部寨中生界氣藏發(fā)育2 組構(gòu)造裂縫組系，以北西向為主，近北東向為輔；衛(wèi)351 塊裂縫最為發(fā)育；衛(wèi)79-9 塊高部位裂縫相對發(fā)育，北部和南部低部位不發(fā)育；其他區(qū)塊零星發(fā)育。其中，部17 井區(qū)處于衛(wèi)79-9 塊高部位，裂縫發(fā)育，氣藏5 口試采井中，部17 井生產(chǎn)情況較好。該井2007年8月試采，初期產(chǎn)能較高，日產(chǎn)氣6.0×104m3，至2008年3月停產(chǎn)，累計產(chǎn)氣248.0×104m3，生產(chǎn)情況與裂縫預(yù)測結(jié)果符合［9-10］。

4 結(jié)論

1）綜合濾波差值法、變尺度分析法（R/S）、K 最鄰近分類法等方法識別結(jié)果，建立了裂縫綜合識別因子，完成單井各深度點常規(guī)測井曲線裂縫識別，符合率達(dá)到81%；在井點裂縫識別的基礎(chǔ)上，利用疊前方位地震屬性裂縫預(yù)測方法，實現(xiàn)了致密砂巖儲層小尺度裂縫參數(shù)定量預(yù)測。

2）裂縫發(fā)育程度與天然氣充滿程度是尋找裂縫型砂巖氣藏天然氣富集區(qū)的重要條件。衛(wèi)351 塊以及衛(wèi)79-9 主塊中部構(gòu)造高部位裂縫發(fā)育，烴類檢測成果表明天然氣充滿程度高，為下步氣藏調(diào)整挖潛有利區(qū)。

3）建議在衛(wèi)351塊部署評價井1口——衛(wèi)351-4井，該井區(qū)裂縫發(fā)育、含氣性好，可動用衛(wèi)351 塊中生界天然氣儲量；在衛(wèi)79-9 塊高部位利用老井部1-24井中生界試氣，預(yù)計增加產(chǎn)能2×104～3×104m3/d。

［1］張克銀.川西孝泉—新場地區(qū)須家河組四段裂縫分布特征［J］.石油實驗地質(zhì)，2014，36（4）：398-404.

［2］劉崇瑞，顏丹平，李書兵.川西坳陷大邑構(gòu)造須三段儲層裂縫類型及控制因素［J］.斷塊油氣田，2014，21（1）：28-31.

［3］高霞，謝慶賓.儲層裂縫識別與評價方法新進(jìn)展［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（5）：1460-1465.

［4］何胡軍，普光氣田礁灘相儲層裂縫成因機(jī)理及分布規(guī)律研究［D］.鄭州：中原油田博士后工作站，2014.

［5］劉長偉，黃文君.中值濾波方法在油田測井中的應(yīng)用［J］.油氣田地面工程，2010，29（4）：86.

［6］吳文圣，陳鋼花，雍世和，等.利用雙側(cè)向測井方法判斷裂縫的有效性［J］.石油大學(xué)學(xué)報，2001，25（1）：87-89.

［7］蘇培東.儲層裂縫預(yù)測研究現(xiàn)狀與展望［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報,2005，27（5）：56-59.

［8］李娟,李琦，孫松領(lǐng)，等.低滲透砂巖油氣藏裂縫綜合預(yù)測［J］.斷塊油氣田，2007，14（4）：37-40.

［9］王兆生，唐小梅，陶嫻嫻，等.某區(qū)塊儲層裂縫特征及其對注氣開發(fā)的影響［J］.斷塊油氣田，2013，20（2）：183-185.

［10］何志勇，劉海濤，肖偉.川東北YB地區(qū)須家河組裂縫特征及主控因素［J］.斷塊油氣田，2014，21（1）：32-35.