裂缝性致密碎屑岩储层测井评价方法

裂缝性致密碎屑岩储层测井评价方法

0储层测井评价技术西川徐家河群是一个构造致密的低孔隙渗透率的裂缝岩储层，基质孔隙度小于5%，基质渗透度小于0.1.10-3。储层岩性多变，长石和钙含量变化显著，裂缝和溶蚀孔发育不均，储层非均质性强。采用常规孔隙性储层的测井评价方法难以有效评价这些储层,因此在须家河组储层中广泛应用了成像测井等测井新技术。本文以实例展示了应用成像测井技术识别致密碎屑岩储层中的裂缝,进行裂缝有效性评价,并利用偶极横波信息进行了储层的含气性评价。1图像中钻孔裂缝的识别和有效性1.1偶极声波处理法裂缝在成像测井图像上均表现为正弦波条纹,根据张开程度的不同,裂缝可分为张开缝和闭合缝。张开缝由于泥浆的充填表现为低电阻率特征,在图像上表现为黑色正弦波条纹;闭合缝包括低电阻率(泥质)充填和高阻(方解石)充填,高阻充填的闭合缝在图像上表现为较亮的正弦波条纹,低阻充填的闭合缝在裂缝段存在自然伽马略有增大的现象。通过偶极声波处理的斯通利波反射图像也可以定性判别裂缝的存在。由于许多地层界面处也有声阻抗差异,故这类地层界面也存在斯通利波反射。裂缝面与地层界面的差异是地层界面处一般存在比较明显的岩性差异,在测井曲线上直观地反映为自然伽马的变化。1.2裂缝分辨率评估1.2.1裂缝密度与产能关系川西地区须家河组致密碎屑岩产气层段都是裂缝相对发育层段,反映致密碎屑岩储层产能对裂缝的依赖性较强。不同的裂缝类型对储层渗透性的改善效果是不一样的,一般认为水平缝在地下状态是闭合的,对渗透性的改善作用非常有限,斜缝和高角度缝对储层渗透性改善作用非常明显。对某地区须家河组储层岩心裂缝密度与产能关系的分析(见图1)结果显示,总的裂缝密度及水平缝的裂缝密度与储层产能关系不明显,而高产井的斜缝和垂缝比较发育。这表明高角度裂缝的有效性较好。1.2.2微电阻率成像测井当裂缝走向与现今最大水平主应力方向一致或夹角很小时,裂缝大多为现今构造运动所产生,裂缝形成时间较短、未被充填,大多为开启状态,此时认为裂缝系统是有效的。反之,当裂缝走向与现今最大水平主应力垂直或斜交时,裂缝大多为古构造运动所产生,经过漫长的地质时期其中部分裂缝已被矿物质充填,没有被充填的部分也在现今构造应力作用下闭合,裂缝的渗透作用大大降低,从而削弱了裂缝的有效性。根据张景和、孙宗欣研究成果,当裂缝走向与现今最大主应力间的夹角小于30°时,裂缝是有效的;当二者夹角大于30°时,裂缝的有效性较差。也就是说,并非所有的高角度裂缝都是有效的,而仅仅是裂缝走向与现今最大主应力方向相近时才有效。图2是川西某地区DY井须家河组储层段的微电阻率成像测井图,4724～4736m段储层裂缝较为发育。共发育7条裂缝,裂缝走向(145°～325°)与现今最大水平主应力方向(142.5°～322.5°)几乎平行,推测裂缝有效性好。成像测井与常规测井资料结合将该储层评价为裂缝-孔隙型气层。该层测试获得天然气无阻流量12.0293×104m3/d,证实了裂缝的有效性。1.2.3采动裂缝的径向延伸观察微电阻率成像测井(FMI)具有较高的垂向分辨率,可达5mm,但其径向探测深度比ARI小得多,仅在水平裂缝或低角度裂缝时两者才比较接近。因此成像测井可看到井壁上的全部裂缝,包括有效的和无效的,而ARI则只能看到径向延伸在2m以上的裂缝。所以比较两者的图像或处理成果,就可估计裂缝的径向延伸情况。一般,先从成像测井图上确定天然裂缝,再从ARI图上分析这些裂缝还是否存在,不存在的为无效裂缝,存在的为有效裂缝。典型例子是××56井产层4823m天然裂缝的有效性识别,该段FMI图像反映斜交缝发育,ARI图像上也有交织在一起的斜交缝发育,判别为有效天然裂缝(见图3)。1.2.4裂缝性地层表现高角度裂缝对纵波能量衰减大,低角度裂缝对横波能量衰减大,地层渗透性好、有效裂缝发育时斯通利波能量衰减严重。无论是地层应力作用下不能张开的闭合缝或是被充填的闭合缝均与非裂缝性地层特征一样,都不能产生显著的声波能量衰减。排除岩性界面和砂岩中交错层理面的影响,斯通利波“人”字形干涉条纹出现,同时反射系数增大指示了有效裂缝存在。因此可利用各分量波的能量衰减与斯通利波反射特征进一步识别裂缝产状、裂缝发育程度和裂缝有效性。2图像井的含气量评价2.1横波速度比识别法在其他地层条件相同的情况下,地层中的天然气存在将引起纵波速度降低、而横波速度几乎不受影响,这就是利用纵横波速度比识别气层的基本原理。该方法识别气层受岩性、物性的影响,故只能利用纵横波速度比值的相对变化来定性的识别气层,可以作为储层含气识别的一个辅助手段,其识别结果作为含气识别的参考。当vp/vs<1.58时的致密砂岩具有一定的含气性。从偶极声波测井资料中提取出纵横波时差,就可以利用纵横波速度比值识别气层。2.2纵横波速度比比实验室分析和现场经验表明纵横波速度比值不仅受岩性和地层含气的影响,还受地层孔隙空间大小的影响,即同一纵横波速度比值在不同孔隙度的地层,其相应的含气丰度不同。在纵横波速度比值不变的情况下,地层孔隙度越大则含气饱和度越大。因此利用纵横波速度比与纵波时差交会识别气层比单纯利用纵横波速度比识别气层更可靠。DY井4724～4736m储层段的纵横波速度比与纵波时差交会图上(见图4),储层绝大部分数据点位于含气区域,指示储层含气性较好,解释为气层。3纵向波速度比和纵波时差交会法识别气层运用成像测井技术