長江大學地球科學學院第五講碳酸鹽巖儲集層評價裂縫性儲集層評價

世界上許多高產油氣藏都是來自碳酸鹽巖儲集層，而裂縫是碳酸鹽巖儲集層的重要滲流通道和儲集空間。與前面介紹的砂泥巖儲集層相比，裂縫性儲集層具有明顯不同的地質特征，如非均質性、各向異性等，大大增加了油氣勘探的難度。因此，天然裂縫性儲集層的研究與評價成為石油地質家和測井分析家十分感興趣的研究對象，并逐漸形成了一套有別于砂泥巖剖面的專門的勘探技術和測井評價體系。本章重點討論裂縫在主要的、有代表性的測井曲線上的響應特征以及根據測井資料綜合判斷裂縫和定量評價裂縫的方法。第一節碳酸鹽巖儲集層的基本特征1、主要礦物方解石、白云石、硬石膏、石膏、巖鹽2、碳酸鹽巖儲集空間的基本類型孔隙、裂縫、穴洞◆砂泥巖儲集層的孔隙空間：以沉積時就存在或產生的原生孔隙為主。◆碳酸鹽巖儲集層：以沉積后在成巖后生及表生階段的改造過程中形成的次生孔隙為主。

上述三類儲集空間從成分及分布上看是相互制約、相互關聯的。如洞可在孔和縫的基礎上不斷發生和發展形成。縫往往又可在孔和洞的背景下發展成裂縫-孔洞網。因此，在碳酸鹽巖儲集層中，以上三類儲集空間常常同時存在，但往往以某一種起主導作用。

由上可知，與碎屑巖儲集層相比較，碳酸鹽巖儲集層具有儲集空間類型多、次生變化大、分布上的復雜性和嚴重的非均質性等特點。3、儲集層按孔隙空間類型的分類不同的學科從各自的研究目的和研究手段出發而采用的分類方法。從測井評價儲集層來說，可將碳酸鹽巖儲集層分為四種類型：

孔隙型裂縫型裂縫-孔隙型裂縫-洞穴型

1）孔隙型儲集層

儲集和滲濾空間：以各種孔隙為主，裂縫的作用很小。一般與孔隙型砂巖儲集層類似，但具有更大的非均勻性。

2）裂縫型儲集層在致密碳酸鹽巖中因發育了較多的裂縫而形成的儲集層。其基巖塊孔隙度很低，基本無儲、滲價值。其儲集空間和滲濾通道主要由裂縫貢獻，因此只有當儲集層厚度較大、裂縫很發育且延伸較遠時，才能成為有工業價值的儲集層。根據裂縫組系狀況的不同，再細分為：

（1）高角度裂縫型儲集層（2）低角度裂縫型儲集層（3）網狀裂縫型儲集層

3）裂縫-孔隙型儲集層在巖石具有一定有效孔隙的基礎上，又被各種裂縫切割所形成。其主要儲集空間是基巖塊的孔隙，其主要的滲濾通道是裂縫。裂縫-孔隙型儲集層一般可成為較好的生產層，既能穩產，又能高產。

4）裂縫-洞穴型儲集層在裂縫型儲集層的背景上，由于地下水的溶蝕作用，又產生了很多洞穴，形成的儲集層。其基巖塊孔隙度很低且孔徑也很小，不具有工業價值，其儲滲作用主要靠裂縫和洞穴（洞穴是主要的儲集空間，裂縫是主要滲濾通道）。第二節裂縫性儲集層的測井響應特征

1、電阻率測井裂縫的顯著特征：低阻

裂縫在電阻率測井曲線上的響應取決于裂縫的產狀（傾角與方位）、裂縫的寬度與長度（縱向或徑向）、裂縫中的充填物（膠結物、泥漿濾液、地層流體等）以及泥漿侵入深度等因素。圖為由地層、井眼及裂縫網絡組成的導電系統的俯視圖（從井口向井底方向看）。（1）雙側向測井（RLLS、RLLD）在孔隙性地層（淡水泥漿情況下）：油層：RLLS<RLLD（低侵）水層：RLLS>RLLD（高侵）在裂縫性地層：泥漿侵入較深（超過RLLD探測深度），使得RLLS、RLLD幅度差與地層的原始流體性質無關，而主要取決于裂縫的產狀（裂縫的傾角）。

圖為水槽模擬實驗結果：反映裂縫傾角與雙側向電阻率關系，實驗表明：當裂縫傾角為45°時：

雙側向呈最大負差異（RLLD<RLLS）當裂縫傾角為90°時：

雙側向呈最大正差異（RLLD>RLLS）低角度裂縫：雙側向值為負異常高角度裂縫：雙側向值為正異常微電阻率測井（RMSFL、RPL、RML）為極板型儀器。所以測得曲線值具有方向性，只有當極板貼在裂縫上時，才能反映出裂縫。井徑：在裂縫方向上往往有擴徑現象而形成橢圓井眼，增大了微電阻率測井探測裂縫的機會。且因其探測深度小，故受裂縫影響大。裂縫性油氣層井段：RLLD>RLLS(正差異)RMSFL<RLLD、RLLS無裂縫井段：RLLD、RLLS、RMSFL基本無異常雙側向—MSFL測井對裂縫的影響（傾角儀有多個極板，本節主要介紹4個極板的傾角儀）◆

(a)4極板傾角儀◆

(b)裂縫識別測井（FIL）◆

(c)電導率異常檢測程序DCA

(2)地層傾角測井(a)4極板傾角儀◆每次下井調試測得9條曲線：

4條微電導率曲線FC１～FC4（4個互成90°的極板）井斜角DEVI

井斜方位角AZIM1號極板相對方位角RB

相互正交的兩條井徑曲線C1，C2。目前判斷裂縫主要用FC1~FC4及C1、C2曲線。方位角曲線可以判斷裂縫的發育延伸方向。◆由于是極板型儀器，所以只有當極板位于裂縫上時才能由電阻率下降來判斷裂縫。（b）裂縫識別測井（FIL）◆對傾角儀測得到4條電阻率曲線FC1、FC2、FC3、FC4，將相鄰兩極板的電阻率曲線進行疊置，根據重疊曲線的幅度差的大小來判斷裂縫存在的可能性，并在有幅度差的地方涂上黑色。（C）電導率異常檢測程序DCA◆為了解決FIL的這一缺點，設計了電導率異常檢測程序ＤＣＡ，以專門搜索那些非地層因素所引起的電導率異常（可能是裂縫帶）。程序處理時采用以下三個條件進行判斷：（ａ）電導率值＞某一值（門檻值）（ｂ）各電導率之間的幅度差＞某一值（門檻值）（ｃ）反映電導率異常的深度段＞某一值（門檻值）上述三者同時成立時，就認為滿足裂縫性電導率異常。其中三個門檻值由解釋人員根據地區情況確定。下圖為電導率異常檢測程序處理成果圖（任丘）。■該井在鉆3328m時發生井漏（電導率增大）。由圖可知，各極板遇到裂縫的深度的深度依次為

3238.76m、3239.3m

3239.36m、3238.81m,裂縫段在井壁上延續長度約4m。

■缺點：FIL常因

傾斜較大的薄層、條帶或礫石層等沉積特征的影響（使曲線有幅度差），使涂上黑色的區域不一定都是由裂縫引起。裂縫在井徑上的顯示常表現為：

（ａ）在壓實地層處井徑變小，只是因為有泥餅形成的緣故。

（ｂ）如果鉆井或地應力的釋放引起裂縫帶的井壁垮塌，則引起井徑擴大。這種井徑變化在傾角測井的井徑上的顯示比雙臂井徑儀的顯示效果更好。同時，因擴徑的方位往往代表裂縫發育的主方向，所以根據方位角曲線及其它資料即可得知裂縫產狀。井徑曲線（３）地層微電阻率掃描成像測井（FMS、FMI）

a、地層微電阻率掃描儀的發展簡況、技術指標和主要優點

斯倫貝謝測井公司經過十年努力，于八十年代在地層傾角測井儀的基礎上，研制出地層微電阻率掃描測井儀（FormationMicroscannerService),簡稱FMS。經過十年的發展，地層微電阻率掃描儀有了長足進步，由原來的兩極板、54個電極的FMS儀，發展到四極板、96個電極的FMS，最后發展到現在的八極板、192個電極的全井眼地層微電阻率掃描儀（FMI）。它們主要的技術指標如下表。主要指標二級板四級板八級板測井最大井斜

70°

90°電極直徑（in）0.20.270.16縱向分辨率<2.5cm<2.5cm5mm一次下井井眼覆蓋率20%40%80%

地層微電阻率掃描測井儀的主要優點是能提供井壁附近地層的電阻率隨深度變化的圖像，其外觀類似于巖心剖面，具有極高的垂向分辨率和井眼覆蓋率，可用于識別裂縫、分析薄層，進行儲層評價以及沉積相和沉積構造方面的研究，在探測復雜巖性、裂縫性氣藏方面具有獨特的優勢。b、FMS（orFMI)識別裂縫鉆井誘生裂縫天然裂縫構造裂縫非構造裂縫開啟裂縫：在FMI圖像上顯示為低阻黑色特征。閉合裂縫：在FMI圖像上顯示為淺色線條。收縮裂縫：在FMI圖像上顯示為黑色特征，大部分呈樹枝狀特征，延伸較短，短線的角度較高，細而彎曲，且極不規則，一般不具有正弦波狀特征。縫合線：在FMI圖像上顯示為低阻黑色的近似正弦的曲線，縫合面成鋸齒狀。c.電阻率成像測井原理地層中不同的巖石（泥巖、砂巖、石灰巖）、流體，其電阻率是不一樣的，通過測量井壁各點的電阻率值，然后把電阻率值的相對高低用灰度（黑白圖）或色度（彩色圖）來表示，那么，井壁就可表示成一張黑白圖象或彩色圖象。高阻低阻泥巖(低電阻)硬石膏(高電阻)砂巖(中等電阻)石灰巖(高電阻)溶洞(低電阻)不同儲集類型的成像圖裂縫:非均勻暗色色板,呈正弦曲線分布。

孔洞:分散的暗色斑點或不規則的斑狀和條帶狀。微細裂縫可直觀顯示井壁地層的微細變化，識別裂縫和孔洞，定量計算孔洞縫參數FMI在成像圖上的低角度裂縫裂縫與層理的區別切割層面的

高角度裂縫

2、聲波速度測井聲波時差△t:對地層巖性及孔隙度都有良好的顯示。裂縫對△t影響除取決于裂縫的寬度外，更主要地受裂縫產狀的影響。當聲波傳播時，按最短時間選擇聲程，傳播過程中將盡可能繞過裂縫，因此△t對高角度裂縫反映好。如果遇到大的水平裂縫時，使滑行波首波衰減過大，接收器只能靠后續波觸發產生的脈沖輸出，導致△t增大并伴隨有周波跳躍現象（氣層、泥漿氣侵也會產生周波跳躍現象）。

a、縱波△tc反映水平裂縫好，對垂直裂縫反映差。b、橫波時差△ts比縱波時差△tc受裂縫影響大，所以當△tc不變，而△ts增大裂縫帶。

3、放射性測井

（1）地層密度密度儀探測器正好與張開裂縫相接觸時使ρb若為重結晶泥漿，且井壁規則，則裂縫段的△ρ具較高的正值，故參考井徑曲線，用△ρ可定性指示裂縫。（2）光電吸收截面Pe重晶石的Pe值極高，所以若為重晶石泥漿鉆井，則可探測泥漿侵入的裂縫，裂縫處Pe值增大。（3）自然伽馬測井一般質純的致密巖石在構造運動中容易產生裂縫，所以裂縫帶的GR值較低（以往識別裂縫的條件之一）。特殊：在某些地區，由于裂縫層段的地下水的活動很活躍，地下水中溶解的鈾元素被離析，并沉積在裂縫周圍的壁上，造成鈾元素富集。常規自然伽馬測井與自然伽馬能譜在裂縫帶出顯示出鈾含量的增加。用自然伽馬時間推移測井也能識別裂縫。右圖是任丘油田某井兩次測量的自然伽馬測井曲線。從圖中看出，第一次測量裂縫性油層是低自然伽馬異常，開采一段時間后，該層被水淹，水中溶解的鈾元素沉積在裂縫中，導致第二次測量時，該層是高自然伽馬異常，指示為裂縫。4、井溫如果你將溫度低于地層溫度，因為泥漿侵入裂縫將引起該處地層溫度的變換，使得溫度梯度受開裂縫的影響產生低溫異常。但注意不要將這種現象與天然氣所引起的溫度下降相混淆。除井壁圖像、井溫外，還有其他一些測井方法，如電纜地層測試資料等，目前應用實例較少，這里從略。第三節

裂縫性儲層評價一、應用測井資料劃分裂縫性儲集層

1劃分非滲透性特殊巖段2尋找相對低電阻率層段3尋找具有一定孔隙度的底層4尋找有裂縫發育段二、裂縫性儲集層評價

1裂縫的定量描述2裂縫性儲層參數的定量計算

具體劃分方法：一般式先找出低阻和高孔隙度顯示，然后再剔除GR相對高的含泥質地層，則其余即為滲透性地層；也可以先找出非滲透性致密層段，然后再從中找出高孔隙、低電阻顯示的滲透層。儲集層截面主要以分層能力較強的曲線為準。可概括為四個步驟：

一、裂縫性儲集層的劃分1、排除五種非滲透層致密層：R>2000Ω*m,Φ視<1%,FIL或TPL無裂縫顯示，VDL圖條紋清晰，黑白反差很強，縱橫波聲幅無衰減（不擴徑處）：低GR。泥質層：高GR、SGR、U、K、TH，低R,高△t,TPL與ΦN。泥質層自然放射性不高，中子孔隙度高，密度小，時差高，與儲集層特征時分類似，所不同者主要在于電阻率偏高。硬石膏層：電阻率很高，Pe值高，密度值高于石灰巖和白云巖，接近2.98g/cm3，各種測井視孔隙度均接近于自然伽馬值很低。鹽巖層：較高R，擴徑嚴重，低GR，淺探測曲線受到擴徑影響大，使測井值接近泥漿影響值。2、尋找相對低電阻率層泥質層相對低阻層含有較多黃鐵礦的底層儲集層3、尋找具有一定孔隙度的底層對非泥質、非含黃鐵礦的低電阻率層段中尋找具有一定孔隙度的底層，主要是找△t增高，體積密度降低的底層，ΦN僅作參考，因為氣層的ΦN不會明顯增高。4、尋找有效裂縫發育段（1）根據前述的各種裂縫的測井響應特征，識別出裂縫段。（2）分析裂縫的有效性（裂縫張開度和徑向延伸情況）碳酸鹽巖剖面中的儲集層，通常都是在巨厚的致密碳酸鹽巖中的裂縫孔隙發育帶，即儲集層上下圍巖都是巖性相同的致密碳酸鹽巖層。（碳酸鹽巖儲集層的典型地質特征）。從這個意義上說，就是在巨厚的致密碳酸鹽巖層中劃分出裂縫孔隙發育帶。1、裂縫的定量描述1）裂縫帶深度段2）裂縫類型、產狀、裂縫密度：SHDT、FMS（orFMI）3）確定裂縫張開度：（雙側向測井）2、裂縫性儲層參數的定量計算1）計算孔隙度：裂縫孔隙度、基塊孔隙度、總孔隙度；2）含水飽和度計算：裂縫含水飽和度、基塊含水飽和度、總含水飽和度；3）計算滲透率：裂縫滲透率、基塊滲透率、總的絕對滲透率。二、裂縫性儲集層評價1.用φND和φS的差值求取裂隙孔隙度φfφS——用AC求得的φS代表基質巖塊φφND——中子密度交會得到φND代表總孔度φf=φND-φS——次生孔隙度，即裂隙度

一)裂隙孔隙度的識別先后用兩種礦化度不同的泥漿進行側向測井，因為測井范圍相同可以消除地層各向異性的影響。用側向測井的