CN103983236B - 斜井岩心裂缝定向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种斜井岩心裂缝定向方法。本发明基于钻井资料计算取心段井斜信息，地震资料计算岩层的真实产状，利用岩心资料确定岩心裂缝视倾角、裂缝视倾向与岩层视倾向的夹角，在此基础上，设计了斜井岩心裂缝定向思路并推导了相应的算法，实现了斜井岩心裂缝的准确定向。本方法解决了斜井岩心裂缝无法准确定向的问题，提高了斜井岩心裂缝定向的准确度，在准确确定油气田储层渗透率优势方向、注水井与采油井相对位置关系、造缝期古应力场方向以及合理的部署开发井网等多个方面具有实用价值。

Description

斜井岩心裂缝定向方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种斜井岩心裂缝定向方法。

背景技术

岩心裂缝定向是指在钻井取出的岩心上确定裂缝面的三维空间展布方位。岩心裂缝定向一直是储层裂缝研究的关键，也是岩心裂缝描述的基本内容，岩心裂缝的定向是确定油气田储层渗透率优势方向、合理部署开发井网、确定注水井与采油井相对位置关系的关键，同时也是确定造缝期古应力场方向的重要依据。

随着我国油气资源的勘探开发，裂缝性储层日益得到重视，该类储层基质的孔渗条件差，决定渗透率优势方向的往往是储层裂缝的三维空间展布方位，因此裂缝的定向至关重要，同时在构造裂缝定性-定量预测中，造缝期(裂缝形成时期)的古应力场反演往往依据相关构造行迹，因此，裂缝的定向对古应力场方向的确定同样有重要意义。

油田钻井取心获得的多为非定向岩心，油气勘探开发过程中，古地磁法因直接测量岩心本身，获得北方向，在对岩心定向中应用较普遍，但是，用古地磁法对岩心定向一般是直井取心，在斜井中，用古地磁法对岩心裂缝定向的可靠性、准确度还需进一步验证，同时因为岩心裂缝数量较多，用古地磁定向往往花费较高，且油田取心资料宝贵，很多情况下不能大量进行岩心古地磁实验。目前，在斜井储层岩心裂缝的描述中，还没有一套完整的斜井岩心裂缝定向思路、方法。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种斜井岩心裂缝定向方法，它解决了斜井岩心裂缝无法准确定向的问题。

本发明的技术方案为：一种斜井岩心裂缝定向方法，所述的步骤如下：

1)一口斜井往往由多个井斜段组成，根据所研究地区的钻井资料，整理钻井的井斜角、井斜方位角，做出对应钻井的井斜水平投影图，同时计算、统计取心处对应的井斜角、井斜方位角。如图2所示，依据三角形abc的关系，由公式(1)，可以确定所观察的岩心对应的真实大地坐标(X，Y)。

$\left\{\begin{array}{c}X=X_0+{\mathrm{\ΣL}}_i\·{\mathrm{sin\α}}_i{\mathrm{sin\β}}_i\\ Y=Y_0+{\mathrm{\ΣL}}_i\·{\mathrm{sin\α}}_i{\mathrm{cos\β}}_i\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，(X₀，Y₀)—井口的大地坐标，单位为m；

L_i—井斜段的间距(i＝1，2…n)，单位为m；

α_i—各井斜段的井斜角(i＝1，2…n)，单位为°；

β_i—各井斜段的井斜方位角(i＝1，2…n)，单位为°；

(X，Y)—取心处的真实大地坐标，单位为m。

2)得到取心处的真实大地坐标后，根据三维地震资料精细解释，得到地震构造图，选取与取心深度相近的地震构造图，在岩心对应大地坐标附近选取三个控制点，三个点空间位置上尽量满足等间距分布，以提高计算的岩层产状的准确度。定义三个点的坐标为(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)，取心位置处岩层的真实产状算法为：

$\left\{\begin{array}{c}a=(z_3-z_1)(y_2-y_1)-(z_2-z_1)(y_3-y_1)\\ b=(z_2-z_1)(x_3-x_1)-(z_3-z_1)(x_2-x_1)\\ c=(y_3-y_1)(x_2-x_1)-(y_2-y_1)(x_3-x_1)\\ d={\mathrm{ax}}_2-{\mathrm{by}}_2-{\mathrm{cz}}_2\end{array}\right.---\left(2\right)$

公式(2)中a、b、c、d为替代变量，无实际的意义。

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}=arccos\frac{c}{\sqrt{a^2+b^2+c^2}}\\ \mathrm{\κ}=arctg(-\frac{a}{b})\end{array}\right.---\left(3\right)$

公式(3)中，δ—岩层的倾角，单位为°；

κ—岩层的走向，单位为°。

岩层的倾向σ需要分象限讨论，可以分为如下四种情况：

①当 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}>0\\ \frac{-d}{b}>0\\ \frac{-d}{c}>0\end{array}\right.,$ 岩层在大地坐标系中北东倾斜；

②当 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}<0\\ \frac{-d}{b}>0\\ \frac{-d}{c}>0\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}>0\\ \frac{-d}{b}<0\\ \frac{-d}{c}<0\end{array}\right.,$ 岩层在大地坐标系中南东倾斜；

③当 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}<0\\ \frac{-d}{b}>0\\ \frac{-d}{c}<0\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}>0\\ \frac{-d}{b}<0\\ \frac{-d}{c}>0\end{array}\right.,$ 岩层在大地坐标系中北西倾斜；

④当 $\left\{\begin{array}{c}\frac{-d}{a}<0\\ \frac{-d}{b}<0\\ \frac{-d}{c}>0\end{array}\right.,$ 岩层在大地坐标系中南西倾斜。

依据地震资料精细解释的地震构造图结合上述推导的公式可以确定岩层的产状(倾角为δ，走向为κ，倾向为σ)。

3)在几何学分析基础上，认为在斜井中，对岩心上裂缝产状定向涉及两个坐标系—井筒坐标系和大地坐标系。

所述的大地坐标系是指裂缝、岩层真实产状所在的坐标系，定向的最终目的也是要得到裂缝在该坐标系中的产状。

所述的井筒坐标系是指在岩心上对裂缝进行产状测量时所用的坐标系，无论取心段井斜角、井斜方位角的大小如何，均以垂直于岩心轴的平面为视水平面，视水平面的倾角为χ，倾向为β±180°(β为井斜方位角，当β≥180°时视水平面的倾向为β-180°；当β<180°时视水平面的倾向为β+180°；χ＝α)。

在斜井岩心上判断的岩层倾向并非真倾向，实际上是井筒坐标系中的“视倾向”；判断的裂缝倾向、判断的裂缝的倾角也并非裂缝的真倾向、真倾角，而是井筒坐标系中的“视倾向”、“视倾角”；岩心读取的裂缝相对岩层倾向的夹角，实质是井筒坐标系中“岩层视倾向”沿顺时针方向与“裂缝视倾向”之间的角度。

如图3所示，在岩心裂缝测量时，无论取心处的井斜角、井斜方位角的大小如何，均以垂直于岩心轴的平面为视水平面，即在井筒坐标系中，判断岩心上岩层的视倾向、裂缝的视倾向，测量井筒坐标系中裂缝的视倾角θ′，岩心测量“岩层视倾向”沿顺时针方向与“裂缝视倾向”之间的角度Δγ。

4)建立井筒坐标系与大地坐标系的空间位置转换关系，如图4所示。定义井斜角为α，井斜方位角为β，定义O-ENV为大地坐标系，其中OV轴为铅直方向，ON轴为正北方向，OE轴为正东方向，O-CEN所在平面为水平面；定义O-FDA为井筒坐标系，使两坐标系的原点重合于点O；FOD为岩心裂缝测量的视水平面，垂直于岩心轴OA；DD′轴为视水平面的倾斜线，CC′为视水平面的走向线，可知OA轴与OV轴的夹角为井斜角α，OC轴与ON轴夹角为井斜方位角β。

定义岩心上岩层所在平面的单位法向矢量为m，倾角为δ，倾向为σ；定义岩心裂缝所在平面的单位法向矢量为n，真倾角为θ，倾向为γ，岩心测量裂缝的视倾角为θ′，岩心测量裂缝相对“岩层视倾向”的角度为Δγ。

5)将大地坐标系中岩层的真实产状转换为井筒坐标系中的视产状。

岩层面的单位法向矢量m在大地坐标系中的三个分量为：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_E=sin\mathrm{\&delta;}sin\mathrm{\&sigma;}\\ m_N=sin\mathrm{\&delta;}cos\mathrm{\&sigma;}\\ m_V=\cos \mathrm{\&delta;}\end{array}\right.---\left(4\right)$

以铅直轴OV为旋转轴，将ON轴沿顺时针方向旋转-β角(旋转角的正负按右手规则确定)，使其与OC轴重合，此时，OE轴与OF轴重合。旋转后得到新的坐标系O-FCV，岩层面的单位法向矢量m在新坐标系的三个分量为：

$\left[\begin{array}{c}{m}_F\\ m_C\\ m_V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}cos(-\mathrm{\&beta;})& sin(-\mathrm{\&beta;})& 0\\ -sin(-\mathrm{\&beta;})& cos(-\mathrm{\&beta;})& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{m}_E\\ m_N\\ m_V\end{array}\right]---\left(5\right)$

以FF′为旋转轴，将OV轴沿顺时针方向旋转α角(旋转角的正负按右手规则确定)，使其与OA轴重合，旋转后的坐标系就是井筒坐标系O-FDA，岩层面的单位法向矢量m在井筒坐标系中的三个分量为：

$\left[\begin{array}{c}{m}_F\\ m_D\\ m_A\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\&alpha;}& sin\mathrm{\&alpha;}\\ 0& -\sin \mathrm{\&alpha;}& \cos \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{m}_F\\ m_C\\ m_V\end{array}\right]---\left(6\right)$

经过两次坐标轴的旋转，得到了岩层面的单位法向矢量m在井筒坐标中的三个分量，大地坐标系中岩层面的单位法向矢量m的分量与井筒坐标系中岩层面的单位法向矢量m的分量之间的关系为：

$\left[\begin{array}{c}{m}_F\\ m_D\\ m_A\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& cos\mathrm{\&alpha;}& sin\mathrm{\&alpha;}\\ 0& -\sin \mathrm{\&alpha;}& cos\mathrm{\&alpha;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}cos\mathrm{\&beta;}& -sin\mathrm{\&beta;}& 0\\ \sin \mathrm{\&beta;}& \cos \mathrm{\&beta;}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{m}_E\\ m_N\\ m_V\end{array}\right]---\left(7\right)$

整理式(7)得：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_F=m_E\cos \mathrm{\&beta;}-m_N\sin \mathrm{\&beta;}\\ m_D=m_E\cos \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}+m_N\cos \mathrm{\&alpha;}\cos \mathrm{\&beta;}+m_V\sin \mathrm{\&alpha;}\\ m_A=-m_E\sin \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}-m_N\sin \mathrm{\&alpha;}\cos \mathrm{\&beta;}+m_V\cos \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right.---\left(8\right)$

在实际计算过程中，即使岩层的倾角与井斜角、岩层的倾向与井斜方位角的数值大小同时相近时，但是计算的岩层产状数值小数点后的位数多(精度高)，使得岩层的倾角与井斜角、岩层的倾向与井斜方位角不完全同时绝对一致，因此m_A可能主要出现两种情况m_A>0或者m_A<0。

如果m_A>0，公式(8)求出的m_F、m_D、m_A数值不变；

如果m_A<0，m_F、m_D、m_A数值大小为：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_F=-m_E\cos \mathrm{\&beta;}+m_N\sin \mathrm{\&beta;}\\ m_D=-m_E\cos \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}-m_N\cos \mathrm{\&alpha;}\cos \mathrm{\&beta;}-m_V\sin \mathrm{\&alpha;}\\ m_A=m_E\sin \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}+m_N\sin \mathrm{\&alpha;}\cos \mathrm{\&beta;}-m_V\cos \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right.---\left(9\right)$

根据公式(8)或公式(9)求出的m_F、m_D、m_A，计算岩层在井筒坐标系中的视倾角δ′、视倾向σ′：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{tan\&delta;}}^{\&prime;}=\frac{\sqrt{m_F^2+m_D^2}}{m_A}\\ {\mathrm{tan\&sigma;}}^{\&prime;}=\frac{m_F}{m_D}\end{array}\right.---\left(10\right)$

可以得到岩层在井筒坐标系中的视倾角为：

${\mathrm{\&delta;}}^{\&prime;}=arctan\frac{\sqrt{m_F^2+m_D^2}}{m_A}---\left(11\right)$

岩层在井筒坐标系中的视倾向需分象限讨论，可以分为如下四种情况：

①m_F≥0且m_D>0，岩层在井筒坐标系中北东倾斜，此时：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;}=arctan\left(\frac{m_F}{m_D}\right)---\left(12\right)$

②m_F>0且m_D≤0，岩层在井筒坐标系中南东倾斜，此时：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;}=arctan\left(\frac{m_F}{m_D}\right)+\mathrm{\&pi;}---\left(13\right)$

③m_F≤0且m_D<0，岩层在井筒坐标系中南西倾斜，此时：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;}=arctan\left(\frac{m_F}{m_D}\right)+\mathrm{\&pi;}---\left(14\right)$

④m_F<0且m_D≥0，岩层在井筒坐标系中北西倾斜，此时：

${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;}=\arctan \left(\frac{m_F}{m_D}\right)+2\mathrm{\&pi;}---\left(15\right)$

6)依据岩层在井筒坐标系中的视倾角δ′、视倾向σ′，计算裂缝在井筒坐标系中的视倾向。

在岩心上对裂缝、岩层的视产状测量时，记录“岩层视倾向”沿顺时针方向与“裂缝视倾向”之间的角度Δγ，，岩心上判断的“岩层视倾向”就是式(12)-式(15)中确定的岩层在井筒坐标系中的视倾向σ′，由此可以得到裂缝在井筒坐标系中的视倾向γ′。

如果σ'+Δγ＜360°，裂缝的视倾向γ′：

γ'＝σ'+Δγ(16)

如果σ'+Δγ≥360°，裂缝的视倾向γ′：

γ'＝σ'+Δγ-360°(17)

7)将裂缝在井筒坐标系中的视产状转换为大地坐标系中裂缝的真实产状。

裂缝面的单位法向矢量n在井筒坐标系中的三个分量为：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_F={\mathrm{sin\&theta;}}^{\&prime;}{\mathrm{sin\&gamma;}}^{\&prime;}\\ n_D={\mathrm{sin\&theta;}}^{\&prime;}{\mathrm{cos\&gamma;}}^{\&prime;}\\ n_A={\mathrm{cos\&theta;}}^{\&prime;}\end{array}\right.---\left(18\right)$

以FF′为旋转轴，将OA轴沿逆时针方向旋转-α角(旋转角的正负按右手规则确定)，使其与铅直轴OV重合。旋转后得到新的坐标系O-FCV，裂缝面的单位法向矢量n在新坐标系中的三个分量为：

$\left[\begin{array}{c}{n}_F\\ n_C\\ n_V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& cos\mathrm{\&alpha;}& -sin\mathrm{\&alpha;}\\ 0& sin\mathrm{\&alpha;}& \cos \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{n}_F\\ n_D\\ n_A\end{array}\right]---\left(19\right)$

以铅直轴OV为旋转轴，将OC轴沿逆时针方向旋转β角(旋转角的正负按右手规则确定)，使其与ON轴重合，旋转后得到大地坐标系O-EVN，裂缝面的单位法向矢量n在大地坐标系中的三个分量为：

$\left[\begin{array}{c}{n}_E\\ n_N\\ n_V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}cos\mathrm{\&beta;}& sin\mathrm{\&beta;}& 0\\ -sin\mathrm{\&beta;}& \cos \mathrm{\&beta;}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{n}_F\\ n_C\\ n_V\end{array}\right]---\left(20\right)$

旋转后得到裂缝面的单位法向矢量n在大地坐标中的分量数值，大地坐标系中裂缝面的单位法向矢量n的分量与井筒坐标系裂缝面的单位法向矢量n的分量之间的关系为：

$\left[\begin{array}{c}{n}_E\\ n_N\\ n_V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}cos\mathrm{\&beta;}& sin\mathrm{\&beta;}& 0\\ -sin\mathrm{\&beta;}& cos\mathrm{\&beta;}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\&alpha;}& -\sin \mathrm{\&alpha;}\\ 0& \sin \mathrm{\&alpha;}& \cos \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{n}_F\\ n_D\\ n_A\end{array}\right]---\left(21\right)$

整理式(21)得：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_E=-n_A\sin \mathrm{\&beta;}\sin \mathrm{\&alpha;}+n_D\sin \mathrm{\&beta;}\cos \mathrm{\&alpha;}+n_F\cos \mathrm{\&beta;}\\ n_N=-n_A\cos \mathrm{\&beta;}\sin \mathrm{\&alpha;}-n_D\cos \mathrm{\&beta;}\cos \mathrm{\&alpha;}+n_F\sin \mathrm{\&beta;}\\ n_V=n_A\cos \mathrm{\&alpha;}-n_D\sin \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right.---\left(22\right)$

在实际计算过程中，即使井筒坐标系中裂缝的视倾角与井斜角、井筒坐标系中裂缝的视倾向与井斜方位角的数值大小同时相近时，但因计算的裂缝视倾向数值小数点后的位数多(精度高)，使得井筒坐标系中裂缝的视倾角与井斜角、井筒坐标系中裂缝的视倾向与井斜方位角的数值不完全同时绝对一致，因此n_V可能主要出现两种情况n_V>0或者n_V<0。

如果n_V>0，公式(22)求出的n_E、n_N、n_V数值不变；

如果n_V<0，n_E、n_N、n_V数值大小为：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_E=n_A\sin \mathrm{\&beta;}\sin \mathrm{\&alpha;}-n_D\sin \mathrm{\&beta;}\cos \mathrm{\&alpha;}-n_F\cos \mathrm{\&beta;}\\ n_N=n_A\cos \mathrm{\&beta;}\sin \mathrm{\&alpha;}+n_D\cos \mathrm{\&beta;}\cos \mathrm{\&alpha;}-n_F\sin \mathrm{\&beta;}\\ n_V=-n_A\cos \mathrm{\&alpha;}+n_D\sin \mathrm{\&alpha;}\end{array}\right.---\left(23\right)$

根据公式(22)或者公式(23)求出的n_E、n_N、n_V，计算大地坐标系中裂缝的倾角σ、倾向γ：

$\left\{\begin{array}{c}tan\mathrm{\&theta;}=\frac{\sqrt{n_E^2+n_N^2}}{n_V}\\ \tan \mathrm{\&gamma;}=\frac{n_E}{n_N}\end{array}\right.---\left(24\right)$

裂缝的倾角为：

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \frac{\sqrt{n_E^2+n_N^2}}{n_V}---\left(25\right)$

裂缝倾向同样需要分象限进行讨论，可以分为如下四种情况：

①n_E≥0且n_N>0，裂缝倾向为北东向，此时：

$\mathrm{\&gamma;}=\arctan \left(\frac{n_E}{n_N}\right)---\left(26\right)$

②n_N≤0且n_E>0，裂缝倾向为东南向，此时：

$\mathrm{\&gamma;}=\arctan \left(\frac{n_E}{n_N}\right)+\mathrm{\&pi;}---\left(27\right)$

③n_N<0且n_E≤0，裂缝倾向为西南向，此时：

$\mathrm{\&gamma;}=\arctan \left(\frac{n_E}{n_N}\right)+\mathrm{\&pi;}---\left(28\right)$

④n_N≥0且n_E<0，裂缝倾向为北西向，此时：

$\mathrm{\&gamma;}=\arctan \left(\frac{n_E}{n_N}\right)+2\mathrm{\&pi;}---\left(29\right)$

本发明的有益效果是：本发明在几何学分析的基础上，基于地震资料、钻井资料、岩心资料，设计了斜井岩心裂缝定向思路并推导了相应的算法，实现了斜井岩心裂缝的准确定向。在获取相关资料的基础上，采用公式(1)-(29)推导的岩心定向算法，既可以直接人工计算实现岩心裂缝定向，也可以利用计算机编程语言开发相应的计算程序，实现斜井岩心裂缝准确、快速定向。本发明对于岩心裂缝的准确定向具有较高的实用价值，并且定向成本低廉、可操作性强，定向结果对确定断块渗透率优势方向、合理的部署开发井网、确定注水井与采油井的空间位置关系具有一定的指导意义，同时利用岩心裂缝定向结果可以提高造缝期古应力场定向的准确度。

附图说明

图1为斜井岩心裂缝定向流程图

图2为井斜段水平投影示意图

图3为井筒坐标系中判断的裂缝、岩层视产状示意图

图4为井筒坐标系-大地坐标系空间位置关系图

图5为断块内五口斜井取心处在阜二段顶面构造图上的位置

图6为斜井岩心裂缝定向前后裂缝走向对比图

图7为斜井岩心裂缝定向前后裂缝倾角对比图

在图2中，N-S为南北方向，E-W为东西方向，L_i为井斜段的间距，H_i为井斜段的垂直井深，S_i为井斜段的水平投影(位移)，α为井斜段的井斜角，β为井斜段的井斜方位角，X_i为井斜段的水平投影在东西方向上的位移，Y_i为井斜段的水平投影在南北方向上的位移。

在图3中，1.岩心，2.岩层面，3.岩层面视倾斜线，4.裂缝，5.裂缝面视倾斜线，θ′为岩心上测量的裂缝视倾角，Δγ为岩心上测量的“裂缝视倾向”相对“岩层视倾向”的角度值。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

以苏北盆地金湖凹陷铜城断裂带某断块五口斜井古近系阜宁组二段(简称阜二段)岩心裂缝定向为例来说明该发明的具体技术方案：

第一，统计该断块内有取心的斜井，确定天X33-1井、天X33-2井、天X33-3井、吴101X1井、乔1井五口井有阜二段岩心资料，分别计算整理五口井的全井段井斜角、井斜方位角、井口坐标，依据公式(1)求取观察的岩心对应的真实大地坐标(X，Y)，如图5所示；整理每口斜井取心处对应的井斜角、井斜方位角，如表1中第三列、第四列所示。

第二，因为需要定向的岩心裂缝主要位于阜二段地层，因此选取与岩心资料相近的阜二段顶面构造图确定岩层的产状，如图5所示，分别在五口井附近等间距选取三个点，依据公式(2)-(3)求取岩层的倾角、走向，然后分象限求取岩层的倾向，如表1中第七列、第八列所示。

第三，无论取心处的井斜角、井斜方位角大小如何，均以垂直岩心轴的平面为视水平面，如图3所示，在岩心上测量裂缝的视倾角θ′，如表1第五列所示；判断岩层的视倾向3、裂缝的视倾向5，测量“裂缝的视倾向”相对“岩层的视倾向”的夹角Δγ，如表1第六列所示。

表1断块内五口斜井岩心裂缝定向数据整理表

第四，依据表1确定的取心段井斜角、井斜方位角；岩心上裂缝的视倾角、相对倾向；岩层的倾角、倾向按照公式(4)-(29)依次计算或导入开发的计算机程序，得到裂缝的真实倾角、倾向，最终实现斜井岩心裂缝的定向，结果如表2中第四列、第五列所示。

表2裂缝定向的结果表

在表2、图6、图7中，所述的斜井岩心裂缝定向前裂缝倾角是指在井筒坐标系中，在岩心上测量的裂缝视倾角，所述的斜井岩心裂缝定向前裂缝倾向是指在井筒坐标系中，裂缝相对岩层视倾向的夹角与岩层真倾向的和，即表1中第六列与第八列中每口井对应数值的和。

如图6所示，斜井岩心裂缝定向前后裂缝的走向差别很大。斜井裂缝定向前(图6-a)，裂缝发育走向为NNE和NW两组共轭裂缝；斜井裂缝定向后(图6-a)，裂缝发育走向为NEE和NWW两组共轭裂缝，定向前后裂缝走向差别巨大。根据该断块油井动态开发资料，阜二段储层裂缝在东西方向上的渗透率远大于南北方向；同时结合构造解析，铜城断裂带阜宁组裂缝主要形成于阜宁晚期吴堡运动期，在该时期铜城断裂带主要受近南北向的拉张应力，地应力为Ⅰb类型，易形成近东西走向的裂缝，因此定向后的裂缝走向更符合实际，认为本发明所提的斜井岩心裂缝定向方法是有效可行的，通过图6的对比，认为斜井岩心裂缝定向方法在斜井岩心裂缝定向中至关重要，它适用于各种类型的井所取岩心裂缝的定向。

参考国内外相关专家的构造裂缝按倾角分类方案，本发明采用的裂缝倾角分来方案如下：

水平缝：0°-15°；低角度斜交缝：15°-45°；

高角度斜交缝：45°-75°；垂直缝：75°-90°。

如图7所示，斜井岩心裂缝定向前，裂缝以高角度斜交缝为主，垂直缝次之，低角度斜交缝和水平缝少量发育；斜井岩心裂缝定向后，裂缝以垂直缝为主，高角度斜交缝次之，低角度斜交缝少量发育，而水平缝不发育，反映了斜井岩心裂缝定向方法同样对裂缝真实倾角的确定有一定影响。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种斜井岩心裂缝定向方法，所述的步骤如下：

1)根据钻井资料，整理钻井全井段井斜角、井斜方位角，确定取心位置对应的井斜角、井斜方位角，计算取心处对应的真实大地坐标(X，Y)；

2)利用三维地震资料解释得到精细地震构造图，选取与取心深度相近的地震构造图，在取心处对应的大地坐标位置附近选取三个控制点，计算取心处岩层的真实产状，即岩层在大地坐标系中的产状；

3)根据岩心资料，以垂直于岩心轴的平面为视水平面，即在井筒坐标系中，判断岩心上岩层的视倾向，裂缝的视倾向，测量井筒坐标系中裂缝的视倾角θ′，测量“岩层视倾向”沿顺时针方向与“裂缝视倾向”之间的角度Δγ；

4)根据大地坐标系与井筒坐标系的空间位置关系，利用钻井取心段的井斜角、井斜方位角，将地震构造图获得的岩层真实产状转换为井筒坐标系中岩层的视倾角、岩层的视倾向；

5)利用求取的井筒坐标系中岩层的视倾向、井筒坐标系中裂缝的视倾角θ′，岩心测量“裂缝视倾向”与“岩层视倾向”的夹角Δγ，得到裂缝在井筒坐标系中的视产状；

6)根据大地坐标系与井筒坐标系的空间位置关系，利用钻井取心段井斜角、井斜方位角，将裂缝在井筒坐标系中的视产状转换为裂缝在大地坐标系中的真实产状。

2.根据权利要求1所述的一种斜井岩心裂缝定向方法，其特征在于：所述的大地坐标系是指裂缝、岩层真实产状所在的坐标系，定向的最终目的也是要得到裂缝在该坐标系中的产状。

3.根据权利要求1所述的一种斜井岩心裂缝定向方法，其特征在于：所述的井筒坐标系是指在岩心上对裂缝进行产状测量时所用的坐标系，无论井斜角、井斜方位角的大小如何，均以垂直于岩心轴的平面为视水平面，视水平面的倾角为χ，当β≥180°视水平面的倾向为β-180°；当β<180°视水平面的倾向为β+180°；

其中，α为井斜角；

χ＝α；

β为井斜方位角。