CN105182423A - 一种超压裂缝的综合识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超压裂缝的综合识别方法，该方法从超压发育地质背景出发，在应用地质分析、岩心观察和成像测井资料的基础上，综合识别超压裂缝及其发育层段，综合各类常规测井资料在裂缝发育段的相应特征，优选出区分效果好且具有识别意义的常规测井类型及其组合，对超压裂缝的分布进行预测，通过综合分析，解决了以往超压裂缝难以识别及常规测井识别准确率低的瓶颈问题，具有高效、快捷、经济、准确的特点，大大降低了超压裂缝的识别成本并提高了预测精度，为烃源岩排烃通道-超压裂缝的分析提供了研究思路与方法，提高了油气运移指向的判定准确率，提高了勘探成功率，便于在超压含油气盆地内大范围推广，对于指导油气的勘探和开发具有积极意义。

Description

一种超压裂缝的综合识别方法

技术领域

本发明属于地质现象的识别技术领域，具体地说，涉及一种超压裂缝的测井识别技术。

背景技术

超压裂缝是指泥岩在一定埋深下处于压力封闭状态时，由于烃类生成、黏土矿物脱水、水热增压作用等产生异常高压，当其达到岩石临界破裂压力时即发生破裂，产生的裂缝。

据统计，世界范围内90％的超压盆地与油气分布具有成因联系(LawBE，1998；郝芳，2005；马启富等，2000)。超压作为油气初次运移的动力，当其大于地层破裂压力时会形成微裂缝，即超压裂缝，该裂缝是油气初次运移的重要通道类型。人们普遍认为超压裂缝的开启机制与压力大小密切相关(WangC，1998；CapuanoRM，1993；HuntJ，1990)，但在开启次数和分布空间的认识上存在着较大的争议，这也是厚层烃源岩排烃机制研究的薄弱环节(黄志龙，2012)，制约了油气排烃效率以及油气勘探方向的确定。超压裂缝作为烃源岩中的一类特殊裂缝，往往表现为缝面粗糙，产状不规则，方向性较差的特点(丁文龙，2011)，可通过岩心观察进行识别(何生等，2012)，但是很难用于整个矿区的分析。因此，如何利用各种测井资料对超压裂缝的响应特征建立相应的识别方法，是解决厚层烃源岩排烃问题的关键。

裂缝的观察是分析超压裂缝形成条件的基础，由于基质致密，泥页岩中超压裂缝的观察难度较大。目前岩心观察是裂缝分析的第一手资料，但肉眼可辨规模有限；成像测井和声波远探测测井技术对超压裂缝的识别效果较好(BradleyT，2011；唐晓明等，2013)，此外，各种常规测井对裂缝发育段具有不同程度的响应特征(张金功等，1996；丁文龙等，2011；MichaelP.，2014)，但测井资料不利于识别闭合裂缝和微裂缝。近年来不断有学者尝试常规测井与成像测井结合的方式对裂缝进行识别(赵为勇等，2008)，然而这些研究仅仅是从裂缝形态上对裂缝进行识别研究，并未考虑不同裂缝成因机制下裂缝的识别，更没有针对超压裂缝这一特殊类型的裂缝进行有效研究。

总体来说，前人对于裂缝的识别研究，大多停留在以裂缝形态为分类标准进行单一方法的识别。这些方法并未考虑到超压裂缝的特殊性，也没有综合超压裂缝在岩心、成像测井上的响应特征从而优选常规测井组合进行超压裂缝的预测。严重制约了超压裂缝的识别，影响了对厚层烃源岩排烃机制的认识。

超压裂缝作为裂缝的一种，利用常规的裂缝识别方法无法进行有效区分，单独识别难度较大。近年来，超压裂缝的识别有效方法体现在岩心观察和薄片分析上，但是受限于岩心资料的有限性，无法对全区的超压烃源岩内发育的超压裂缝进行系统的研究和识别。成像测井资料作为测井资料中最有利的、最高效的超压裂缝识别资料，具有费时且成本高昂的特点，不可能在全区进行使用。相对于成像测井，常规测井资料较多较全，但其对裂缝的识别准确性较低，并且很难有效区分不同成因机制的裂缝，无法有效地识别超压裂缝的分布。

发明内容

本发明针对现有识别超压裂缝分布存在的上述不足，提供了一种超压裂缝的综合识别方法，该方法解决了以往超压裂缝难以识别及常规测井识别准确率低的瓶颈问题，为烃源岩裂缝通道(即超压裂缝)的分析提供了研究思路与方法，提高了油气运移指向的判定准确率，提高了勘探成功率。

根据本发明一实施例，提供了一种超压裂缝的综合识别方法，含有以下步骤：

确定超压裂缝形成的层系与位置：根据研究区实测地层流体压力数据的分析，确定地层流体超压发育的层系和出现的深度，选取超压发育的层系和区域作为分析目标。

超压裂缝的岩心及镜下识别：根据研究区超压发育层系和位置，选取钻遇超压地层的取心井，进行岩心观察和镜下薄片分析，根据超压裂缝的自身特征与其它裂缝特征的差异，进而识别超压裂缝，总结识别出的超压裂缝的产状、规模及内部填充物发育特点，结合超压裂缝发育处的岩性特征及组合关系，分析超压裂缝在岩性、岩相上的发育规律。超压裂缝在岩心上的观察特征为裂缝大小不一、产状不一，且内部充填物质差别明显，整体表现为厚层泥岩中间所夹的砂岩及相邻砂岩中肉眼可识别裂缝发育，且多被物质充填后得以保留。超压裂缝在镜下明显观察到，且多为切穿石英颗粒的裂缝，里面充填着大量的包裹体，部分裂缝中存在荧光显示。

超压裂缝的成像测井识别：选取超压区单井的成像测井资料，根据不同成因裂缝在成像测井上响应特征的差异性，区分超压裂缝、钻井诱导缝和构造裂缝，识别超压裂缝发育段，并统计超压裂缝发育段的裂缝丰度。超压裂缝总体表现为成群出现，以中、高角度为主，或平行层理的低角度缝，且倾向杂乱，没有一定的规律性，存在仍开启的高导缝，在成像测井上一般出现在大段暗色背景(即泥岩响应)之中。

常规测井类型及组合优选：以岩心观察和成像测井资料识别的超压裂缝发育段为研究对象，分析其各类常规测井资料的响应特征，选出区分效果好且具有识别意义的常规测井类型及其组合对研究区的超压裂缝进行预测。

根据选出的测井参数识别超压裂缝：根据选出的测井参数在超压裂缝发育段的响应特征，对未知地区进行超压裂缝的识别，进行超压裂缝识别的验证。

常规测井中对孔隙度敏感的声波时差测井、密度测井、补偿中子孔隙度测井、浅侧向电阻率测井四类测井会发生明显震荡，其曲线的变化率均会出现高值。在根据本发明上述实施例所述的识别方法中，选出在超压裂缝发育处对孔隙度敏感的声波时差测井、密度测井、补偿中子孔隙度测井、浅侧向电阻率测井四类测井的曲线对超压裂缝进行预测，其中的声波时差测井和浅侧向电阻率测井的震荡最为明显，声波时差值明显高于趋势线，甚至出现周波跳跃，密度值降低，中子孔隙度增大，根据上述四种常规测井的变化规律能够有效识别超压裂缝。

因超压裂缝的形成具有特殊的地质背景，本发明实施例提出的超压裂缝的综合识别方法，从超压发育的地质背景出发，在应用地质分析、岩心观察和成像测井资料的基础上，综合识别超压裂缝及其发育层段，综合各类常规测井资料在裂缝发育段的响应特征，优选出区分效果好且具有识别意义的常规测井类型及其组合，对超压裂缝的分布进行预测，通过综合分析，解决了以往超压裂缝难以识别及常规测井识别准确率低的瓶颈问题，具有高效、快捷、经济、准确的特点，大大降低了超压裂缝的识别成本并提高了预测精度，为烃源岩裂缝通道(即超压裂缝)的分析提供了研究思路与方法，提高了油气运移指向的判定准确率，提高了勘探成功率，便于在超压含油气盆地中大范围推广，对于指导油气的勘探和开发具有积极意义。由于不受限于岩心资料的有限性，通过本发明实施例的超压裂缝的综合识别方法，可以对全区的超压烃源岩系内发育的超压裂缝进行系统的研究和识别，同时解决了以往成像测井识别超压裂缝费时且成本高昂的问题，可以在全区推广使用。

附图说明

附图1为现有超压裂缝的成像测井显示图。

附图2为现有构造裂缝的成像测井显示图。

附图3为本发明具体实施例超压裂缝的综合识别方法的流程图。

附图4为本发明具体实施例沾化凹陷渤南洼陷罗9井岩心裂缝发育情况。

附图5为本发明具体实施例沾化凹陷渤南洼陷义283井超压裂缝成像测井显示图。

附图6为本发明具体实施例沾化凹陷渤南洼陷罗69井超压裂缝成像测井显示图。

附图7为本发明具体实施例沾化凹陷渤南洼陷义283井常规测井超压裂缝识别模式图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。

以识别沾化凹陷渤南洼陷地层中的超压裂缝为例。图3为根据本发明实施例的一种超压裂缝的综合识别方法的流程图。该方法含有以下步骤：

步骤1：确定超压裂缝形成的地质背景，其具体步骤为：

根据沾化凹陷渤南洼陷实测地层流体压力数据的统计与分析，确定深洼带的沙三、沙四烃源层系超压发育，因此，选取深洼区的沙三、沙四层段作为超压裂缝形成的分析目标。

步骤2：超压裂缝的岩心及镜下识别，其具体步骤为：

根据沾化凹陷渤南洼陷钻井取心情况，选取深洼带钻遇沙三、沙四层段的取心井进行岩心观察和镜下薄片分析，识别沙三、沙四层系内的超压裂缝，宏观上观察分析超压裂缝的产状、规模及内部填充物等发育特点，结合超压裂缝发育处的岩性特征及组合关系，分析超压裂缝在岩性、岩相上的发育规律。

渤南洼陷超压十分发育，分布于深洼带的沙三、沙四烃源岩层系内。通过对钻遇超压层系的岩心进行观察，发现该区超压层系内裂缝发育，裂缝大小不一、产状不同，内部充填物质差别明显，厚层泥岩中间所夹的砂岩及相邻砂岩中肉眼可识别裂缝发育。例如，如图4所示，罗9井2136.6m深度发育多条倾向杂乱的裂缝，倾角接近90°，罗9井2132.3m深度则发育近水平的裂缝，裂缝开启且已被沥青充填。通过镜下薄片观察，超压系统内还发育着大量微小裂缝，肉眼不易识别，在镜下观察明显，多为切穿石英颗粒的裂缝，里面充填着大量的包裹体，部分裂缝中存在荧光显示，表明历史时期产生且对油气的运移起到了重要作用。

步骤3：超压裂缝的成像测井识别，其具体步骤为：

选取超压区单井的成像测井资料，根据不同成因裂缝在成像测井上响应特征的差异性，区分超压裂缝、钻井诱导缝和构造裂缝，识别超压裂缝发育段，并统计超压裂缝发育段的裂缝丰度。

渤南洼陷地层中虽发育大量的裂缝，但是裂缝的类型多样，包括构造裂缝、超压裂缝以及钻井诱导缝等，不同类型的岩石裂缝在成像测井资料中均有显示，但是差别明显。超压裂缝总体表现为成群出现，以中、高角度为主，或平行层理的低角度缝，且倾向杂乱，没有一定的规律性，存在仍开启的高导缝，在成像测井上一般出现在大段暗色背景(即泥岩响应)之中，如图5所示为沾化凹陷渤南洼陷义283井超压裂缝成像测井显示图，如图6所示为沾化凹陷渤南洼陷罗69井超压裂缝成像测井显示图。

步骤4：常规测井类型及组合优选，其具体步骤为：

以岩心观察和成像测井资料识别的超压裂缝发育段为研究对象，分析其各类常规测井资料的响应特征，选出区分效果好且具有识别意义的常规测井类型及其组合对研究区的超压裂缝进行预测。

结合渤南洼陷的岩心、测井资料，由于研究区超压裂缝往往与大套泥岩相伴生，故其具有较高的自然伽马(简称GR)值；在超压裂缝发育处，对孔隙度敏感的声波时差测井(简称AC)、密度测井(简称DEN)、补偿中子孔隙度测井(简称CNL)、浅侧向电阻率测井(简称Rs)四类测井的曲线会发生明显振荡，曲线的变化率均会出现高值。因此本实施例中选取这四类测井的曲线进行超压裂缝的预测。在上述四条测井曲线中，AC和Rs的振荡最为明显，AC甚至出现周波跳跃，而DEN出现低值。这一变化规律在沾化凹陷渤南洼陷义283井、沾化凹陷渤南洼陷罗69井的超压裂缝发育段表现的很一致。如图6所示，义283井在4250米上下发育大量的超压裂缝，其GR大于120，AC明显高于趋势线，DEN降低，CNL略微增大，AC、DEN、Rs的变化率均明显增加，表明裂缝的发育使得这些对孔隙度敏感的曲线发生了明显的振荡。

步骤5：根据选出的测井参数识别超压裂缝：根据选出的系列测井参数组合在超压裂缝发育段的响应特征，对未知地区进行超压裂缝的识别，进行超压裂缝识别的验证。

根据上述常规测井的响应特征，对沾化凹陷渤南洼陷罗69井沙三段的超压裂缝发育段进行预测，在2500m-3200m的范围内预测出裂缝发育段24段，如表1所示，与岩心以及成像测井观察的结果吻合率达到80％，表明本发明实施例方法对渤南洼陷超压裂缝的识别可行。

表1

在本实施中，根据上述常规测井的响应特征，还对沾化凹陷渤南洼陷义东301井沙三段的超压裂缝发育段进行了预测，在3260m-3865m的范围内预测出裂缝发育段20段，如表2所示，与岩心以及成像测井观察的结果吻合率达到85％，同样表明本发明实施例方法对渤南洼陷超压裂缝的识别可行。

表2

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种超压裂缝的综合识别方法，其特征在于：含有以下步骤：

确定超压裂缝形成的层系与位置：根据研究区实测地层流体压力数据的分析，确定地层流体超压发育的层系和出现的深度，选取超压发育的层系和区域作为分析目标。

超压裂缝的岩心及镜下识别：根据研究区超压发育的层系和深度，选取钻遇超压地层的取心井，进行岩心观察和镜下薄片分析，根据超压裂缝的自身特征与其它裂缝特征的差异，进而识别超压裂缝，总结识别出的超压裂缝的产状、规模及内部填充物的发育特点，结合超压裂缝发育处的岩性特征及组合关系，分析超压裂缝在岩性、岩相上的发育规律；

超压裂缝的成像测井识别：选取超压区单井的成像测井资料，根据不同成因裂缝在成像测井上响应特征的差异性，区分超压裂缝、钻井诱导缝和构造裂缝，识别超压裂缝发育段，并统计超压裂缝发育段的裂缝丰度；

常规测井类型及组合优选：以岩心观察和成像测井资料识别的超压裂缝发育段为研究对象，分析其各类常规测井资料的响应特征，选出区分效果好且具有识别意义的常规测井类型及其组合对研究区的超压裂缝进行预测；

根据选出的测井参数识别超压裂缝：根据选出的测井参数在超压裂缝发育段的响应特征，对未知地区进行超压裂缝的识别，进行超压裂缝识别的验证。

2.根据权利要求1所述的超压裂缝的综合识别方法，其特征在于：选出在超压裂缝发育处对孔隙度敏感的声波时差测井、密度测井、补偿中子孔隙度测井、浅侧向电阻率测井四类测井的曲线对超压裂缝进行预测。