CN105842754A - 一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，所述方法包含：进行岩心观察，对典型岩心裂缝段进行系统取样，获得样品；对所述样品初步处理后，进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定，获得样品数据包；根据所述样品数据包，将裂缝有效开度与渗透率测定结果对应保存，标定电成像裂缝解释结果，编制有效裂缝特征图版；根据所述有效裂缝特征图版，分析全井段裂缝有效性及裂缝走向；确定当前最大主应力方位及大小，判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响；根据全井段裂缝有效性及裂缝走向与当前最大主应力对裂缝有效性的影响，判定有效裂缝分布范围，定量分析裂缝渗透率。

Description

一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法

技术领域

本发明涉及石油天然气超深层地质勘探中的储层裂缝有效性研究领域，是一种基于电成像测井裂缝解释及裂缝应力场分析，采用微米CT扫描及砂岩储层裂缝渗透率实验分析手段，建立的一套可用于低地球物理资料品质下的超深层致密砂岩储层裂缝有效性判定的技术方法。

背景技术

致密砂岩储层是非常重要的油气储层，属非常规油气储层。中石油每年探明的石油储量中，非常规油气资源所占比例均在60％以上，而且逐年上升，评价好这部分储层意义重大。按照目前国内外对超深层储层的定义，超过3500-4000m的储层为深层储层(牛嘉玉，2004；李武广，2011)，埋深在5000-8000m为超深层储层。二十世纪70年代，美国联邦能源管理委员会将储层基质渗透率小于0.1×10-3μm2的气藏定义为致密气藏(Stephen A.Holditch，2006)。目前，国内油气储层评价标准(SY/T6285-2011)依据样品地表渗透率，将砂岩储层主要划分为高渗(大于500×10-3μm2)、中渗(500×10-3μm2～10×10-3μm2)、低渗(10×10-3μm2～0.1×10-3μm2)和致密(小于0.1×10-3μm2)四类。塔里木盆地克深气田砂岩储层埋深达6000～7000m，样品地表渗透率<0.1×10-3μm2，属超深层致密砂岩储层。裂缝对储层的渗透率具有明显改善作用(William，1997；Stephen，1997；李道品，1997；曾大乾等，2003)。相关生产资料表明，裂缝对塔里木盆地超深层致密砂岩储层的渗透率提升明显，裂缝研究对目前的勘探、开发意义重大。

储层裂缝预测是目前石油地质界的一个世界性难题，至今还没有一套很好的技术方法来根本性地解决储层裂缝的分布问题。目前，国内外对裂缝的研究方法大致可分为地质综合法(Narr，1991；邓虎成，2013)、物理实验分析法(颜丹平，2005；杨建，2010)、地球物理法(周灿灿，2003；汪必峰，2007)、岩石学方法(戴俊生，2007；曾联波，2008)、动态资料分析法及数值模拟法(William，1997；邹华耀，2013)、多方法综合分析(冯建伟，2011)。上述方法均对储层中裂缝的密度及分布规律做出了分析预测，但对裂缝本身有效性差异揭示不够，且均未对裂缝的有效性做出定量分析。

有鉴于此，现有技术中针对超深层致密砂岩储层裂缝有效性尚无资料详实且准确可靠的预测方法。

发明内容

本发明目的在于通过裂缝有效性分析方法进行较快速准确的判别储层中裂缝有效性情况，结合地质背景和裂缝发育规律进行不同区块裂缝有效性预测，指导致密砂岩气藏进一步的精细勘探及高效开发。

为达上述目的，本发明提供一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，所述方法包含：步骤一：进行岩心观察，对典型岩心裂缝段进行系统取样，获得样品；步骤二：对所述样品初步处理后，进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定，获得样品数据包；步骤三：根据所述样品数据包，将裂缝有效开度与裂缝渗透率测定结果对应，标定电成像裂缝解释结果，编制有效裂缝特征图版；步骤四：根据所述有效裂缝特征图版，分析全井段裂缝有效性及裂缝走向；步骤五：确定当前最大主应力方位及大小，判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响；步骤六：根据全井段裂缝有效性及裂缝走向与当前最大主应力对裂缝有效性的影响，判定有效裂缝分布范围，定量分析裂缝渗透率。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述进行岩心观察包含：根据岩心裂缝的相关信息，确定岩心裂缝的开度范围、充填情况。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述初步处理包含将样品进行洗油、烘干处理。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定包含：对样品进行微米CT扫描，建立裂缝开度、连通性及充填程度的整体框架，对样品进行裂缝渗透率测定；根据扫描结果与样品情况选取未充填、半充填、全充填及无裂缝区进行精细取样，对该四类样品进行深度微米CT扫描，通过所述深度微米CT扫描结果校正样品的数据结果，对该四类样品进行裂缝渗透率测定。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述样品数据包包含：岩心样品照片、岩心裂缝观察数据、微米CT扫描及深度微米CT扫描下的扫描数据和岩心裂缝渗透率数据。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述将裂缝有效开度与渗透率测定结果对应保存包含：通过将不同裂缝有效开度与渗透率测定结果进行关联，建立裂缝有效开度与渗透率的定量对应关系并保存。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述标定电成像裂缝解释结果包含：通过微米CT扫描获得的有效裂缝，标定成像测井裂缝解释结果，并识别电成像图像上裂缝发育特征。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述编制有效裂缝特征图版包含：根据裂缝渗透率、裂缝有效开启度、连通性和电成像下裂缝特征，建立不同裂缝有效开启度下有效裂缝特征图版。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述确定当前最大主应力方位及大小包含：根据电成像测井诱导裂缝发育方位确定所述当前最大主应力方位；根据测井曲线，通过有限元分析法反演计算获得当前最大主应力大小。

在上述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中，优选的，所述判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响包含：根据所述当前最大主应力方向与裂缝主要走向夹角大小、当前最大主应力大小判定所述裂缝有效性；当前最大主应力方向与裂缝走向夹角越大且最大主应力越大，则裂缝有效性越差，反之裂缝有效性越好。

本发明的有益技术效果在于：通过本发明所提供的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，在储层深埋、地球物理资料低品质情况下，可准确定量地判定超深层致密砂岩储层裂缝的有效性，与传统方法相比较，逻辑分析更强，对储层有效裂缝预测更为准确可靠，更能从深层次地认识裂缝形成机制和主控因素，在平面上钻井数量不够的情况下，辅以构造及储层成岩等背景资料，可对不同构造部位的有效裂缝发育分布进行刻画、对裂缝的有效开启度、裂缝渗透率及延伸方向进行定量表征。在有限钻井的控制下，成功地刻画了塔里木盆地克深气田超深层致密砂岩储层裂缝的有效性及分布范围，对进一步的精细勘探、有效开发及储层改造有重要指导意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明所提供的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法流程图；

图2A至图2C为定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法中裂缝渗透率分别与裂缝密度和裂缝平均开度的关系示意图；

图3为当前最大主应力对裂缝有效性影响平面分布图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参考图1所示，本发明提供一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，所述方法包含：步骤一：进行岩心观察，对典型岩心裂缝段进行系统取样，获得样品；步骤二：对所述样品初步处理后，进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定，获得样品数据包；步骤三：根据所述样品数据包，将裂缝有效开度与裂缝渗透率测定结果对应，标定电成像裂缝解释结果，编制有效裂缝特征图版；步骤四：根据所述有效裂缝特征图版，分析全井段裂缝有效性及裂缝走向；步骤五：确定当前最大主应力方位及大小，判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响；步骤六：根据全井段裂缝有效性及裂缝走向与当前最大主应力对裂缝有效性的影响，判定有效裂缝分布范围，定量分析裂缝渗透率。值得说明的是，实际工作中，所述样品需涵盖尽量多的裂缝以揭示尽量多的信息，样品最好为全直径的岩心(样品直径约60mm)，长度选择以包括典型裂缝段为原则。

在上述实施例的步骤一中，优选的还包含：所述进行岩心观察包含：根据岩心裂缝的相关信息，确定岩心裂缝的开度范围、充填情况。具体的，所述的岩心观察，包括对岩心裂缝的密度、开度、充填物类型、充填程度、排列方式及岩石类型、成岩现象等方面的描述，初步确定岩心裂缝的开度范围、充填情况。

在上述实施例的步骤二中，优选的还包含：所述初步处理包含将样品进行洗油、烘干处理。所述进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定包含：对样品进行微米CT扫描，建立裂缝开度、连通性及充填程度的整体框架，对样品进行裂缝渗透率测定；根据扫描结果与样品情况选取未充填、半充填、全充填及无裂缝区进行精细取样，对该四类样品进行深度微米CT扫描，通过所述深度微米CT扫描结果校正样品的数据结果，对该四类样品进行裂缝渗透率测定。所述样品数据包包含：岩心样品照片、岩心裂缝观察数据、微米CT扫描及深度微米CT扫描下的扫描数据和岩心裂缝渗透率数据。实际工作中，所述的微米CT扫描及裂缝渗透率测定实验分析序列为：对所取样品系统照相，先对全直径样品进行分辨率为25μm的CT扫描，建立裂缝开度、连通性及充填程度的整体框架，对全直径样品进行裂缝渗透率(氦气)测定；在扫描结果三维视图下，根据样品情况选取未充填、半充填、全充填及无裂缝区进行精细取样(样品直径为25mm)，对该四类样品进行分辨率为2.5μm的CT扫描(如图2A所示)，扫描结果用于校正全直径样品的CT扫描数据结果，对该四类样品进行裂缝渗透率(氦气)测定，残样保留。测定结束后每个样品建立一个数据包，包括：岩石样品照片一套、岩心裂缝观察数据一套、不同分辨率下的CT扫描数据各一套(包括裂缝开度、连通性)、裂缝渗透率数据一套。

在上述实施例的步骤三中，优选的还包含：所述将裂缝有效开度与渗透率测定结果对应保存包含：通过将不同裂缝有效开度与渗透率测定结果进行关联，建立裂缝有效开度与裂缝渗透率的定量对应关系并保存(如图2B至图2C所示)。所述标定电成像裂缝解释结果包含：通过微米CT扫描获得的有效裂缝，标定成像测井裂缝解释结果，并识别电成像图像上裂缝发育特征。所述编制有效裂缝特征图版包含：根据裂缝渗透率、裂缝有效开启度、连通性和电成像下裂缝特征，建立不同裂缝有效开启度下有效裂缝特征图版。实际工作中，所述的裂缝有效开度关联渗透率测定结果包括：经微米CT扫描的不同裂缝有效开度与氦气渗透率测定结果进行关联，从而建立裂缝开启度与渗透率的定量对应关系。所述的标定电成像裂缝解释结果包括：在建立裂缝开启度与渗透率的定量对应关系基础上，用微米CT扫描的有效裂缝标定成像裂缝解释结果，从而识别电成像图像上裂缝发育特征(密度、排列方式、有效开度及渗透率)。编制有效裂缝特征图版包括：裂缝渗透率、微米CT扫描下裂缝有效开启度及连通性、电成像下裂缝特征，进而建立不同有效开启度下裂缝典型特征模板。裂缝的有效开度为微米CT扫描下去除裂缝充填物之后的有效连通的张开空间。裂缝有效开度越大且裂缝密度越大，对应的裂缝渗透率值就越大，其对应的电成像图像为相对亮模式下的黑色正弦丝线，裂缝倾角越大，黑色正弦曲线“振幅”越大，反之则越小。

在上述实施例的步骤四中，优选的还包含：所述确定当前最大主应力方位及大小包含：根据电成像测井诱导裂缝发育方位确定所述当前最大主应力方位；根据测井曲线，通过有限元分析法反演计算获得当前最大主应力大小。在实际工作中，全井段裂缝有效性分析以上述步骤三中取心段典型裂缝特征模板为参考，综合声波、电阻率等测井曲线，结合岩石组构、沉积背景等完成目的层段裂缝有效性及走向的解释与判定。

在上述实施例的步骤五中，优选的还包含：所述判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响包含：根据所述当前最大主应力方向与裂缝主要走向夹角大小、当前最大主应力大小判定所述裂缝有效性；当前最大主应力方向与裂缝走向夹角越大且最大主应力越大，则裂缝有效性越差，反之裂缝有效性越好。在实际工作中，所述的现今最大主应力方位是指现今所钻井位置所受的现今最大主应力方位，其方位与电成像测井诱导裂缝发育方位一致，钻井位置的现今最大主应力大小由相关测井曲线计算得出，整个研究区的现今最大主应力大小分布由有限元分析法反演得出，裂缝主要走向由电成像资料直接统计得出。诱导裂缝在电成像图像上主要表现为角度近于直立的亮模式下的黑线，常对称分布，诱导裂缝方位可由电成像方位刻度直接读取。塔里盆地木克深地区的超深层致密砂岩经过强烈挤压应力改造，通过将库车地区泥岩声波时差、电阻率等物理参数在深度域上的演化特征与正常压实区(构造挤压应力弱)物理参数的演化特征进行对比，并经声发射实验确定的最大地应力刻度，可以得到估算现今最大水平主应力的计算公式，用于计算单井眼(钻井位置)的现今最大水平主应力，再由其约束，由有限元分析法反演得出现今应力分布。所述的现今应力对裂缝有效性影响包括现今最大主应力方向与裂缝主要走向夹角大小、现今最大主应力本身的大小，现今最大主应力方向与裂缝主要走向夹角越大且最大主应力越大，裂缝面所受正应力越大，裂缝有效性越差，反之裂缝有效性越好(具体请参考图3所示)。

在上述实施例的步骤六中，所述根据全井段裂缝有效性及裂缝走向与当前最大主应力对裂缝有效性的影响，判定有效裂缝分布范围，定量分析裂缝渗透率具体包含：根据步骤四、步骤五获得的全井段裂缝有效性、裂缝走向和当前最大主应力对裂缝有效性的影响，将裂缝有效性定量表征参数(有效开度、渗透率)与裂缝分布有效性(现今最大主应力大小及方位与裂缝主要走向交角)综合分析，可将裂缝有效性划分为四类：一类有效性最好为高密度、大开度(有效开度)、高渗透、小交角及大应力(现今应力)；二类其次为中密度、中开度、中渗透、小交角及小应力；三类较差为低密度、低开度、低渗透、大交角及小应力；四类裂缝较少发育且现今应力高值、与裂缝走向交角大。

在上述实施例中，所述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法还包含检验结果环节，其中所述裂缝有效性预测正确性检验具体包含：鉴于对超深层致密砂岩而言，裂缝渗透率远大于地层基质渗透率(约10～100倍)。因此，本发明通过钻井液裂缝性漏失量、井下测试实测渗透率、试采实测渗透率对步骤六分析结果的正确性进行检测，如结果误差超15％，则需重新进行步骤三和步骤四的测定并重新分析定量裂缝渗透率。

本发明通过所述定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，在储层深埋、地球物理资料低品质情况下，可准确定量地判定超深层致密砂岩储层裂缝的有效性，与传统方法相比较，逻辑分析更强，对储层有效裂缝预测更为准确可靠，更能从深层次地认识裂缝形成机制和主控因素，在平面上钻井数量不够的情况下，辅以构造及储层成岩等背景资料，可对不同构造部位的有效裂缝发育分布进行刻画、对裂缝的有效开启度、裂缝渗透率及延伸方向进行定量表征。在有限钻井的控制下，成功地刻画了塔里木盆地克深气田超深层致密砂岩储层裂缝的有效性及分布范围，对进一步的精细勘探、有效开发及储层改造有重要指导意义。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述方法包含：

步骤一：进行岩心观察，对典型岩心裂缝段进行系统取样，获得样品；

步骤二：对所述样品初步处理后，进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定，获得样品数据包；

步骤三：根据所述样品数据包，将裂缝有效开度与裂缝渗透率测定结果对应，标定电成像裂缝解释结果，编制有效裂缝特征图版；

步骤四：根据所述有效裂缝特征图版，分析全井段裂缝有效性及裂缝走向；

步骤五：确定当前最大主应力方位及大小，判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响；

步骤六：根据全井段裂缝有效性、裂缝走向和当前最大主应力对裂缝有效性的影响，判定有效裂缝分布范围，定量分析裂缝渗透率。

2.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述进行岩心观察包含：根据岩心裂缝的相关信息，确定岩心裂缝的开度范围、充填情况。

3.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述初步处理包含将样品进行洗油、烘干处理。

4.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述进行微米CT扫描及裂缝渗透率测定包含：

对样品进行微米CT扫描，建立裂缝开度、连通性及充填程度的整体框架，对样品进行裂缝渗透率测定；

根据扫描结果与样品情况选取未充填、半充填、全充填及无裂缝区进行精细取样，对该四类样品进行深度微米CT扫描，通过所述深度微米CT扫描结果校正样品的数据结果，对该四类样品进行裂缝渗透率测定。

5.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述样品数据包包含：岩心样品照片、岩心裂缝观察数据、微米CT扫描及深度微米CT扫描下的扫描数据和岩心裂缝渗透率数据。

6.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述将裂缝有效开度与裂缝渗透率测定结果对应保存包含：通过将不同裂缝有效开度与渗透率测定结果进行关联，建立裂缝有效开度与渗透率的定量对应关系并保存。

7.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述标定电成像裂缝解释结果包含：通过微米CT扫描获得的有效裂缝，标定成像测井裂缝解释结果，并识别电成像图像上裂缝发育特征。

8.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述编制有效裂缝特征图版包含：根据裂缝渗透率、裂缝有效开启度、连通性和电成像下裂缝特征，建立不同裂缝有效开启度下有效裂缝特征图版。

9.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述确定当前最大主应力方位及大小包含：根据电成像测井诱导裂缝发育方位确定所述当前最大主应力方位；根据测井曲线，通过有限元分析法反演计算获得当前最大主应力大小。

10.根据权利要求1所述的定量确定超深层致密砂岩裂缝有效性的方法，其特征在于，所述判定当前最大主应力对裂缝有效性的影响包含：

根据所述当前最大主应力方向与裂缝主要走向夹角大小、当前最大主应力大小判定所述裂缝有效性；

当前最大主应力方向与裂缝走向夹角越大且最大主应力越大，则裂缝有效性越差，反之裂缝有效性越好。