Question

井壁成像测井解释裂缝

Answer 1

成像测井以其直观、清晰的特点展示出井壁二维空间的地质特征，给测井解释裂缝带来了极大的方便。但是，这并不意味着解释人员可以不经过任何分析、研究就可凭借成像测井图作出正确的解释。事实上，成像测井图仍然是一种间接的物理信息，与其他测井方法一样，也有诸多因素影响着对地层定性和定量的解释结果。因此，在逐步推行成像测井技术的同时，必须发展成像测井信息的应用技术。

（一）裂缝形态的直观解释技术

1.真、假裂缝的鉴别

在FMI成像测井图上，与裂缝相似的地质事件有层界面、缝合线、断层面、泥质条带、黄铁矿条带等，它们与裂缝有以下的区别：

1）除断层面外，它们基本平行于层理面，而裂缝有各种不同的产状；

2）它们无论怎样弯曲、变形，其导电截面积的宽度却相对稳定，而裂缝的宽度常因岩溶与充填作用的结果变化很大，如图7-55所示。

2.天然裂缝与诱导裂缝的鉴别

在FMI地层微电阻率成像测井图上常可见到三种诱导裂缝：

第一，钻井过程中由于钻具振动形成的裂缝，它们的宽度十分微小，且径向延伸很短，虽然在FMI上有高电导率的异常，但在ARI方位侧向成像测井上却没有，易于识别，如图7-56所示。

第二，重钻井液及水平地应力较大的不平衡性造成的诱导压裂缝。它们具有以下三个特征：一是总以180 °或近于180 °之差对称地出现在FMI图上；二是以一条高角度张性缝为主，其两侧还有羽毛状的较细小的高角度剪切裂缝；三是在双侧向测井曲线上出现特有的“双轨”现象，即深、浅双侧向曲线表现为大段平行、较规则的正差异异常，其电阻率数值较高，如图7-57所示。

图7-55 FMI成像测井图上的真、假裂缝鉴别

第三，应力释放裂缝。在碳酸盐岩致密地层段，由于其间保存了比同一地区裂缝发育段较大的地应力，当这些致密层被井钻穿后，伴随着较强应力的释放，将此裂缝段更容易产生一组与地应力相关的裂缝，这就是应力释放裂缝。这些裂缝既可在岩心中出现，也可在井壁上出现。井壁上的应力裂缝在FMI图像中的特征通常是一组接近平行的高角度裂缝，其缝面规则，缝宽均匀，如图7-58所示。

归结起来，诱导裂缝有三个特征与天然裂缝相区别：

一是根据裂缝的分布和排列，因诱导裂缝只与应力作用有关，排列整齐，规律性强；而天然裂缝常为多期构造运动形成，分布极不规则。

二是根据裂缝的形态，诱导裂缝形状规则、缝宽均匀；而天然裂缝因遭地下水长期的溶蚀和沉淀作用，缝面形状和宽度变化都较大。

三是根据裂缝的径向延伸，诱导裂缝的径向延伸都不大，深探测的ARI测井电阻率下降不明显；而大多数天然裂缝的径向延伸都不大，常伴有电阻率下降。

图7-56 钻具振动诱导裂缝

图7-57 压裂诱导裂缝

图7-58 地应力释放裂缝

（二）井壁上裂缝参数的定量解释

裂缝在井壁上的参数包括裂缝张开度、裂缝长度、裂缝密度、缝洞面积、出现次数、缝洞在井壁上的连通情况等。目前，开发了两个计算这些参数的程序。

1.FRAKVEW程序

该程序是在对FMI成像测井图进行直观定性解释的基础上，由人工拾取裂缝，然后由计算机对拾取的裂缝计算张开度、长度和密度等参数。计算的基本原理是用有限元法得出裂缝处电导率异常与电极距裂缝的垂直距离之间的关系曲线。该曲线的积分面积A主要决定于裂缝的张开度W和井壁附近侵入带的电阻率R_xo，与裂缝的倾角和电极与井壁之间的距离关系很小。因此，可推出用A和R_xo计算W的公式，有

地球物理测井

式中：C=0.004801μm^-1；b=0.863，是与仪器结构有关的常数。如果W用单位mm表示，则A用μm·mm/V表示（V为伏）。

裂缝密度是单位井段中的裂缝条数。裂缝长度是单位井段中所拾取的裂缝长度之总和。

裂缝孔隙度：

地球物理测井

式中：D为井径；L为单位井段的长度；π为圆周率，约3.1416。

2.SPOT程序

这个程序主要用来计算洞缝的面积及其在井壁上的连通情况。程序的方法原理是设法提取各个需要分开的区块的特征标志，使得在骨架与地质体标志之间的灰度梯度图上可将低的梯度值填平而只保留最强的梯度脊线。这样，在重建的梯度图上，对应每一个标志就只产生一条闭合的等值线。利用这些等值线就可在成像测井图中标示出需要研究的地质体的界限，进而计算它们与井壁相切割面积的百分比、大小及个数、视方位、连通性等。该程序特别用于以洞穴为主的储层评价，如图7-59所示。

图7-59 SPOT程序处理成果图

（三）三维空间的裂缝参数解释

由于裂缝型储层和裂缝-溶洞型储层都具有强烈的非均质性，其井壁上的特征很难代表井壁以外储层的特征。必须在三维空间中来讨论成像测井的解释问题，才有可能较全面地认识裂缝的性质。

1.裂缝径向延伸特征的判断

因FMI测井的径向探测深度极浅，不能评价裂缝的径向延伸情况，必须结合探测深度较大的双侧向测井或ARI测井。具体作法是先用FMI图像搞清裂缝的产状及组合特征，进而消除这些特征对双侧向或ARI电阻率性质的影响；然后根据浅侧向、深双侧向、ARI电阻率的高低及其比值的大小就可近似估计裂缝的径向延伸状况。今后还可通过研究FMI与ARI图像之间的映射关系来判断裂缝的径向延伸程度。

2.裂缝渗透率的确定

裂缝渗透率综合反映了裂缝的张开度、径向延伸度、三维空间中的连通程度等。它是评价裂缝储层有效性的最好指标。

目前评价裂缝渗透率的最好方法是用斯通利波传播特征，具体方法有三，如图7-60所示。

根据斯通利波能量衰减程度判断裂缝渗透率的高低；渗透率越高，能量衰减越大。如图7-60中的资2井为干井，斯通利波未发生衰减；而在高产气的资3井发生了明显的衰减。应用中需注意泥饼的影响，因为泥饼要阻止斯通利波能量的衰减；而且泥饼的厚薄及对井壁的覆盖特征又与裂缝性储层的孔隙空间结构有密切的关系。所以，泥饼使斯通利波的衰减变得十分复杂。根据斯通利波波形干涉特征判断渗透率的高低，任何有效的裂缝都将在地层中产生一个声阻抗界面，从而造成斯通利波在裂缝面处的反射和干涉。应注意与层界面、泥质条带等非裂缝性声阻抗界面的鉴别。如图7-60中资2井除在泥岩段发生波形干涉外，其余井段均无波形干涉现象。但是，在资3井储层段出现波形干涉。

根据斯通利波传播速度判断渗透率的高低，斯通利波速度直接受到地层切变模量的影响。切变模量又与地层渗透率有着密切的关系，可用来计算渗透率值。该法的优点是基本不受泥饼的影响。

除此之后，用重复式地层测试器测得的压降和压力恢复曲线也可计算裂缝储层的渗透率，常因裂缝处很难密封，而致密岩块处又不易测到压力变化曲线，无法计算渗透率。如采用双封隔器的地层测试器MDT就可避免上述问题，计算出较为可靠的渗透率值。

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