[科普中国]-裂缝的测井响应

常规测井曲线对裂缝的晌应

1.微侧向测井

微侧向测井采用贴井壁测量。由于其电极系尺寸小,测量范围小,所以,其测量结果反映了井壁附近的地层情况,对裂缝的发育情况十分敏感。当地层被钻开后,钻井液就会沿着裂缝侵入。在裂缝发育段,电阻率出现低阻异常,往往表现为以深侧向为背景的针刺状低阻突跳。在图中,凡是有裂缝的地方,都有十分明显的微侧向低阻异常(图中FMS 为微电阻率扫描成果)。

2.双侧向测井

双侧向的探测深度、探测范围都比微侧向大得多,使得较大体积范围内地层的电性特征平均化。从宏观上看,深、浅侧向,尤其是深侧向能反映出井眼周围较大范围内地层总的电性变化,表现为:电阻率高(可达2000Q·m 以上)、低(可低到几十欧姆米)起伏；致密段比裂缝发育电阻率高；油气层段大体上比水层电阻率高。

由于深、浅侧向探测深度有较大差别,往往出现深、浅侧向值的大小不同,表现为电阻率的“差异”。差异又分为正差异(深侧向电阻率大于浅侧向)和负差异(深侧向电阻率小于浅侧向)。影响双侧向差异性质及大小的因素较多,但主要是裂缝发育程度,裂缝角度、流体性质因素的影响。

1)裂缝发育程度的影响

经验表明,裂缝越发育的地方,双侧向的正差异一般也越大。

2)裂缝角度的影响

高角度缝、垂直缝的双侧向为正差异。斜交缝的双侧向不明显。低角度缝、水平缝的双侧向为低阻尖峰

3)流体性质的影响

在淡水钻井液作用下,当地层中的流体为油气时,侵人带的电阻率低于原状地层的电阻率,双侧向出现正差异。如果地层中裂缝发育,钻井液滤液沿着较大的裂缝侵人较深,但微缝中的油气却少被驱替；离开井筒越远,地层中的油气被驱替越少,从而一般仍出现双侧向的正差异。当地层中的流体为水时双侧向差异减小。

4)地应力集中的影响

在现代地应力集中段,岩石变致密,地层电阻率急剧上升,高达上万欧姆米,大大超过一般致密层的电阻率。在钻井过程中,地应力通过井眼释放,造成该井段井壁沿最小主应力方向定向胡塌,使浅侧向值显著降低,从而出现深、浅侧向的正差异。

3.地层倾角测井

地层倾角测井仪器在四个相互垂直的极板上,都装有微电极。极板紧贴井壁。

1)电导率异常检测

地层倾角测井仪微电极的探测 深度和探测范围与微侧向相差不大。每个极板测得的电导曲线都可以反映缝的发育情况。裂缝的电导异常主要有两个形式:

(1)针刺状:低角度缝、水平缝、斜交缝和网状缝的测井响应。

(2)对称的极板(1,3 或2,4)出现较长井段的低电阻异常:高角度缝、垂直缝的测井。在两种非裂缝电导异常也是针刺状,值得注意:

①角砾岩带。可利用高自然伽马(去铀)这一特点裂缝段相区别。

②地层层面。可利用这些异常具有良好的相关关系加以排除。

2)双井径曲线反映椭圆井眼

裂缝发育往往引起井壁岩块的崩落,形成椭圆井眼,因此可利用地层倾角仪两对相互垂直的极板所测的双井径反映出来。一般它不会长井段出现。

3)仪器转动差异

无裂缝段一般井壁光滑,在测量过程中地层倾角仪因受电缆钢丝的扭力均匀转动。但在裂缝发育段,井壁沿裂缝方向的崩落,或者较大的裂缝,使仪器转动减慢、不转、甚至反转,出现“键槽效应”。因为是上提测量,正常转动方向是方位角递减(0-90°-180°-270°-360° … )。

4.补偿密度测井

为了消除泥饼和井壁不平对密度测量的影响,采用补偿密度测井方法。轮南地区石灰岩块岩性致密,渗透性差,很难形成泥饼,这样,补偿密度测井的密度值也就成了我们借以识别井壁不平情况,从而间接反映裂缝发育的信息之一。

5.长源距声波测井

1)幅度衰减

事实上,声波在传播过程中,由于地层的吸收,总要发生能量衰减。但此处的“幅度衰减”,是与致密相比较而言的。与致密无裂缝段相比,裂缝发育段声波能量的衰减要严重得多。

纵波、横波都是体波,其能量衰减程度是对地层吸收声波能力大小的反映。实验表明,纵、横波相对于致密层段的衰减与裂缝倾角有关系。

2)波形扰动

这里的所谓“波形”,实际上是变密度图上的黑白相间的条纺,它是将全波波形的正半周依幅度大小涂成不同的灰度,负半周为白色,故名。在致密无缝段,各深度的全波列在相位上具有很好的相关性,在变密度图上表现为笔直的黑白条纹。但在裂缝段,裂缝切割井眼,形成上下两个棱角。无论是发射探头还是接收探头,只要经过裂缝,都会因棱角的绕射作用、裂缝对声能的吸收作用等,使全波波形发生扰动。这样,波形扰动就成为很有用的识别裂缝的信息。

值得注意的是,地层界面、被泥质充填的砾岩段和泥质薄层等也会引起波形扰动,应结合(去铀)自然伽马加以识别。1

成像测井对裂缝的晌应1.裂缝的基本图像特征

裂缝是岩石受力发生破裂、沿破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种断裂构造现象。因此,当井筒穿过(斜交),裂缝与井壁的交线为一椭圆。将井壁FMI(CBIL)图像沿着正北方向展开,裂缝在FMI(CBIL)图像上表现为一个正弦波。最低点的方位指示裂缝的倾斜方位,倾角等于正弦波振幅出以井孔直径(d)的反正弦,即θ=arctg( l /d), l 代表振幅。因此,裂缝在成像图上的为线状或线装组合。

当裂缝中充填高导物质(低密度)时,如泥质等,图像特征为暗色的正弦线；当充填高阻物质(高密度)时, 如方解石、石英等,图像特征往往表现为暗色的正弦线。由于地质条件的复杂性,加上钻井施工过程中产生的诱导缝的干扰的成像测井仪器本身造成的异常,使成像图上出现形形色色的图像,真伪共存,给正确的解释造成很大的不便和困难。因此在进行裂缝解释时必须遵循以下的解释思路:

(1)首先在岩心资料上确定各种主要裂缝特征及其区别于其他的特征,然后在响应的成像测井图上区分出真正的裂缝；

(2)在裂缝中鉴别出天然裂缝和人工诱导缝。

在上述的解释思路指导下,兼顾岩心和成像解释的特点,将裂缝综合分类如下:

2.真、假裂缝的识别

(1)层界面和裂缝的鉴别。层界面常常是一组互相平行的或接近平行的高电导异常,且图井眼图像特征展开示意图FMI异常宽度窄而均匀；但裂缝总是与构造运动和溶蚀相伴生,因而高电导异常一般既不平行,又不规则。

(2)缝合线与裂缝的鉴别。由于缝合线是压溶作用的结果,因而一般平行于层界面,单两侧有近垂直的细微高电导异常,通常它们都不具有渗透性；天然裂缝则不具这些特征

(3)断层条带与裂缝的鉴别。断层面处总是有地层的错动,与裂缝很容易鉴别。

(4)泥质条带与裂缝的鉴别。泥质条带的高电导异常一般平行于层面且较规则,仅当构造运动强烈而发生褶皱变形才出现剧烈弯曲,且宽窄变化仍不会很大；而裂缝则不然,其中常有溶蚀孔、洞在一起,使电导率异常宽窄变化很大。

3．天然裂缝与人工诱导裂缝的鉴别

要鉴别天然裂缝与人工诱导裂缝,必须搞清楚人工诱导裂缝的机里和响应特征。在井下常遇到三种人工诱导裂缝：

(1)钻井过程中由于钻具的震动形成的裂缝,它们十分微小且径向延伸很短,虽然在FMI 图像上有高电导的异常,但在ARI 图像上却没有异常,因而很容易识别它们。

(2)重钻井液与地应力的不平衡性造成的压裂缝,它们虽然径向延伸不远,但张开度和纵向延伸可能都较大,因而在FMI 和ARI 图像上都有异常,可以运用下面的特征予以识别:

(1)它们总是以180°或接近180°之差成对地出现在井壁上；

(2)以一条高角度裂缝为主,在两侧有羽毛状的；微裂缝；

(3)在双侧向曲线上出现特有的“双轨”现象，即深浅双侧向曲线表现为大段平直的正差异异常,其电阻率数值较高。

此外,应注意应力压裂缝与井壁椭圆形崩落图像的差别,它们都具有垂直裂缝的特征,但后者两侧无羽毛状微细裂缝,且总是在最小水平主应力方向上,因而与压裂缝近似呈90°夹角关系。

5)应力释放裂缝。在裂缝发育段,古构造应力多被释放,保存的应力很小,而且现代构造应力在在充满流体的裂缝段处也将剧烈衰减,因此在裂缝段处的应力是很小的,其应力的非平衡性也必然微弱；但在致密碳酸盐岩层段的古构造应力却未得到释放,加之现代构造应力在致密岩石中不易衰减,因而其间存在着巨大的地应力,一旦这种地层被钻开,为其间地应力的释放提供了条件将产生一种与之相关的裂缝,这些裂缝既可在岩心上出现,也可在井壁上出现。这种应力释放裂缝在井壁上的特征可清楚地反映在FMI 图像上,它们是一组接近平行的高角度缝,且裂缝面十分规则。在常规测井解释中,容易被误认为是低孔高角度裂缝型储层,实际上是无效裂缝。这种应力释放裂缝出现在岩心上时,很容易给岩心描述带来错觉,必须容易识别,其方法是看裂缝中有无泥浆侵入的痕迹,无侵入者为时放裂缝。

总之,诱导裂缝与天然裂缝在形态上有以下三点主要区别:

(1)诱导裂缝是地应力作用下及时产生的裂缝,因此只与地应力有密切关系,故排列整齐,规律性强；而天然裂缝常为多期构造运动形成,有遭地下水的溶蚀与沉淀作用的改造, 因而分布极不规则。

(2)天然裂缝因常遭受溶蚀和褶皱的作用,故裂缝面总不太规则,且裂缝有较大的变化；而诱导裂缝的缝面形状较规则且缝宽变化很小。

(3)诱导裂缝的径向延伸都不大,故深侧向测井电阻率下降不很明显。根据这三点,较容易从成像测井图上将它们识别出来。1