裂縫有效性評價是指對井下裂縫有效與否,決定於它的張開程度、徑向延伸和連通情況這三個因素進行評價。
基本介紹
- 中文名：裂縫有效性評價
- 外文名：Evaluation of fracture effectiveness
- 學科：測井
- 內容：裂縫是否有效、張開程度、延伸等
- 目的：評價裂縫優劣
- 參數計算：FMI信息計算、測井信息估算
裂縫有效性的評價,裂縫參數計算,
裂縫有效性的評價
1. 從裂縫的張開度來評價裂縫的有效性
對裂縫張開程度的描述,常規測井主要用雙側向曲線的差異和電阻率值,再根據圖版或公式來求取張開度。但是該法受到的影響因素太多,如裂縫的產狀,裂縫的組合,儲層的含流體性質,鑽井液的侵入特徵等都將影響計算的結果,因而誤差較大,用來評價其有效性的效果就很差。如用FMI 和ARI 等成像圖,從裂縫在井壁上的形態特徵來評價裂縫的張開度就要準確得多。
1)充填縫和張開縫的判別
張開縫以黑色的高電導異常出現；被方解石、石英等礦物充填的裂縫則以高電阻率異常出現,圖像特徵為亮白色(右圖),很容易與有效張開縫區分。如被泥質等低阻物質充填,其圖像特徵亦為暗色高導異常,與有效裂縫不易區分,但在ARI、DSI 成像圖上,低阻充填無效縫卻無反映。
2)有效張開縫的判別完全被充填死的裂縫自然是無效裂縫,但張開縫也不全是有效縫,這裡有兩種無效的裂縫需要鑑別:
(1)非滲透性的細微裂縫。這種裂縫被束縛水充填,不具有滲濾性能。如石灰岩中的薄層構造,眼球狀構造,其間就具有很多這種微細裂縫,它們主要被束縛水充填,故電阻率很低,且有一定的孔隙度回響,自然伽馬值又不高,因而常被常規測井資料誤判為滲透層；但在FMI 圖像上則可清楚地看出這兩種非均勻岩石構造的形態特徵,從而予以排除。
(2)無效和有效人工誘導裂縫的判別。
鑽具形成的微細裂縫均為無效縫。出現在緻密岩層中的重泥漿壓裂縫是無效縫。但出現在滲透層中則可能與天然縫連通,則成為有效裂縫。應力釋放裂縫是井被鑽開後才形成的裂縫,它們在地層被鑽開前是閉合的,岩心中的這種裂縫內無鑽井液或鑽井液濾液痕跡就是證明,因而它們是無效裂縫。而且由於應力釋放裂縫基本上都發生在緻密層段,所以也不可能對天然裂縫有任何好的連通作用。
2.從裂縫的徑向延伸特徵來判斷裂縫的有效性
高角度裂縫的徑向延伸狀況對其有效性的評價至關重要,但僅從FMI 圖像上是無法看出徑向延伸的,這就得靠徑向探測深度較大的雙側向及ARI 測井來予以判別。但正如前面已經指出的,雙側向測井的影響因素較多,所以在套用雙側向測井資料之前必須首先FMI 圖像搞清楚裂縫的產狀及組合特徵,消除其對雙側向測井的影響,然後才可用深、淺雙側向和高解析度ARI 曲線組合來判斷裂縫的徑向延伸特徵。判別原理如下:
由於淺雙側向測井的徑向探測深度為30～50cm,而深雙側向和ARI 的徑向探測深度在2～3m。因此對於徑向延伸小於0.5m 的無效高角度裂縫,ARI 圖像和深、淺雙側向都因主要反映基岩的高電阻率,故而是高電阻率特徵,且電阻率差異也不大,其深淺雙側向比值小5,當裂縫徑向延伸在0.5～2m 時,淺側向就基本只受侵入帶影響,而深側向還將受到基岩電阻率較大的影響,故淺側向電阻率明顯降低,而深側向電阻率僅略有降低,所以出現大幅度的正差異,其比值可達5～11。對於徑向延伸大於2～3m 的有效高角度裂縫,以上三種參數都要受到裂縫的影響,故ARI 圖像有明顯的高電阻率異常,深淺電阻率也將降低,深淺雙側向正差異幅度減小,比值小於5。為了便於套用,現將裂縫徑向延伸情況與深、淺雙側向電阻率及其比值範圍的關係列於右表。
3.從裂縫的連通性和滲濾性來判斷裂縫的有效性
裂縫連通性評價的主要問題是區分天然裂縫和誘導裂縫。前已分析了誘導裂縫的三種主要類型及天然裂縫與誘導裂縫的區分。天然裂縫的有效性明顯優於誘導縫,誘導縫通常較淺,位於井眼周圍的塑性形變層或進入彈性層內,僅能在FMI 圖像上見到,而有效的天然裂縫則可以同時在FMI、ARI 和DSI 圖像上識別(右圖)。
裂縫的滲透性能綜合地反映裂縫的張開度、徑向延伸程度和彼此的連通程度,因而是評價裂縫有效性最好的標誌。可以用斯通萊波能量衰減狀況來判斷裂縫滲濾性的好壞。由於斯通萊波是一種管波,它在井筒中的傳播類似於一個活塞的運動,造成井壁在徑向上的膨脹和收縮,當有效裂縫與井壁連通時,將使井液沿著裂縫流進或流出,造成能量衰減,使其幅度降低；反之,在無效裂縫處,則不會發生能量的衰減。但應注意泥餅的影響,因泥餅要阻止流體在裂縫和井筒之間流動。
裂縫參數計算
裂縫參數主要指裂縫張開度和裂縫孔隙度。它們可採用井壁微電阻率成像測井(FMI)計算或利用深淺雙側向電阻率進行估算。
1、用FMI信息計算裂縫參數
FMI 井壁電阻率成像儀8 個極板上裝有共192 個微電極,每個電極直徑為0.2in,電極間距0.1in,它能反映井壁四周的微電阻率變化,對採集到的微電阻率數據經過一系列校正處理之後形成FMI 電阻率圖像。通過FMI 圖像進行裂縫分析後,再利用下述公式可求出裂縫參數。
1)裂縫張開度
式中W 一一裂縫寬度；
A 一一由裂縫造成的電導異常的面積；
RXO一一地層電阻率(一般情況下是侵入帶電阻率):
Rm一一鑽井液電阻率；
a,b——與儀器有關的常數，其中b接近為零。
2)裂縫孔隙度
式中
φf一一裂縫孔隙度；
Wi一一第i 條裂縫的平均寬度；
Li一第i 條裂縫在單位井段L內(一般選為1m)的長度；
D一一井徑。
2、用雙側向測井信息估算裂縫參數
在沒有FMI 測井信息時,可用雙側向測井信息(主要根據深淺雙側向的差異)估算裂縫張開度和裂縫孔隙度。由於雙側向信息受影響因素較多,其估算結果不如前一種方法準確。估算公式如下:
1)裂縫張開度
(1)高角度裂縫:
式中
W 一一裂縫張開度,μm；
Rm一一鑽井液電阻率；
Clls--淺側向電導率；
Clld一一深側向電導率。
(2)低角度裂縫:
式中
W一一裂縫張開度, μm；
Rm 一一鑽井液電阻率；
Cb一基岩電導率；
Clld一一深側向電導率。
2)裂縫孔隙度
根據雙重介質結構模型(基岩孔隙與裂縫孔隙),可以導出估算裂縫孔隙度內的數學模型。
式中
φf 一一裂縫孔隙度；
Cmf、CW一一鑽井液濾液和地層水的電導率；
m一一裂縫地層的孔隙度指數,取值為1.1～1.8；
Clld 、Clls 一一深淺雙側向電導率。
