裂縫的測井回響

裂縫的測井回響是指地層中的裂縫對不同測井方法的回響不同。從而對裂縫的真實性、裂縫的有效性、裂縫填充物的性質(即含油氣性)、裂縫產狀進行分析。

基本介紹

• 中文名：裂縫的測井回響
• 外文名：Fracture logging response
• 學科：測井
• 目的：識別裂縫、評價裂縫
• 分類：常規測井、成像測井
• 原理：裂縫對不同測井方式回響不同

常規測井曲線對裂縫的晌應

1.微側向測井

微側向測井採用貼井壁測量。由於其電極系尺寸小,測量範圍小,所以,其測量結果反映了井壁附近的地層情況,對裂縫的發育情況十分敏感。當地層被鑽開後,鑽井液就會沿著裂縫侵入。在裂縫發育段,電阻率出現低阻異常,往往表現為以深側向為背景的針刺狀低阻突跳。在圖中,凡是有裂縫的地方,都有十分明顯的微側向低阻異常(圖中FMS 為微電阻率掃描成果)。

2.雙側向測井

雙側向的探測深度、探測範圍都比微側向大得多,使得較大體積範圍內地層的電性特徵平均化。從巨觀上看,深、淺側向,尤其是深側向能反映出井眼周圍較大範圍內地層總的電性變化,表現為:電阻率高(可達2000Q·m 以上)、低(可低到幾十歐姆米)起伏；緻密段比裂縫發育電阻率高；油氣層段大體上比水層電阻率高。

由於深、淺側向探測深度有較大差別,往往出現深、淺側向值的大小不同,表現為電阻率的“差異”。差異又分為正差異(深側向電阻率大於淺側向)和負差異(深側向電阻率小於淺側向)。影響雙側向差異性質及大小的因素較多,但主要是裂縫發育程度,裂縫角度、流體性質因素的影響。

1)裂縫發育程度的影響

經驗表明,裂縫越發育的地方,雙側向的正差異一般也越大。

2)裂縫角度的影響

高角度縫、垂直縫的雙側向為正差異。斜交縫的雙側向不明顯。低角度縫、水平縫的雙側向為低阻尖峰

3)流體性質的影響

在淡水鑽井液作用下,當地層中的流體為油氣時,侵人帶的電阻率低於原狀地層的電阻率,雙側向出現正差異。如果地層中裂縫發育,鑽井液濾液沿著較大的裂縫侵人較深,但微縫中的油氣卻少被驅替；離開井筒越遠,地層中的油氣被驅替越少,從而一般仍出現雙側向的正差異。當地層中的流體為水時雙側向差異減小。

4)地應力集中的影響

在現代地應力集中段,岩石變緻密,地層電阻率急劇上升,高達上萬歐姆米,大大超過一般緻密層的電阻率。在鑽井過程中,地應力通過井眼釋放,造成該井段井壁沿最小主應力方向定向胡塌,使淺側向值顯著降低,從而出現深、淺側向的正差異。

3.地層傾角測井

地層傾角測井儀器在四個相互垂直的極板上,都裝有微電極。極板緊貼井壁。

1)電導率異常檢測

地層傾角測井儀微電極的探測 深度和探測範圍與微側向相差不大。每個極板測得的電導曲線都可以反映縫的發育情況。裂縫的電導異常主要有兩個形式:

(1)針刺狀:低角度縫、水平縫、斜交縫和網狀縫的測井回響。

(2)對稱的極板(1,3 或2,4)出現較長井段的低電阻異常:高角度縫、垂直縫的測井。在兩種非裂縫電導異常也是針刺狀,值得注意:

①角礫岩帶。可利用高自然伽馬(去鈾)這一特點裂縫段相區別。

②地層層面。可利用這些異常具有良好的相關關係加以排除。

2)雙井徑曲線反映橢圓井眼

裂縫發育往往引起井壁岩塊的崩落,形成橢圓井眼,因此可利用地層傾角儀兩對相互垂直的極板所測的雙井徑反映出來。一般它不會長井段出現。

3)儀器轉動差異

無裂縫段一般井壁光滑,在測量過程中地層傾角儀因受電纜鋼絲的扭力均勻轉動。但在裂縫發育段,井壁沿裂縫方向的崩落,或者較大的裂縫,使儀器轉動減慢、不轉、甚至反轉,出現“鍵槽效應”。因為是上提測量,正常轉動方向是方位角遞減(0-90°-180°-270°-360° … )。

4.補償密度測井

為了消除泥餅和井壁不平對密度測量的影響,採用補償密度測井方法。輪南地區石灰岩塊岩性緻密,滲透性差,很難形成泥餅,這樣,補償密度測井的密度值也就成了我們藉以識別井壁不平情況,從而間接反映裂縫發育的信息之一。

5.長源距聲波測井

1)幅度衰減

事實上,聲波在傳播過程中,由於地層的吸收,總要發生能量衰減。但此處的“幅度衰減”,是與緻密相比較而言的。與緻密無裂縫段相比,裂縫發育段聲波能量的衰減要嚴重得多。

縱波、橫波都是體波,其能量衰減程度是對地層吸收聲波能力大小的反映。實驗表明,縱、橫波相對於緻密層段的衰減與裂縫傾角有關係。

2)波形擾動

這裡的所謂“波形”,實際上是變密度圖上的黑白相間的條紡,它是將全波波形的正半周依幅度大小塗成不同的灰度,負半周為白色,故名。在緻密無縫段,各深度的全波列在相位上具有很好的相關性,在變密度圖上表現為筆直的黑白條紋。但在裂縫段,裂縫切割井眼,形成上下兩個稜角。無論是發射探頭還是接收探頭,只要經過裂縫,都會因稜角的繞射作用、裂縫對聲能的吸收作用等,使全波波形發生擾動。這樣,波形擾動就成為很有用的識別裂縫的信息。

值得注意的是,地層界面、被泥質充填的礫岩段和泥質薄層等也會引起波形擾動,應結合(去鈾)自然伽馬加以識別。

成像測井對裂縫的晌應

1.裂縫的基本圖像特徵

裂縫是岩石受力發生破裂、沿破裂面兩側的岩石沒有發生明顯位移的一種斷裂構造現象。因此,當井筒穿過(斜交),裂縫與井壁的交線為一橢圓。將井壁FMI(CBIL)圖像沿著正北方向展開,裂縫在FMI(CBIL)圖像上表現為一個正弦波。最低點的方位指示裂縫的傾斜方位,傾角等於正弦波振幅出以井孔直徑(d)的反正弦,即θ=arctg( l /d), l 代表振幅。因此,裂縫在成像圖上的為線狀或線裝組合。

當裂縫中充填高導物質(低密度)時,如泥質等,圖像特徵為暗色的正弦線；當充填高阻物質(高密度)時, 如方解石、石英等,圖像特徵往往表現為暗色的正弦線。由於地質條件的複雜性,加上鑽井施工過程中產生的誘導縫的干擾的成像測井儀器本身造成的異常,使成像圖上出現形形色色的圖像,真偽共存,給正確的解釋造成很大的不便和困難。因此在進行裂縫解釋時必須遵循以下的解釋思路:

(1)首先在岩心資料上確定各種主要裂縫特徵及其區別於其他的特徵,然後在回響的成像測井圖上區分出真正的裂縫；

(2)在裂縫中鑑別出天然裂縫和人工誘導縫。

在上述的解釋思路指導下,兼顧岩心和成像解釋的特點,將裂縫綜合分類如下:

2.真、假裂縫的識別

(1)層界面和裂縫的鑑別。層界面常常是一組互相平行的或接近平行的高電導異常,且圖井眼圖像特徵展開示意圖FMI異常寬度窄而均勻；但裂縫總是與構造運動和溶蝕相伴生,因而高電導異常一般既不平行,又不規則。

(2)縫合線與裂縫的鑑別。由於縫合線是壓溶作用的結果,因而一般平行於層界面,單兩側有近垂直的細微高電導異常,通常它們都不具有滲透性；天然裂縫則不具這些特徵

(3)斷層條帶與裂縫的鑑別。斷層面處總是有地層的錯動,與裂縫很容易鑑別。

(4)泥質條帶與裂縫的鑑別。泥質條帶的高電導異常一般平行於層面且較規則,僅當構造運動強烈而發生褶皺變形才出現劇烈彎曲,且寬窄變化仍不會很大；而裂縫則不然,其中常有溶蝕孔、洞在一起,使電導率異常寬窄變化很大。

3．天然裂縫與人工誘導裂縫的鑑別

要鑑別天然裂縫與人工誘導裂縫,必須搞清楚人工誘導裂縫的機里和回響特徵。在井下常遇到三種人工誘導裂縫：

(1)鑽井過程中由於鑽具的震動形成的裂縫,它們十分微小且徑向延伸很短,雖然在FMI 圖像上有高電導的異常,但在ARI 圖像上卻沒有異常,因而很容易識別它們。

(2)重鑽井液與地應力的不平衡性造成的壓裂縫,它們雖然徑向延伸不遠,但張開度和縱向延伸可能都較大,因而在FMI 和ARI 圖像上都有異常,可以運用下面的特徵予以識別:

(1)它們總是以180°或接近180°之差成對地出現在井壁上；

(2)以一條高角度裂縫為主,在兩側有羽毛狀的；微裂縫；

(3)在雙側向曲線上出現特有的“雙軌”現象，即深淺雙側向曲線表現為大段平直的正差異異常,其電阻率數值較高。

此外,應注意應力壓裂縫與井壁橢圓形崩落圖像的差別,它們都具有垂直裂縫的特徵,但後者兩側無羽毛狀微細裂縫,且總是在最小水平主應力方向上,因而與壓裂縫近似呈90°夾角關係。

5)應力釋放裂縫。在裂縫發育段,古構造應力多被釋放,保存的應力很小,而且現代構造應力在在充滿流體的裂縫段處也將劇烈衰減,因此在裂縫段處的應力是很小的,其應力的非平衡性也必然微弱；但在緻密碳酸鹽岩層段的古構造應力卻未得到釋放,加之現代構造應力在緻密岩石中不易衰減,因而其間存在著巨大的地應力,一旦這種地層被鑽開,為其間地應力的釋放提供了條件將產生一種與之相關的裂縫,這些裂縫既可在岩心上出現,也可在井壁上出現。這種應力釋放裂縫在井壁上的特徵可清楚地反映在FMI 圖像上,它們是一組接近平行的高角度縫,且裂縫面十分規則。在常規測井解釋中,容易被誤認為是低孔高角度裂縫型儲層,實際上是無效裂縫。這種應力釋放裂縫出現在岩心上時,很容易給岩心描述帶來錯覺,必須容易識別,其方法是看裂縫中有無泥漿侵入的痕跡,無侵入者為時放裂縫。

總之,誘導裂縫與天然裂縫在形態上有以下三點主要區別:

(1)誘導裂縫是地應力作用下及時產生的裂縫,因此只與地應力有密切關係,故排列整齊,規律性強；而天然裂縫常為多期構造運動形成,有遭地下水的溶蝕與沉澱作用的改造, 因而分布極不規則。

(2)天然裂縫因常遭受溶蝕和褶皺的作用,故裂縫面總不太規則,且裂縫有較大的變化；而誘導裂縫的縫面形狀較規則且縫寬變化很小。

(3)誘導裂縫的徑向延伸都不大,故深側向測井電阻率下降不很明顯。根據這三點,較容易從成像測井圖上將它們識別出來。