江苏油田庄2断块阜宁组油气储层裂缝有效性分析

徐会永，刘金华

（1.中国石油大学 期刊社，山东 青岛266580；2.中国石化江苏油田分公司 地质科学研究院，江苏 扬州225012）

随着中国多个油田中裂缝性油气藏的发现，裂缝性油气藏的勘探、开发问题便呈现在油气地质工作者的面前，且引起了国内外各油田的广泛重视。裂缝的有效性至今仍是一个世界性难题，近年来各种识别裂缝的测井方法也应运而生，常规的测井方法可识别裂缝，只是精度不高；成像测井，尤其是地层微电阻率扫描测井（FMI）能成功识别出井眼内的裂缝系统，对裂缝性油气藏进行精细描述，但这些测井方法都不能判别裂缝是否具有有效性。因此，笔者通过对各种文献的调研和研究区的具体情况相结合，以野外露头、岩心、薄片等的观察为基础，以测井方法，特别是利用双侧向测井方法对裂缝有效性进行分析［1-3］。

1 区域地质概况

江苏油田高邮凹陷位于苏北盆地南部东台坳陷中部，南为通扬隆起，北接柘垛低凸起与建湖隆起相连，东起白驹凹陷，东南靠吴堡低凸起与溱潼凹陷相连，西接菱塘桥低凸起与金湖凹陷相隔，东西长约100km，南北宽约25～30km，面积达2 670km2，呈北东向长条形展布，新生界地层沉积厚达7km，是苏北盆地沉降最深的一个凹陷。高邮凹陷构造单元可划分为南断阶、深洼带和北斜坡3个部分［4］（图1）。

图1 江苏油田高邮凹陷庄2断块区域位置

码头庄油田庄2断块油藏位于江苏省高邮市郭集乡，构造上位于苏北盆地高邮凹陷北斜坡带码头庄背斜构造的南翼，面积约为2.6km2，为北东东向展布的受断鼻构造控制的油藏［1］（图1）。研究区地层平缓南倾，倾角4°～6°，东西两翼基本对称。本次研究地层主要为古近系阜宁组一段、二段，阜一段以暗棕色砂、泥岩不等厚互层为特征，岩性变化大，发育三角洲相沉积，主要发育三角洲前缘亚相；阜二段为一套暗色泥岩为主的地层，是一套有力的生油层段，下部为夹生物碎屑碳酸盐岩和鲕粒碳酸盐岩的灰黑色泥岩，主要发育滨浅湖亚相沉积［5-7］。在油田生产过程中，研究区出现了较严重的水窜现象，通过岩心观察发现大量的裂缝，因此需要对裂缝的有效性进行研究。

2 野外露头、岩心、薄片观察

裂缝宽度也称裂缝开度，开度决定了裂缝的规模，同时开度是裂缝物性参数计算中的关键参数，因此对裂缝开度的定性研究成为储层裂缝的重要研究内容。以肉眼能否识别为依据，裂缝的规模可简单分为大裂缝和微裂缝两种类型。一般大裂缝反映形成时期的构造应力场较强，微裂缝则相反，反映形成时期的构造应力场较弱［1］。本次研究主要通过野外露头、岩心观察对大裂缝进行定量描述，通过薄片观察对微裂缝进行研究。

2.1 野外露头观察

野外露头的观察中，对裂缝的开度容易测量，可通过单位面积内的裂缝开度统计表对裂缝开度进行评价。裂缝的延伸性在野外露头观察中也可以较好地测量和观察，首先可利用露头测定裂缝面的延伸长度，而实际工作中往往由于露头的限制，观察不到裂缝的全长，因此主要根据裂缝在露头上的贯通程度加以确定延伸性。其次，可利用露头测定裂缝面的贯穿性，实际上是测定裂缝切层方向的长度，即统计切穿层的数目确定其贯穿性，根据切穿层数来确定贯穿性的好坏，切穿层数越多，贯穿性越好［1-2］。

2.2 岩心观察

地下裂缝的真实开度是裂缝参数描述中的难题。岩心观测中实际测量的裂缝开度或裂缝充填脉宽度要比地下裂缝的真实开度小，因此需要修正。而裂缝连通性用每米岩心上裂缝相交的点数表示，相交点数越多，表明连通性越好（图2、3、4、5）［1］。

2.3 薄片镜下观察

开启裂缝指不具有成岩物质填充的裂缝，其识别标志是沿裂缝存在氧化染色或李泽冈环带。在薄片和扫描电镜照片中，开启裂缝很少变形。开启裂缝的渗透率与原始裂缝宽度、原始有效应力沿破裂面法线的分量、破裂面的粗糙度及接触面积有关，是岩石基质粒度分布的函数。在具体求取裂缝岩心的宽度时常使用薄片分析法（图6、7），微裂缝的开度主要在镜下用薄片法进行统计分析［3］。

图2 庄2井，1 668.28m，垂直裂缝

图3 庄2-1井，1 638.48m，水平裂缝

图4 庄2井，1 664.63m，斜裂缝

图5 庄2-62井，1 674.62m，不规则裂缝

图6 庄2-8井，1 689.10m，（-）×50

图7 庄2-8井，1 689.10m，（-）×100

3 裂缝有效性

上述对裂缝直观的定量描述为裂缝的测井识别和解释提供了相应的模型。对裂缝张开程度，在测井识别和解释中常规方法是用双侧向测井的差异和电阻率值定性描述，再根据图版或公式来求取开度。但该方法受到的影响因素太多，误差较大，评价其有效性的效果就很差。将微电阻率扫描（FMI，EMI）和方位电阻率成像（如ARI）相结合，从裂缝在井壁上的形态特征来评价裂缝开启度就准确得多，但成像测井资料在研究区内相对稀少，因此可利用双侧向测井确定垂直裂缝的张开度。以下主要以双侧向测井资料为基础对裂缝的有效性进行研究［8］。

3.1 裂缝发育与双侧向测井的关系

当没有裂缝且地层中无径向电阻率变化时，深、浅侧向电阻率应该是重合的。水平裂缝能加强侧向测井的聚焦作用，使测量的电阻率降低，且水平裂缝对深侧向的聚焦作用比浅侧向更强，从而使RLLD＜RLLS，即为负差异。实际上，高角度裂缝对电极型仪器提供了低阻通道（并联），使侧向测井的电阻率降低；又由于高角度裂缝的有效导电截面在径向上不变，而孔隙的导电截面在径向上逐渐增大，在浅侧向测井探测范围内裂缝与孔隙的有效导电截面之比远大于深侧向测井，从而使得RLLD＞RLLS，即正差异。因此，深、浅侧向测井差异性质主要由裂缝的产状决定［2］。

3.2 高角度裂缝与双侧向测井响应及其有效性

3.2.1 高角度裂缝的曲线特征

高角度裂缝的电阻率在致密高阻背景下略有降低，曲线形状平缓，深、浅侧向一般呈正差异。裂缝内充满泥浆时，在给定条件下，双侧向测井响应的电导率与裂缝的张开度成正比。张开度越大，深、浅侧向测井响应电阻率降低越明显。一般情况下，浅侧向降得更快，使得深、浅侧向测井响应幅度差异增大。

在给定条件下，当泥浆侵入半径小于4m时，侵入半径对双侧向测井值影响较大，随着侵入半径的增加，深、浅侧向测井响应值下降很快；当侵入半径大于4m时，浅侧向测井响应值几乎不随侵入深度而变化，但深侧向测井响应值随侵入深度的增加而变化，直到侵入半径大于20m为止。可见，侵入深度越深，深、浅侧向测井值差异幅度越小，特别是浅层侵入（不超过深侧向探测深度），深侧向电阻率极高，而浅侧向电阻率很低，幅度差值过大。在这种情况下，裂缝没有工业价值［9］。

3.2.2 高角度裂缝的有效性

当FMI图像上有高角度裂缝显示时，在高阻背景下电阻率有所下降，深、浅侧向必有差异。差异幅度越大，说明裂缝张开度越大，裂缝有效性相对越好；若差异很小或几乎无差异，说明有效性差。但是，如果深、浅侧向测井值差异过大，虽然裂缝张开度很大，而横向延伸却很短（不超过深侧向探测深度），裂缝的有效性也很差；在高阻背景中，差异幅度相对较小，裂缝横向延伸远，其裂缝有效性就好。

在测井响应中，高角度裂缝显示的开度往往很小，其在纵向上的延伸度很大。裂缝的累积延伸长度也是裂缝有效性好坏的一个重要指标。在其他情况相同时，纵向累积延伸越长，裂缝有效性越好［8］。

3.3 低角度裂缝与双侧向测井响应及其有效性

3.3.1 低角度裂缝的曲线特征

在双侧向测井响应中，低角度裂缝的电阻率值在致密高电阻率背景下明显降低，曲线形状尖锐，深、浅侧向测井值一般呈负差异。裂缝的张开度与电导率成正比。当张开度增大时，低角度裂缝的深、浅侧向电阻率都下降，幅度差值增大，但它们之间的幅度差远小于高角度裂缝。在给定条件下，对于油气层，当侵入深度大于深侧向探测深度时，为低阻负差异；对于浅层侵入，无论流体性质如何，均为高阻正差异。

3.3.2 低角度裂缝的有效性

低角度裂缝的有效性一般容易判别。只要深、浅侧向测井值出现负差异，就说明横向延伸较远；差异幅度越大，张开度就越大，有效性就越好。如果出现正差异，说明横向延伸较短，有效性就差。在其他条件相同时，低角度裂缝的线密度越大，有效性就越好，但这些方法必须建立在高电阻率背景上的裂缝电阻率大幅度衰减和曲线特征尖锐的基础上。如果曲线显示为负差异，并表现为平滑特征，而电阻率很大，FMI图像上没有裂缝显示，即使有裂缝，也极有可能被低阻物质所充填，其裂缝的有效性很差或无有效性。

3.4 研究区裂缝有效性分析

经过对8口取心井的裂缝观察，发现其中7口井出现了开启裂缝，且在庄2-62井中最为发育。在阜一、阜二段大多数层位均有裂缝发育（表1），其中以F1-11、F2-42两小层的最为明显。

表1 岩心开启裂缝发育层位统计

常规测井识别裂缝具有一定局限性，但综合分析各种测井信息，可总结出常规测井对储层裂缝存在的响应特征。由于庄2断块缺少成像测井资料，因此利用组合测井中的深侧向与微侧向电阻率之间的差异，参考声波时差、井径等曲线对阜宁组裂缝的电性特征进行分析。根据庄2断块的裂缝具体发育层位，生成裂缝发育层段的测井曲线，标注出钻井取心中显示裂缝的层位。

根据岩心观察和测井曲线的对比可以发现，埋深较大的储层裂缝与储层电性响应特征之间存在下述关系：①深浅侧向电阻率间一般具有明显的差异；②高角度缝双侧向曲线表现为正差异，水平缝、层理缝和溶孔表现为负差异；③砂岩井段井径扩径，也是地层存在裂缝的反映；④高声波时差、声波周期跳跃等现象也是裂缝发育的一些明显特征。

双侧向测井响应特征是在致密地层中，双侧向测井电阻率值的大小及差异除了受岩石本身的电阻率特征和地层流体性质影响外，很大程度上还受裂缝因素的控制。这些因素包括裂缝张开度、裂缝密度、裂缝产状及裂缝径向延伸长度等。裂缝产状与深、浅双侧向的差异有直接关系，高角度裂缝（一般大于75°）双侧向呈“正差异”，即深侧向大于浅侧向测井，如图8中庄2-8井1 642.0～1 645.5m和1 657.0～1 660.3m，图9中庄2-22井1 677.4～1 681.5m井段均属于此种类型。

图8 裂缝发育层段（庄2、庄2-8井）

图9 裂缝发育层段（庄2-22、庄2-62井）

低角度裂缝（一般小于60°），双侧向呈“负差异”，如图8中庄2井中1 631.2～1 635.4m、1 644.2～1 649.0m以及图9中庄2-62井的1 659.4～1 664.2m、1 683.2～1 687.1m等井段发育此种裂缝。

水平裂缝，双侧向差异较小和无差异，对于45°裂缝，双侧向呈“负差异”，且差异幅度越大，裂缝越发育，即裂缝的张开度越大，裂缝密度、裂缝孔隙度、裂缝径向延伸深度越大，双侧向测井电阻率比基质岩石电阻率下降幅度也越大。

声波测井响应特征为：纵波速度（或时差）对高角度裂缝基本没有响应；但对低角度裂缝有响应，其响应特征是时差曲线出现局部增高，甚至发生跳波；横波声波能量在高角度裂缝发育段基本不衰减，在低角度裂缝发育段有一定衰减；斯通利波波速和能量对裂缝的响应与裂缝状态有关，高角度裂缝易引起斯通利波能量衰减，网状裂缝易引起斯通利波时差增加，斜交缝在斯通利波时差和能量上也具有响应。

4 结 论

（1）根据野外露头、岩心、薄片观察法对裂缝有效性的研究，野外露头观察中可通过统计切穿层的数目测定裂缝面的贯穿性，岩心观察中，用每米岩心上裂缝相交的点数表示裂缝连通性，微观裂缝分析中，常使用薄片分析法求取裂缝岩心的宽度。

（2）高角度裂缝深、浅侧向测井存在正差异，差异幅度越大，裂缝张开度越大，裂缝有效程度相对越好，如果差异很小或几乎无差异，说明有效性差；低角度裂缝深、浅侧向测井值出现负差异，横向延伸较远，差异幅度越大，张开度就越大，有效性就越好。

（3）庄2断块储层裂缝存在深、浅侧向电阻率之间一般具有明显的差异；高角度缝双侧向曲线表现为正差异，水平缝、层理缝和溶孔表现为负差异、井径扩径、声波周期跳跃等特征。

［1］周新桂，操成杰，袁嘉音.储层构造裂缝定量预测与油气渗流规律研究现状和进展［J］.地球科学进展，2003，18（3）：398-404.

［2］范宜仁，黄隆基，代诗华.交会图技术在火山岩岩性与裂缝识别中的应用［J］.测井技术，1999，23（1）：53-56.

［3］赵建，高福红.测井资料交会图法在火山岩岩性识别中的应用［J］.世界地质，2003，22（2）：136-140.

［4］张金亮，刘宝，毛凤鸣，等.苏北盆地高邮凹陷北斜坡阜宁组成岩作用及储层特征［J］.石油学报，2003，24（2）：43-49.

［5］吴向阳，李宝刚.高邮凹陷油气运移特征研究［J］.中国石油大学学报：自然科学版，2006，30（1）：22-25.

［6］施振飞，张振城，叶绍东，等.苏北盆地高邮凹陷阜宁组储层次生孔隙成因机制探讨［J］.沉积学报，2005，23（3）：429-436.

［7］郭喜国，林承焰，于翠玲.高邮凹陷沙埝南油田阜三段储层沉积微相研究［J］.石油仪器，2006，20（1）：56-58.

［8］傅爱兵，吴辉，李林，等.成像测井技术在裂缝储层评价中的应用［J］.油气地质与采收率，2003，10（2）：67-69.

［9］戴俊生，汪必峰.综合方法识别和预测储层裂缝［J］.油气地质与采收率，2003，10（2）：1-2.