一種水平井裂縫識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及儲(chǔ)層地球物理測(cè)井領(lǐng)域，具體設(shè)及一種水平井裂縫的識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，近幾年來(lái)，水平井技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了油氣勘探開(kāi)發(fā)新的革 命。尤其對(duì)于致密氣、致密油、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)，廣泛采用水平井技術(shù)達(dá)到 增加產(chǎn)能的目的。非常規(guī)油氣儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、天然裂縫發(fā)育，天然裂縫的存在對(duì) 非常規(guī)油氣的分布及高效開(kāi)發(fā)具有重要作用。因而，如何識(shí)別水平井裂縫，對(duì)指導(dǎo)非常規(guī)油 氣勘探和開(kāi)發(fā)具有重要意義。
[0003] 巖屯、及成像測(cè)井資料是識(shí)別天然裂縫最直接的手段，但由于成本及技術(shù)的制約， 大部分水平井缺少取屯、及成像測(cè)井資料。因此，怎樣利用常規(guī)測(cè)井資料在水平井中識(shí)別天 然裂縫，弄清天然裂縫的分布規(guī)律，是高效勘探開(kāi)發(fā)非常規(guī)油氣資源的關(guān)鍵。
[0004] 目前在直井中利用常規(guī)測(cè)井資料識(shí)別天然裂縫的研究較多，而對(duì)于水平井研究較 少。從目前已發(fā)表的研究成果來(lái)看，主要集中在利用Ξ維數(shù)值模擬的技術(shù)研究水平井常規(guī) 測(cè)井的響應(yīng)特征及其影響因素，W及利用直井的裂縫識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)及ΚΛ分析方法在水平井中 識(shí)別裂縫。
[0005] 由于水平井、直井的井軌跡不同，水平井、直井與不同傾角裂縫的相對(duì)位置關(guān)系亦 不相同（如圖1所示）。在直井中，高角度裂縫與直井井軌跡近平行，近水平裂縫與直井軌 跡近垂直相交，而在水平井中恰好相反，高角度裂縫與水平井井軌跡近垂直相交，近水平裂 縫與水平井井軌跡近平行。因而常規(guī)測(cè)井曲線對(duì)水平井裂縫的響應(yīng)特征與直井中裂縫響應(yīng) 特征存在較大差異。
[0006] 在裂縫發(fā)育段，尤其是高角度裂縫發(fā)育時(shí)，泥漿沿裂縫侵入，由于縱波在泥漿中的 傳播速度小于在固體圍巖中的傳播速度，聲波時(shí)差A(yù)C增大。而當(dāng)?shù)徒嵌燃熬W(wǎng)狀裂縫發(fā)育 時(shí)，聲波容易繞開(kāi)裂縫，沿巖石骨架傳播，對(duì)聲波時(shí)差影響較小。運(yùn)一響應(yīng)特征與直井中裂 縫的聲波時(shí)差響應(yīng)特征相反。
[0007] 水平井中，裂縫的存在使深側(cè)向LLD電阻率降、淺側(cè)向LLS電阻率降低。不同傾角 的裂縫對(duì)深、淺側(cè)向電阻率的影響程度不同。低角度裂縫對(duì)淺側(cè)向電阻率的影響大于對(duì)深 側(cè)向電阻率的影響，雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為"正差異"，即深側(cè)向視電阻率大于淺側(cè)向視電 阻率；高角度裂縫對(duì)深側(cè)向電阻率影響較大，雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為"負(fù)差異"，即深側(cè)向視 電阻率小于淺側(cè)向視電阻率。運(yùn)一特征亦與直井中裂縫的雙側(cè)向響應(yīng)特征也明顯不同。
[0008] 水平井中，對(duì)于裂縫發(fā)育層段，泥漿濾液侵入裂縫，深感應(yīng)ILD電阻率值、中感應(yīng) ILM電阻率值明顯減小，且幅度差增大，對(duì)高角度裂縫響應(yīng)較明顯。八側(cè)向LL8電阻率曲線 測(cè)量井壁的電阻率，裂縫的存在使八側(cè)向電阻率值降低，八側(cè)向電阻率曲線對(duì)低角度或水 平裂縫響應(yīng)較明顯。
[0009] 裂縫的存在容易造成井周巖塊塌落，使井徑CAL增大，或者使泥漿侵入在井壁形 成泥餅，使井徑縮小。
[0010] 在實(shí)際裂縫識(shí)別中，由于常規(guī)測(cè)井資料受巖性、巖石物理性質(zhì)、流體、裂縫等因素 的共同影響，測(cè)井曲線對(duì)裂縫有一定的響應(yīng)，但響應(yīng)弱；同時(shí)，常規(guī)曲線的響應(yīng)特征，存在多 解性，裂縫不是引起常規(guī)曲線響應(yīng)的唯一因素，直接利用測(cè)井資料識(shí)別裂縫困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種水平井裂縫的識(shí)別方法，該方法 通過(guò)選擇對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線，根據(jù)測(cè)井曲線形態(tài)及數(shù)值重新構(gòu)建裂縫形態(tài)曲線W及裂 縫特征曲線，W放大裂縫的響應(yīng)強(qiáng)度；根據(jù)測(cè)井曲線計(jì)算反映巖石性質(zhì)的脆性指數(shù)曲線，W 表征巖石發(fā)育裂縫的難易程度；由于各裂縫特征曲線反映的儲(chǔ)層性質(zhì)不一樣，具有多解性， 綜合所有特征曲線，W消除非裂縫的影響，得到反映裂縫發(fā)育程度的裂縫指數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫 的有效識(shí)別。
[0012] 本發(fā)明提供的方法優(yōu)選適用于識(shí)別位于致密砂巖儲(chǔ)層的水平井裂縫；所述致密砂 巖儲(chǔ)層優(yōu)選為：平均孔隙度小于10%，平均空氣滲透率小于1血。
[0013] 具體而言，本發(fā)明所述方法包括W下步驟：
[0014] (1)檢測(cè)水平井的水平段，W其水平方向的深度為橫坐標(biāo)、測(cè)井值為縱坐標(biāo)，獲得 對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線W及巖石密度曲線；
[0015] 所述對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線包括電阻率曲線、井徑曲線和聲波時(shí)差曲線；
[0016] (2)根據(jù)步驟（1)所得每條對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線的形態(tài)特征，重構(gòu)得到與其對(duì) 應(yīng)的裂縫分形指數(shù)曲線；
[0017] (3)根據(jù)步驟（1)所得每條對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線的數(shù)值特征，重構(gòu)得到與其對(duì) 應(yīng)的裂縫特征指數(shù)曲線；
[001引 （4)根據(jù)步驟（1)所得的聲波時(shí)差曲線W及巖石密度曲線，重構(gòu)得到一條地層脆 性指數(shù)曲線；
[0019] (5)根據(jù)步驟（2)~（4)重構(gòu)得到的各條曲線，得到裂縫指數(shù)曲線；
[0020] (6)根據(jù)所述裂縫指數(shù)曲線，識(shí)別水平井在水平方向上的裂縫的發(fā)育程度；裂縫 指數(shù)越大，則裂縫發(fā)育程度越高。
[0021] 本發(fā)明步驟（1)中，所述水平井中對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線包括電阻率曲線、井徑 曲線（泥質(zhì)指示曲線）和聲波時(shí)差曲線（Ξ孔隙度曲線）；其中，電阻率曲線和聲波時(shí)差曲 線對(duì)裂縫最為敏感，井徑曲線其次，因此，測(cè)井裂縫識(shí)別主要依據(jù)上述測(cè)井資料。
[0022] 所述電阻率曲線具體包括：深感應(yīng)電阻率曲線、中感應(yīng)電阻率曲線、八側(cè)向電阻率 曲線、深側(cè)向電阻率曲線、淺側(cè)向電阻率曲線中的一種或多種。
[0023] 本發(fā)明所述對(duì)裂縫敏感的曲線優(yōu)選包括：深感應(yīng)電阻率曲線、中感應(yīng)電阻率曲線、 八側(cè)向電阻率曲線、井徑曲線和聲波時(shí)差曲線。
[0024] 本發(fā)明所述各測(cè)井曲線均采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法進(jìn)行檢測(cè)，本發(fā)明不對(duì)檢測(cè)方法 做具體限定。本發(fā)明步驟（2)中，根據(jù)所述水平井中對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線，重新構(gòu)建裂縫 分形指數(shù)曲線，從而放大裂縫響應(yīng)。由于裂縫形成過(guò)程中具有隨機(jī)自相似性，其分布與幾何 形態(tài)具有明顯的分形結(jié)構(gòu)。通過(guò)計(jì)算儲(chǔ)集層測(cè)井曲線的分形指數(shù)D值，可W反映其裂縫發(fā) 育程度。根據(jù)對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線形態(tài)，其測(cè)井曲線高低起伏越大，測(cè)井曲線形狀變化幅 度相對(duì)異常越明顯，曲線的分形結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜。在水平井中，由于水平段多處于同一層位， 測(cè)井曲線受巖層界面、巖性等影響較直井弱，測(cè)井曲線的形態(tài)受裂縫的影響大。因此可w從 測(cè)井曲線的形態(tài)出發(fā)，計(jì)算裂縫敏感的測(cè)井曲線的分形指數(shù)D值，W構(gòu)建反映裂縫的測(cè)井 曲線的分形指數(shù)曲線。
[0025] 所述步驟（2)具體為：將步驟（1)所得的第k種對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線值代入公 式I中，得到其對(duì)應(yīng)的裂縫分形指數(shù)曲線，該步驟所得裂縫分形指數(shù)曲線的條數(shù)與步驟（1) 所得對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線的種類數(shù)相等； 陽(yáng)026] logN(Xi)k=logCk+DkXlogLiI;
[0027] 所述公式I中：Dk代表第k種測(cè)井曲線的分形指數(shù)；WLi)k代表第k種測(cè)井曲線的 網(wǎng)格數(shù)；Ck代表第k種測(cè)井曲線的回歸系數(shù)；L1代表第i次網(wǎng)格加密后縱向網(wǎng)格等份數(shù)。
[00測(cè)其中，所述測(cè)井曲線的網(wǎng)格數(shù)N(Li)由公式1'求解得到：
[0029]
Γ
[0030] 其中，INT函數(shù)為向下取整函數(shù)；Vw-V,為水平方向上第j+1個(gè)測(cè)井點(diǎn)與第j個(gè)測(cè) 井點(diǎn)的測(cè)井值之差；η為水平方向上測(cè)井點(diǎn)個(gè)數(shù)之和，且1《i《j《η;Vmax-Vmin為測(cè)井 曲線上最大測(cè)井值與最小測(cè)井值之差。其中，對(duì)于電阻率測(cè)井曲線而言，測(cè)井值V可W是測(cè) 井值的對(duì)數(shù)值。
[0031] 一般而言，網(wǎng)格加密次數(shù)越多，精度越高。在實(shí)際操作中，所述網(wǎng)格加密次數(shù)i優(yōu) 選為 5,且Li= 8,L2=化 1，Ls=化 1，La=化 1，Ls= 10L1
[0032] 本發(fā)明步驟（3)中，為了放大各測(cè)井曲線數(shù)值的相對(duì)變化，根據(jù)對(duì)裂縫敏感的測(cè) 井曲線數(shù)值，構(gòu)建新的裂縫特征指數(shù)曲線來(lái)識(shí)別裂縫。
[003引所述步驟做具體為：將步驟（1)所得的第k種對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線值代入公 式II中，得到裂縫特征指數(shù)曲線，該步驟所得裂縫特征指數(shù)曲線的條數(shù)與步驟（1)所得對(duì) 裂縫敏感的測(cè)井曲線的種類數(shù)相等；
[0034]
T1;
[00對(duì)所述公式II中：CVk代表第k種測(cè)井曲線的裂縫特征指數(shù)；P1代表第k種測(cè)井曲 線在水平方向上第i個(gè)測(cè)井點(diǎn)的測(cè)井值；Pf代表第k種測(cè)井曲線在所述水平井中裂縫密度 最大處（即裂縫的最發(fā)育段）的測(cè)井值；Pm代表第k種測(cè)井曲線在所述水平井中無(wú)裂縫處 (即裂縫的不發(fā)育段）的測(cè)井值。
[0036] 本發(fā)明步驟（4)中，由于巖性是影響裂縫是否發(fā)育的基礎(chǔ)，巖石中脆性礦物成分 越高，裂縫越發(fā)育；反之，裂縫發(fā)育程度越差。巖石脆性指數(shù)是巖石中脆性礦物含量的綜 合反映，利用聲波時(shí)差曲線W及所述巖石密度曲線，通過(guò)計(jì)算脆性指數(shù)，可W有效地識(shí)別裂 縫。
[0037] 所述步驟（4)具體為：將步驟（1)所得的聲波時(shí)差曲線值W及巖石密度曲線值代 入公式III中，得到地層脆性指數(shù)曲線；
[0038] BRI=biE-brit+bzV-britIII；
[0039] 所述公式III中：BRI代表地層脆性指數(shù)；E_brit代表歸一化的楊氏模量化代表 歸一化的楊氏模量的權(quán)重；v_brit代表歸一化的泊松比；b2代表歸一化的泊松比的權(quán)重。 W40] 其中，所述楊氏模量E的計(jì)算公式為：
IV，
[0042]所述泊松比V的計(jì)算公式為： 柳創(chuàng)
￥;
[0044]所述公式IV和V中，E代表?xiàng)钍夏Ａ浚∕Pa) ;Pb代表密度測(cè)井曲線獲得的地層密 度（g/cm3) ;Atp代表縱波時(shí)差（us/m)，可由聲波時(shí)差曲線獲得；At,代表橫波時(shí)差（us/ m)，也可由聲波時(shí)差曲線獲得，對(duì)于沒(méi)有橫波資料的水平井，可根據(jù)實(shí)際區(qū)域縱波時(shí)差與橫 波時(shí)差進(jìn)行轉(zhuǎn)換獲得橫波時(shí)差；β代表單位換算系數(shù)（10 6)。由測(cè)井曲線獲得的動(dòng)態(tài)巖石 力學(xué)參數(shù)（即楊氏模量、泊松比）需與實(shí)際研究區(qū)實(shí)驗(yàn)獲得的靜態(tài)巖石力學(xué)參數(shù)進(jìn)行校正。 W45] 本發(fā)明步驟巧）中，由于不同裂縫特征曲線反映的儲(chǔ)層性質(zhì)不一樣，本發(fā)明根據(jù) 不同裂縫特征曲線對(duì)裂縫的敏感程度，賦予不同的權(quán)系數(shù)，綜合上述構(gòu)建的裂縫特征曲線， 包括與每條對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲線對(duì)應(yīng)的裂縫分形指數(shù)曲線、與每條對(duì)裂縫敏感的測(cè)井曲 線對(duì)應(yīng)的裂縫特征指數(shù)曲線和一條地層脆性指數(shù)曲線，消除非裂縫的影響，得到反映裂縫 發(fā)育程度的裂縫指數(shù)曲線FI(化ac化reIndex)。
[0046] 所述步驟妨具體為：將所述裂縫分形指數(shù)曲線、裂縫特征指數(shù)曲線和地層脆性 指數(shù)曲線值代入公式VI中，得到裂縫指數(shù)曲線；
[0047]
VI， W48] 所述公式VI中：FI代表裂縫指數(shù)；CFVi代表所述重構(gòu)得到的第i條曲線值；r1代 表所述重構(gòu)得到的第i條曲線的加權(quán)系數(shù);m代表所述重構(gòu)得到的曲線條數(shù)之和。
[0049] 本發(fā)明所得各曲線的橫坐標(biāo)均為水平井在水平方向上的深度；