一种压性断裂带结构测井识别方法
【专利摘要】本发明涉及一种压性断裂带结构测井识别方法，对压性应力环境进行分析，选取目标钻井和测井曲线，计算裂缝敏感性参数，对各个参数进行归一化计算，构建断裂带内部结构综合判别参数FZI。本发明可以有效的利用测井资料对断裂带内部结构进行识别，并且选取的曲线类型为常规的标准测井，具有很强的可操作性。
【专利说明】
一种压性断裂带结构测井识别方法
技术领域
[0001] 本发明属于石油天然气勘探与开发技术领域，具体涉及到一种压性断裂带结构测 井识别方法。
【背景技术】
[0002] 含油气区断裂发育，且断裂控制了油气的运移与聚集。断裂是岩层在应力作用下 发生破裂并沿破裂面产生明显相对移动的一种构造变形现象。破裂面两侧岩层在错动过程 中发生挤压研磨，岩石破碎强烈，同时在其两侧产生大量与断层伴生的裂缝（宋到福等， 2010)。张庆莲等(2010)通过野外实测发现，断裂控制的构造裂缝的密度与距断裂的距离呈 指数递减关系，越靠近破裂面，裂缝越发育。Billi A(2003)等把这种断裂结构划分为断层 核和破碎带两部分，断层核是一狭窄带，由主滑动面和断层岩构成；破碎带位于断层核周 缘，主要由裂缝发育带和小断层组成（Agosta F et alJOOehTveranger J(2005)、 Braathen A(2009)等把这种受断裂作用影响的岩石三维空间定义为断层包络体，包括破碎 带和诱导裂缝带2个部分，其中破碎带以发育断层岩和伴生裂缝为主要特征，诱导裂缝带内 主要发育各种类型的诱导裂缝(付晓飞等，2005)。总之，断层不是一个简单的"面"，而是一 个"带"（付广等，2008)，具有复杂的内部结构(Caine，1996;Gudmundsson A，2001;付晓飞 等，2005)。吴智平等(2010)依据变形程度，将断裂带划分为滑动破碎带和诱导裂缝带两类 结构单元。
[0003] 压性断裂是在挤压应力场作用下形成的逆断层。其受力作用强，沿滑动面两侧岩 石破碎严重，断裂带结构完整，对油气成藏控制明显，是我国西部盆地油气运聚的关键因 素。通常，压性断裂带的滑动破碎带内岩石破碎严重，呈岩粉状，多发育断层泥，部分糜棱岩 化，流体通过能力差，对油气具有较强的封堵性(吴孔友等，2012)。而诱导裂缝带发育大量 裂缝，流体通过能力强，为油气运移提供了通道(付晓飞等，2005)。总之，断裂带对油气具有 输导和封堵双重能力。即断裂带内部结构的时空差异将导致其在油气运聚过程中扮演不同 的角色。因此，预测含油气区地下深部发育的断裂带结构特征，对油气藏勘探具有极为重要 的意义。
[0004] 对于覆盖区压性断裂而言，由于不能直接观察，因此，如何准确的识别断裂结构一 直是石油地质勘探中的难题之一。刘伟等(2013)曾提出利用电阻率差比、孔隙度比值、曲线 变化率及井径增大率四个参数，并结合主成分分析法来定量的识别断裂带内部结构。然而， 该方法由于参数选择少、未考虑曲线变化幅度等原因导致在应用过程中不能有效的对断裂 带内部结构进行识别。赵永刚等（2013)提出三孔隙度比值、等效弹性模量差比、次生孔隙 度、双感应幅度差指标、龟裂系数、井径相对异常、电阻率侵入校正及胶结指数八种参数为 判断地层中裂缝发育的有效参数。由断裂带内部诱导裂缝带和滑动破碎带的特征可知，裂 缝是否发育是这两部分结构重要的区别之一，因此，挑选裂缝敏感性指标，构建断裂结构综 合判别参数，可以从测井曲线上有效的判断断裂带内部结构。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种压性断裂带结构测井识别方法，通过多参数测井曲线 拟合，构建断裂带结构综合判别参数，结合断裂带内部结构的特点，定量的划分覆盖区压性 断裂内部结构，为准确评价断裂的启闭性，提高油气勘探与预测的有效性提供技术支撑。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0007] -种压性断裂带结构测井识别方法，包括如下步骤：
[0008] (1)判断工区应力环境是否为压性应力环境，若为压性应力环境，进入步骤(2);
[0009] (2)遴选并计算裂缝敏感性参数:①深浅电阻率差比RTC、②三孔隙度测井、③曲线 变化率、④井径增大率CALd
[0010] ①深浅电阻率差比RTC:
[0011] 其中，RD为深侧向测井值或深电阻率测井值，RS为浅侧向测井值或浅电阻率测井 值;得到曲线F(Rtc)
[0012] ②三孔隙度测井
[0013] 三孔隙度测井曲线包括声波时差(AC)、密度(DEN)及补偿中子(CNL);其中，利用声 波时差计算的孔隙度为原生孔隙度，利用密度和补偿中子计算的孔隙度为至少包括裂缝、 溶蚀孔的次生孔隙度在内的总孔隙度；
[0014] 声波时差计算原生孔隙度公式为：
[0015] 其中，△ t为从声波时差曲线读出的地层声波时差值，△ tf为孔隙中流体的声波时 差值，A tma为岩石骨架的声波时差值；
[0016] 密度测井计算总孔隙度公式为：
[0017] 其中，pb为密度测井曲线读出的测量值，pf为孔隙中流体的密度值，pma为岩石骨架 密度值；
[0018] 补偿中子测井计算总孔隙度公式为：
[0019] 其中，變&为补偿中子曲线上读出的测量值，攀激^为岩石骨架中子值，熟贫为孔隙 中流体的中子值；
[0021]由裂缝等因素引起的次生孔隙度变化值 [0022] ③曲线变化率
[0023]选取对裂缝敏感的曲线声波时差(AC)、补偿中子(CNL)及密度(DEN)进行曲线变化 率计算，计算公式为：
[0024] Δ Xi= ( | Xi-i-Xi | + | Xi+i-Xi | )/Xi
[0025] 其中，XiS当前深度点的测井曲线值，Xh和X1+1为当前深度点邻近的两点的测井 曲线值；
[0026] ④井径增大率CALd
[0028] CAL为钻头直径，CALj为实测井径；
[0029] (3)针对各个参数进行归一化计算。
[0030] 曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度、井径增大率采用如下公式归一化：
[0031] Y=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)
[0032] 其中，X表示曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率实际测量值，Xmax表示该 种测井曲线的曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率最大测量值，Xmin表示该种测井 曲线的曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率最小测量值;得到曲线F( AAC)、F( Δ CNL)、F( ACALd)、F( Δ ΦΡ);
[0033] 密度(DEN)变化率采用如下公式归一化：
[0034] Y=l-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；
[0035] 其中，X表示密度测井测量值，Xmax表示密度测井的最大测量值，Xmin表示密度测井 的最小测量值;得到曲线F( ADEN);
[0036] (4)构建断裂带内部结构综合判别参数FZI
[0037] FZI = [F( AAC)+F( ACNL)+F( ADEN)+F(Rtc)+F( ACALd)+F( Δ ΦΡ)]/6
[0038] 其中，F为相对各种曲线的函数，满足以下条件：
[0040] 式中，X代表 AAC、ACNL、ADEN、RTC、ACALd或 Δ (DP，a、b为异常临界值，且有a〈b。
[0041] 本发明的优点和积极效果是:本发明可以有效的利用测井资料对断裂带内部结构 进行识别，并且选取的曲线类型为常规的标准测井，具有很强的可操作性。与现有技术(定 性的利用单条曲线变化趋势进行断裂带结构划分)相比，将断裂带内部结构测井曲线识别 的过程定量化，更具有说服力，因而本发明对后续开展断裂封闭性及断裂控藏作用研究具 有重大的意义。本发明利用岩心观察及成像测井资料对该识别方案进行了检验，发现该划 分与岩心及成像测井显示相符，验证了该方法的准确性。
[0042] 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更 加清楚。
【附图说明】
[0043]图1为本发明具体实施例的实施路线图。
[0044]图2为排66井断裂内部结构测井曲线定量识别综合图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0046]如图1所示，对构造应力场进行分析，判断工区应力环境是否为压性应力环境，若 为压性应力环境，继续如下步骤。
[0047] 对目标钻井进行选取，对测井曲线进行筛选，确定曲线的异常值a、b。
[0048] 遴选并计算裂缝敏感性参数:①深浅电阻率差比Rtc、②三孔隙度测井、③曲线变化 率、④井径增大率CALd
[0050]其中，Rd为深侧向测井值或深电阻率测井值，Rs为浅侧向测井值或浅电阻率测井 值;得到曲线F( Rtc);
[0051 ]②三孔隙度测井
[0052] 三孔隙度测井曲线包括声波时差(AC)、密度(DEN)及补偿中子(CNL);其中，利用声 波时差计算的孔隙度为原生孔隙度，利用密度和补偿中子计算的孔隙度为至少包括裂缝、 溶蚀孔的次生孔隙度在内的总孔隙度；
[0053] 声波时差计算原生孔隙度公式为：
[0054] 其中，△ t为从声波时差曲线读出的地层声波时差值，△ tf为孔隙中流体的声波时 差值，A tma为岩石骨架的声波时差值；
[0055] 密度测井计算总孔隙度公式为：
[0056] 其中，pb为密度测井曲线读出的测量值，pf为孔隙中流体的密度值，pma为岩石骨架 密度值；
[0057] 补偿中子测井计算总孔隙度公式为：
[0058] 其中，Λ为补偿中子曲线上读出的测量值，购_为岩石骨架中子值，變尊为孔隙 中流体的中子值；
[0060] 由裂缝等因素引起的次生孔隙度变化值
[0061] ③曲线变化率
[0062] 选取对裂缝敏感的曲线声波时差(AC)、补偿中子(CNL)及密度(DEN)进行曲线变化 率计算，计算公式为：
[0063] Δ Xi= ( | Xi-i-Xi | + | Xi+i-Xi | )/Xi
[0064] 其中，Xi为当前深度点的测井曲线值，Xi-i和Xi+i为当前深度点邻近的两点的测井 曲线值；
[0065] ④井径增大率CALd
[0067] CAL为钻头直径，CALj为实测井径；
[0068] (3)针对各个参数进行归一化计算。
[0069]曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度、井径增大率采用如下公式归一化：
[0070] Y=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)
[0071] 其中，X表示曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率实际测量值，Xmax表示该 种测井曲线的曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率最大测量值，X min表示该种测井 曲线的曲线(AC、CNL)变化率、三孔隙度或井径增大率最小测量值;得到曲线F( AAC)、F( Δ CNL)、F( ACALd)、F( Δ ΦΡ);
[0072] 密度(DEN)变化率采用如下公式归一化：
[0073] Y=l-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；
[0074] 其中，X表示密度测井测量值，Xmax表示密度测井的最大测量值，Xmin表示密度测井 的最小测量值;得到曲线F( ADEN);
[0075] (4)构建断裂带内部结构综合判别参数FZI
[0076] FZI = [F( AAC)+F( ACNL)+F( ADEN)+F(Rtc)+F( ACALd)+F( Δ ΦΡ)]/6
[0077] 其中，F为相对各种曲线的函数，满足以下条件：
[0079] 式中，X代表 AAC、ACNL、ADEN、RTC、ACALd或 Δ (DP，a、b为异常临界值，且有a〈b。
[0080] 本方法在准噶尔盆地西北缘实验时取得了良好的实验效果。准噶尔盆地是我国西 部重要的含油气盆地，经历海西期至喜马拉雅期构造运动，压性断裂发育，断裂活动时间 长、平面延伸距离远、垂向断距大，且部分井钻穿断裂带。利用该方法对钻穿红车断裂带的 排66井进行了断裂带内部结构识别，效果良好(图2)。红车断裂带在该井可以分为上盘诱导 裂缝带、滑动破碎带和下盘诱导裂缝带三部分。相对于两盘诱导裂缝带来说，滑动破碎带Rtc 值为负或零，显示裂缝不发育;CALd值明显偏小且较稳定，暗示井径垮塌程度弱于诱导裂缝 带；ADEN较为稳定，但两侧诱导裂缝带则出现明显的变化；AAC、ACNL较小且变化较小，但 诱导裂缝带则出现了较为明显的跳动；Φρ表现稳定，与岩性整体为泥岩有关;FZI则呈现明 显低值，表明在滑动破碎带裂缝整体不发育，而在诱导裂缝带中裂缝发育明显。
[0081] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和 范围。
【主权项】
1. 一种压性断裂带结构测井识别方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 判断工区应力环境是否为压性应力环境，若为压性应力环境，进入步骤(2); (2) 遽选并计算裂缝敏感性参数:①深浅电阻率差比Rtc、②Ξ孔隙度测井、③曲线变化 率、④井径增大率CALd; ① 深浅电阻率差比化C:其中，Rd为深侧向测井值或深电阻率测井值，Rs为浅侧向测井值或浅电阻率测井值;得 到曲线F(Rtc); ② Ξ孔隙度测井 Ξ孔隙度测井曲线包括声波时差(AC)、密度(DEN)及补偿中子((m);其中，利用声波时 差计算的孔隙度为原生孔隙度，利用密度和补偿中子计算的孔隙度为至少包括裂缝、溶蚀 孔的次生孔隙度在内的总孔隙度； 声波时差计算原生孔隙度公式为：其中，A t为从声波时差曲线读出的地层声波时差值，Δ tf为孔隙中流体的声波时差值， A tma为岩石骨架的声波时差值； 密度测井计算总孔隙度公式为：其中，Pb为密度测井曲线读出的测量值，Pf为孔隙中流体的密度值，Pma为岩石骨架密度 值； 补偿中子测井计算总孔隙度公式为：其中，鱗为补偿中子曲线上读出的巧慢值，輸胃为岩石骨架中子值，资游为孔隙中流 体的中子值； 总孔隙度值'7 由裂缝等因素引起的次生孔隙度变化值③ 曲线变化率 选取对裂缝敏感的曲线声波时差(AC)、补偿中子(CNL)及密度(DEN)进行曲线变化率计 算，计算公式为： AXi = (|Xi-i-Xi| + |Xi+i-Xi|)/Xi； 其中，Xi为当前深度点的测井曲线值，Xi-1和Xi+1为当前深度点邻近的两点的测井曲线 值； ④井径增大率CALd 计算公式为：Z： CAL为钻头直径，CAb为实测井径； (3) 针对各个参数进行归一化计算： 曲线(AC、CNL)变化率、Ξ孔隙度、井径增大率采用如下公式归一化： Y=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) 其中，X表示曲线(AC、CNL)变化率、Ξ孔隙度或井径增大率实际测量值，Xmax表示该种测 井曲线的曲线(AC、C化)变化率、Ξ孔隙度或井径增大率最大测量值，Xmin表示该种测井曲线 的曲线(AC、(m)变化率、Ξ孔隙度或井径增大率最小测量值;得到曲线F( AAC)、F( ACNL)、 F(ACALd)、F(A 巫p); 密度化ΕΝ)变化率采用如下公式归一化： Y=l-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)； 其中，X表示密度测井测量值，Xmax表示密度测井的最大测量值，Xmin表示密度测井的最 小测量值;得到曲线F( ADEN); (4) 构建断裂带内部结构综合判别参数FZI FZI = [F( AAC)+F( ACNL)+F( ADEN)+F(化c)+F( ACALd)+F( Δ Φρ)]/6 其中，F为相对各种曲线的函数，满足W下条件：式中，X代表AAC、ACNL、ADEN、化C、ACALd或Δ Φρ，3、6为异常临界值，且有a<b。
【文档编号】E21B49/00GK106089191SQ201610411508
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日 公开号201610411508.X, CN 106089191 A, CN 106089191A, CN 201610411508, CN-A-106089191, CN106089191 A, CN106089191A, CN201610411508, CN201610411508.X
【发明人】吴孔友, 刘寅, 吴晓菲, 刘波, 裴仰文
【申请人】中国石油大学(华东), 北京大学附属中学