近幾年來，裂縫性油氣藏成為勘探的熱點，各種用來識別裂縫的測井方法也應運而生。常規的測井方法可以識別裂縫，只是精度不高;成像測井，尤其是地層微電阻率掃描測井(FMI)能成功地識別出井眼內的裂縫系統，它能夠對裂縫性油氣藏進行精細描述，并可識別出裂縫的位置、形狀、產狀和密度等。但是，這些測井方法都不能判別裂縫是否具有有效性。利用井眼成像技術，例如井下聲波電視(BHTV)和地層微電阻率掃描成像(FMI)可以觀察到井壁表面的裂縫發育情況，能及時地獲得裂縫的位置、傾角和發育程度，但不易確定裂縫的徑向延伸情況，因而很難評價裂縫的有效性。所以，盡管評價裂縫的手段較多，但評價裂縫有效性的方法卻不多。本節利用斯倫貝謝在新疆服務測得的多口井次的偶極橫波成像和電成像測井資料，用實例說明斯通利波和橫波各向異性在火山巖裂縫有效性評價中的應用，并給出了利用雙側向測井資料來評價火山巖裂縫有效性的方法。

火山巖裂縫的有效性評價主要從裂縫充填情況和裂縫發育期次兩個方面進行。裂縫的充填情況也包括兩個方面:一是開啟縫所占比例，二是開啟縫的基本特征。研究盆地內裂縫開啟程度最高的是角礫熔巖和晶屑凝灰巖，其次是熔結凝灰巖、火山角礫巖和流紋巖，最低的是熔結角礫巖。充填縫以大縫為主，而中縫不發育。因此，有效性以開啟的小縫和微縫最好。研究工區乃至整個西北緣的火山巖地層中恰好發育了4期裂縫，每期裂縫的充填物成分不同。其中:第1期裂縫主要充填物是綠泥石和石英;第2期裂縫的充填礦物主要是輝氟石，另外有少量石膏;第3期裂縫充填物較單一，就是方解石;第4期裂縫由于形成較晚，基本沒有被礦物充填。同樣，根據薄片觀察裂縫的發育位置(斑晶或基質)、充填情況及交切關系，也可確定裂縫的發育期次。一般而言，裂縫發育時間越晚，被充填、改造的可能性就越小;而早期裂縫多已被礦物充填，多為無效縫。因此，工區有效縫以縫寬較小的晚期構造裂縫(小縫和微縫)和發育程度高的成巖縫為主。但部分充填的裂縫在一定的條件下裂縫面也可能開啟，從而成為有效縫。

裂縫本身的有效性主要從裂縫的張開度、裂縫的徑向延伸深度及裂縫的滲濾性能等方面進行評價。一般來說，裂縫張開度越大、徑向延伸深度越大，裂縫本身的滲濾能力就越強，裂縫的有效性就越好。FMI雖然對穿過井壁的地質現象刻劃精細，但探測深度淺，只有通過與探測深度大的測井方法(如DSI、雙側向測井等)相結合，才能更好評價裂縫性儲層的有效性。

(一) 利用斯通利波來評價裂縫的有效性

1. 評價原理和方法

斯通利波是一種沿井壁傳播的聲波，當聲波脈沖與井壁和井內流體的界面相遇時就會產生斯通利波。如果井眼穿過滲透性地層，斯通利波就會被孔隙中的流體流動所衰減，同時還發生頻散，這種衰減和頻散與地層的滲透率、基質及天然裂縫有關。裂縫對斯通利波的反應主要在斯通利波波形、歸一化能量差及反射系數上。

(1) 聲波波形

裂縫可導致聲信號的不連續性，即在裂縫處發生反射和折射。由于這些反射和折射波比原始波到達的晚，在聲波變密度圖上就成為干涉圖形，這些干涉圖形定性看為人字形圖形或時間上的相移。

(2) 斯通利聲波分析波能量———歸一化能量差

單接收器斯通利波能量具有較低的垂直分辨率，并且受井眼變化等因素的影響。通過組合陣列聲波多接收器信息，對比全井段所接收的全波列，各個波形幅度隨深度的變化可能是由于巖性、裂縫、井眼擴徑等因素造成，定量地描述斯通利波幅度的變化信息可用GEOframe處理來進行。

在DSI處理后得到了斯通利波時差，由此估算其波列上到達的時間;然后在接收到的波列上，對于選取的時間窗口內的信號，用快速傅立葉變換計算出信號的幅度譜，其有意義頻段內的信號能量就是該頻段內幅度譜信號的平方和。將兩個接收探頭的中點作為對應的記錄深度，這樣，在接收陣列方式下，有6對相隔間距為1ft的探頭，其記錄深度是相同的。將6對探頭對應波列的窗口能量差值取平均，就得到該深度點接收陣列方式下的差異能量;同理可得到反射陣列下的差異能量。由發射陣列方式和接收陣列方式計算的差異能量可以計算出井眼補償的差異能量;而能量損失指示為井眼補償的差異能量與計算深度點上下的平均差異能量的差值。此差值即是1ft能量差，同理，可得到2ft、3ft能量差。張開縫將造成斯通利波能量減小，用軟件GEOframe可計算出某兩個接收器之間的能量衰減大小，可基本消除井眼等因素的影響，并且其垂直分辨率可達6in以上，此時能量損失指示的是滲透性地層(天然裂縫、連通好的孔隙等)，且其對應的是具體的深度點而不是深度段。與井眼成像技術組合，可用來識別裂縫及評價裂縫的有效性，而且幾乎不受裂縫傾角的影響。

(3) 斯通利波反射系數

由于張開裂縫在地層中產生明顯的波阻抗界面，斯通利波遇到穿過井眼的裂縫時，其部分能量被反射，通過處理采集的斯通利波波形，可以計算反射系數。用DSI定量分析接收到的反射斯通利波，可以計算出斯通利波的上下反射系數和反射點的準確位置及強度。在井眼條件較好時，反射系數能很好地指示低角度縫或巖性突變。DSI的處理可分成兩部分:第一部分為直達斯通利波和反射斯通利波的波場分離;第二部分計算反射系數(即反射能量與入射能量之比)。只有張開縫才能使斯通利波發生反射，因此利用反射系數可以確定裂縫的張開度，反射系數越大，說明裂縫的滲透性越好。總之，高質量的斯通利波信息的應用，對評價裂縫的有效性是非常重要的，是對FMI評價裂縫的一個有益且必要的補充。FMI擁有高的縱向分辨率和很小的徑向探測深度，能識別井壁表面的裂縫情況。斯通利波的波形、能量和反射系數反映的是有一定的徑向延伸長度或稱連通性較好的有效裂縫。

同時，在斯通利波資料的使用過程中，也存在其他一些不容忽視的影響因素。斯通利波幅度衰減要受巖性、飽和流體特性、井眼條件和泥餅等因素的影響，而泥餅的影響對斯通利波尤為突出。由于斯通利波是一種界面波，在井壁上產生和傳播，因此受井壁條件影響大。井壁附上一層泥餅相當于徑向上多了一層慢速軟彈性地層，阻隔了聲波進入地層孔隙中。因此，當泥餅存在時，斯通利波幅度衰減反映了泥餅層和地層滲透率的變化，泥餅層愈薄，對斯通利波幅度衰減影響也愈小。井徑和層界面對斯通利波波形影響很大。

2. 有效裂縫段建筑聲學測量的斯通利波特征

在1222～1332井段，FMI圖像顯示有裂縫，在斯通利波裂縫分析圖上，反應明顯。斯通利波變密度圖干涉嚴重，能量損失大，指示出裂縫為有效開口大的裂縫。在FMI測量井段內，該井石炭系上部與下部地層裂縫發育，中部地層裂縫不發育。裂縫類型有斜交縫、網狀縫以及充填－半充填縫。斜交縫、網狀縫為有效縫，它們可有效地改造儲層的滲流能力。

3. 識別應力釋放裂縫

在火山巖地層的某些層段內，存在著巨大的地應力。這種地層一旦被打開，為其間地應力釋放提供了條件。隨著應力的釋放，可能產生一組與之相關的裂縫。這類裂縫發育密集，傾向基本相同，延伸很淺，但斯通利波對此無響應，屬無效裂縫。但此類裂縫在通過壓裂人為改造儲層時會起到一定的作用。

4. 誘導壓裂縫的識別

鉆井過程中常出現兩種誘導縫，一種是由于鉆具振動形成的，其特征是十分微小且徑向延伸很淺;另一種是重泥漿與地應力不平衡造成的壓裂縫，它們的徑向延伸淺，但通常張開度和縱向延伸較大。這兩種誘導縫在FMI圖像上都有高電導異常，其異常特征有較明顯的規律性，可以結合常規測井資料、區域測井資料、裂縫特征等綜合分析來區分，但這需要有較豐富經驗的解釋人員才能完成。如果運用FMI來分析裂縫的同時，綜合運用斯通利波信息，可以很快地加以區分。

(二) 利用橫波各向異性評價裂縫的有效性

裂縫性地層一般都具有各向異性的特征，從裂縫性地層所具有的各向異性出發，根據橫波在各向異性地層中傳播時所導致的分裂現象，利用偶極橫波成像測井資料所提取的快慢橫波信息來指示地層的各向異性大小。而裂縫的密度、張開度等與裂縫的各向異性有密切的關系，從而達到識別裂縫及其有效性的目的。

DSI各向異性是通過交叉偶極(BCR)方式獲得快慢橫波的時差和偏轉方向，進一步定義為快慢橫波速度(或能量)之差與速度(或能量)之和的百分數而得到的，它反映了巖石各向異性的強烈程度。但是，影響巖石各向異性的因素很多，包括巖性的變化、巖石結構和孔隙結構的方向性及變化、某種物質定向排列和分布等。因此，必須結合其他測井資料，在分析引起各向異性原因的基礎上進行地質解釋。

(三) 利用雙側向測井評價裂縫的有效性

1. 低角度縫

低角度裂縫的有效性一般容易判別。只要深、淺側向測井值出現負差異，就說明橫向延伸較遠;差異幅度越大，張開度就越大，有效性就越好。如果出現正差異，說明橫向延伸較短，有效性就差。在其他條件相同時，低角度裂縫的線密度越大，有效性就越好。但是，這些方法必須建立在高電阻率背景上的裂縫電阻率大幅度衰減和曲線特征尖銳的基礎上。如果曲線顯示為負差異，并表現為平滑特征，而電阻率很大，FMI圖像上沒有裂縫顯示。即使有裂縫，也極有可能被低阻物質所充填，其裂縫的有效性很差或無有效性。

在雙側向測井響應中，低角度裂縫的電阻率值在致密高電阻率背景上明顯降低，曲線形狀尖銳，深、淺測向測井值一般呈負差異。當張開度增大時，低角度裂縫的深、淺側向電阻率都下降，幅度差值增大，但它們之間的幅度差遠小于高角度裂縫。在給定條件下，對于油氣層，當侵入深度大于深側向探測深度時，為低阻負差異;對于淺層侵入，無論流體性質如何，均為高阻正差異。

可知，低角度裂縫在常規測井資料上的響應為:雙側向在高阻剖面上有明顯的低電阻率異常，孤立的和薄層的低角度裂縫帶雙側向異常尖銳，呈刺刀狀，其值較低，深淺側向顯負差異或重合;微球形聚焦測井比雙側向有更尖銳的起伏，且在雙側向電阻率背景上來回變化;聲波時差反映的孔隙度略有增大。當裂縫被充填時，上述特征大為降低。

2. 高角度縫

高角度裂縫或斜交縫在常規測井資料上的響應為:雙側向電阻率中等、在高阻背景值上略顯降低異常、但較平緩、不如低角度縫尖銳，一般幾百歐姆&midDOt;米，深淺側向呈正差異;微球形聚焦測井比深淺雙側向低;聲波時差對高角度縫基本無響應。

當FMI圖像上有高角度裂縫顯示時，在高阻背景上電阻率有所下降，深、淺側向必須有差異。差異幅度越大，說明裂縫張開度越大，裂縫有效程度相對越好;如果差異很小或幾乎無差異，說明有效性差。但是，如果深、淺側向測井值差異過大，雖然裂縫張開度很大，而橫向延伸卻很短(不超過深側向探測深度)，裂縫的有效性很差。在高阻背景中，差異幅度相對較小，裂縫橫向延伸遠，其裂縫有效性就好。在成像圖上的特征表現為垂直或近于垂直或呈正弦曲線狀的高電導(張開縫或低阻充填)或高電阻異常(高阻物充填)。

在測井響應中，高角度裂縫顯示的開度往往很小，其在縱向上的延伸度很大。裂縫的累積延伸長度也是裂縫有效性好壞的一個重要指標。在其他情況相同時，縱向累積延伸越長，裂縫有效性就越好。

可以看出，高角度裂縫的電阻率在致密高阻背景上略有降低，曲線形狀平緩，深、淺側向一般呈正差異。在裂縫內充滿泥漿時，在給定條件下，雙側向測井響應的電導率與裂縫的張開度成正比。張開度越大，深、淺側向測井響應電阻率減低越明顯。一般情況下，淺側向降得更快，使得深、淺側向測井響應幅度差異增大。

英思科MX6

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