裂缝的识别

裂缝的识别

裂缝是指岩石的断裂，即岩石中因失去岩石内聚力而发生的各种破裂或断裂面，但岩石通常是那些两个未表现出相对移动的断裂面。其成因归纳为：（1）形成褶皱和断层的构造作用；（2）通过岩层弱面形成的反差作用；（3）页岩和泥质砂岩由于失水引起的体积收缩；（4）火成岩在温度变化时的收缩。从FMI图像上，我们可以总结出裂缝的类型：（1）高角度缝：裂缝面与井轴的夹角为0~15度；（2）低角度缝：裂缝面与井轴的夹角为70~90度；（3）斜交缝：裂缝面与井轴的夹角为15~70度。在某些特定的地区，我们可以从FMI图像上观察出网状缝，弥合缝和一些小断层。

第一节地层真假裂缝的识别方法

在微电阻率扫描成像测井图FMI上，与裂缝相似的地质事件有许多，但它们与裂缝有本质的区别。

一、层界面与裂缝

前者常常表现为一组相互平行或接近平行的高电导率异常，且异常宽度窄而均匀；但裂缝由于总是与构造运动和溶蚀相伴生，因而高电导率异常一般既不平行，又不规则。

二、缝合线与裂缝

缝合线是压溶作用的结果，因而一般平行于层界面，但两侧有近垂直的细微的高电导率异常，通常它们不具有渗透性。裂缝主要受构造运动压溶作用的影响，因此与缝合线的形状不一样，并且与裂缝也不相关。

三、断层面与裂缝

断层面处总是有地层的错动，使裂缝易于鉴别。

四、泥质条带与裂缝

泥质条带的高电导率异常一般平行于层面且较规则，仅当构造运动强烈而发生柔性变形才出现剧烈弯曲，但宽窄变化仍不会很大；而裂缝则不然，其中总常有溶蚀孔洞串在一起，使电导率异常宽窄变化较大。

五、黄铁矿条带与裂缝

黄铁矿条带成像测井特征与泥质条带的特征混相似，但其密度明显增大，可作为鉴别特征。

总之，如图3—1所示，除断层面以外，其他地质现象基本平行于层理面，而裂缝的产状各异。无论怎样弯曲变形，相似的这些地质现象的导电截面的宽度却相对稳定，相反裂缝的宽度通常因岩溶与充填作用变化较大。

第二节地层中天然裂缝和诱导裂缝的鉴别方法

要鉴别天然裂缝和诱导裂缝，就须搞清诱导缝产生的机理和相应的特征。在井下，从FMI图上常见的有三种情况。

一、钻头振动形成的裂缝

钻井过程中由于钻具振动形成的裂缝十分微小且径向延伸很短，虽然在FMI图像上有高电导率的异常，但是在方位电导率成像（ARI）测井和探测较深的双侧向测井却无响应，因此很容易判断出它的无效性（如图3—2）。

二、重泥浆和地应力不平衡造成的裂缝

由这种原因成的裂缝，它们虽然径向延伸不远，但张开度和纵向延伸都可以较大，因而在FMI和ARI图像上都有异常，我们可以利用下列特征加以识别：（1）、在FMI 图像上，它们总是以180度或近于180度之差对称出现在井壁上；（2）、是以高角度缝为主，在两侧有羽毛状的微小裂缝。（3）、在双侧向测井曲线上出现特有的“双轨”现象，即深浅双侧向曲线表现为大段平直的正差异异常，其电阻率数值较高（如图3—3）。

值得注意的是，应力压裂裂缝与井壁椭圆形塌落图像的差别。他们都具有垂直裂缝特征，但后者两侧无羽毛状微细裂缝，且总是在最小主应力方向上，因而与压裂裂缝近似诚90度夹角关系。这类裂缝在脆性致密地层经常出现。不仅在重泥浆钻井井断可见，有时在泥浆密度虽不大，但水平主应力差别较大时也能看成诱导裂缝。

三、应力释放裂缝

在裂缝发育段，古构造应力多被释放，保存的应力很小，而且现代构造应力在充满流体的裂缝处也将剧烈衰减，因此裂缝段的构造应力是很小的，其应力的非平衡性也必须微弱；但在致密碳酸岩盐层段的古构造应力却未得到释放，加之现代构造应力在致密岩石中不容易衰减，因而其间存在巨大的地应力。这种地层被钻开，为其间的地应力释放提供了条件，随着地应力的释放，将产生一组与之相关的裂缝，这些裂缝即可以在岩心上出现，也可在井壁上出现，其特征可清楚的反映在FMI图像上（如图3—4），它们是一组接近个平行的裂缝，其裂缝的倾角与地下三轴向应力的相对大小有关。

1、当垂向应力为中间主应力和最大主应力时，裂缝为垂直缝和高角度缝。

2、当垂向应力为最小主应力时，裂缝为低角度缝。此外，裂缝面十分规则。在常规测井中，易误解为低孔高角度裂缝性储层。

归纳起来，天然裂缝和诱导裂缝在形态上有以下几点主要差别：

A、诱导裂缝是就地应力作用下即时产生的裂缝，因此只与地应力有密切关系，故排列整齐，规律性强。天然裂缝常为多期构造运动形成，又遭地下水的溶蚀与沉淀作用的改造，因而分布极不规则。

B、天然裂缝因遭溶蚀和褶皱的作用，故裂缝面积总不太规则，且风宽有较大的变

化，而诱导裂缝的缝面形状较规则且缝宽变化较小。

C、诱导裂缝的延伸都不大，故RLLD曲线下降不很明显。

第二节裂缝有效性的评价方法

对裂缝有效性评价的实质是对三维空间非均质性的认识。目前主要是通过一维和二维方法结合来实现。井下天然裂缝有效与否，取决于它的张开程度及径向延伸和连通情况。因此裂缝有效性的评价就是对以下三个因素进行描述和评价。

一、从裂缝张开度来评价裂缝的有效性

对裂缝张开度的描述，原来主要用双侧向测井的差异和电阻率值，再根据图版或公式来求取张开度。但是该方法受到的影响因素太多，如裂缝的产状及组合，储层的含流体性质，泥浆的侵入特征就很差。如FMI和ARI等成像图，从裂缝在井壁上的形态特征来评价裂缝张开度就要准确得多。下面谈谈是否为有效张开缝的判别：完全被充填的裂缝自然是无效缝，但张开缝也不完全是有效缝。

1、非渗透性的微细裂缝。这种裂缝被束缚水充满，不具有渗透性能。如石灰岩中

的簿曾状构造，其间就具有很多这种微细裂缝，它们主要被束缚水充满，故电阻率很低，具有一定的孔隙度响应，自然伽马值又不高，因而被常规测井资料误判为渗透层，但在FMI图像上则可以清楚的看出这两种非均匀岩石聒噪的形态特征，从而加以排除。

2、人工诱导裂缝也有无效和有效之分。钻具振动形成的微细裂缝均为无效缝；出现

在致密岩层中的重泥浆压裂缝是无效缝，但出现在渗透性层则可能与天然裂缝相连同，成为有效缝。应力释放裂缝是井被钻开后才形成的裂缝，它们在地层被钻开前是闭合的，岩心中的这种裂缝内无泥浆或泥浆滤液痕迹就是证明，因此它们是无效缝。而且由于应力释放裂缝基本都发生在致密层段，所以也不可能对天然裂缝有任何好的连通作用。二、从裂缝的径向延伸来判断裂缝的有效性

1、用深浅双侧向测井响应来近似估计裂缝的向径延伸

由于浅双侧向测井的径向探测深度为30~50CM，而深双侧向和ARI测井的径向探测深度都为2~3M。因此对于向径延伸小于05M的无效高角度裂缝，ARI图像和深浅双侧向都因主要反映基岩的高电阻率，故而呈高电阻率特征，且电阻率差异也不大，其深浅双侧向值的比率小于5；当裂缝的径向延伸在05~2M时，浅双侧向就基本只受侵入带影响，而深侧向ARI还将受到基岩电阻率较大的影响，故浅侧向电阻率明显降低，而深侧向电阻率仅略有降低，所以出现大幅度的正差异，其比值可达5~11；对于向径延伸大于2~3M的有效高角度裂缝，以上三种测井参数都将受到裂缝的影响，故ARI 图像有