浅谈井间裂缝预测中分形技术的运用_井字型裂缝

　　【摘 要】井间分形克里格方法广泛应用于裂缝性油气田的勘探过程中，并在实际应用中取得了良好的勘探效果。本文主要论述了分形技术的应用原理和在实际预测中的应用步骤，以期能够为相关实践提供些许参考。
　　【关键词】井间裂缝预测；分形技术；原理；实践
　　井间分形技术在预测和勘探裂缝性油气田的主要依据包括岩心裂缝空隙度大小、岩性密度、中子伽马、双侧向电阻率测井及钻井过程中的泥浆漏失程度等等，测量出各井裂缝发育的程度，并划分出裂缝的发育段。
　　一、分形技术在井间裂缝预测中的应用原理
　　分形技术已经广泛应用在了地球上的各类学科的探测中来，特别在于地质的探测和矿藏的寻找中。有些地区的地质条件非常复杂且多样，使用传统的测量仪和测量方法容易疏忽一些问题，导致测量位置的不够科学和精确，对整个工程的进度也会造成不同程度的影响。例如，在对辽河盆地的齐家古潜山的裂缝油气田进行探测的时候，就可以根据地形条件和地质状况选取可供参考的因素来进行测试和划分，以求结果的准确性。经常使用的方法就是多重分形方法，它的基础是分形几何学。
　　多重分形方法之所以可以用在井间裂缝预测中主要的原因就是岩石本身在破裂过程中具有自相似结构，而分形几何学的最基础概念就是自相似性，也即事物的局部和整体之间具有同样的复杂性质。相关研究表明，储层构造裂缝的形态比较复杂，而且在分布上具有非常明显的分形特征，通过这一点就可以判断出储层构造的三维分布特点，这种复杂的裂缝性形态还具有周期性和随机性的特点。在这种情况下，往往使用裂缝密度的指标来衡量和判断井间裂缝的发育状况。不是每种测量方法都是尽善尽美的，这种方法也存在一些不足之处，首先表现在当处于裂缝的发育阶段时的取心收获率通常是很低的，而且岩心大部分都破碎成十分小的碎块，这样就给归位和裂缝统计的工作增加了非常大的难度。其次表现在大间距裂缝的密度统计方面，因为岩心的直径毕竟十分有限，目前尚且缺乏更有效的办法去精确统计一些角度比较高、间距比较大的裂缝的密度。
　　当然，几何学上的分形自相似性和自然界中的分形还是有很大区别的。自然界中的分形例如前述岩石的破裂不具有严格的数学意义上的自相似性，仅仅是近似的、统计意义上的相似，所以它们所对应的分维会随着观察尺度的不同而发生变化，这时候的单个分数维就不足以体现整个的特征，就必须用无穷多的分数维来进行相应的描述，这也是多重分形方法运用的基本原理和步骤。
　　在井间裂缝的测量中，双侧向测井最能灵敏地识别出裂缝的程度，所以在对处理井段的双侧向测井裂度值进行计算时可以利用多重分形谱参数来计算。这些判别的参数不仅可以指示出裂缝的存在状态，还能够反映出井间裂缝的发育程度。例如在分析齐古某井段的测量结果中，可以很清晰地观察到在2350米至2500米井段的裂缝发育状况，深、浅双侧向的分数维均呈下降的趋势，包括容量维、信息维、关联维等。同时双侧向出现了幅度差，通常是浅侧向的维数要小于深侧向的维数。最后综合岩心裂缝程度的观测结果，以及对相似的露头区域勘测的结果和试油结果等的相关材料和数据分析，用取心标定测井，运用多重分形的方法来进行计算，预测出裂缝的发育程度，从而判定油气田的储量。
　　二、分形技术在井间裂缝预测中的运用实践
　　分形技术在井间裂缝预测中实际运用更普遍。当对井间裂缝进行预测的时候，通常使用的是井间分形克里格方法。一般来说，井间分形克里格的理论基础包括两个方面，一是分数布朗运动，二是地质统计学的方法。这两个方法是相互统一、互为补充的。分数布朗运动的均值是0，方差公式是E[X(t)]2=|t|2H，其运算过程相当于高斯计算过程，H的取值范围是0到1之间，H=0.5的时候就是普通的布朗运动。该运动具有一个明显的特征，那就是X(t)是增量是具有参数为H的统计自相似。在这里，H被称做是赫斯特指数，该指数和分维数D的关系可以用下列公式表示：D=d+1-H，d就是拓扑维数。可以将分数布朗运动自时间域逐渐扩展到空间域中，从而与地质统计学中的变差函数有及其相似之处，两者结合运算更能保证测量值的精确性和科学性。
　　在实际应用中，对裂缝实行井间预测还是一项有待于进一步研究的课题，这是因为测井解释的储层裂缝只限制在垂直方向上，传统的方法都具有或多或少的缺陷，比如反距离平方加权法和多边形法以及地址统计学中经常运用到的克里格方法均不能科学合理全面地反映出储层参数的实际变化状态和最后呈现结果，所以实践证明，只有采用井间分形克里格的方法在井间插值就可以有效解决传统方法所解决不了的问题，大大提高了测量结果的可信度。实际应用的时候要注意的问题就是在选择井间插值的两口井应该充分考虑到它们各自的构造特点、岩性变化特点、周围地质情况等的因素，综合考量测量过程中会受到那些方面的影响，在准备阶段尽量排除一系列干扰。比如在前述例子中，齐家潜山的岩性就比较复杂多样，而且成层性差，裂缝的规律性不强，也给测量和判定工作带来了一定的难度，如此一来就要进行综合分析和考量后再选择目标井口，选定之后，还要校正和对比选定的两口测井的井曲线，从而选择相对应的层位。受到断层的影响，该区域的裂缝发育就呈现不均匀的态势，垂直于断层方向的裂缝比沿着断层走向的裂缝的连续性较差些。
　　总 结
　　综上所述，分形技术在预测和勘探裂缝性油气田的过程中意义重大，尤其在地质状况比较复杂的山区进行作业的时候，应用此方法可以有效地识别出岩石性质和科学划分出裂缝段，可以有效预测出裂缝性油气田的分布规律和分布方位，而且实际应用的速度比较快，计算的精确值比较高，为油气田的开采提供了便利的条件，也为该行业的可持续发展奠定了良好的基础。
　　参考文献
　　[1]李海燕,彭仕宓.应用分形技术预测井间裂缝[J].石油大学学报(自然科学版),2002(6)
　　[2]王腾飞,胥云,蒋建方,田助红.变尺度分析方法在水力裂压力诊断中的应用[J].石油钻探技术,2009(6)
　　[3]石广仁.支持向量机在裂缝预测及含气性评价应用中的优越性[J].石油勘探与开发,2008(5)