裂纹指数

① 耐大气腐蚀钢碳当量和焊接裂纹指数哪个重要

你好，耐裂纹的指数重要。

② 溶蚀和裂缝发育的控制特征参数

3.3.1 溶蚀和裂缝发育的控制特征参数提取

对于灰岩潜山储层而言，反映溶蚀和裂缝发育的控制特征参数不外乎有：测井参数、测井计算参数、岩溶参数和录井参数。现就各参数的计算公式分述如下（周文，1998）：

3.3.1.1 测井方面

（1）裂隙的张开度：是指在测井仪器的纵向分辨范围内，所有与井壁相切割裂缝张开度的总和，即单位井段内裂隙的累计宽度。

裂缝张开度的计算是根据双侧向测井对裂缝响应特征进行的。斯仑贝谢公司西比特等人在水槽模型实验基础上，进一步用有限元法在计算机上设计出了一套裂缝产状、裂缝张开度等参数与双侧向电阻率幅度差的关系图版，并得到相应的关系式，利用这些公式可以计算裂缝的张开度。

低角度裂缝（0°～15°）和网状缝张开度的计算公式为：

③ 什么叫冷裂纹敏感指数

冷裂纹敏感指数，是根据钢材化学成分（合金元素含量）、氢含量和接头拘内束力等数值之间的计算，来间容接判断钢的焊接性好坏的一种方法，主要是判定钢的冷裂纹倾向大小。冷裂纹敏感指数越大，说明钢在焊接时产生裂纹的倾向就大，其焊接性就差。

④ 什么是钢材裂纹指数，越大越好还是越小越好

因为强度越高的钢材含碳量越大，从而弹塑性降低，脆性升高；而钢材在低温时回都具有不同程度的答冷脆性，容易产生裂纹，含碳量越高冷脆性越明显，也就是发生冷裂纹的倾向就越大；所以说钢材强度级别越高冷裂纹的倾向越大。

钢材裂纹指数越小越好。

⑤ 焊接冷裂纹敏感指数对防止冷裂所需要的最低预热温度有什么影响

对冷裂纹越不敏感，预热温度就越低或者可以不预热

⑥ 稳定试井资料确定基岩裂缝参数

（一）规则裂缝的孔隙度和渗透率

油井的裂缝型储层有效孔隙度可由下式计算：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：PI——裂缝网络的采油指数（m³/d·0.098MPa）；B_o——原油的体积系数；μ_o——原油的运动粘度（厘泊）；r_e、r_w——供油半径，井眼半径（cm）；h——裂缝型油层厚度（m）；A_fD——裂缝面积密度（1/cm²），可由露头资料获得。

对于产气井，其裂缝型储层有效孔隙度为：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：T_o、T——标准状态、地层温度（℃）；Z——天然气压缩因子；D_g——裂缝网络的采气指数（m³/d·0.098MPa）；μ_g——气体运动粘度（厘泊）。

如果油藏（气藏）是各向异性的，必须引入修正因子：φ_fa=φ_f·J_A

对于两组交叉的裂缝，修正因子为：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

其中，K_x、K_y为y、x方向上的渗透率（μm²）。

那么裂缝型储层的渗透率计算公式为：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

这里的采油指数PI可以通过采油曲线确定。因为采油时的压力降为产量的二项式关系：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：Q——产油量（m³/d）；ΔP——压力降（MPa）。

当BQ²<2>>AQ时则表现为高流量的湍流。利用试井数据做出ΔP/Q与Q关系图后（图6-2），则直线的截距就为A，斜率为B。这时PI=1/A。

图6-2 径向流时油藏的ΔP²/Q与Q的关系

（二）随机裂缝的孔隙度和渗透率计算

随机裂缝的渗透率计算可以直接利用规则裂缝的渗透率计算公式，但是随机裂缝的孔隙度需要用下列公式计算：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中δ值需要将储层中的裂缝网络进行等效规则化以后，看其属于图6-3中那一类型，再根据表6-1查得δ值。

表6-1 不同裂缝模型A_fD下的δ值

图6-3 简化的基质岩块及流动方向

气藏裂缝渗透率计算公式：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

井筒表皮系数∑S近似地等于零。

气藏孔隙度计算需要由采气曲线求出二项式系数B，再求出湍流系数β后，才能求出。

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：G——累积产气量（m³/d）；h_e——产层厚度（m）；T——气层绝对温度。气层裂缝孔隙度：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

其中，β为湍流因子（1/cm），可由B值计算出。

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：ρ_o——原油密度（g/cm³）。

以上公式中泄流半径r_c比较难以确定，可采用模型渗透率反算r_c。如果流体流动处于线性阶段，则可用下式估计：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

（三）原始油藏的裂缝参数计算

开发一段时间后的油气藏与未开发的油气藏（原始状态油气藏）相比，地层压力有所下降，所以裂缝参数（如开启度）会有很大变化。原始油藏裂缝参数的确定除可以由实验图板估计外，还可以利用下列公式计算裂缝孔隙度：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：φ_fe——原始裂缝有效孔隙度（小数）；PI_o——初期的采油指数（m³/d·0.098MPa）；C_f——裂缝的压缩系数（1/0.098MPa）。

C_f值可以根据采油指数来估计：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中：PI——目前的采油指数（m³/d·0.098MPa）。

此外，还可以根据最初稳定产油量Q_o（m³/d）、采油曲线上产量递减初期和目前的压力降ΔP₁（0.098MPa）和压力恢复直线段斜率i等参数来计算原始裂缝有效孔隙度：

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

⑦ 裂缝参数与测量方法

（一） 裂缝的基本参数

对于一个裂缝组系来说，裂缝的基本参数是指裂缝的宽度、大小、产状、间距、密度、充填性质等。这些参数可在野外露头和岩心上直接测量，也可以利用测井资料间接求取。

1. 裂缝宽度 （张开度）

裂缝宽度，也叫张开度 （或叫开度），是指裂缝壁之间的距离。这个参数是定量描述裂缝的重要参数，它与裂缝孔隙度和渗透率，特别是渗透率的关系很大。裂缝宽度可以在露头表面、岩心及铸体薄片上直接测得，也可以通过测井间接求取。

斯伦贝谢公司A. M. Sibbitt et al. （1985） 仅对最简单的一条裂缝 （水平或垂直） 用二维有限元法进行了数值计算，得出双侧向测井解释方法。他们没有考虑不同角度、多组裂缝的情况，得到了计算一条裂缝宽度的公式。

垂直裂缝：

油气田开发地质学

水平裂缝：

油气田开发地质学

式中：b——裂缝宽度，mm；C_LLD，C_LLS——深、浅双侧向电导率，S/m；C_m——泥浆电导率，S/m；C_b——基质电导率，S/m。

周文 （1998） 提出了垂直 （近垂直） 裂缝的双侧向测井计算公式：

油气田开发地质学

式中：b——裂缝宽度，μm；g_d，g_s——深、浅双侧向几何因子；α——裂缝平均倾角，（°）；D_d，D_s——深、浅双侧向电极探测深度 （根据测量仪系列选定），m；r——井筒半径，m；H——侧向测井聚集电流层厚度，m；R_LLD，R_LLS——深、浅双侧向电阻率，Ω·m；R_m——泥浆电阻率，Ω·m。

2. 裂缝的间距

裂缝间距是指两条裂缝之间的距离。对于岩石中同一组系的裂缝，应对其间距进行测量。所谓同一组系裂缝，是指那些具有成因联系、产状相近的多条裂缝的组合。裂缝间距变化较大，由几毫米可变化到几十米。

裂缝间距小于井径时，要在岩心上进行观测，并统计裂缝的间距。观测过程中要注意不同岩性中裂缝间距的变化和裂缝间距的级别。

裂缝间距大于井径时，在岩心上是无法直接观测裂缝间距的，因而至今尚无一种较好的估算裂缝间距的方法。Narr （1994） 提出了根据岩心资料估算地下裂缝间距的概率统计方法，称为裂缝间距指数法。

大量野外露头观测表明，在一套岩石性质相同的岩层中，裂缝间距（S）与裂缝所在层的层厚（T）呈线性关系。Narr定义裂缝所在层的层厚与裂缝间距之比为裂缝间距指数 （I）：

I＝T/S

对于同一种岩性，I是常数。缝所在层愈厚，裂缝间距愈大；缝所在层愈薄，裂缝间距愈小。对于不同的岩性，若层厚相同，则I愈大，裂缝间距愈小，裂缝愈发育，或者密集；I愈小，裂缝间距愈大，裂缝愈不发育或者稀疏。

Narr认为，可利用岩心上一套岩性大致相同的岩层中各层 （出现裂缝的和未出现裂缝的层） 的层厚和出现裂缝层的层数计算裂缝间距，这就是裂缝间距指数法（图4-36）。

图4-36 钻孔穿透4层岩性大致相同、层厚不同的岩层裂缝分布示意图

裂缝间距指数法的具体步骤是：

（1） 在研究区，根据几口井岩心观测到的同一层位、岩性大致相同、同一方向裂缝的层厚、裂缝发育层数、岩心直径、岩心轴与层面和裂缝的夹角等编制E-I关系曲线（图4-37）。这条曲线是依据一系列裂缝层数、层厚及计算出的相应裂缝间距指数而得到的，也称为理论曲线。应该对研究区常见的每种岩石类型和不同方位的裂缝分别编制E-I曲线，因为裂缝间距指数法计算裂缝间距指数或裂缝间距时是对每种岩性、每组裂缝单独进行的。

（2） 只要确定岩心上裂缝层数 （E） 投到E-I理论曲线上，就可得到相应的裂缝间距指数。

应用裂缝间距指数法对同一地区多口井同一层位 （岩性） 的分析，可作出研究区裂缝间距指数等值线图，根据该图可预测研究区裂缝的发育程度，并做出地质解释。对同一井裂缝间距指数的分析可以判断裂缝的发育程度与岩性和裂缝方位的关系。这对裂缝的定量描述和预测都有十分重要的意义。

裂缝间距指数法的优点在于：(1)在可分辨裂缝方位的情况下，可分组分岩性确定裂缝间距；(2)考虑了影响裂缝间距的两个主要因素，即岩性和层厚；(3)能较客观地反映裂缝的发育程度。

图4-37 E-I关系曲线 （据Narr，1984）D—井径；θ和β—岩心轴与层面和裂缝的夹角；T—不同力学性质的层厚

3. 裂缝密度

裂缝密度反映了裂缝的发育程度，是十分重要的裂缝参数。它与裂缝孔隙度和渗透率直接相关。根据测量的参照系的不同，可分为3种密度类型。

（1） 线性裂缝密度 （L_fD，简称线密度）

指与一条直线 （垂直于流动方向的直线或岩心中线） 相交的裂缝条数与该直线长度的比值：

油气田开发地质学

式中：L_fD——线性裂缝密度，也称为裂缝频率或裂缝率，m^-1；L_B——所作直线的长度，m；n_f——与所作直线相交的裂缝数目，条。

（2） 面积裂缝密度 （A_fD，简称面密度）

指流动横截面上裂缝累计长度 （L） 与该横截面积 （S_B） 的比值：

油气田开发地质学

式中：A_fD——面积裂缝密度，m^-1；L——裂缝总长度，m；n_f——裂缝总条数，条；l——裂缝平均长度，m：S_B——流动横截面积. m²。

（3）体积裂缝密度 （V_fD，简称体密度）

指裂缝总表面积 （S） 与岩石总体积 （V_B） 的比值：

油气田开发地质学

式中：V_fD——体积裂缝密度，m^-1；S——裂缝总表面积，m²；V_B——岩石总体积，m³。

上述3种裂缝密度的单位均为长度的倒数，常以m^-1来表示。裂缝体积密度是静态参数，而面积密度和线性密度都与流体流动的方向有关。

在油田，也常把每米岩心上见到的裂缝条数或长度定义为裂缝密度。

影响裂缝密度的因素很多，其中地质因素有岩石成分、粒度、孔隙度、层厚及构造位置等。总的来说，相对坚硬、致密、层薄的岩层，在应力集中或曲率大的构造部位具有较高的裂缝密度。

利用岩心是计算油田裂缝密度的主要途径。T·D·范高尔夫-拉特 （1989） 推导了基于理想模型的裂缝密度和基于岩心模型的裂缝密度计算方法。后一种方法更符合油田实际，介绍如下。

体积裂缝密度的表达式为：

油气田开发地质学

式中：S_i——单一裂缝表面积，可由裂缝参数通过计算获得，m²；V_t——计算单元内岩心柱体积，其值等于πD²H/4，其中，H——计算单元内岩心长度，通常为0.5m，与侧向测井分辨率相匹配，D——岩心直径，m。

体积裂缝密度的定量计算关键在于裂缝面积的定量计算。根据裂缝与岩心的交切关系，推导计算裂缝面积的数学表达式如下：

当裂缝倾角0°≤α_i <90°，且裂缝与岩心的交切较为规则时（图4-38A）：

油气田开发地质学

式中：α_i——裂缝倾角， L_i——裂缝倾向长度，m；D——岩心直径，m。

当裂缝倾角为0°≤α_i <90°，且裂缝与岩心交切不规则时（图4-38B），设裂缝切割岩心的弧长为M，则

油气田开发地质学

式中：M——裂缝切割岩心的弧长，m；其他参数同上。

当裂缝倾角为α_i＝90°时 （图4-38 C）：

S_i＝L_iC_i

式中：C_i——裂缝走向长度；其他参数同上。

由上3式可计算出各种情况下的裂缝面积，由此计算出岩心裂缝体积密度。

图4-38 裂缝切入岩心的几种方式

4. 裂缝产状

裂缝产状指裂缝的走向、倾向及倾角。在岩心描述中，根据裂缝与岩心横截面的夹角将裂缝分为4个类别：

◎水平缝：夹角为0°～15°。

◎低角度斜交缝：夹角为15°～45°。

◎高角度斜交缝：夹角45°～75°。

◎垂直缝：夹角为75°～90°。

裂缝产状有助于裂缝的预测，且在油藏开采过程中对流体流动有很大的影响，因此准确测定裂缝产状 （走向、倾向和倾角） 对于注采井排方向选择具有十分重要的意义。

确定裂缝产状的方法主要有如下：(1)直接露头测量；(2)定向岩心测量；(3)古地磁定向测量。

古地磁确定裂缝走向的方法如下 （图4-39）：

（1） 在岩心上，垂直于裂缝方向画平行的标志线，并在每块岩心上钻取2～3个古地磁样 （直径25 mm，高22mm）。

（2） 测出岩石原生剩磁方向，并取平均值，把平均剩磁走向标在岩心截面上，量出它与标志线的夹角θ。

（3） 根据剩磁走向与标志线的关系，可分别确定裂缝相对于剩磁的走向为 （90°-θ）或 （90°＋θ）。

图4-39 裂缝走向确定示意图

（4） 侧向测井。用双侧向测井识别产状：

r=(R_LLD-R_LLS)/(R_LLDR_LLS)^1/2

式中：r——裂缝倾角指数；R_LLD，R_LLS——深、浅双侧向电阻率，Ω·m。r>0.1时裂缝产状为垂直，r<0时裂缝产状为低角度，r＝0～0.1时裂缝产状为高角度。

（5） 成像测井。在井壁成像图上（FMS） 可以清楚看见深黑色的裂缝，也可以看到地层的层理和地层倾角。当选定某一裂缝 （或地层层面） 时，只要读出成果图中任意一组3个点的数据就可以得到裂缝的产状和方位 （图4-40）。

图4-40 FMS确定裂缝产状

斜交裂缝在图像上出现类似正弦状的弯曲界面，只要量出正弦曲线的高度差H（极大值与极小值之间的高程差）与该深度点的井径值d，就可以按下式计算裂缝视倾角：

油气田开发地质学

5. 裂缝的性质

裂缝的性质主要涉及裂缝张开与闭合性质、裂缝充填情况和裂缝壁特性等。根据裂缝的张开与闭合性质及充填情况，可将裂缝分为4类。

◎张开缝：缝宽较大，基本无充填物，为有效裂缝，流体可在其中流动。

◎闭合缝：基本闭合，基本无充填物。对这类裂缝的有效性要慎重分析。在油藏条件下充满流体的张开裂缝，当取心至地面或因构造运动抬升至地面时，由于孔隙压力被释放，裂缝宽度可能变小甚至闭合。因此，在岩心和地面露头上观察到的闭合裂缝在油藏条件下有可能是张开的，即有效的。另外，即使在地下条件下为闭合的裂缝，当油田注水开发或在压裂过程中，这些裂缝可能会被启动而张开。

◎半充填缝：裂缝间隙被充填物部分地充填。常见的充填矿物有石英、方解石和泥质。实际的有效裂缝为未被矿物充填的部分空间。这类裂缝也是有效缝。

◎全充填缝：裂缝完全被充填物质充填，有效缝宽为零，为无效缝。实际上，这种裂缝是流体渗流的隔板。

对于裂缝的开启和闭合，或者说影响裂缝开启、闭合的因素，过去没有进行过系统的、定量的研究。一般认为裂缝的开启和闭合与裂缝的力学性质、裂缝的埋深、裂缝面上的正应力以及岩石力学性质有关。Nelson曾指出，裂缝的开启和闭合与岩石的强度、脆性和塑性有关，这些性质又由深度、应变率、应力大小、岩性及结构等因素所决定。Nelson认为，在强度较大、脆性较大的岩石中趋向于产生擦痕面裂缝；而形成开启裂缝的岩石应比具擦痕裂缝的岩石具有更大的强度和相对高的脆性。

6. 裂缝的延伸长度和切层深度

裂缝的延伸长度和切层深度是研究程度最低的参数。因为即使在露头区，对级别较大的裂缝也无法直接观测到这两个参数。至于在地下，延伸长度和缓倾角裂缝的切层深度目前还无法观测和探测。

目前只有一些有关延伸长度、切层深度、间距等参数之间的经验统计关系，根据它们以及裂缝间距推测裂缝的延伸长度和切层深度。这些经验统计关系大多适用于某一特定地区，一般无普遍意义，但也说明它们之间确实存在一定的关系，有待于今后深入研究。

Narr （1984，1991） 曾指出裂缝间距与裂缝发育层的层厚呈线性关系。这里的层厚即裂缝的切层深度。应强调指出，裂缝发育层是指力学层，而不是岩性层。力学层是依据岩石力学性质划分的，它可能与岩性层一致，也可能不一致，裂缝终止于力学层，而不一定终止于岩性层。可以看出，裂缝切层深度受力学层或岩石力学性质所控制，或者说受岩性组合控制。

Nar（1990） 还指出，裂缝延伸长度可能还与层厚 （切穿深度） 有关，认为裂缝延伸长度的中值 （L_med） 与层厚中值 （T_med） 之间大致存在以下关系：

L_med＝100T_med

陈然 （1985） 曾得出某地区不同性质裂缝长度与裂缝间距的经验公式：

对于张裂缝，L＝1.89D＋0.56 （L/D＝2～2.5）；

对于剪裂缝，L＝2.94D＋1.17 （L/D＝3.5～10）。

式中：L——裂缝长度，m；D——裂缝间距，m。

（二） 裂缝孔隙度

裂缝性储集岩一般具有两种孔隙度系统，即双重孔隙介质。一种为基质岩块的孔隙介质，一种为裂缝和 （或） 溶洞的孔隙介质。基岩孔隙分布比较均匀，而裂缝与溶洞孔隙分布则很不均匀，这就造成了裂缝性储集岩的孔隙分布的非均质性。

岩石裂缝孔隙度定义为裂缝孔隙体积与岩石体积之比。用下式表示：

油气田开发地质学

式中：φ_f——裂缝孔隙度，％；V_f——裂缝孔隙体积，m³；V——岩石体积，m³。

裂缝孔隙度一般较小，大都小于0.5％。因此，当基岩孔隙度较大时，评价φ_f的精确度无多大意义，而只有当岩石孔隙度很小时 （φ<5％），评价φ_f才是重要的。裂缝孔隙度可通过裂缝宽度与密度、特殊岩心分析、三维岩心试验等方法求得，亦可用测井方法间接求取。

1. 利用岩心和野外露头观测的裂缝宽度和密度求取裂缝孔隙度的方法

如果通过岩心和野外露头观测获得了裂缝的平均宽度和体积密度资料，则可直接计算裂缝孔隙度。因为体积裂缝密度 （V_fD） 为：

油气田开发地质学

而裂缝总体积为裂缝总表面积与平均裂缝宽度的乘积，即 因此：

油气田开发地质学

实际上，体积裂缝密度并不容易测得，而测定面积裂缝密度则较容易，因此常用面积裂缝密度和裂缝平均宽度来求取裂缝的面孔率：

油气田开发地质学

式中：φ′_f——裂缝面孔率，小数；S_f——裂缝面积，m²；S——测量截面积，m²； ——裂缝平均宽度，m；L——测量截面积上裂缝总长度，m。

由此可见，裂缝孔隙度的大小与裂缝宽度和密度成正比。

2. 根据岩心和野外露头观测的裂缝宽度、间距等参数计算宏观裂缝孔隙度

裂缝孔隙度可用裂缝宽度 和间距 （D） 表示为：

油气田开发地质学

可根据研究区裂缝宽度 和间距 （D） 的取值范围和分布频率，按上式计算裂缝孔隙度。也可用图解的方法 （Nelson，1985） 求取，如图4-41所示。若有相似露头区，也可用露头得到的裂缝间距值代入上式计算φ_f。

图4-41 裂缝孔隙度与裂缝宽度和裂缝间距的关系

3. 实验室岩心测试方法求裂缝孔隙度

用岩心测试方法求出的是总孔隙度，即裂缝孔隙度和基质孔隙度之和。通常先用流体饱和法求取岩样的总孔隙度，然后再用压汞和铸体薄片法计算裂缝孔隙度。

除上述方法外，还可使含裂缝岩块吸入有色染料流体，然后用全息摄影方法求裂缝孔隙度。此外，CT扫描也是一种求裂缝孔隙度的精确而有效的手段。

4. 根据薄片观测的裂缝参数计算裂缝微观孔隙度

微观裂缝孔隙度可采用薄片面积法在镜下进行统计和计算，计算公式为：

油气田开发地质学

式中：b_i——第i条裂缝的宽度，m；l_i——第i条裂缝的长度，m；n——为裂缝条数；S——薄片面积，m²。

5. 双侧向测井裂缝孔隙度解释模型

四川油气田在20世纪80年代初开展了双侧向测井在裂缝性石灰岩与裂缝模型井 （水槽模型） 的应用和研究，证实了垂直裂缝具有双侧向正差异 （R_LLD >R_LLS），水平裂缝则为负差异 （R_LLD <R_LLS）。针对四川油气田碳酸盐岩裂缝以垂直裂缝为主，提出了利用双侧向测井计算裂缝孔隙度的公式 （廖明书，1980）：

油气田开发地质学

式中：R_LLD，R_LLS——深、浅双侧向电阻率，Ω·m；R_mf——泥浆滤液电阻率，Ω·m；a——经验系数。

1985年A.M.Sibbit用数值模拟获得了裂缝孔隙度值公式：

油气田开发地质学

式中：m_f——裂缝的孔隙度指数，数值为1～1.5，一般取1.3；K_r——裂缝畸变系数，数值为1～1.3，水平缝为1.3，垂直缝为1；R_Lb——岩块 （无裂缝层） 电阻率，Ω·m；R_LLS——浅双侧向电阻率，Ω·m。

哥伦比亚大学P. A.Pezard et al.（1990） 介绍了两条平行裂缝条件下宏观各向异性电性质的计算，即电导率张量矩阵。他们按二维模型简化计算，考察了不同倾角裂缝的双侧向测井响应，并得出计算裂缝孔隙度的模型：

垂直裂缝

油气田开发地质学

水平裂缝

油气田开发地质学

式中：C_LLD，C_LLS——深浅双侧向电导率，S/m；C_m——泥浆电导率，S/m。

1990年，塔指设立了双侧向测井物理模拟、数值模拟及解释研究课题。1990～1992年开展了大量应用研究，观测与研究岩心裂缝孔隙度，并用它刻度双侧向测井。1992～1996年完成双侧向测井的三维实体物理模拟、三维有限元与三维电导率张量矩阵数值计算、二维电导率张量矩阵数值计算。经对任意角度、任意裂缝宽度、多组裂缝数值计算、岩心观测与实际测井、测试应用研究，建立了正演的简化测井解释方法：

φ_f=(A₁C_LLS+A₂C_LLD+A₃)R_mf

对低角度缝，A₁＝-0.992417，A₂＝1.97247，A₃＝0.000318291；

对倾斜裂缝，A₁＝-17.6332，A₂＝20.36451，A₃＝0.00093177；

对高角度缝，A₁＝8.52253，A₂＝-8.242788，A₃＝0.00071236。

式中：R_mf——泥浆滤液电阻率，Ω·m；C_LLD，C_LLS——深、浅双侧向电导率，S/m。

6. 孔隙度测井计算裂缝孔隙度

对于裂缝性油气藏，油气储藏在裂缝孔隙 （包括与裂缝连通的溶洞孔隙） 与岩块孔隙中。储层总孔隙体积等于裂缝孔隙体积与岩块孔隙体积之和。并可表示为：

V_t ＝V_f＋V_b

式中：V_t——储层总孔隙体积，m³；V_f——裂缝孔隙体积，m³；V_b——岩块孔隙体积，m³。

等式两边除以储层体积，可获得储层总孔隙度 （φ_t）、裂缝孔隙度 （φ_f） 及岩块孔隙度 （φ_b） 的关系：

φ₁＝φ_f＋φ_b

（1） 总孔隙度计算

具有CSU系列和3700测井系列时，总孔隙度可应用补偿中子、密度资料根据Schlumberger图版或各种解释软件计算。但在一些老油田，孔隙度系列为中子伽马和声波时差，总孔隙度必须根据中子伽马计算，而计算图版是根据岩心分析结果确定。

（2） 岩块孔隙度计算

声波测井在水平裂缝处一般出现曲线的跳跃，不反映地层的孔隙特征，但在高角度裂缝和网状裂缝发育段，声波测井曲线反映地层的基质孔隙，即岩块孔隙。因此，岩块孔隙度可根据声波测井曲线确定。

（3） 裂缝孔隙度计算

根据体积模型，裂缝孔隙度可根据下式计算：

φ_f＝φ_t-φ_b

（三） 裂缝渗透率

裂缝性储集岩由裂缝和基质岩块组成，具有双重孔隙介质，因此存在两种渗透率，即裂缝渗透率和基岩渗透率。岩石总渗透率是这两种渗透率之和。通常，裂缝渗透率很高，而基岩渗透率相对较低，裂缝渗透率往往要高于基岩渗透率数百倍至数千倍以上。裂缝性储层的孔隙度与渗透率之间没有任何唯一的正比关系。例如，裂缝孔隙度很小，但由于裂缝连通性很好，因而渗透率很高；而基岩孔隙度虽然比裂缝孔隙度大，但它的孔隙连通性相对较差，因此基岩渗透率较低。

1. 裂缝渗透率

裂缝渗透率具有两种含义，即固有裂缝渗透率和岩石裂缝渗透率。

（1） 固有裂缝渗透率 （K_ff）

固有裂缝渗透率是流体沿单一裂缝或单一裂缝组系流动而与其周围基岩无关的裂缝渗透率。流体流动截面积只是裂缝孔隙面积。

图4-42给出了一个计算固有裂缝渗透率的简单模型。对于图中的裂缝(1)来说，裂缝平行于流动方向，根据流体驱动力与粘滞力的平衡方程，可知通过该裂缝的单位时间的流量 （Q_f）：

油气田开发地质学

式中：Q_f——通过裂缝的单位时间的流量，m³/s；a——岩块宽度，m；L——岩块长度，m；b——裂缝宽度，μm；p₁，p₂——上游和下游的压力，MPa；μ——流体粘度，mPa·s。

另一方面，根据达西定律，流经截面a·b的流量可表达为：

油气田开发地质学

式中：K_ff——固有裂缝渗透率，μm²；其他参数同上。

对比上述两式，则可求得固有裂缝渗透率 （K_ff）：

油气田开发地质学

对于裂缝(2)来说，裂缝与流动方向有一夹角α，则裂缝(2)的固有裂缝渗透率 （K_ff）：

油气田开发地质学

从上可知，固有裂缝渗透率与裂缝宽度和裂缝与流动方向的夹角有关。

图4-42 计算裂缝渗透率的简单地质模型

（2） 岩石裂缝渗透率

固有裂缝渗透率只与裂缝本身有关而与基质岩块没有关系。在常规计算渗透率时（根据达西方程），是将孔隙空间与岩石骨架作为统一的流体动力学单元来考虑的，因此，在以岩石为单元计算裂缝渗透率时，应将裂缝与基质岩块作为统一的流体动力学单元。这时所计算的裂缝渗透率为岩石裂缝渗透率。常用的裂缝渗透率即为岩石裂缝渗透率。

在用达西方程计算流体流量时，流动截面积就不是a·b了，而是a·h（h为岩石厚度），因此，有：

油气田开发地质学

式中：K_f——岩石裂缝渗透率，μm²；h——岩块厚度，m；其他参数同上。

将上式与前述Q_f公式对比，则可求得岩石裂缝渗透率K_f：

油气田开发地质学

即对于图4-42中的裂缝(1)来说，岩石裂缝渗透率可表达为

对于裂缝(2)来说，岩石裂缝渗透率K_f：

油气田开发地质学

岩石裂缝渗透率与固有裂缝渗透率的关系为：

K_f＝φ_f·K_ff

前面介绍的是单一裂缝的渗透率。对于具多条裂缝的岩石，裂缝渗透率则为所有单一裂缝渗透率之和。如对于一个由两组裂缝组系 （以A组、B组表示） 构成的裂缝网络来说，岩石裂缝渗透率为：

油气田开发地质学

式中：K_f——岩石裂缝渗透率，μm²；h——岩层流动截面的高度，m；α——裂缝组系A与流动方向的夹角，度；b_i——裂缝组系A中第i（i＝1，2，…，n） 条裂缝的宽度，μm；β——裂缝组系B与流动方向的夹角，度；b_j——裂缝组系B中第j （j＝1，2，…，m） 条裂缝的宽度，μm。

（3） 岩石总渗透率

裂缝性岩石的总渗透率为岩石裂缝渗透率与基质岩块渗透率之和，即：

K_t＝K_f＋K_m

式中：K_t——岩石总渗透率，μm²；K_f——岩石裂缝渗透率，简称裂缝渗透率，μm²；K_m——基质岩块渗透率，μm²。

由于裂缝渗透率与流动方向有关，因此岩石总渗透率亦取决于流动方向。在不同的流动方向上，具有不同的总渗透率值。

2. 裂缝渗透率测量方法

裂缝渗透率的确定方法主要有以下几种：

（1） 实验室岩心测试方法求裂缝渗透率

在实验室，可对同一深度的两块样品进行渗透率测定，其中一块样品有裂缝，一块没有裂缝，这时：

K_f＝K₁-K_m

（2） 利用岩心和野外露头观测的裂缝宽度和密度求取岩石裂缝渗透率

假设有一组裂缝，流动方向与裂缝平行，则：

油气田开发地质学

式中：K_f——裂缝渗透率，μm² ；L_fD——线性裂缝密度，条/m； ——裂缝平均宽度，μm。

在岩心和露头上测量出裂缝的线性密度和裂缝平均宽度，代入上式即得裂缝渗透率。

（3） 根据薄片观测的裂缝参数计算裂缝微观渗透率

微观裂缝渗透率 （K_f） 一般采用斯麦霍夫 （1969） 提出的薄片面积法在镜下统计和计算，计算公式为：

油气田开发地质学

式中：K_f——裂缝渗透率，μm²；b_i——第i条裂缝的宽度，μm；l_i——第i条裂缝的长度，μm；S——薄片面积，μm²；n——为裂缝条数，C——比例系数。

C值取决于微裂缝的分布，不同裂缝系统的C值如表4-1所示。

表4-1 不同裂缝系统的C值 （据斯麦霍夫，1969）

（四） 裂缝性储层的分类

根据岩石裂缝孔隙度和渗透率的相对大小以及基质储能和产能特征，可将裂缝性储层分为3类。

1. 裂缝型储层

裂缝提供了基本的储层孔隙度和渗透率。岩石裂缝孔隙度和渗透率均大于基质岩块的孔隙度和渗透率 （φ_f>>φ_m，K_f>>K_m）。基质岩块既无储能，又无产能，而裂缝既作为储层的储集空间 （几乎全为裂缝） 又作为渗流通道。

裂缝性泥岩储层、变质岩储层、泥质灰岩储层大都属于此类。

2. 裂缝性特低渗一致密储层

裂缝提供了基本的渗透率，而基质岩块提供了基本的孔隙度。岩块有一定孔隙度（φ_m>φ_f），具备储能。但由于渗透率低，因而基质岩块基本无产能，储层的产能主要依据裂缝的连通作用 （K_f≥K_m）。因此，在这类储层中，裂缝主要作为渗透通道，而作为储集空间的意义不大。

3. 裂缝性常规储层

裂缝提高和改善了储层的渗透率。基质岩块为常规储层，其孔隙度较高 （φ_m >>φ_f），具有储能，同时本身具有渗流能力，即具有产能。裂缝的作用仅是加大了储层的渗流能力，即主要作为渗流通道，增加基质岩块本身已具有的产能。

这类储层在我国东部古近-新近系油田较多，而最为典型的当属中东地区古近-新近系的阿斯马利石灰岩储层，其石灰岩基岩孔隙度在7.5％左右，渗透率为10×10^-3～20×10^-3μm²，本身具有较低的产能。但在裂缝的影响下，其储层渗透率达5000×10^-3μm²，从而使得储层具有很高的产能。

⑧ 碳当量公式和冷裂纹敏感性指数有什么意义

碳当量:
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。合金钢回(主要是低合金钢)除碳以外各种答合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。有许多碳当量指标，如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量，还有裂纹敏感性指标（实质上也是碳当量）。每一种元素的碳当量以1/X表示，X一般为正整数，由统计数据决定。若干元素的碳当量计算之和即各个1/X值之和。
碳当量与焊接性的关系:
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。有许多碳当量指标，如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量，还有裂纹敏感性指标(实质上也是碳当量)。每一种元素的碳当量以1/X表示，X一般为正整数，由统计数据决定。若干元素的碳当量计算之和即各个1/X值之和。同一元素在不同的碳当量计算法中其X值不同。不同研究者得到的X值也不相同。

⑨ 裂缝参数计算

研究区裂缝较为发育，储层物性较好，裂缝的发育程度决定了储层的发育程度。因此在前面研究复杂岩性储层孔隙度计算的基础上，如何利用测井资料定量或者半定量计算裂缝孔隙度就成为最重要的研究领域。

本区部分井具有成像测井资料，多数井只有常规测井资料。以少数井的成像测井资料处理为标定，建立基于常规测井资料评价裂缝孔隙度的方法是主要研究思路。以下分别讨论利用常规测井和成像测井资料计算裂缝孔隙度的理论和方法模型。

(一) 裂缝孔隙度的计算方法

1. 双侧向测井法

裂缝性地层，储层空隙空间由基质孔隙与裂缝组成，假设裂缝性地层的导电通路是裂缝流体与岩块孔隙流体并联组成，对这两部分导电体分别应用阿尔奇公式，有:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:R_lld，R_lls———分别为深、浅侧向电阻率;

R_w———地层水电阻率;

R_mf———泥浆滤液电阻率;

φ_b，φ_f———分别为基质孔隙度和裂缝孔隙度;

S_wb，S_wf———分别为基质和裂缝的含水饱和度;

S_xof———冲洗带裂缝含水饱和度;

m_b，m_f———分别为基质和裂缝的胶结指数;

n_b，n_f———分别为基质和裂缝的饱和度指数。由上式可以导出基于双侧向测井的裂缝孔隙度计算公式:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

对于裂缝性地层，裂缝中流体容易被泥浆或泥浆滤液驱替，因此式(4－24)中的S_wf和S_xof均可以近似看成1.0，即在侧向测井探测范围内裂缝100%被泥浆滤液充填;同时将上式中电阻率用电导率代替，从而将(4－24)式简化为:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式(4－25)就是利用双侧向测井计算裂缝孔隙度的模型。由该式可知，深浅双侧向的电阻率差异反映裂缝的发育程度。但应注意的是，单纯的深侧向或浅侧向一条电阻率曲线并不能反映裂缝发育程度，或者说岩石裂缝孔隙度高低与其电阻率之间并不是简单的线性关系。

2. 地区经验法

根据本研究区钻井取心和成像测井资料，结合常规测井资料综合研究，通过岩心分析资料或成像测井资料解释成果对常规测井资料进行标定，最终确定利用双侧向测井资料求取裂缝孔隙度的方法。其计算裂缝孔隙度(φ_f)公式如下:

当(R_d>R_s)时:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

当(R_d<R_s)时:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:φ_f———裂缝孔隙度;

R_d———深侧向电阻率测井;

R_s———浅侧向电阻率测井;

R_mf———泥浆滤液电阻率。

根据裂缝孔隙度公式，各井裂缝有效厚度段的孔隙度值由计算机自动计算得到。

3. Barlai公式

Barlai基于Archie公式提出了如下的裂缝孔隙度计算公式:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:R_msfl———微球形聚焦测井电阻率;

R_m———钻井液电阻率。

4. 成像测井法

成像测井采用的是斯仑贝谢公司的裂缝计算方法，基于标定到浅侧向电阻率以后的图像，在进行裂缝人工拾取后，采用有限元计算方法，可以进行裂缝孔隙度的计算。

孔隙度的计算公式为:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:W_i———第i条裂缝的平均宽度，mm;

L_i———第i条裂缝的单位井段L内(一般为1m)的长度，m;

D———井径，dm。

上述各种方法计算的裂缝孔隙度需用取心分析裂缝孔隙度数值进行标定。

(二) 裂缝张开度的计算方法

1. 常规测井法

该方法最早由斯仑贝谢测井公司西比特(A.M.Sibbit)等人提出，根据裂缝产状使用不同的计算公式。

(1) 高角度缝张开度计算公式

对高角度裂缝张开度用以下公式计算:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

ε———裂缝张开度，μm;

C_m———泥浆电导率，S/m。

(2) 低角度缝张开度计算公式

对低角度裂缝张开度用以下公式计算

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:C_b———基块电导率，ms/m。

C_b值可由与解释层邻近的非裂缝性地层读取，也可在求得解释层的孔隙度后，用下式近似计算:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

(3) 网状缝张开度计算公式

对于网状裂缝的张开度，可分别求出低角度裂缝和高角度裂缝的张开度，然后相加即得。

2. 成像测井法

在微电阻率成像测井图像上，张开的裂缝响应为颜色相对较深的高电导率异常。但由于裂缝的张开度通常比微电阻率成像测井的分辨率要小得多。因此，不能直接从图像上读出裂缝的张开度，但可以根据裂缝在微电阻率成像测井图像上的色度的深浅间接地计算。计算公式如下:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:a，b———与仪器有关的常数，其中b接近于零;

A———由裂缝造成的电导率异常的面积;

R_xo———侵入带电阻率;

R_m———钻井液电阻率;

ε———单条裂缝宽度，mm。

根据单条裂缝宽度，统计单位井段(1m)中裂缝轨迹宽度的平均值，就可以得到平均裂缝宽度。

用成像测井资料计算裂缝张开度的最大优点是不受裂缝产状限制，这是双侧向计算法无可比拟的。成像测井计算张开度方法的计算精度主要取决于裂缝拾取是否正确，真裂缝与假裂缝、天然裂缝与诱导裂缝能否鉴别准确，微细裂缝能否分辨出来。

(三) 裂缝渗透率的计算方法

1. 裂缝渗透率计算

根据国外有关资料表明，岩石的裂缝渗透率可由下式表示:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:K_f———固有裂缝渗透率，单位10^－3·μm²;

ε———裂缝张开度，单位为μm，其他参数同前。

2. 岩块渗透率计算

裂缝性油藏基块渗透率指的是无裂缝时的岩石渗透率，根据国外资料，岩块渗透率K_b与岩块孔隙度有如下经验关系:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

3.岩石总渗透率的计算裂缝性油气藏岩石的总渗透率K等于岩石裂缝渗透率与岩块渗透率之和:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

⑩ 石粉塑性指数和中性指数哪个是影响基层裂缝的原因

防治石灰稳定土基层缩裂的措施：
1、改善土质。石灰土缩裂与用土粘性有关，用土愈粘则缩裂愈严重，故应采用粘性较小的土或在粘性土中掺入砂性土、粉煤灰等，以降低土的塑性指数。石灰稳定土基层的干缩和温缩与材料中粗颗粒含量有关，粗颗料含量比例多，则干缩小，因此基层应使用粗粒含量多且具有一定级配的稳定土，使其级配符合密实嵌挤原理，不但会提高基层的强度、稳定性，而且具有较高的抗裂性。
2、控制压实度和含水量。压实时一定不要大于最佳含水量，而应略小于最佳含水量，同时严格控制压实度，尽可能达到最大压实度。压实时一定不要大于最佳含水量，而应略小于最佳含水量，同时严格控制压实度，尽可能达到最大压实度。
3、干缩最不利情况是石灰稳定土成型期，要重视初期养护，保证基层表面处于潮湿状态，防止干晒。在石灰稳定土施工结束后，要及早铺筑面层，使基层含水量不发生大的变化，以减轻干缩裂隙。
4、温缩的最不利季节为温度在0-10℃时，因此施工要在当地气温进入0℃前一个月结束，以防严重温缩。
5、防止基层裂缝反射还可在基层与沥青面层之间设置沥青碎石或沥青贯入式联结层，以防治裂缝反射。也可在石灰土与沥青面层间铺筑10-20cm的碎石隔离过渡层或玻璃纤维网格。