勘探开发实践表明,裂缝型油气藏已成为21世纪油气增储上产的主要领域之一。D气田作为中石化在鄂尔多斯盆地重要的天然气生产基地之一,在上古生界不断获得油气勘探突破的同时,下古生界奥陶系碳酸盐岩裂缝型储层对气藏规模化开发的影响逐渐显现。然而,对该区裂缝的发育特征及地质成因、测井识别与有效性评价、分布规律及其与气藏关系尚不明确,极大制约了规模化开发的推进。为此,论文以D气田下古生界奥陶系风化壳碳酸盐岩裂缝为研究对象,开展裂缝发育特征与地质成因、测井识别与有效性评价、裂缝分布规律与气藏关系的研究,着力建立一套裂缝的测井评价与预测方法,全面认识裂缝发育对天然气产能的影响,为研究区规模化开发提供技术支撑。首先,立足钻井取心资料,对裂缝宏观发育特征(包括裂缝缝面特征、形态、产状、充填、裂缝长度和宽度等)开展统计和分析;同时,对岩心采样,并开展配套岩石物理实验,获取裂缝微观特征及所蕴含的地质信息。在此基础上,结合研究区域构造、岩溶体系研究成果,以及裂缝充填物稳定同位素测定、岩石声发射实验和包裹体测试等实验结果,对裂缝的地质成因和形成期次进行综合分析,进一步明确裂缝发育类型及差异化特征。其次,采用岩心刻度常规测井的方法,定性、定量评价裂缝:①采用取芯,辅以钻井、录井及测试等资料对测井资料进行标定,开展裂缝常规测井响应特征分析,建立裂缝与测井响应特征的联系;②采用敏感性分析、归一化及特征变量相关性分析等多步优化法,综合运用贝叶斯函数和逐步判别分析开展有效裂缝的非线性识别;③在裂缝识别的基础上,对裂缝孔隙度、宽度等参数进行定量计算,并与岩心裂缝观察和成像测井裂缝参数计算结果进行对比分析,分岩性建立了裂缝有效性测井评价标准。最后,在裂缝发育特征、测井识别、定量评价研究基础上,对裂缝的纵向和平面发育主控因素进行分析,开展裂缝分布评价,并结合测试数据,进一步分析裂缝在天然气疏导、富集中的作用。通过上述研究,形成了一套适合D气田下古生界奥陶系碳酸盐岩储层裂缝识别、测井有效性评价和分布预测方法,并取得了以下认识:研究区虽然以垂直裂缝和高角度裂缝发育为主,但裂缝有效性较差,大部分裂缝被方解石、泥炭质及白云石充填,未充填的有效缝仅占19.9%;纵向上,M55亚段黑色灰岩地层裂缝最为发育,M51和M52白云岩地层裂缝发育次之,但有效裂缝线密度更高。构造裂缝、风化裂缝、溶蚀裂缝为研究区发育的主要裂缝类型。其中构造裂缝发育呈现多期次性,以燕山—喜山期发育为主;风化、溶蚀裂缝发育纵向上呈现分带性,风化溶蚀裂缝发育于第一期岩溶垂直渗流带(M51、M52),溶蚀裂缝主要发育于第二、三期岩溶带(M53-5亚段)充填裂缝测井响应特征不明显,但部分未充填低角度张性构造裂缝表现为声波时差值增大、密度值减小;半充填—未充填构造缝在微球型聚焦测井曲线上呈现“平台或尖刺状”电阻率降低特征;规模较大、延伸较远,充填程度较低的高角度构造缝,双侧向测井呈现一定程度的正幅度差,且伴有井眼扩径现象。研究区以微裂缝发育为主,裂缝孔隙度平均值为0.26%,裂缝宽度平均值为0.012mm。M5104白云岩地层有效裂缝孔隙度大于0.35%,裂缝宽度大于0.019mm;M55灰岩地层有效裂缝孔隙度大于0.31%,裂缝宽度大于0.015mm。构造变形、岩溶古地貌及岩层厚度是研究区裂缝发育三大主控因素。基于岩层厚度及构造裂缝密度两个主控因子的组合评价方法所建立的裂缝主要发育层段(M51、M52和M55)裂缝分布评价图表明:M51-2亚段裂缝主要发育于岩溶高地、岩溶斜坡等陡壁拉张区与构造作用叠合区域;M55亚段则表现为受岩性控制下的构造裂缝与坍塌溶蚀缝叠加的发育规律。M51-5亚段广泛发育且相互连通的裂缝体系不仅为上覆石炭系太原组天然气向下运移至马家沟组提供了通道,而且在平面上的岩溶高地、岩溶斜坡等陡壁拉张区与构造作用叠合区域及纵向上有效裂缝较发育的M51、M52亚段形成了天然气局部富集区,单井测试产能较高。