偶極橫波測井資料壓裂效果檢測技術(shù)應(yīng)用研究

王濤，王志美，高娜，劉美杰

（中石化勝利石油工程公司測井公司，山東東營257061）

偶極橫波測井資料壓裂效果檢測技術(shù)應(yīng)用研究

王濤，王志美，高娜，劉美杰

（中石化勝利石油工程公司測井公司，山東東營257061）

低滲透儲層滲流能力差，對其進(jìn)行水力壓裂后井壁產(chǎn)生裂縫，偶極橫波測井上會(huì)顯示為明顯的各向異性值增大，通過壓裂前后過套管偶極橫波測井，可以對壓裂效果進(jìn)行檢測。同時(shí)還可針對壓裂試油效果與測井綜合解釋不符合的儲層，應(yīng)用過套管偶極橫波測井提供套管外地層快慢橫波時(shí)差，反映射孔井段附近儲層各向異性特性，檢測出壓裂縫縱向延伸高度及裂縫走向，評估壓裂改造效果，確定試油與測井解釋不符的原因，提高試油成功率。

偶極橫波；各向異性；壓裂縫；壓裂效果檢測

隨著對油氣資源需求的不斷增長，迫切需要開發(fā)低滲透儲層［1］，為提高地層滲流能力，提高產(chǎn)能和儲層采收率，目前各油田的石油開采多采用壓裂工藝［2，3］。水力壓裂技術(shù)是石油勘探開發(fā)中不可缺少的一項(xiàng)配套技術(shù)、開發(fā)方式和增產(chǎn)手段，在油氣儲量發(fā)現(xiàn)與評價(jià)中發(fā)揮著重要支撐作用，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低滲透油氣藏的高效開發(fā)，保持常規(guī)油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，有助于老油田的開發(fā)調(diào)整及挖潛，實(shí)現(xiàn)特殊類型油氣藏的開發(fā)和增產(chǎn)。低滲透儲層裂縫欠發(fā)育，各向異性較弱，但當(dāng)井壁被壓裂形成裂縫時(shí)，各向異性值會(huì)有明顯的增大。此外，壓裂施工壓力、地應(yīng)力等會(huì)導(dǎo)致壓裂縫有不同程度的延伸，容易導(dǎo)致上下水層被壓開、儲層壓裂不徹底，產(chǎn)液量低等情況，無法確定壓裂施工是否對儲層進(jìn)行了有效的改造，因此需要對壓裂效果進(jìn)行檢測。

1　裂縫檢測技術(shù)［4］

傳統(tǒng)檢測水力壓裂裂縫高度的技術(shù)中，效果比較好的有油井溫度測量法和放射性同位素示蹤法。

1.1井溫測井

油井溫度測量法是在壓裂前先測出地層基準(zhǔn)溫度剖面，然后在壓裂時(shí)將冷或熱的壓裂液壓入裂縫中，在壓裂結(jié)束后測量的井溫曲線在裂縫段會(huì)發(fā)生溫度異常，根據(jù)井溫曲線上的溫度異常范圍來確定裂縫的高度。該方法井溫曲線的異常范圍靠人為確定，因而不夠準(zhǔn)確，相應(yīng)的壓裂縫高度存在較大誤差，只能定性評價(jià)壓裂效果。

1.2放射性同位素示蹤法

該方法測量裂縫高度可以分兩種方法進(jìn)行：（1）在支撐劑中混入示蹤劑，壓裂后用伽馬射線測井法測量放射性示蹤劑，以了解支撐裂縫的方位和幾何形態(tài)；（2）在施工最后時(shí)在壓裂液中加入示蹤劑，再進(jìn)行伽馬射線測井，這種方法與井溫測量法相互補(bǔ)充，可提高確定裂縫高度精度。該方法簡捷，作業(yè)時(shí)間短，但存在施工時(shí)間受限、放射性物質(zhì)對儲層有污染、放噴排出的液體處理困難等弊端。

2　偶極橫波測井進(jìn)行壓裂效果檢測

過套管偶極橫波成像進(jìn)行壓裂縫檢測的基礎(chǔ)是在原來趨于各向同性的地層中，壓裂縫發(fā)育段對應(yīng)較強(qiáng)的各向異性，在壓裂施工過程中，壓裂縫的形態(tài)取決于地層應(yīng)力的大小和方向，裂縫方位平行于最大水平主應(yīng)力方向［5］。研究認(rèn)為壓裂層垂向主應(yīng)力大于水平主應(yīng)力，壓裂縫以垂直縫為主，它的存在會(huì)改變井周地層的各向異性［6］。

由于砂泥巖地層裂縫不發(fā)育，各向異性較弱，但當(dāng)井壁被壓裂形成裂縫時(shí)，各向異性值會(huì)有明顯的增大，在偶極聲波測井上表現(xiàn)為較強(qiáng)的快慢橫波能量差。通過分析XMAC測井資料壓裂前后地層各向異性大小的變化可反應(yīng)壓裂縫延伸情況，從而定性分析壓裂效果、裂縫延伸范圍及壓裂縫走向。

2.1測井施工設(shè)計(jì)

在壓裂層段固井質(zhì)量良好的前提下，進(jìn)行至少兩次偶極橫波測井施工。

（1）壓裂前套管井測井資料采集：此次偶極橫波測井主要為獲取壓裂前套管內(nèi)地層橫波速度各向異性信息。若裸眼測井時(shí)進(jìn)行了偶極橫波測井資料的采集，可進(jìn)行壓裂層位優(yōu)選、壓裂高度預(yù)測及壓裂施工參數(shù)設(shè)計(jì)等，也可通過資料對比，分析固井質(zhì)量對各向異性的影響。

（2）壓裂后套管井測井資料采集：在對目標(biāo)層段進(jìn)行儲層壓裂改造后，進(jìn)行套管內(nèi)第二次偶極橫波測井，獲取儲層壓裂改造后套管內(nèi)地層速度各向異性的大小和方向，與壓裂前的各向異性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，地層各向異性發(fā)生變化的井段反映壓裂縫的延伸高度。

2.2測井處理解釋

對偶極橫波資料進(jìn)行處理，計(jì)算各向異性大小及快橫波方位。通過分析下套管前后各向異性的變化，研究固井質(zhì)量對偶極橫波測井資料采集以及處理的影響；對比壓裂前后各向異性的變化，分析壓裂縫可能的延伸高度及壓裂縫走向，最終對壓裂效果進(jìn)行評價(jià)。

2.3裂縫性地層各向異性分析

裂縫性地層中，入射橫波信號會(huì)分為質(zhì)點(diǎn)平行裂縫震動(dòng)的快橫波和垂直裂縫震動(dòng)的慢橫波。地層高角度裂縫常常引起地層各向異性，并且隨著裂縫角度的增高，各向異性變強(qiáng)，快橫波方位與裂縫走向一致；低角度裂縫橫波各向異性不明顯；網(wǎng)狀縫的無規(guī)律性，使得各向異性互相抵消，表現(xiàn)出較小的各向異性值。

偶極橫波測井方法判斷裂縫發(fā)育情況直觀簡捷。由于壓裂縫的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致壓裂前后各向異性變化，因此各向異性變化的井段為壓裂縫產(chǎn)生的井段，即產(chǎn)生壓裂縫的高度。該方法解決了壓裂層縱橫向延伸和應(yīng)力場變化等問題，且測井時(shí)間不會(huì)受限制，不會(huì)對儲層造成污染，可在老井中實(shí)施。

圖1　B4-5-X114井壓裂前后對比圖

3　壓裂效果實(shí)例分析

3.1壓裂出油

B4-5-X114井為勝利油區(qū)的一口生產(chǎn)井，為檢測壓裂效果先后進(jìn)行了兩次偶極橫波測井。壓裂前后各向異性處理成果對比圖（見圖1），第一道為自然伽馬，第二道為深度道、25 m統(tǒng)計(jì)的各向異性玫瑰圖，第三道為壓裂前各向異性大小，第四道為壓裂前各向異性成像圖，第五道為壓裂后各向異性大小，第六道為壓裂后各向異性成像圖，第七道為快橫波方位，第八道為解釋結(jié)論。該井射孔井段1 613 m～1 641 m。對比可見壓裂后各向異性值在1 592 m～1 648 m井段明顯增大，分析認(rèn)為該井段發(fā)育壓裂縫，壓裂縫走向89°。本井段壓裂后日產(chǎn)油16 t，水1.7 m3，壓裂效果較好。

3.2壓裂竄槽

S3-15-12井為勝利油區(qū)2005年投產(chǎn)的一口生產(chǎn)井，2014年對該井進(jìn)行壓裂施工，壓裂目的層為館陶組34號油層（3 358.7 m～3 362.9 m）。壓裂施工井段3 350 m～3 363 m。壓裂前后對比可見壓裂縫底界約為3 363 m，向上延伸至3 338 m，32、33號含油水層被壓開，發(fā)生竄槽，該井日產(chǎn)油5 t，水2.3 m3，含水54%（見圖2）。

圖2　S3-15-12井壓裂前后對比圖

3.3壓裂縫閉合

X1井為新疆探區(qū)的一口參數(shù)井，射孔井段2 340 m～2 361 m，壓裂前后各向異性在2 339 m～2 361 m井段發(fā)生變化，但變化率較小，壓裂縫走向111°（見圖3）。

圖3　X1井壓裂前后對比圖

該井地層壓力系數(shù)0.6，分析認(rèn)為，由于該井地層壓力較小，上覆地層壓力的影響使壓裂縫閉合，從而導(dǎo)致壓裂后所測資料顯示各向異性較小，儲層未得到有效改造。該井壓裂后日產(chǎn)油0.5 t～0.6 t，水2.3 m3～3.0 m3。

4　結(jié)論

（1）壓裂前后地層各向異性的變化反應(yīng)壓裂縫延伸情況，包括壓裂縫延伸高度及走向。

（2）利用偶極橫波測井資料可分析儲層是否被有效壓裂改造，為開采、注水等提供依據(jù)，同時(shí)還可為老井開發(fā)提供技術(shù)支持。

［1］陸大衛(wèi).測井在石油工程中的應(yīng)用［C］.北京：石油工業(yè)出版社，1996：1-3.

［2］李宗田，李鳳霞，等.水力壓裂在油氣田勘探開發(fā)中的關(guān)鍵作用［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（5）：76-79.

［3］霍玉雁，岳喜洲，孫建孟.測井資料在壓裂設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2008，32（5）：446-450.

［4］馬新仿，張士誠.水力壓裂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.河南石油，2002，16（1）：44-47.

［5］李志明，張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：358-359.

［6］李高仁，石玉江，等.過套管偶極橫波成像測井壓裂縫高度檢測技術(shù)［J］.測井技術(shù)，2011，35（4）：376-379.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.06.005

TE357.14

A

1673-5285（2015）06-0016-04

2015－03-31

國家科技重大專項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”，項(xiàng)目編號：2011ZX05006-002。

王濤，男（1983-），工程師，主要從事測井資料處理解釋方法研究工作，郵箱：jennywenna@126.com。