正交多極子陣列聲波測井資料在ZH油田的應用

曾玉峰,韓雪(中石化勝利石油工程有限公司測井公司，山東 東營 257069)

1 前言

ZH油田油藏埋深較深，多數位于沙三段，物性較差，屬于低孔低滲儲層，另外儲層巖性復雜，砂礫巖體發育，巖石機械強度大，在開發投產或注水前需要壓裂，針對該問題，XMAC-Ⅱ測井可以提供橫波各向異性，評價地層應力大小和方向[1]，優化注采井網的部署；為檢測壓裂的效果，有必要再壓裂前后進行XMAC-Ⅱ測井，根據壓裂前后各向異性的對比分析檢測實際的壓裂高度和程度[2-4]。

2 XMAC-Ⅱ測井基本原理

2.1 XMAC-Ⅱ測井儀工作原理

XMAC-II測井儀是將一個單極陣列和一個偶極陣列正交組合在一起，兩個陣列配置是完全獨立的，各自具有不同的傳感器。單極陣列包括兩個單極聲源和8個接收器。聲源發射器發射的聲波是全方位的，既是柱狀對稱的，中心頻率為8kHz。偶極陣列是由兩個正交擺放(相差90°)的偶極聲源及8個交叉式偶極接收器組成，接收器間距為0.5英尺。每個深度點記錄12個單極源波形，其中8個為陣列全波波形(TFWV01)，4個為記錄普通聲波時差的全波波形(TNWV01)。每個深度點記錄32個多極源波形，即每個接收器記錄XX、XY、YX、YY 4個多極源波形，X、Y表示不同方位的發射器或接收器的方向，例如XY表示X方向發射器發射，Y方向接收器接收；YY則表示Y方向發射器發射Y方向接收器接收。

3 XMAC-II測井資料處理方法

XMAC-II測井資料處理方法主要包括地層縱波、橫波和斯通利波的時差提取、各向異性處理、巖石力學參數計算、壓裂高度預測、檢測等。

3.1 地層聲波時差的提取

XMAC-II測井獲得的數據為全波列聲波變密度圖，從陣列聲波數據中提取出縱波和橫波是各向異性分析等處理的基礎，目前，通常采用慢度—時間相關STC(Slowness-Time Coherence)技術從XMAC-II陣列波形中提取出地層的縱波、橫波及斯通利波時差。

3.2 地層各向異性分析

橫波分裂現象反映了裂縫性地層或應力不均衡地層的各向異性，故XMAC分析的地層各向異性即橫波各向異性。橫波各向異性是指快、慢時差之間的差異，快橫波的方位基本上指示了地層最大水平主應力方向。

3.3 壓裂高度檢測原理

通常，地層經有效的壓裂施工后由于壓裂縫的存在會使其各向異性明顯增大[5]，因此在壓裂施工前后各測一次XMAC-II測井，對比前后各向異性的強弱差異即可分析地層的壓裂效果及實際壓開的高度，該方法對于弱各向異性地層效果更加明顯。具體方法為將壓裂改造前后的各向異性成像圖進行對比，若地層被壓開，地層經壓裂后產生的裂縫及地應力的變化會使地層各向異性增大，在各向異性成像圖上表現為亮色的亮度增大，若地層未被壓開，前后各向異性差異較小或沒有差異。

4 XMAC-II測井資料在ZH油田的應用實例

4.1 地應力方向確定

以ZH區塊為例，通過ZH-1井XMAC測井資料各項異性結果來看，地層各向異性較弱，圖件顯示格式為第一道GR為自然伽馬曲線；DEV為井斜；AZSH為儀器方位曲線；第二道為深度道和地層各向異性玫瑰圖；第三道AN為百分比地層各向異性，ANIA為平均百分比地層各向異性；第四道，FWV為快橫波波形，SWV為慢橫波波形，WDST為計算各向異性開窗時間，WEND為計算各向異性關窗時間；第五道為快橫波方位各向異性成象圖；第六道FACR為快橫波方位角，Angle Uncertainty為快橫波方位角不確定性。反映了現今最大水平主應力方向為近北東-南西向。

利用XMAC提供的地應力方位，沿著最大主應力的方向布設注水井，建立了仿水平井開發井網，陸續在ZH1塊、ZH2塊、ZH31塊鉆新井25口，新建產能6.15萬噸，取得了較好效果

4.2 壓裂高度檢測

壓裂高度檢測以ZH-2為例，該井的壓裂井段為3830.0-3887.4米。分別對壓前和壓后的XMAC資料進行處理，對比壓裂前后的各向異性大小，可以得知，其中3843.0-3861.0米段壓裂前各向異性弱，壓裂后各向異性明顯增強，說明該段壓裂效果較好；32號層3866-3868米壓裂后各向異性增強，壓裂效果較好，其它層段各向異性變化不顯著，壓裂效果較差。

5 結語

(1)正交多極子陣列聲波井結合了單極和偶極聲波測井技術，能夠精確地進行聲波測量，提供地層縱波、橫波和斯通利波三種時差信息。

(2)橫波各向異性分析確定地層的最大主應力方向在油田注采井網的部署中可發揮重要的作用。

(3)對比壓裂前后地層的各向異性可以確定儲層的實際壓裂高度和壓裂效果，對后期的油氣開發有指導作用。

[1]朱留方.交叉偶極子陣列聲波測井資料在裂縫性儲層評價中的應用.測井技術，2003，27(3):225-227.

[2]林勇，蒲紅軍等.火成巖儲層XMAC套管井中壓裂裂縫評價及應用.石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2009,31(5):70-74.

[3]竇洪武.XMACⅡ測井技術在油田注水開發的初步應用.石油地質與工程，2010,24(4):70-72.