正交偶極聲波在東濮凹陷文23塊儲(chǔ)氣庫(kù)井中的應(yīng)用

楊元坤

摘要：本文提到偶極聲波測(cè)井在枯竭氣藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及流體識(shí)別中的應(yīng)用，并針對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)井進(jìn)行綜合解釋分析，取得了較明顯的效果。

關(guān)鍵詞：偶極聲波測(cè)井；縱橫波速度比；泊松比；氣層識(shí)別

引言

文23塊儲(chǔ)氣庫(kù)井構(gòu)造上位于東濮凹陷中央隆起帶北部文留構(gòu)造文23塊，目的層為沙四1～6。該氣藏已經(jīng)枯竭，地層壓力系數(shù)一般在0.2-0.3，通過(guò)對(duì)東濮凹陷儲(chǔ)氣庫(kù)井正交偶極聲波測(cè)井資料的分析，發(fā)現(xiàn)該資料在識(shí)別氣層、評(píng)價(jià)裂縫和計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)等方面，具有其它測(cè)井資料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

1 測(cè)量原理及解釋方法介紹

偶極技術(shù)采用偶極聲源，當(dāng)偶極子聲源振動(dòng)時(shí)，很像一個(gè)活塞，能使井壁一側(cè)的壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，使井壁產(chǎn)生擾動(dòng)，形成輕微的擾曲，這種由井眼擾曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切擾曲波具有頻散特性，在低頻時(shí)傳播速度趨近于橫波。偶極橫波測(cè)井實(shí)際上是通過(guò)對(duì)擾曲波的測(cè)量來(lái)計(jì)算地層橫波速度，在適當(dāng)?shù)陌l(fā)射頻率下，無(wú)論在大井眼井段還是非常慢速的地層中都能得到較好的測(cè)量結(jié)果。ECLIPS5700測(cè)井系統(tǒng)中的交叉偶極子陣列聲波（XMAC-II）將一個(gè)單極陣列和一個(gè)偶極陣列組合在一起，兩個(gè)陣列配置是完全獨(dú)立的，各自具有不同的傳感器。

2 資料應(yīng)用研究

2.1鑒別巖性

理論上，不同的巖性縱橫波速度比有所不同，因此利用縱橫波速度比可以大致確定地層的巖性。一般情況下，砂巖縱橫波速度比為1.58-1.8，灰?guī)r為1.9，白云巖為1.8，泥巖為1.936。但在多數(shù)地區(qū)若縱橫波速度比為1.9-2.2時(shí)，可以認(rèn)為地層為破裂巖體或有大量裂縫發(fā)育，含水砂巖的縱橫波速度比隨孔隙度和泥質(zhì)含量的增大而增大，隨地層壓實(shí)程度和有效應(yīng)力的降低而增大。

圖1井是做了5口井的泥巖和砂巖段縱橫波速度比頻率圖，儲(chǔ)氣庫(kù)井中砂巖和泥巖的縱橫波速度比差異明顯，泥巖縱橫波速度比大致在1.8-2.0之間，砂巖縱橫波速度比大致在1.7-1.84之間。

2.2識(shí)別氣層

孔隙中含有天然氣時(shí)，縱波速度顯著降低，但橫波主要沿巖石骨架傳播，與孔隙流體性質(zhì)關(guān)系很小。因此在巖石孔隙度一定的情況下，隨含氣飽和度的增大，Vp/Vs降低，因此利用縱橫波速度比可以劃分氣層。實(shí)踐表明，東濮凹陷儲(chǔ)氣庫(kù)井含氣層縱橫波速度比小于1.7，通常在1.58-1.68之間。同時(shí)，利用縱橫波速度比與泊松比的交會(huì)圖也能很好的對(duì)氣層進(jìn)行識(shí)別。

圖2顯示，在經(jīng)典圖版上[2]，氣層和水層在圖上能較好的區(qū)分開(kāi)來(lái)，干層基本上分別在藍(lán)色線上方。圖3顯示，氣層分布在右下方，縱橫波速度比和泊松比減小的方向。

2.3判斷裂縫發(fā)育井段[1]

利用偶極聲波測(cè)井技術(shù)評(píng)價(jià)裂縫主要方法：聲波變密度圖像上顯示V字型或X字型波紋，斯通利波反射成果圖上顯示反射系數(shù)較高，同時(shí)當(dāng)裂縫存在時(shí)，波在傳播中發(fā)生反射或折射而損失部分能量，這使得其處理的能量圖上能量曲線值降低，縱波、橫波、斯通利波會(huì)出現(xiàn)波滯后現(xiàn)象。

圖4為B井偶極聲波變密度圖和電成像成果圖，在3022-3026米和3041-3045米斯通利波反射圖像在相應(yīng)井段交錯(cuò)出現(xiàn)V字型條紋，指示裂縫發(fā)育；電成像成果圖顯示低角度張開(kāi)縫發(fā)育。二者解釋結(jié)果一致，表明裂縫及特征識(shí)別準(zhǔn)確可靠。

2.3巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算

利用偶極聲波資料和常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，可以分析巖石機(jī)械性能和井眼穩(wěn)定性。計(jì)算泊松比、楊氏模量、剪切模量、地層破裂壓力、出砂指數(shù)等參數(shù)。這些參數(shù)能夠?yàn)橛?jì)算水力壓裂高度、出砂時(shí)的采氣壓差、射孔穩(wěn)定性和鉆井中的井眼垮塌等方面提供可靠依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用正交偶極聲波測(cè)井資料，在文23塊儲(chǔ)氣庫(kù)井儲(chǔ)層中識(shí)別氣層、評(píng)價(jià)裂縫、研究地層各向異性等方面有較好的應(yīng)用效果。計(jì)算的巖石力學(xué)參數(shù)為合理選擇鉆井泥漿比重，判別井眼垮塌層段；為后期石油工程提供了幫助。

如果將正交偶極聲波測(cè)井與巖心、聲電成像資料有機(jī)結(jié)合，對(duì)疑難層的解釋一定能夠取到更好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]朱留方. 交叉偶極子陣列聲波測(cè)井資料在裂縫性儲(chǔ)層中的應(yīng)用.測(cè)井技術(shù)。

[2]趙立新等. 聲波測(cè)井新技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐，石油工業(yè)出版社。

（作者單位：中原石油工程公司地球物理測(cè)井公司）