正交多极子阵列声波测井资料在ZH油田的应用

2022-09-11

1 前言

ZH油田油藏埋深较深, 多数位于沙三段, 物性较差, 属于低孔低渗储层, 另外储层岩性复杂, 砂砾岩体发育, 岩石机械强度大, 在开发投产或注水前需要压裂, 针对该问题, XMAC-Ⅱ测井可以提供横波各向异性, 评价地层应力大小和方向[1], 优化注采井网的部署;为检测压裂的效果, 有必要再压裂前后进行XMAC-Ⅱ测井, 根据压裂前后各向异性的对比分析检测实际的压裂高度和程度[2,3,4]。

2 XMAC-Ⅱ测井基本原理

2.1 XMAC-Ⅱ测井仪工作原理

XMAC-II测井仪是将一个单极阵列和一个偶极阵列正交组合在一起, 两个阵列配置是完全独立的, 各自具有不同的传感器。单极阵列包括两个单极声源和8个接收器。声源发射器发射的声波是全方位的, 既是柱状对称的, 中心频率为8k Hz。偶极阵列是由两个正交摆放 (相差90°) 的偶极声源及8个交叉式偶极接收器组成, 接收器间距为0.5英尺。每个深度点记录12个单极源波形, 其中8个为阵列全波波形 (TFWV01) , 4个为记录普通声波时差的全波波形 (TNWV01) 。每个深度点记录32个多极源波形, 即每个接收器记录XX、XY、YX、YY 4个多极源波形, X、Y表示不同方位的发射器或接收器的方向, 例如XY表示X方向发射器发射, Y方向接收器接收;YY则表示Y方向发射器发射Y方向接收器接收。

3 XMAC-II测井资料处理方法

XMAC-II测井资料处理方法主要包括地层纵波、横波和斯通利波的时差提取、各向异性处理、岩石力学参数计算、压裂高度预测、检测等。

3.1 地层声波时差的提取

XMAC-II测井获得的数据为全波列声波变密度图, 从阵列声波数据中提取出纵波和横波是各向异性分析等处理的基础, 目前, 通常采用慢度—时间相关STC (Slowness-Time Coherence) 技术从XMAC-II阵列波形中提取出地层的纵波、横波及斯通利波时差。

3.2 地层各向异性分析

横波分裂现象反映了裂缝性地层或应力不均衡地层的各向异性, 故XMAC分析的地层各向异性即横波各向异性。横波各向异性是指快、慢时差之间的差异, 快横波的方位基本上指示了地层最大水平主应力方向。

3.3 压裂高度检测原理

通常, 地层经有效的压裂施工后由于压裂缝的存在会使其各向异性明显增大[5], 因此在压裂施工前后各测一次XMAC-II测井, 对比前后各向异性的强弱差异即可分析地层的压裂效果及实际压开的高度, 该方法对于弱各向异性地层效果更加明显。具体方法为将压裂改造前后的各向异性成像图进行对比, 若地层被压开, 地层经压裂后产生的裂缝及地应力的变化会使地层各向异性增大, 在各向异性成像图上表现为亮色的亮度增大, 若地层未被压开, 前后各向异性差异较小或没有差异。

4 XMAC-II测井资料在ZH油田的应用实例

4.1 地应力方向确定

以ZH区块为例, 通过ZH-1井XMAC测井资料各项异性结果来看, 地层各向异性较弱, 图件显示格式为第一道GR为自然伽马曲线;DEV为井斜;AZSH为仪器方位曲线;第二道为深度道和地层各向异性玫瑰图;第三道AN为百分比地层各向异性, ANIA为平均百分比地层各向异性;第四道, FWV为快横波波形, SWV为慢横波波形, WDST为计算各向异性开窗时间, WEND为计算各向异性关窗时间;第五道为快横波方位各向异性成象图;第六道FACR为快横波方位角, Angle Uncertainty为快横波方位角不确定性。反映了现今最大水平主应力方向为近北东-南西向。

利用XMAC提供的地应力方位, 沿着最大主应力的方向布设注水井, 建立了仿水平井开发井网, 陆续在ZH1块、ZH2块、ZH31块钻新井25口, 新建产能6.15万吨, 取得了较好效果

4.2 压裂高度检测

压裂高度检测以ZH-2为例, 该井的压裂井段为3830.0-3887.4米。分别对压前和压后的XMAC资料进行处理, 对比压裂前后的各向异性大小, 可以得知, 其中3843.0-3861.0米段压裂前各向异性弱, 压裂后各向异性明显增强, 说明该段压裂效果较好;32号层3866-3868米压裂后各向异性增强, 压裂效果较好, 其它层段各向异性变化不显著, 压裂效果较差。

5 结语

(1) 正交多极子阵列声波井结合了单极和偶极声波测井技术, 能够精确地进行声波测量, 提供地层纵波、横波和斯通利波三种时差信息。

(2) 横波各向异性分析确定地层的最大主应力方向在油田注采井网的部署中可发挥重要的作用。

(3) 对比压裂前后地层的各向异性可以确定储层的实际压裂高度和压裂效果, 对后期的油气开发有指导作用。

摘要：ZH油田沙三段深层砂砾岩储层以岩性复杂、低孔低渗为主要特点, 在开发过程中需要进行压裂施工, 本文利用正交多极子阵列声波测井 (XMAC-Ⅱ) 资料分析得到了地层的横波各向异性及方位, 反映地层最大主应力方向的横波各向异性方位为井网的部署提供了依据;通过压裂前后的各向异性对比分析对压裂高度进行了检测。

关键词：XMAC-Ⅱ测井,横波各向异性及方位,压裂高度检测,井网部署