斯通利波在碳酸鹽巖儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)中的影響因素分析

趙新建 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023）

劉興禮 （中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000）

劉瑞林 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023）

張承森 （中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000）

斯通利波在碳酸鹽巖儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)中的影響因素分析

趙新建 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023）

劉興禮 （中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000）

劉瑞林 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北荊州434023）

張承森 （中石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒841000）

在縫洞型碳酸鹽巖地層評(píng)價(jià)中，應(yīng)用偶極子聲波測(cè)井技術(shù)結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料、電成像測(cè)井資料，能夠?yàn)闇?zhǔn)確進(jìn)行儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。以塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起新墾－哈拉哈塘地區(qū)為例，根據(jù)偶極子聲波測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)了鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔，分析了斯通利波在碳酸鹽巖儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)中的影響因素。研究表明，鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較短，斯通利波能夠很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性，鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較長(zhǎng)，斯通利波不能很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性。為此，測(cè)井時(shí)應(yīng)盡可能縮短鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子聲波的時(shí)間間隔。

斯通利波；裂縫；儲(chǔ)層有效性；時(shí)間間隔；泥餅

近年來(lái)，隨著長(zhǎng)源距和偶極子聲波測(cè)井儀器的發(fā)展，以及全波列陣列聲波測(cè)井資料分波處理方法的進(jìn)步，能夠較好地從聲波全波列中提取出地層的速度、衰減等聲學(xué)參數(shù)。利用偶極子聲波中的縱橫波衰減特性可以識(shí)別含氣碳酸鹽巖層［1］；應(yīng)用斯通利波的能量衰減和斯通利波反射系數(shù)可以判斷出裂縫在儲(chǔ)層中的位置及評(píng)價(jià)地層的滲透性［2～4］，進(jìn)而可以識(shí)別出碳酸鹽巖裂縫、孔洞型儲(chǔ)層。斯通利波的衰減要受到巖性變化、井內(nèi)流體特性、井眼條件和泥餅等因素的影響［5］。朱云生等［2］基于飽含流體的孔隙地層的聲波測(cè)井理論模型在不考慮井壁泥餅情況下建立了確定斯通利波的內(nèi)衰減系數(shù)和滲透率的圖版。

筆者利用斯通利波的衰減和反射特性，結(jié)合阿特拉斯公司的交叉偶極陣列聲波測(cè)井儀（XMACⅡ）和斯倫貝謝的偶極子橫波成像測(cè)井儀（DSI）在塔里木盆地新墾－哈拉哈塘地區(qū)實(shí)測(cè)了20多口井的聲成像資料，用實(shí)例說(shuō)明了斯通利波在碳酸鹽巖儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用情況，并重點(diǎn)探討了鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔對(duì)斯通利波儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)的影響。

1 工區(qū)概況

塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起新墾－哈拉哈塘地區(qū)油氣分布與富集不受局部構(gòu)造控制，而受奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的分布與發(fā)育程度控制。儲(chǔ)集空間類(lèi)型以溶蝕洞穴、孔、縫為主，在一定范圍內(nèi)儲(chǔ)層之間以裂縫系統(tǒng)溝通。整體上儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)，形成眾多具有相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)的巖性圈閉。利用地層微電阻率掃描成像（FMI或XRMI）可以觀測(cè)到井壁表面裂縫、孔洞發(fā)育情況，但不易確定裂縫、孔洞的徑向延伸情況，因而很難評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性。因此，對(duì)于該類(lèi)碳酸鹽巖巖溶型的地層，需要結(jié)合偶極子聲波測(cè)井資料才能及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出有效儲(chǔ)層。

2 斯通利波評(píng)價(jià)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的方法原理

斯通利波是一種界面波，在井內(nèi)沿井壁傳播，其能量隨著與井壁距離的增加呈指數(shù)衰減；斯通利波具有頻散性，其速度和能量的空間分布隨頻率而變化。在低頻時(shí)，斯通利波轉(zhuǎn)化為管波，其在井內(nèi)的傳播很像井內(nèi)的一個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，使井壁在半徑方向上產(chǎn)生膨脹和收縮。當(dāng)?shù)貙又写嬖谂c井眼相交的裂縫或連通孔隙時(shí)，由于井內(nèi)和地層中的流體可以自由連通，導(dǎo)致斯通利波能量降低，并在裂縫邊界形成反射斯通利波。

處理時(shí)，首先采用低通濾波技術(shù)從偶極子聲波全波列資料中提取出斯通利波信息，再通過(guò)對(duì)斯通利波數(shù)據(jù)的處理將反射斯通利波與直達(dá)斯通利波分開(kāi)，這樣可以有效地壓制直達(dá)斯通利波中的噪聲干擾。然后對(duì)反射斯通利波進(jìn)行波場(chǎng)分離，從反射斯通利波中分離出上行反射斯通利波和下行反射斯通利波，進(jìn)而可以對(duì)斯通利波的能量衰減、反射系數(shù)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行求取。反射系數(shù)是研究井徑變化、裂隙、地層界面等特征的一個(gè)有用工具，其計(jì)算公式為［4］：

r（ω）＝R（ω）／D（ω）（1）式中，r（ω）為反射系數(shù)；D（ω）為直達(dá)斯通利波的頻譜；R（ω）為反射斯通利波的頻譜。為了避免由于D（ω）接近0而出現(xiàn)的r（ω）的極值，式（1）可以由下面的公式來(lái)代替：

式中，D＊（ω）為D（ω）的共軛頻譜；E為D（ω）D＊（ω）的峰值。

筆者分別用斯倫貝謝公司的Geoframe和阿特拉斯公司eXpress工作站軟件對(duì)偶極子聲波DSI和XMACⅡ數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3 鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔對(duì)斯通利波有效性評(píng)價(jià)的影響

由于斯通利波是一種界面波，在井壁上產(chǎn)生和傳播，因此受井壁條件影響大。其主要是受碳酸鹽巖地層的巖性、井內(nèi)泥漿性能、井眼條件和泥餅等因素的影響。

通過(guò)對(duì)新墾－哈拉哈塘地區(qū)的20多口井的偶極子測(cè)井資料的處理發(fā)現(xiàn)，雖然在大部分情況下斯通利波可以準(zhǔn)確判斷出有效儲(chǔ)層，但也存在部分有效儲(chǔ)層段斯通利波無(wú)響應(yīng)的情況。為此，筆者通過(guò)統(tǒng)計(jì)解釋層段的儲(chǔ)層有效性、偶極子應(yīng)用效果、測(cè)井時(shí)的泥漿性能和鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔等來(lái)綜合分析斯通利波儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)的影響因素。

統(tǒng)計(jì)時(shí)以試油結(jié)果作為判斷儲(chǔ)層是否有效的標(biāo)準(zhǔn)，試油日產(chǎn)量超過(guò)10m3的解釋層段為有效儲(chǔ)層段，日產(chǎn)量低于10m3的解釋層段為無(wú)效儲(chǔ)層段。根據(jù)對(duì)偶極子聲波測(cè)井資料提取的斯通利波處理結(jié)果與常規(guī)測(cè)井資料、電成像資料綜合解釋劃分出了碳酸鹽巖儲(chǔ)層的解釋層段和儲(chǔ)層類(lèi)型，并統(tǒng)計(jì)了有試油資料的井的這些解釋層段的有效性。根據(jù)鉆井現(xiàn)場(chǎng)提供的泥漿性能，統(tǒng)計(jì)出了各井在測(cè)井時(shí)的泥漿密度和粘度情況。并對(duì)斯通利波判斷儲(chǔ)層的有效性做了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)。鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔以鉆遇儲(chǔ)層底部深度的時(shí)間為起始時(shí)間，到開(kāi)始測(cè)量偶極子時(shí)的時(shí)間為終止時(shí)間。在鉆井過(guò)程中，鉆至儲(chǔ)層底部深度后，整個(gè)儲(chǔ)層段才完全浸泡在泥漿之中。該區(qū)碳酸鹽巖井段偶極子測(cè)量范圍大都在100～300m之內(nèi)，大部分井測(cè)量長(zhǎng)度為100多米，只有極少數(shù)側(cè)鉆井及水平井的測(cè)量井段較長(zhǎng)，測(cè)井時(shí)一般采用上測(cè)，即從井底向井口測(cè)量，而且測(cè)量速度較快，這樣從井底測(cè)至儲(chǔ)層段所用時(shí)間較短，為了統(tǒng)計(jì)的方便忽略了這部分的損失時(shí)間。對(duì)無(wú)試油資料的井未作統(tǒng)計(jì)。

表1為鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)表。由表1可知，該區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫、溶蝕孔洞發(fā)育；測(cè)井時(shí)的泥漿性能除HAX03井的泥漿密度為1.2g／cm3外其余井均為1.18g／cm3；粘度也相差不大；鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔從31h到112h不等；斯通利波有效性評(píng)價(jià)與儲(chǔ)層有效性大部分符合。以時(shí)間間隔60h為界線，在鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與偶極子測(cè)量時(shí)間間隔60h以內(nèi)的12口井23個(gè)儲(chǔ)層段中，僅有4個(gè)偶極子有效性與試油結(jié)果不符，符合率達(dá)82.6%；時(shí)間間隔大于60h的7口井11個(gè)儲(chǔ)層段中，有3個(gè)偶極子有效性與試油結(jié)果不符，符合率為72.7%。

表1 鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)表

由以上數(shù)據(jù)可以分析判斷，對(duì)于大部分解釋層段，鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較短，斯通利波能夠很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性；鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較長(zhǎng)，斯通利波不能很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性。

4 實(shí)例分析

圖1（a）是HAXX1－6井661.0～667.0m井段測(cè)井綜合圖，其巖性為淺灰色灰?guī)r；自然伽馬值較低，井徑無(wú)變化，雙側(cè)向曲線有小的負(fù)差異，密度局部變小、聲波曲線局部變大；成像圖上可見(jiàn)該井段孔洞發(fā)育，有裂縫存在；斯通利波反射系數(shù)在661.0、664.0、665.5m處均有異常反映。2010年10月10～11日對(duì)HAXX1－6井578.99～671m井段酸壓求產(chǎn)，4mm油嘴，油壓22.6MPa，日產(chǎn)油110.3m3，累計(jì)產(chǎn)油300.7m3，日產(chǎn)氣5189m3，累計(jì)產(chǎn)氣12862m3，測(cè)試結(jié)論為油氣同層。

圖1（b）是HAXX1－5井622～627m井段測(cè)井綜合圖，其巖性為淺灰色灰?guī)r；自然伽馬值較低，井徑無(wú)變化，雙側(cè)向曲線有小的負(fù)差異，密度曲線變小，聲波曲線無(wú)明顯變化；成像圖上可見(jiàn)該層段孔洞發(fā)育，且有裂縫存在；但斯通利波反射系數(shù)無(wú)響應(yīng)。2011年4月2～3日對(duì)HAXX1－5井510～650m井段進(jìn)行酸壓求產(chǎn)，4mm油嘴排液，日產(chǎn)油62.07m3，含油49%～70%，累計(jì)產(chǎn)油185.97m3，日排殘酸56.85m3，累計(jì)排酸468.97m3，日產(chǎn)氣8874m3，測(cè)試結(jié)論為油氣同層。

由表1可知，HAXX1－6井661.0～667.0m井段和HAXX1－5井622～627m井段測(cè)井時(shí)的泥漿密度相同；HAXX1－6井粘度為47Pa·s，HAXX1－5井粘度為41Pa·s，相差不大；HAXX1－6井鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與偶極子測(cè)量時(shí)間間隔49h，比HAXX1－5井鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與偶極子測(cè)量時(shí)間間隔68h要少19h。

綜上可以判斷，2井在巖性、井內(nèi)泥漿性能、井眼條件等情況均相同且儲(chǔ)層物性大致相當(dāng)?shù)臈l件下，由于鉆遇儲(chǔ)層與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較長(zhǎng)導(dǎo)致HAXX1－5井斯通利波評(píng)價(jià)儲(chǔ)層為無(wú)效儲(chǔ)層。由此證明，鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較短時(shí)，斯通利波能夠很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性；鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔較長(zhǎng)，斯通利波不能很好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性。

圖1 有效儲(chǔ)層的斯通利波效果對(duì)比圖

5 結(jié) 論

1）通過(guò)對(duì)研究區(qū)測(cè)量偶極子聲波的井的處理結(jié)果與試油結(jié)果的對(duì)比分析表明，斯通利波在大多數(shù)情況下能夠較好地評(píng)價(jià)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的有效性。

2）鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子時(shí)間間隔的長(zhǎng)短跟泥餅的形成有關(guān)，進(jìn)而影響著斯通利波能量衰減對(duì)儲(chǔ)層有效性的評(píng)價(jià)。測(cè)井時(shí)應(yīng)盡量縮短鉆遇儲(chǔ)層時(shí)間與測(cè)量偶極子聲波的時(shí)間間隔。利用斯通利波資料進(jìn)行儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合其他測(cè)井資料綜合考慮分析，才能更準(zhǔn)確及時(shí)地評(píng)價(jià)出儲(chǔ)層有效性。

［1］信毅，劉瑞林，張曉明.利用縱、橫波品質(zhì)因子比值識(shí)別含氣碳酸鹽巖層［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（3）：308～310.

［2］朱云生，胡澍.應(yīng)用低頻斯通利波衰減評(píng)價(jià)地層滲透率［J］.測(cè)井技術(shù)，1995，19（6）：416～420.

［3］余春昊，李長(zhǎng)文.利用斯通利波信息進(jìn)行裂縫評(píng)價(jià)［J］.測(cè)井技術(shù)，1998，22（3）：273～277.

［4］Hornby B E，Johnston D L，Winkler K H，etal.Fracture evaluation using reflected Stoneley－wave arrivals［J］.Geophysics，1989，54（10）：1274～1288.

［5］章成廣，王冠貴，黃文新.井壁邊界條件和泥餅對(duì)聲波全波波形的影響［J］.測(cè)井技術(shù)，1992，16（5）：368～373.

［6］唐曉明，鄭傳漢.定量測(cè)井聲學(xué)［M］.趙曉敏譯.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［編輯］ 龍 舟

94 The Influential Factor Analysis of Stonely Wave in Evaluating the Effect of Carbonate Reservoirs

ZHAO Xin－jian，LIU Xing－li，LIU Rui－lin，ZHANG Cheng－sen

（First Authors Address：College of Geophysics and Oil Resources，Yangtze University，Jingzhou，434023，Hubei，China）

Dipole array sonic logging technique with conventional and electricity imaging logging provided technical support for accurate evaluation of reservoirs in fracture－voggy carbonate reservoir evaluation.By taking the Xinken－Halahatang Area of Lunnan Low Salience of the Tabei Uplift in Tarim Basin for example，statistics were made on the time interval between drilling reservoir and measured dipole array sonic log and the influencing factors of Stonely wave in carbonate reservoirs were analyzed.The result show that Stonely－wave can be used for better evaluating the effective reservoir better with the shorter time interval between drilling reservoir and measured dipole array sonic logging，therefore the time interval should be shortened as much as possible in well logging.

Stonely wave；fracture；reservoir effectiveness；time interval；mud cake

book=281,ebook=281

P631.84

A

1000－9752（2012）07－0094－04

2012－02－10

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05020－008－0004）。

趙新建（1985－），男，2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事碳酸鹽巖測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)工作。