遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井在哈拉哈塘地區(qū)的應(yīng)用與評(píng)價(jià)

郭洪波，居大海，曹江寧

吳大成，吳興能，朱志芳 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

劉紅艷 （中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司，天津300280）

遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的探測(cè)深度為3～10m，能夠?qū)h(yuǎn)離井壁地層的孔、洞、縫的空間展布進(jìn)行評(píng)價(jià)，為地質(zhì)分析和試油方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。塔里木油田自2009年引進(jìn)該技術(shù)以來，先后在哈拉哈塘、塔中等地區(qū)53口井中采集了遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井技術(shù)，其中在哈拉哈塘地區(qū)應(yīng)用最為廣泛。隨著遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，資料也越來越豐富，為深入研究遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井資料奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者針對(duì)哈拉哈塘地區(qū)大量的遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井資料進(jìn)行了分析總結(jié)，建立了哈拉哈塘地區(qū)遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波在不同儲(chǔ)層的典型響應(yīng)圖版，同時(shí)對(duì)適應(yīng)性以及存在問題等方面進(jìn)行了分析和總結(jié)。

1 基本原理

常規(guī)聲波測(cè)井測(cè)量的是沿井壁折射的縱波、橫波和制導(dǎo)波 （包括偽瑞利波和斯通利波），井內(nèi)聲源輻射到地層深處的縱波和橫波能量能夠被井旁的裂縫、地層和溶蝕孔洞等不連續(xù)聲阻抗界面反射回井內(nèi)［1］，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波測(cè)井測(cè)量的就是縱波反射波或模式轉(zhuǎn)換波，如圖1所示。井旁的裂縫或?qū)咏缑媾c井眼的關(guān)系有2種，即相交或不相交。對(duì)于與井眼相交的裂縫，當(dāng)儀器位于裂縫上方或下方時(shí)會(huì)引起滑行縱波反射，即為測(cè)井聲波中的反射波；當(dāng)儀器跨越高角度裂縫時(shí)，向地層輻射的縱波或橫波會(huì)發(fā)生模式轉(zhuǎn)換，即模式轉(zhuǎn)換波［2］。這些波的振幅比起井中的模式波來說通常要小得多，對(duì)這些反射波進(jìn)行偏移處理，可以得到井旁裂縫或地層構(gòu)造的圖像。對(duì)圖像進(jìn)行綜合分析能夠識(shí)別井旁高角度裂縫、層界面或?qū)鄬舆M(jìn)行橫向追蹤。

圖1 聲波反射波測(cè)井示意圖

2 應(yīng)用分析

2．1 哈拉哈塘地區(qū)地質(zhì)背景

目前哈拉哈塘地區(qū)是塔里木油田碳酸鹽巖勘探的重要領(lǐng)域之一，哈拉哈塘地區(qū)位于塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起的西部斜坡帶，整體表現(xiàn)為向西傾沒的大型鼻狀構(gòu)造，南鄰北部坳陷，西接英買力低凸起。哈拉哈塘地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要分布在奧陶系一間房組 （O1yj）和鷹山組 （O2ys），其發(fā)育情況受沉積環(huán)境、巖溶及構(gòu)造斷裂作用等多重因素控制，巖石類型以顆?；?guī)r為主，其儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度很低，儲(chǔ)集空間以次生的孔，洞、縫為主，將其復(fù)雜的儲(chǔ)層空間組合劃分為4種儲(chǔ)層類型，即裂縫型、孔洞型、裂縫孔洞型、洞穴型。對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層的多樣性以及強(qiáng)烈的非均質(zhì)性和各向異性，常規(guī)測(cè)井無法評(píng)價(jià)井筒以外的儲(chǔ)層，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的出現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)這一空白。

2．2 遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井采集情況

到2013年底，在哈拉哈塘地區(qū)20口井中成功采集遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井資料 （表1），主要的目的層都集中在O1yj和O2ys。

表1 哈拉哈塘地區(qū)遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井統(tǒng)計(jì)表

2．3 應(yīng)用效果分析

通過對(duì)哈拉哈塘地區(qū)20口井的遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井資料進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)后認(rèn)為，20口井中有16口井應(yīng)用效果良好 （表2），說明遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井對(duì)井筒以外的儲(chǔ)層判斷提供了很好的依據(jù)。

通過對(duì)研究區(qū)20口井的系統(tǒng)分析，厘定了遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井在哈拉哈唐塘地區(qū)的適用范圍，具體表現(xiàn)為以下幾方面：

1）井眼無有效儲(chǔ)層，而井旁有儲(chǔ)層的情況下，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的應(yīng)用效果好。

表2 哈拉哈塘地區(qū)遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井效果統(tǒng)計(jì)表

以該類型典型井哈D井為例，在地震剖面上有利儲(chǔ)層以 “串珠”發(fā)育為特征，“串珠”平面形狀呈橢圓形，東西向長149m，南北寬74m。靶點(diǎn)位于 “串珠”中心，距離 “串珠”邊緣最大半徑為110m，最小半徑為18m，但是該井實(shí)鉆確偏離串珠。由于偏離串珠，該井O1yj的6650～6720m井段，測(cè)井解釋儲(chǔ)層較差，孔隙度小于1．8%，電阻率大于1000Ω·m，地層微電阻率掃描成像測(cè)井在6688m附近僅有2條低角度裂縫，綜合評(píng)價(jià)為Ⅲ類儲(chǔ)層。從遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井解釋成果圖上看，在6674～6687m、6697～6705m、6705～6723m共3個(gè)井段上、下行反射波在距井壁4～10m的地方有明顯的反射信息，說明該處存在波阻抗差異；而從地層微電阻率掃描成像解釋成果圖上看井壁裂縫不發(fā)育（圖2）。綜合分析認(rèn)為，該3個(gè)井段的強(qiáng)反射為井旁裂縫，結(jié)合地層微電阻率掃描成像分析認(rèn)為該3個(gè)井段的裂縫未穿過井壁。

在對(duì)哈D井6598～6697m進(jìn)行裸眼常規(guī)測(cè)試，開井壓力始終不變，反映地層為低滲透性儲(chǔ)層。由于遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井反映井旁儲(chǔ)層比較發(fā)育，對(duì)該井進(jìn)行酸化壓裂。由哈D井的酸化壓裂施工曲線 （圖3（a））可以看出，擠交聯(lián)酸液注入過程壓力平穩(wěn)，變化不大，人造裂縫正常延伸，沒有溝通縫、洞儲(chǔ)層的跡象；當(dāng)改注入交聯(lián)酸攜砂液時(shí)，壓力有明顯下降，說明溝通了縫、洞儲(chǔ)層。試油獲得高產(chǎn)，用4mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)油37．18m3，日產(chǎn)氣794m3。

利用酸化壓裂施工的壓力數(shù)據(jù)擬合出裂縫半長與導(dǎo)流能力關(guān)系曲線 （圖3（b）），分析認(rèn)為，在裂縫延伸方向15m處遇到縫洞體。酸化壓裂測(cè)試結(jié)果證實(shí)了遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井對(duì)井旁儲(chǔ)層的解釋是正確的。

2）井眼儲(chǔ)層不發(fā)育、厚度較小，而井旁儲(chǔ)層發(fā)育、厚度大的情況下，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的應(yīng)用效果好。

以該類型典型井哈J井為例，該井O1yj的6700～6730m井段，從常規(guī)測(cè)井資料看，儲(chǔ)層不發(fā)育，厚度較??；從地層微電阻率掃描成像測(cè)井上看，在6717．5m處只發(fā)育一條裂縫，測(cè)井解釋6172～6178m為Ⅱ類儲(chǔ)層，厚度為6m，儲(chǔ)層類型孔洞型［3，4］（圖4）。該井段遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像圖中出現(xiàn)明顯的反射信息異常，在井旁5～10m處存在強(qiáng)反射聲阻抗界面，分析認(rèn)為該界面是由裂縫面引起的，解釋6690～6714m為井旁裂縫儲(chǔ)層段，厚度為24m，距井壁距離5～10m。經(jīng)過對(duì)該井段酸化壓裂測(cè)試，獲得高產(chǎn)油流，用4mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)油109．4m3，日產(chǎn)氣15715m3。

圖2 哈D井測(cè)井處理綜合圖

圖3 哈D井酸化壓裂效果分析圖

圖4 哈J井測(cè)井處理綜合圖

3）對(duì)于洞穴型儲(chǔ)層，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的應(yīng)用效果好。

以該類型典型哈F井為例，該井在6701～6702m井段存在洞穴型儲(chǔ)層，該儲(chǔ)層常規(guī)測(cè)井資料顯示dh擴(kuò)大，qAPI明顯升高，ρ大幅降低，Δt和Фn跳躍，ρlld、ρlls降低，在地層微電阻率掃描成像測(cè)井的圖像上表現(xiàn)為暗色條帶夾局部亮色團(tuán)塊狀，由于厚度較小，測(cè)井綜合解釋為1m長的洞穴型儲(chǔ)層 （圖5）。

圖5 哈F井測(cè)井處理綜合圖

在該井段的遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井圖中，上行波和下行波都出現(xiàn)很強(qiáng)的聲波反射信息，并且在反射信息上部、下部也存在幾組強(qiáng)反射聲阻抗界面，整體厚度達(dá)幾十米，經(jīng)過分析認(rèn)為，強(qiáng)聲波反射信息為洞穴型儲(chǔ)層的表現(xiàn)，其上部和下部的聲阻抗界面為洞頂縫和洞底縫的表現(xiàn)，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井解釋結(jié)果為一套38m長的洞穴系統(tǒng)。根據(jù)遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井解釋結(jié)果，在洞穴儲(chǔ)層上部和下部各解釋一層4m的裂縫型儲(chǔ)層，經(jīng)過酸壓測(cè)試，在6680～6708m井段獲得工業(yè)油流，日產(chǎn)油15．63m3。

2．4 不同儲(chǔ)層類型的典型響應(yīng)特征

通過對(duì)哈拉哈塘地區(qū)20口井的研究和分析，得出遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井對(duì)不同儲(chǔ)層的響應(yīng)特征圖版，共4種類型，分別為過井壁裂縫型 （圖6（a））、高角度井旁裂縫型 （圖6（b））、洞穴系統(tǒng)型（圖6（c））和溶蝕孔洞或網(wǎng)狀裂縫型 （圖6（d））。圖版的建立為在哈拉哈塘地區(qū)更好地利用遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖6 不同儲(chǔ)層類型的典型響應(yīng)特征

3 結(jié)論

1）遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井能夠探測(cè)井眼3～10m范圍內(nèi)的聲阻抗反射異常，進(jìn)而評(píng)價(jià)井旁儲(chǔ)層的發(fā)育情況，提出儲(chǔ)層酸壓措施建議，在哈拉哈塘地區(qū)應(yīng)用效果較好。

2）井眼儲(chǔ)層物性越差，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的應(yīng)用效果越好。

3）遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井對(duì)于井旁3～10m異常反射體的方位、類型、規(guī)模以及充填情況還無法判斷，存在一定的局限性。

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