遠(yuǎn)探測(cè)聲波技術(shù)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造中的應(yīng)用

范文同，劉冬妮，程紅偉，位江巍，朱 雷，吳紅軍

(1.中國(guó)石油塔里木油田分公司 油氣工程研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油氣田公司 采油一廠(chǎng)，陜西 西安 710000；3.中國(guó)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)

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遠(yuǎn)探測(cè)聲波技術(shù)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造中的應(yīng)用

范文同1，劉冬妮1，程紅偉2，位江巍1，朱 雷3，吳紅軍1

(1.中國(guó)石油塔里木油田分公司 油氣工程研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油氣田公司 采油一廠(chǎng)，陜西 西安 710000；3.中國(guó)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)

準(zhǔn)確的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)是儲(chǔ)層改造的前提，常規(guī)測(cè)井可以準(zhǔn)確描述井筒儲(chǔ)層的發(fā)育情況，而遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)可以探測(cè)井旁約30 m以?xún)?nèi)的儲(chǔ)層發(fā)育情況，二者結(jié)合，可使儲(chǔ)層描述更為精細(xì)。介紹了遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。借助遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)提供的井旁?xún)?chǔ)層發(fā)育層段可以更準(zhǔn)確地確定射孔和改造層段，結(jié)合井旁?xún)?chǔ)層發(fā)育的規(guī)模可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)改造液用量。改造后的酸壓測(cè)試解釋得到的井旁?xún)?chǔ)集體發(fā)育特征與遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)解釋結(jié)論相吻合，二者資料相互印證，證實(shí)了遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)資料的可靠性及其在優(yōu)化儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用。

遠(yuǎn)探測(cè)聲波；儲(chǔ)層改造；儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)；改造設(shè)計(jì)

碳酸鹽巖油氣藏已成為塔里木盆地最主要的油氣儲(chǔ)量和產(chǎn)量的增長(zhǎng)點(diǎn)。碳酸鹽巖地層巖性復(fù)雜，儲(chǔ)集空間及儲(chǔ)集層類(lèi)型多樣，具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，這給儲(chǔ)層改造綜合評(píng)價(jià)帶來(lái)了挑戰(zhàn)性的難題。利用常規(guī)測(cè)井并結(jié)合成像測(cè)井資料，能夠評(píng)價(jià)縫洞性碳酸鹽巖儲(chǔ)集層類(lèi)型、流體性質(zhì)，定量計(jì)算儲(chǔ)集層參數(shù)，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的有效性[1-5]。但受目前測(cè)井技術(shù)徑向探測(cè)深度的制約，目前測(cè)井僅能夠?qū)哺浇?～3 m的儲(chǔ)集層作出評(píng)價(jià)。對(duì)于碳酸鹽巖地層，井筒鉆遇儲(chǔ)集層不好，井旁可能有儲(chǔ)集體發(fā)育。遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井能夠探測(cè)井眼外約30 m內(nèi)的地層聲阻抗異常，反映井旁?xún)?chǔ)層發(fā)育情況[6,7]。在儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)中將遠(yuǎn)探測(cè)聲波與常規(guī)測(cè)井資料有機(jī)結(jié)合，可以提高對(duì)縫洞性碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的綜合評(píng)價(jià)能力，這對(duì)儲(chǔ)層改造井段的確定和改造設(shè)計(jì)尤為重要。

1 遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井原理

1.1 基本原理

遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井的原理與二維地震方法相似，測(cè)量的主要目的是用反射縱波對(duì)地層的反射面進(jìn)行成像。當(dāng)儀器上的聲源被激發(fā)時(shí)，其產(chǎn)生的聲波可以按照傳播方向分為2類(lèi)。一類(lèi)是直接沿井傳播的波,包括滑行縱波、滑行橫波、導(dǎo)波以及斯通利波,即井中的模式波；另一類(lèi)是聲源輻射到井外的能量,它在地層中被地質(zhì)構(gòu)造界面反射回到井中并被儀器的接收器所接收,這些波在聲波測(cè)井中稱(chēng)為反射波，它們的振幅比起井中的模式波通常要小得多。當(dāng)測(cè)井儀器位于地層的上部或下部時(shí)，聲波能量在地層的下界面或上界面反射回來(lái)被接收器接收，這些波即為測(cè)井聲波中的反射波[8,9]。因此對(duì)這些反射波進(jìn)行偏移處理，以得到井筒附近儲(chǔ)集體的波阻抗圖像(圖1)。

1.2 主要功能

遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井不僅能對(duì)井筒之外約30 m范圍內(nèi)與水平面夾角的探測(cè)范圍為20°～90°的斷層、界面、縫洞儲(chǔ)集體進(jìn)行清晰成像，而且能夠給出井旁構(gòu)造距井筒的距離、裂縫縱向發(fā)育高度、裂縫角度等基本信息；并且還能定性識(shí)別井旁縫洞儲(chǔ)集體的發(fā)育規(guī)模及其距井筒的距離。

圖1 聲波反射波測(cè)井原理及其探測(cè)范圍Fig.1 The principle and detection range of the reflected wave of acoustic wave

1.3 典型儲(chǔ)層響應(yīng)特征

塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層基質(zhì)孔隙度很低，儲(chǔ)集空間以次生的孔、洞、縫為主，不同的儲(chǔ)集類(lèi)型在遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井圖像上有不同的響應(yīng)特征[1,10,11]。遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井通常出兩道圖像，一道下行波反射波成像圖，左右值坐標(biāo)指示從左到右，距離井筒變近；一道上行波反射波成像圖，左右坐標(biāo)指示從左到右，距離井筒變遠(yuǎn)；顏色指示從地層接收到的聲波強(qiáng)度強(qiáng)弱，從藍(lán)到紅指示反射強(qiáng)度增大(圖2)。

圖2(a)井旁裂縫。若井旁(或過(guò)井筒)發(fā)育裂縫，在遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井上行、下行波圖像上會(huì)出現(xiàn)一條連續(xù)的、過(guò)井筒的聲阻抗反射信號(hào)，并且發(fā)育井旁裂縫的層段一般都伴有過(guò)井筒的裂縫。

圖2(b)溶蝕孔洞。孔洞型儲(chǔ)集層一般是在原生孔隙發(fā)育的地帶經(jīng)過(guò)溶蝕改造或沿著縫合線(xiàn)、裂縫面溶蝕擴(kuò)大形成的。遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井解釋成果圖的上、下行波均表現(xiàn)為雜亂無(wú)章的斑點(diǎn)或斑塊，沒(méi)有規(guī)則的反射界面，且整體的反射強(qiáng)度不是很強(qiáng)。

圖2(c)洞穴型。當(dāng)鉆遇洞穴時(shí)，測(cè)井易于識(shí)別。在微電阻率成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)為由極板拖行而產(chǎn)生的暗色條帶夾局部亮色團(tuán)塊或所有極板全是黑色。在遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井圖中，洞穴發(fā)育井段上行波和下行波都有很強(qiáng)的聲波反射信息，洞穴上、下部也存在一組強(qiáng)反射聲阻抗界面，是洞頂、洞底的裂縫面所引起的強(qiáng)反射，這與成像測(cè)井有一定的對(duì)應(yīng)性。

圖2(d)井旁致密。當(dāng)測(cè)量井段井旁?xún)?chǔ)層致密，儲(chǔ)集體不發(fā)育時(shí)，遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像測(cè)井圖中沒(méi)有明顯的反射體。

上述井旁?xún)?chǔ)集層典型響應(yīng)特征圖如2所示。

圖2 不同儲(chǔ)層類(lèi)型遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井典型響應(yīng)特征Fig.2 The typical response of remote detection acoustic wave from the different reservoirs

2 遠(yuǎn)探測(cè)聲波技術(shù)在儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

A2井位于構(gòu)造東斜坡北部較低部位，緊鄰優(yōu)質(zhì)海相烴源巖，油氣源充足，奧陶系良里塔格組頂面具有典型的巖溶風(fēng)化殼地貌特點(diǎn)，該井處于巖溶發(fā)育的有利部位。該井試油段距強(qiáng)振幅中心約30 m，平面圖上良里塔格組儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為大面積連片的強(qiáng)振幅區(qū)(圖3)。

遠(yuǎn)探測(cè)聲波技術(shù)在測(cè)井處理綜合圖中通常以圖像形式標(biāo)示(圖4)。圖4中第1道為巖性道，包含自然伽馬、井徑等曲線(xiàn)；第2道為深度道；第3道為鉆井取心道；第4道為氣測(cè)顯示；第5道為電阻率曲線(xiàn)；第6道為孔隙度測(cè)井信息，包含聲波、中子、密度曲線(xiàn)；第7～9道為測(cè)井解釋的孔洞孔隙度、裂縫孔隙度和地層滲透率曲線(xiàn)；第10道為成像測(cè)井道；第11道為測(cè)井解釋巖性；第12道為測(cè)井解釋的儲(chǔ)層級(jí)別；第13、14道為遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井得到的圖像。氣測(cè)錄井在6 721～6 724 m井段有氣測(cè)顯示有一3 m氣層，氣層全烴值由0.25%上升到11.32%，C1組分由0.002 3%上升到9.126 7%，該層組分齊全(鉆井液密度為1.10 g/cm3)。在6 725.33～6 733.53 m(錄井井段)取心1筒，獲0.77 m熒光巖心。后效全烴值最高為4.48%，組分齊全。測(cè)井解釋該井奧陶系良里塔格組儲(chǔ)集層段巖性致密，儲(chǔ)集層較差，孔隙度小于1.8%,電阻率大于1 000 Ω·m，成像測(cè)井在該井段僅解釋出1條過(guò)井筒的0.4 m高的裂縫。常規(guī)測(cè)井解釋井眼附近儲(chǔ)層不發(fā)育，綜合評(píng)價(jià)為Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層。

但遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井解釋結(jié)果顯示，該井在井筒5 m之外存在強(qiáng)反射聲阻抗界面，解釋該井段為井旁裂縫層段，層厚26 m，距離井筒約5～10 m，綜合分析認(rèn)為該界面是有裂縫界面引起的強(qiáng)反射(圖4)。該井對(duì)儲(chǔ)層段進(jìn)行裸眼常規(guī)測(cè)試過(guò)程中開(kāi)井流動(dòng)壓力曲線(xiàn)呈一條直線(xiàn)，關(guān)井壓力恢復(fù)緩慢，壓力曲線(xiàn)反映測(cè)試層為特低滲透性?xún)?chǔ)集層。為獲取地層產(chǎn)能，必須進(jìn)行儲(chǔ)層改造。

圖3 A2井過(guò)井十字地震剖面Fig.3 The seismic cross-section of A2 well

圖4 A2井測(cè)井處理綜合Fig.4 The well-logging comprehensive chart of A2 well

2.2 儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)在儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)中主要用來(lái)綜合評(píng)價(jià)儲(chǔ)層，可以使儲(chǔ)層改造技術(shù)人員了解井筒附近儲(chǔ)集體的發(fā)育情況，借此來(lái)優(yōu)化射孔層段及改造用液規(guī)模，以期得到最好的改造效果。儲(chǔ)層改造井段的選取通常參考測(cè)井解釋結(jié)論，本井測(cè)井解釋三類(lèi)儲(chǔ)層井段，6 720～6 730 m，共計(jì)10 m。按照常規(guī)的改造經(jīng)驗(yàn)，改造井段只選擇測(cè)井解釋結(jié)果較好的層段，即三類(lèi)儲(chǔ)層6 720～6 730 m井段。本井新增加的遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)成像顯示：井旁?xún)?chǔ)集層較發(fā)育，在6 719～6 745 m井段發(fā)育明顯的反射體，解釋為井旁天然裂縫，距離井筒距離約5～10 m。綜合測(cè)井解釋結(jié)論，優(yōu)化選取本井6 713～6 745 m井段作為改造對(duì)象。

改造工藝方面，參考以往碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造經(jīng)驗(yàn)，擬采用大規(guī)模前置液造長(zhǎng)縫、溝通近井筒儲(chǔ)集體和遠(yuǎn)井筒可能存在的儲(chǔ)集體，提高泄油氣面積。泵入酸液采用交聯(lián)酸與膠凝酸多級(jí)注入方式以提高人工裂縫的導(dǎo)流能力，最大程度獲取地層產(chǎn)能，提高單井產(chǎn)量。采用酸壓設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維數(shù)值模擬，得到結(jié)果為：酸蝕縫長(zhǎng)83 m左右，酸蝕縫寬2.85 mm，酸蝕縫高39.7 m。酸壓模擬使用液體總計(jì)500方，其中壓裂液用量240方，酸液用量260方，該井酸壓設(shè)計(jì)泵注程序如表1所示。

表1 A2井酸壓設(shè)計(jì)泵注程序

2.3 改造效果后評(píng)估

通過(guò)對(duì)A2井酸壓施工曲線(xiàn)進(jìn)行分析，該井在擠注膠凝酸過(guò)程中油壓平穩(wěn)上升，指示人造裂縫向前延伸，沒(méi)有溝通裂縫、孔洞儲(chǔ)集體的明顯跡象。在擠交聯(lián)酸后期和擠交凝酸期間，在排量穩(wěn)定的情況下，泵壓出現(xiàn)了持續(xù)下降，說(shuō)明人工裂縫溝通了井筒附近的有利儲(chǔ)集體。停泵測(cè)壓降20 min，壓力下降了30.6 MPa，指示地層吸液能力較強(qiáng)，溝通的儲(chǔ)積體物性好(圖5)。采用酸壓后評(píng)估軟件擬合人工動(dòng)態(tài)裂縫， 擬合得到的人工裂縫長(zhǎng)度177.4 m，動(dòng)態(tài)裂縫高度40.4 m，人工酸蝕裂縫長(zhǎng)度90 m左右，平均酸蝕裂縫寬度0.19 cm，最大酸蝕裂縫導(dǎo)流能力360 mD·m，酸蝕裂縫幾何尺寸模擬如圖6所示。

圖5 A2井酸壓效果分析Fig.5 The acid pressure effect analysis of A2

圖6 A2井酸壓裂縫幾何尺寸Fig.6 The hydraulic fracture shape of A2

該井酸壓后采用5 mm油嘴求產(chǎn)，折合日產(chǎn)油:15方、日產(chǎn)氣113 284方。

通過(guò)酸壓施工的壓力數(shù)據(jù)擬合得到的裂縫半長(zhǎng)與導(dǎo)流能力關(guān)系曲線(xiàn)分析，人工裂縫在向前延伸到8 m左右時(shí)，遇到井旁縫洞儲(chǔ)集體，延伸至36 m左右，裂縫穿過(guò)井筒縫洞體(圖5(b))。酸壓測(cè)試解釋成果與遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)解釋結(jié)論相互印證，證實(shí)了遠(yuǎn)探測(cè)聲波反射波成像資料的可靠性及其在優(yōu)化儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用。

3 結(jié) 論

1)遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料可以綜合評(píng)價(jià)井筒及井筒附近的儲(chǔ)層發(fā)育情況；

2)儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)方面，借助遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井技術(shù)和常規(guī)測(cè)井資料，可以細(xì)化改造層段，優(yōu)化改造規(guī)模，使儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)更為合理和準(zhǔn)確；

3)由于該技術(shù)探測(cè)范圍有限，而儲(chǔ)層改造動(dòng)用的地層范圍尺度更大，其解釋成果在應(yīng)用到改造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以充分考慮。

[1]張承森,肖承文,劉興禮,等.遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井在縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].新疆石油地質(zhì),2011,32(3):325-328.

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[10]郭洪波,居大海,曹江寧,等.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)[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2014,36(8):65-70.

[11]Xiao Chengwen. Characterizing fractured-vuggy carbonate reservoirs quantitatively based on the integration of well and seismic[C]//SPWLA 51th Annual Logging Symposium. 2010.

The Application of Remote Detection Acoustic Wave Technique to Carbonate Reservoir Reconstruction

Fan Wentong1,Liu Dongni1,Cheng Hongwei2,Wei Jiangwei1,Zhu Lei3,Wu Hongjun1

(1.ResearchInstituteofPetroleumEngineering,TarimOilfieldCompany,KorlaXinjiang841000,China;2.No.1OilProductionSite,ChangqingOilfieldCompany,Xi'anShanxi710000,China;3.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,TarimOilfieldCompany,KorlaXinjiang841000,China)

Accurate reservoir evaluation is the premise of reservoir reconstruction. The conventional logging can describe accurately the developmental condition of wellbore reservoir,but the logging technique of the remote detection acoustic wave is capable to detect the developmental condition of reservoir nearly 30 meters beside a wellbore and combination of two could more accurately describe the reservoir. This paper introduces the application of remote detection acoustic wave logging technique to reservoir reconstruction in carbonate formation. The reservoir development section of the well provided by the remote detection acoustic wave logging technique can determine accurately the perforation and transformation layer and it can design optimally the consumption of reforming liquid. The post-performance of acid pressure test indicates that the reservoir developmental characters nearby well is the same as the interpretation results of remote detection acoustic wave logging technique. The result shows that this technique is reliable and has an effective application in optimal reservoir reconstruction.

remote detection acoustic wave; reservoir reconstruction; reservoir evaluation; reconstruction design

1672—7940(2016)06—0701—06

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.06.003

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：2011ZX5046-4)

范文同(1983-)，男，工程師，碩士，主要從事儲(chǔ)層改造及測(cè)井工程應(yīng)用方面研究工作。E-mail: fanwt-tlm@petrochina.com.cn

P631.5

A

2016-09-10