近遠(yuǎn)井測(cè)井測(cè)試技術(shù)綜合評(píng)價(jià)壓裂裂縫分布

溫柔,楊學(xué)武,劉東明,鄭小敏,許陽

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司測(cè)井評(píng)價(jià)中心,陜西西安710077;2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司,陜西西安710021)

0 引 言

在低滲透、超低滲透油藏開發(fā)中,往往需要通過壓裂技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改造,提高儲(chǔ)層的連通空間和泄流面積,有效擴(kuò)大滲流通道,提高產(chǎn)能。然而,壓裂結(jié)果的好壞直接關(guān)系到最終油氣開采效果[1]。判斷壓裂效果的好壞首先需要了解壓裂裂縫的形態(tài),水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)和偶極聲波成像技術(shù)可以對(duì)注水壓裂的施工效果進(jìn)行監(jiān)督評(píng)價(jià),取得了較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果[2-5]。井中微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在接收高頻信號(hào)方面優(yōu)勢(shì)明顯,通過監(jiān)測(cè)井中多級(jí)三分量檢波器記錄微地震事件信號(hào),利用縱橫波聯(lián)合定位反演方法求出破裂源位置,分析所有破裂源能量及整體形態(tài),及時(shí)提供壓裂過程中裂縫空間三維成像展布信息[6-8]。偶極聲波測(cè)井是利用橫波分裂原理,通過偶極聲波探測(cè)成像技術(shù)對(duì)其進(jìn)行成像,可以對(duì)裂縫的縱向高度給予準(zhǔn)確評(píng)價(jià)[9-11]。

長(zhǎng)慶油田某區(qū)塊X90-5井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部五里灣一區(qū),該區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層平均孔隙度12.69%,滲透率1.81×10-3μm2,儲(chǔ)層物性較差,屬于典型的低孔隙度低滲透率油藏,平均單井產(chǎn)能1.8 t/d。本文以該井為例,開展了壓裂井及周圍采油井偶極聲波成像測(cè)井及井中微地震測(cè)試,對(duì)該壓裂井的壓裂裂縫形態(tài)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),并結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析給出的加密調(diào)整建議。

圖1 X90-5井長(zhǎng)62地層壓裂前后各向異性成果對(duì)比圖

1 偶極聲波成像

偶極聲波成像測(cè)井技術(shù)利用橫波分裂原理,當(dāng)橫波遇到各向異性介質(zhì)時(shí),橫波將分裂成質(zhì)點(diǎn)平行于裂縫走向的快橫波震動(dòng)(SH)和質(zhì)點(diǎn)垂直于裂縫走向的慢橫波震動(dòng)(SV),快橫波偏振方向與地層高角度裂縫的走向平行,代表最大水平主應(yīng)力方向[12-13]。由于壓裂后近井地帶所形成的裂縫多為垂直縫或高角度縫,因此,通過壓前、壓后儲(chǔ)層快慢橫波時(shí)差及能量分析對(duì)比,分析壓前、壓后儲(chǔ)層的各向異性分布及差異,能夠?qū)毫蚜芽p高度和裂縫開啟強(qiáng)度進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。

通過對(duì)X90-5井過套管偶極聲測(cè)井波資料處理,得到壓裂前射孔段附近的地層各向異性分布與壓裂后的地層各向異性分布。從圖1壓裂前后地層各向異性對(duì)比圖可以看出,1 792.00 ～1 802.00 m井段各向異性及快慢橫波能量差明顯大于壓裂前各向異性及快慢橫波能量差,且裂縫中下部能量較強(qiáng),裂縫開啟強(qiáng)度較大。綜合能量差、時(shí)差各向異性、平均各向異性以及各向異性成像圖分析認(rèn)為,近井地帶壓裂縫深度為1 792.00 ～1 802.00 m段,延伸高度為10.00 m,未壓開上部高含水層,裂縫高度控制很好。該井射孔段(1 794.5 ～1 795.5 m)附近壓裂前后快橫波方位大約為NE向50°～60°左右,判斷為該次壓裂層位最大水平主應(yīng)力方向;而壓裂后1 797.5～1 798.0 m、1 900.5～1 801.5 m井段快橫波方位變化較大,說明井筒周圍裂縫呈多方向發(fā)育。

2 井中微地震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

井中微地震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裂形成的人工裂縫進(jìn)行實(shí)時(shí)定位,提供裂縫延伸方向及裂縫長(zhǎng)度、寬度、高度、壓裂段兩翼對(duì)稱性及破裂機(jī)制,為壓裂裂縫空間展布特征、破裂點(diǎn)密度及能量對(duì)井下裂縫開啟形態(tài)提供實(shí)時(shí)詳細(xì)的參數(shù),指導(dǎo)壓裂現(xiàn)場(chǎng)對(duì)裂縫縫網(wǎng)的控制和油氣田后續(xù)勘探開發(fā)的壓裂裂縫評(píng)價(jià)[14-15]。

2018年對(duì)X90-5井進(jìn)行井中微地震測(cè)試,在鄰井X90-3井中放置三分量檢波器進(jìn)行微地震數(shù)據(jù)采集,具體現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工參數(shù)見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工參數(shù)數(shù)據(jù)表

震級(jí)代表微地震事件能量的大小,破裂震級(jí)大約在-2.5里氏,b值揭示震群的期望發(fā)震數(shù)量和可能的震級(jí)大小,一般b值約為2代表與壓裂注水相關(guān)的微地震活動(dòng),b值約為1代表原有斷層等構(gòu)造活動(dòng)引起的微地震事件。壓裂監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,破裂震級(jí)大約在-2.5里氏,壓裂計(jì)算b值為2.27,說明裂縫主要是由于壓裂注水引起(見圖2)。

對(duì)井中微地震監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析處理,共反演出高信噪比微地震點(diǎn)40個(gè)。圖3顯示,微地震點(diǎn)分布大致呈北偏東55°方向,壓裂段兩翼裂縫發(fā)育較對(duì)稱,其中NE向裂縫高度12 m,SW向裂縫高度相18 m,且微地震點(diǎn)相對(duì)密集,壓裂段處裂縫高度為12.0 m,裂縫整體長(zhǎng)度213 m,其中NE向長(zhǎng)度84 m,SW向長(zhǎng)度129 m(見表2)。

圖2 X90-5井壓裂監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖3 X90-5井壓裂微地震事件分布圖

從圖4中不同時(shí)間微地震分布俯視圖中可以看出,裂縫以X90-5井為中心,首先沿著SW向開啟,隨著壓裂的不斷深入,裂縫開始向NE向延伸,最終形成NE—SW向裂縫。

表2 微地震監(jiān)測(cè)裂縫帶參數(shù)分析

圖4 X90-5井不同時(shí)間微地震事件分布俯視圖

3 綜合分析

3.1 井中微地震與偶極聲波綜合評(píng)價(jià)裂縫

微地震成果顯示的近井地帶裂縫發(fā)育深度與偶極聲波對(duì)應(yīng)性非常好(1 792.00～1 802.00 m井段),遠(yuǎn)井地帶裂縫發(fā)育高度稍有增加,彌補(bǔ)了偶極聲波資料的不足。微地震點(diǎn)整體偏射孔段(1 794.50～1 795.50 m井段)下方,且偶極聲波各向異性灰度圖中射孔段下方能量差較大,說明射孔段下方裂縫發(fā)育較強(qiáng)。微地震資料顯示,壓裂段NE向裂縫寬度有所增加,這與偶極聲波資料中射孔段下方快橫波方位顯示裂縫多向發(fā)育對(duì)應(yīng)。

3.2 動(dòng)態(tài)分析

統(tǒng)計(jì)了該壓裂井周圍采油井2018年1月至12月日產(chǎn)液、日產(chǎn)油、含水率的變化規(guī)律,尋找壓裂后生產(chǎn)規(guī)律與裂縫發(fā)育方向,發(fā)現(xiàn)X90-6井在X90-5井壓裂后日產(chǎn)液由6.34 m3上升至7.92 m3,日產(chǎn)油由0.7 t下降至0.52 t,含水由89.57%上升至92.83,生產(chǎn)曲線響應(yīng)較明顯(見圖5)。

圖5 壓裂井X90-5及周圍采油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析圖

通過對(duì)該壓裂井及周圍采油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),X90-5井壓裂后含水率一直很高,其鄰井X90-6井伴隨著X90-5壓裂后產(chǎn)液量明顯增加,而其他井生產(chǎn)變化不大,分析這次壓裂裂縫可能沿SW向X90-6井發(fā)育。根據(jù)壓裂前后偶極聲波成像對(duì)比分析,井筒周圍裂縫發(fā)育高度為10 m,壓裂層位最大水平主應(yīng)力方向?yàn)?0°～60°左右。結(jié)合井中微地震測(cè)試成果分析,裂縫整體長(zhǎng)度213 m,其中NE向長(zhǎng)度84 m,SW向長(zhǎng)度129 m。裂縫高度隨著裂縫延伸長(zhǎng)度變化而變化,但裂縫整體偏射孔段(1 794.50～1 795.50 m)下方,這與偶極聲波對(duì)該井壓裂裂縫高度檢測(cè)結(jié)果吻合度很高。

該井壓裂裂縫延伸向周圍臨近水井,可能與原有地層裂縫貫通,使得X90-5井在生產(chǎn)初期含水就非常高,建議該井組再次加密時(shí),避開與水井NE55°左右夾角,防止水淹。

4 結(jié) 論

(1)偶極聲波成像測(cè)井技術(shù)對(duì)于評(píng)價(jià)近井區(qū)域壓裂裂縫高度及裂縫發(fā)育方向精度很高,但對(duì)裂縫發(fā)育寬度、長(zhǎng)度等遠(yuǎn)井地帶裂縫發(fā)育信息無法反映。

(2)井中微地震測(cè)試技術(shù)能夠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)地從裂縫長(zhǎng)、寬、高、方位等方面全面分析裂縫發(fā)育空間展布特征,但受其方法局限性,解釋精度相對(duì)測(cè)井較低。

(3)通過偶極聲波測(cè)井資料、井間微地震測(cè)試資料與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料相結(jié)合,有效地對(duì)壓裂裂縫空間發(fā)育特征進(jìn)行了解釋,對(duì)儲(chǔ)層壓裂效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),2種方法相互印證、相互彌補(bǔ),更合理地對(duì)儲(chǔ)層壓裂改造信息進(jìn)行了全面描述,使結(jié)果更加全面、合理、可信度更高,彌補(bǔ)了單項(xiàng)方法的局限性。