XMAC測井技術(shù)-勝利職業(yè)學院

1、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)正交多極子陣列聲波測井技術(shù)在低孔滲儲層開發(fā)中的應用在低孔滲儲層開發(fā)中的應用中石化勝利測井公司2013年7月翟勇（8761754匯 報 內(nèi) 容XMAC-II測井技術(shù)在低孔滲儲層開發(fā)中的應用正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一一 儲層評價方面的作用二二 砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價三三壓裂高度預測與檢測 四四 縱波（Compressional slowness），按“壓縮模式”傳播，即波的傳播方向與質(zhì)點位移方向一致，傳播時介質(zhì)會發(fā)生壓縮和擴張的體積形變，可以通過氣體、液體及固體傳播。其特點:在井中傳播速度快，幅度小，是波列中的首波。井眼中的聲波類型Vp

2、=(K+1.33)/0.5 ：密度 K ：體積模量 ：剪切模量 一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 橫波（Shear slowness），按“剪切模式”傳播，即波的傳播方向垂直于質(zhì)點的位移方向，傳播時介質(zhì)發(fā)生剪切形變。橫波能通過固體傳播，不能在液體及氣體傳播。其特點：在井中比縱波傳播速度慢，但幅度大于縱波的幅度。Vs=(/)0.5 Vp=(K+1.33)/0.5縱波速度總是大于橫波速度，對于大多數(shù)巖石，Vs比Vp小1.6至2.4倍。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 斯通利波(Stoneley slowness)，它是在發(fā)射器與接收器之間經(jīng)井內(nèi)泥漿傳播但又受到沿井壁地層傳播的滑行橫波制導的一種

3、波，對地層的彈性及流體流動等性質(zhì)非常敏感，速度低于井內(nèi)泥漿的縱波速度，其幅度明顯大于波列中其它成分的幅度。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介聲波在介質(zhì)界面?zhèn)鞑ヌ匦砸?、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介遵循斯奈爾折射定律折射角900時的入射角 稱為臨界角 發(fā)射器向井內(nèi)發(fā)射聲波，由于泥漿聲速V1小于地層聲速V2，所以在井壁上發(fā)生聲波的反射和折射。發(fā)射器是全方位的發(fā)射，因此必有以臨界角方向入射到井壁上的聲波，由此產(chǎn)生沿井壁傳播的滑行波。同時滑行波傳播使井壁附近的地層質(zhì)點產(chǎn)生振動，必然引起泥漿質(zhì)點的振動，在泥漿中也引起相應的波。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介常規(guī)聲波測

4、井僅用到了縱波的信息縱波的應用縱波時差用于確定巖性、地層孔隙度以及地層壓力；縱波幅度用于判斷固井質(zhì)量?？v波與橫波的聯(lián)合應用計算縱橫波速度比，判斷巖性及定性識別氣層；結(jié)合縱波，利用幅度衰減信息定性判斷裂縫發(fā)育段；橫波在分析各向異性方面有突出優(yōu)勢；計算彈性模量和力學參數(shù)，分析巖層機械特性；井眼穩(wěn)定性評價以及壓裂高度預測。斯通利波的應用利用它的衰減可以進行地層滲透率的評價。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 當?shù)貙訖M波速度大于流體聲速時（快地層）滿足臨界折射條件，可以產(chǎn)生滑行橫波并被接收。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 在疏松的地層中，橫波速度往往小于流體聲速（慢地層），不能產(chǎn)生臨界折射的滑行橫

5、波，使得單極聲波測井儀就不能探測到橫波，因此丟失了大量的地層信息。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介單發(fā)單收與地震資料一起應用，用于提高時深轉(zhuǎn)換精度。40年代單發(fā)雙收聲波可以反映地層孔隙度及巖性單個接收器信息不夠可靠，加入第二個接收器（前蘇聯(lián)）引入威利時間平均公式計算孔隙度50年代mafmatttt一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介補償聲波：雙發(fā)雙收補償聲波：雙發(fā)雙收1964年解決井眼尺寸變化、儀器傾斜及偏心的影響可觀察到縱波、橫波及其后續(xù)波，但當時采集系統(tǒng)只能記錄縱波的波至時間，而無法記錄橫波及其后續(xù)波。發(fā)現(xiàn)：利用縱橫波速度比判斷巖性、利用縱橫波幅度判斷裂縫

6、。12ft8ft長源距聲波陣列聲波橫波、斯通利波的探測得到顯著改進，但僅在硬地層中有效。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 使用了具有方向性的發(fā)射器和接收器，偶極發(fā)射器像一個活塞，使井壁一側(cè)的壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，引起井壁出現(xiàn)擾動，這種擾曲運動產(chǎn)生的剪切撓曲波具有頻散特性，在低頻時其傳播速度趨近于橫波。 單極技術(shù) 偶極技術(shù)一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介Bender BarsBender BarsDipole EmitterDipole EmitterMonopole Monopole EmitterEmitter一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介MAC/ XMAC-II90年代 斯倫

7、貝謝 阿特拉斯一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 新儀器新儀器 - 5個發(fā)射器、個發(fā)射器、13組組104個接收器個接收器 得到原狀地層縱波、快慢橫波和斯通利波時差得到原狀地層縱波、快慢橫波和斯通利波時差 聲波成像聲波成像 識別不同原因引起的各向異性識別不同原因引起的各向異性 360度評價鉆井對地層造成的損害度評價鉆井對地層造成的損害 分析三軸應力分析三軸應力2005年斯侖貝謝Sonic Scanner電子線路接收器隔聲體上鄰近單極下鄰近單極遠單極9英尺10英尺11英尺9英尺正交偶極發(fā)射器一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介1號單極發(fā)射器接收器隔聲體發(fā)射器2號單極發(fā)射器X方向偶極發(fā)射器Y方向偶極發(fā)

8、射器接收器部分由八組接收器陣列組成，間距為6in(0.1524m)，R1與T2源距為10.8in（2.7432m）。單極子接收帶寬120 kHz，偶極子接收帶寬110 kHz。每個接收器位置上有兩對接收器。一對同上偶極發(fā)射器方向一致，用于接收上偶極信號；另一對同下偶極發(fā)射器方一致，用于接收下偶極信號。發(fā)射器部分由四個發(fā)射器組成：兩個單極發(fā)射器T1和T2（圓管狀，發(fā)射頻率215kHz、中心頻率約8kHz）、兩個相互垂直的偶極發(fā)射器T3和T4（長方形，薄片狀，發(fā)射頻率13kHz，中心頻率2kHz）。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介每個深度點記錄12個單極源波形，其中4個為記錄普通聲波時差的波形（

9、TNWV10）。現(xiàn)場所采集的數(shù)據(jù)一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介8個為陣列全波波形（TFWV10），用于后期處理解釋。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介每個深度點記錄4組32個偶極源波形（TXXWV10、TXYWV10、TYXWV10、TYYWV10），即每個接收器記錄XX、XY、YX、YY 4組偶極源波形，X、Y表示不同方位的發(fā)射器或接收器的方向，例如XY表示X方向發(fā)射器發(fā)射，Y方向接收器接收；YY則表示Y方向發(fā)射器發(fā)射Y方向接收器接收。一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介推薦測速:-15英尺/分鐘（4.6米/分鐘）采樣率:-推薦2采樣/英尺井眼直徑:4.5英寸到17.5英寸耐溫: -350

10、F（177oC）儀器長度: -37英尺5.64英寸(11.42米)總重量: -780磅(354.1公斤)儀器最大直徑: -3.88英寸測量方式: -居中井眼斜度: -垂直到水平最大壓力: -138MPa儀 器 指 標一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介第一道：BREAKOUT井眼擴徑 GR自然伽馬曲線 BIT鉆頭尺寸 CAL井徑曲線第二道：深度道第三道：聲波變密度圖第四道：DTC縱波時差曲線 DTS橫波時差曲線 DTST斯通利波時差曲線第五道：Vp/Vs縱橫波速度比一、正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介 根據(jù)XMACII獲取的縱、橫

11、波信息結(jié)合常規(guī)測井資料計算地層的泊松比、體積彈性模量、楊氏模量、切變模量、體積壓縮系數(shù)、固有剪切強度等巖石機械特性參數(shù)。為壓裂設計提供基礎參數(shù)。正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一一 儲層評價方面的作用二二 砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價三三壓裂高度預測與檢測 四四匯 報 內(nèi) 容XMAC-II測井技術(shù)在低孔滲儲層開發(fā)中的應用1、巖性識別二、儲層評價方面的應用常見介質(zhì)的縱波速度常見介質(zhì)的縱波速度 二、儲層評價方面的應用2、計算孔隙度威利（Wyllie)時間平均公式mafmashSHmafmattttVCPttttmafmatttt二、儲層評價方面的應用3、氣層的定性識別中淺層砂巖氣層，聲波時差明顯增大或

12、有周波跳躍。二、儲層評價方面的應用縱橫波速度比泊松比I I類氣層I類水層PG101井縱橫波速度比及泊松比統(tǒng)計圖，峰值明顯左移，減小趨勢明顯，含氣異常明顯。 地層中的氣體使縱波時差變大，但由于橫波不能在氣體中傳播，故對橫波的影響很小，導致在含氣地層中的縱、橫波波速比有不同程度下降，含氣飽和度越高，縱橫波速度比下降越明顯。二、儲層評價方面的應用泊松比（POIS）POIS(0.5*SCRA2-1)/( SCRA2-1)二、儲層評價方面的應用體積壓縮系數(shù)泊松比重疊法。二、儲層評價方面的應用巖芯100含水情況下縱橫波速度關(guān)系圖 偶極子聲波在儲層流體識別中的應用A2050井 通過實驗分析建立100%含水情

13、況下縱橫波速度關(guān)系，通過實測橫波時差計算一條100%含水的視縱波時差曲線MDTS，然后與實際測量的縱波時差DTC相重疊，依據(jù)其差異面積大小，定性識別油氣層。 二、儲層評價方面的應用4、裂縫性儲層的識別 利用聲波全波列變密度圖像的干涉條紋特征可以定性判斷裂縫發(fā)育井段，前提是剔除泥巖、大井眼的影響。對于有效的孔洞及裂縫儲滲系統(tǒng)，其間必然有地層流體，故而形成聲阻抗界面，使得聲波發(fā)生反射，而在填充的或閉合的裂縫處，則不能形成明顯的聲阻抗界面，因此變密度圖上沒有干涉條紋。 二、儲層評價方面的應用二、儲層評價方面的應用聲波波形、幅度出現(xiàn)衰減，預示裂縫存在，成像上得以證實二、儲層評價方面的應用5、斯通利波滲

14、透性評價 斯通利波是一種界面波，在井眼中傳播時在有效滲透性層段使流體向地層流動，導致其能量降低，同時其時差增大；當斯通利波遇到與井眼相交的開口裂縫時，由于裂縫引起的較大聲阻抗反差使斯通利波發(fā)生反射導致能量衰減，因此根據(jù)斯通利波的這種特征，可定性判斷儲層滲透性好壞等。但必須正確區(qū)分層界面反射和井眼突變造成的反射。二、儲層評價方面的應用利用實測的縱橫波時差和密度曲線、孔隙度曲線以及鉆井液時差等資料計算出理論的斯通利波時差，它和實測斯通利波時差的差別即流體移動指數(shù)，可以指示斯通利波的衰減程度，從而進一步指示儲層滲濾性高低和儲層連通型好壞以及裂縫的有效性。 46644675段成象顯示裂縫較發(fā)育，流體移

15、動指數(shù)較大，表明有一定的滲透性。二、儲層評價方面的應用偶極聲波各向異性處理結(jié)果顯示，在34013406.8m井段各向異性很大，斯通利波能量衰減也較大，因此，認為井段34013406.8m裂縫的連通性、有效性最好，綜合解釋3394.83418.6m儲層段為類氣層。并確定對該段地層實施水平井鉆探。 該井水平段酸化壓裂后產(chǎn)穩(wěn)定產(chǎn)量21.4104m3/d，是自建南氣田勘探開發(fā)以來產(chǎn)量最高的一口井。建南氣田JP5井二、儲層評價方面的應用波形衰減明顯，橫波各向異性強烈，斯通利波反射較強烈，屬有效裂縫。測試后天然氣產(chǎn)量58.48104m3/d A川西坳陷XC氣田X856井二、儲層評價方面的應用正交多極子陣列

16、聲波測井技術(shù)簡介一一 儲層評價方面的作用二二 砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價三三壓裂高度預測與檢測 四四匯 報 內(nèi) 容XMAC-II測井技術(shù)在低孔滲儲層開發(fā)中的應用三、砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價確定鉆井液密度力學穩(wěn)定窗口，上限為井壁不發(fā)生張性破裂的壓力極限（破裂壓力梯度），下限為不發(fā)生剪切破壞的壓力極限（坍塌壓力梯度）。確定鉆井液密度水力安全窗口，上限漏失壓力梯度，下限為孔隙壓力梯度。坍塌壓力梯度漏失壓力梯度破裂壓力梯度孔隙壓力梯度鉆井液密度三、砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價鉆井日志記錄4284-4301米發(fā)生過漏失，漏失層位為沙四上純下亞段。漏失巖性：灰色熒光細砂巖、熒光泥質(zhì)砂巖，漏失原因：滲透性漏

17、失。 壓裂縫漏失原因分析：1、鉆井液密度為1.98g/cm3大于孔隙壓力梯度而接近漏失壓力梯度，循環(huán)起來將大于漏失壓力梯度，在滲透性地層極易漏失；2、鉆井液循環(huán)起來的密度有可能大于破裂壓力梯度，產(chǎn)生壓裂性破環(huán)。正交多極子陣列聲波測井技術(shù)簡介一一 儲層評價方面的作用二二 砂泥巖地層的井眼穩(wěn)定性評價三三壓裂高度預測與檢測 四四匯 報 內(nèi) 容XMAC-II測井技術(shù)在低孔滲儲層開發(fā)中的應用四、壓裂高度預測與檢測 1、地應力方向預測技術(shù)井壁崩落的方向指示最小水平主應力的方向，成像圖上井壁崩落為垂直的暗色長條狀、呈180對稱分布。誘導縫為羽狀、相互平行、呈180對稱的高角度裂縫，走向通常平行于最大水平主應

18、力方向。四、壓裂高度預測與檢測 在構(gòu)造應力不均衡或裂縫性地層中，橫波在傳播過程中通常分離成快橫波、慢橫波，且顯示出方位各向異性，沿裂縫走向或最大主應力方向上傳播速度比垂直于裂縫走向或最小主應力方向上傳播的橫波速度要快，這就稱之為地層橫波速度的各向異性。第一道：GR自然伽馬曲線 API； DEV井斜； AZSH儀器方位曲線 第二道：深度道 m；地層各向異性玫瑰圖 統(tǒng)計頻率25米第三道：百分比地層各向異性(ANI) 平均百分比地層各向異性(ANIA)第四道：快橫波波形(FWV) 慢橫波波形(SWV) 計算各向異性開窗時間(WDST) 計算各向異性關(guān)窗時間(WEND) 第五道：各向異性成象圖；第六道

19、：快橫波方位角(FACR)四、壓裂高度預測與檢測 各向異性成果圖四、壓裂高度預測與檢測 巖心非彈性應變恢復測量確定最大應力方向為446.4o聲成像反映壓裂縫方向為46o各向異性方向為51o四、壓裂高度預測與檢測 根據(jù)測井公司偶極聲波圖得出地應力方向，選取平均值，最后確定定向射孔方位為：88F170井號層位井段m破裂壓力MPa施工壓力MPa停泵壓力MPa排量m3/min加砂量m3/mF170沙四下3805.0-3820.06042-495153.7F143沙四下3277.3-3320.96956-63625-5.54.4F167沙四純下3617.2-3640.76465-706462.75施工壓

20、力明顯下降四、壓裂高度預測與檢測 Y935井成像用井壁崩落法、誘導縫法確定地層最大水平主應力方向為N125E。各向異性法確定地層最大水平主應力方向為N115E，壓裂后用微地震法監(jiān)測計算出的壓裂裂縫方位N122.6E ，三者之間具有很好的對應性。 灰?guī)r段各向異性方位為：北東南西向，可以反映裂縫的走向四、壓裂高度預測與檢測 四、壓裂高度預測與檢測 結(jié)合巖石力學評價結(jié)果計算地層初始破裂壓力，模擬在一定壓力遞增下相應的壓裂縫的縱向延伸高度。顏色每變化一次表示壓力步長增加一個，其上下延伸的井段代表預測的壓裂高度。2、壓裂高度預測技術(shù)GBG1井計 算 地 層 初 始 破 裂 壓 力 為6 7 . 7 M

21、p a ， 壓 力 步 長 選 擇0.5Mpa，壓裂高度預測顯示：5 個 壓 力 步 長 以 內(nèi) 即 壓 力 為68.2-70.2Mpa時可確保65號層被壓開，當增加到9個步長時，即壓力為72.2Mpa時將下鄰的水層壓開，因此試油出水是正常的。應用壓裂高度預測技術(shù)進行試油效果分析1065號層壓裂施工所選擇的施工壓力為70.2-73.5Mpa，壓裂后完全出水。B291井四、壓裂高度預測與檢測 四、壓裂高度預測與檢測 3、壓裂高度檢測技術(shù)在裂縫發(fā)育的井段，表現(xiàn)為強的各向異性。由于壓裂縫的產(chǎn)生就會導致壓裂前后各向異性的變化，由此就可判斷壓裂縫上下延伸的高度四、壓裂高度預測與檢測 套管井中同樣可以獲得裂縫導致的各向異性信息。長慶油田分公司曾開展了壓裂前和壓裂后的過套管