交叉偶極子聲波測(cè)井在坪北油田的裂縫識(shí)別

交叉偶極子聲波測(cè)井在坪北油田長9儲(chǔ)層中的裂縫識(shí)別何浩然萬平杰房延亮（江漢油田測(cè)錄井工程公司）摘要：坪北油田長9儲(chǔ)層較為致密，裂縫較為發(fā)育，是其主要儲(chǔ)集空間。本文闡述了交叉偶極子聲波測(cè)井原理和裂縫識(shí)別方法，指明了長9裂縫走向，為下一步水平井鉆探提供了寶貴的資料。關(guān)鍵詞：交叉偶極子地應(yīng)力橫波裂縫橫波分裂斯通利波1、 偶極子聲波測(cè)井儀簡介目前，較先進(jìn)的多極子聲波測(cè)井儀有斯倫貝謝的DSI偶極子橫波成像儀、貝克休斯的XMAC多極陣列聲波成像儀和哈里伯頓第三代Wavesonic正交偶極聲波測(cè)井儀以及斯倫貝謝聲波全井眼掃描儀SonicScanner。哈里伯頓第三代Wavesonic正交偶極聲波測(cè)井儀由1個(gè)單極發(fā)射器、2個(gè)偶極發(fā)射器和8個(gè)接收器陣列組成（圖3），主要用來評(píng)價(jià)地層的巖石物理機(jī)械特性（楊氏模量、泊松比、剪切模量、體積模量、裂縫指數(shù)等）、滲透性和各向異性。2、 坪北油田基本地質(zhì)概況坪北油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，屬于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域，地層傾角約1°。坪北油田目前主要開發(fā)中生界三疊系延長組，延長組主要特征為河流三角洲-湖泊沉積體系，向內(nèi)變?yōu)闇\-深湖湘，向外變?yōu)楹恿飨?。按沉積旋回將延長組從上到下劃分為10個(gè)油層組，長10?長7期為湖盆形成至發(fā)展全盛階段；長6?長4+5期湖盆持續(xù)穩(wěn)定下降階段；長3?長1湖盆收縮至消亡階段。鄂爾多斯盆地構(gòu)造主要受印支運(yùn)動(dòng)影響，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大主應(yīng)力方向主要為北南向，但坪北油田現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向約為75°北東東向（圖1），這主要是受后期燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造影響，這種應(yīng)力場(chǎng)影響了三疊系裂縫的發(fā)育（圖2）。

圖2燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造引力場(chǎng)與基底斷裂分布圖1交叉偶極子多臂井徑計(jì)算現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向3、交叉偶極子聲波裂縫識(shí)別方法圖2燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造引力場(chǎng)與基底斷裂分布圖1交叉偶極子多臂井徑計(jì)算現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向3.1正交偶極子聲波測(cè)井原理單極子源一般是圓管型的換能器以軸對(duì)稱方式沿徑向振動(dòng)（膨脹或縮?。?，單極子聲源在井孔中激發(fā)起以地層縱波為首波、橫波和斯通利波的全波列。但在軟地層井眼中單極子聲源只能激發(fā)起縱波和斯通利波而不能激發(fā)起地層橫波模式?！鰎"v_B?■-_?■r"v_B?■-_?圖3正交偶極子聲系結(jié)構(gòu)示意圖正交偶極子源由兩個(gè)偏振方向互相正交且位于同一深度的偶極子換能器（分別稱為XX偶極子和YY偶極子）組成（圖3），它主要用來評(píng)價(jià)地層的各向異性，如裂縫地層、應(yīng)力各向異性地層、鉆井誘導(dǎo)各向異性地層等，在這些地層中，橫波傳播將發(fā)生分裂現(xiàn)象，出現(xiàn)明顯的偏振特征，井眼的擾曲波將顯示出傳播上的各向異性。3.2各向異性與裂縫關(guān)系構(gòu)造性裂縫通常有很好的方向性，其走向相互平行。這些走向一致的裂縫往往會(huì)引起橫波的分裂，形成快、慢橫波，由于裂縫中流體的影響，平行裂縫走向偏振的橫波傳播速度要大于垂直于裂縫走向偏振的橫波傳播速度（圖4）。如果橫波偏振的方向與裂縫走向成一定的交角，橫波將分裂成偏振方向平行于裂縫走向的快速高能橫波分量和垂直于裂縫走向的低能慢速分量（圖5）?？?、慢橫波的速度差異通常用各向異性百分比來表示：2（Tfa「TQANISO=（fast slo^X100%式中：ANISO——時(shí)差的各向異性百分比，無因次；T fast 快橫波的時(shí)差，us/m；T— ，slow 慢橫波的時(shí)差，us/m。圖4橫波在裂縫處分裂示意圖圖圖4橫波在裂縫處分裂示意圖圖5橫波以一定交角在裂縫處分裂示意圖PXX-97為坪北油田部署的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井，該井在長9頂部連續(xù)取芯3筒，其中第二桶芯見明顯的裂縫，芯的外表未見油氣顯示，但是裂縫斷面周圍有明顯的油氣顯示（圖6）。取芯表明，長9主要為致密儲(chǔ)層，裂縫作為滲流通道和主要儲(chǔ)集空間。各向異性資料顯示長

9裂縫走向?yàn)?5°北東向（圖7）,與該井現(xiàn)今最大王應(yīng)力方向75°呈一30°銳角，即裂縫走向基本平行于現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向。斯通利波幾乎出現(xiàn)在所有單極聲波測(cè)井資料中，圖7巖心段各向異性成像圖面?zhèn)鞑?，而斯通利波沿流體-井筒表面?zhèn)鞑?。其速度低于橫波和泥漿波速度。低頻率斯通走向基本平行于現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向。斯通利波幾乎出現(xiàn)在所有單極聲波測(cè)井資料中，圖7巖心段各向異性成像圖面?zhèn)鞑?，而斯通利波沿流體-井筒表面?zhèn)鞑ァD9PXX-97井全波圖條件影響▼款感11滲透性地帛1I意誠速度1圖9PXX-97井全波圖條件影響▼款感11滲透性地帛1I意誠速度1R4、結(jié)論（1） 利用地應(yīng)力橢圓井眼崩落原理，交叉偶極子聲波測(cè)井儀多臂井徑反映該井現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向?yàn)楸睎|東向。（2） 長9段交叉偶極子聲波測(cè)井各向異性成像圖反映了裂縫走向，且裂縫走向與現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向基本平行；斯通利波表明該裂縫具有一定的滲透性。（3） 建議下一步長9水平井井眼軌跡方向?yàn)楸蔽飨?，以便水平井能穿越更多的裂縫，提高水平井鉆探經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：段毅等.鄂爾多斯盆地西峰油田油氣成