斯通利波在碳酸盐岩储层有效性评价中的影响因素分析

赵新建 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023）

刘兴礼 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

刘瑞林 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023）

张承森 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

斯通利波在碳酸盐岩储层有效性评价中的影响因素分析

赵新建 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023）

刘兴礼 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

刘瑞林 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023）

张承森 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

在缝洞型碳酸盐岩地层评价中，应用偶极子声波测井技术结合常规测井资料、电成像测井资料，能够为准确进行储层有效性评价提供技术支撑。以塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起新垦－哈拉哈塘地区为例，根据偶极子声波测井资料统计了钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔，分析了斯通利波在碳酸盐岩储层有效性评价中的影响因素。研究表明，钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较短，斯通利波能够很好地评价储层的有效性，钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较长，斯通利波不能很好地评价储层的有效性。为此，测井时应尽可能缩短钻遇储层时间与测量偶极子声波的时间间隔。

斯通利波；裂缝；储层有效性；时间间隔；泥饼

近年来，随着长源距和偶极子声波测井仪器的发展，以及全波列阵列声波测井资料分波处理方法的进步，能够较好地从声波全波列中提取出地层的速度、衰减等声学参数。利用偶极子声波中的纵横波衰减特性可以识别含气碳酸盐岩层［1］；应用斯通利波的能量衰减和斯通利波反射系数可以判断出裂缝在储层中的位置及评价地层的渗透性［2～4］，进而可以识别出碳酸盐岩裂缝、孔洞型储层。斯通利波的衰减要受到岩性变化、井内流体特性、井眼条件和泥饼等因素的影响［5］。朱云生等［2］基于饱含流体的孔隙地层的声波测井理论模型在不考虑井壁泥饼情况下建立了确定斯通利波的内衰减系数和渗透率的图版。

笔者利用斯通利波的衰减和反射特性，结合阿特拉斯公司的交叉偶极阵列声波测井仪（XMACⅡ）和斯伦贝谢的偶极子横波成像测井仪（DSI）在塔里木盆地新垦－哈拉哈塘地区实测了20多口井的声成像资料，用实例说明了斯通利波在碳酸盐岩储层有效性评价中的应用情况，并重点探讨了钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔对斯通利波储层有效性评价的影响。

1 工区概况

塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起新垦－哈拉哈塘地区油气分布与富集不受局部构造控制，而受奥陶系碳酸盐岩储层的分布与发育程度控制。储集空间类型以溶蚀洞穴、孔、缝为主，在一定范围内储层之间以裂缝系统沟通。整体上储层非均质性极强，形成众多具有相对独立系统的岩性圈闭。利用地层微电阻率扫描成像（FMI或XRMI）可以观测到井壁表面裂缝、孔洞发育情况，但不易确定裂缝、孔洞的径向延伸情况，因而很难评价储层的有效性。因此，对于该类碳酸盐岩岩溶型的地层，需要结合偶极子声波测井资料才能及时准确地判断出有效储层。

2 斯通利波评价碳酸盐岩储层的方法原理

斯通利波是一种界面波，在井内沿井壁传播，其能量随着与井壁距离的增加呈指数衰减；斯通利波具有频散性，其速度和能量的空间分布随频率而变化。在低频时，斯通利波转化为管波，其在井内的传播很像井内的一个活塞运动，使井壁在半径方向上产生膨胀和收缩。当地层中存在与井眼相交的裂缝或连通孔隙时，由于井内和地层中的流体可以自由连通，导致斯通利波能量降低，并在裂缝边界形成反射斯通利波。

处理时，首先采用低通滤波技术从偶极子声波全波列资料中提取出斯通利波信息，再通过对斯通利波数据的处理将反射斯通利波与直达斯通利波分开，这样可以有效地压制直达斯通利波中的噪声干扰。然后对反射斯通利波进行波场分离，从反射斯通利波中分离出上行反射斯通利波和下行反射斯通利波，进而可以对斯通利波的能量衰减、反射系数等相关参数进行求取。反射系数是研究井径变化、裂隙、地层界面等特征的一个有用工具，其计算公式为［4］：

r（ω）＝R（ω）／D（ω）（1）式中，r（ω）为反射系数；D（ω）为直达斯通利波的频谱；R（ω）为反射斯通利波的频谱。为了避免由于D（ω）接近0而出现的r（ω）的极值，式（1）可以由下面的公式来代替：

式中，D＊（ω）为D（ω）的共轭频谱；E为D（ω）D＊（ω）的峰值。

笔者分别用斯伦贝谢公司的Geoframe和阿特拉斯公司eXpress工作站软件对偶极子声波DSI和XMACⅡ数据进行处理。

3 钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔对斯通利波有效性评价的影响

由于斯通利波是一种界面波，在井壁上产生和传播，因此受井壁条件影响大。其主要是受碳酸盐岩地层的岩性、井内泥浆性能、井眼条件和泥饼等因素的影响。

通过对新垦－哈拉哈塘地区的20多口井的偶极子测井资料的处理发现，虽然在大部分情况下斯通利波可以准确判断出有效储层，但也存在部分有效储层段斯通利波无响应的情况。为此，笔者通过统计解释层段的储层有效性、偶极子应用效果、测井时的泥浆性能和钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔等来综合分析斯通利波储层有效性评价的影响因素。

统计时以试油结果作为判断储层是否有效的标准，试油日产量超过10m3的解释层段为有效储层段，日产量低于10m3的解释层段为无效储层段。根据对偶极子声波测井资料提取的斯通利波处理结果与常规测井资料、电成像资料综合解释划分出了碳酸盐岩储层的解释层段和储层类型，并统计了有试油资料的井的这些解释层段的有效性。根据钻井现场提供的泥浆性能，统计出了各井在测井时的泥浆密度和粘度情况。并对斯通利波判断储层的有效性做了相应的统计。钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔以钻遇储层底部深度的时间为起始时间，到开始测量偶极子时的时间为终止时间。在钻井过程中，钻至储层底部深度后，整个储层段才完全浸泡在泥浆之中。该区碳酸盐岩井段偶极子测量范围大都在100～300m之内，大部分井测量长度为100多米，只有极少数侧钻井及水平井的测量井段较长，测井时一般采用上测，即从井底向井口测量，而且测量速度较快，这样从井底测至储层段所用时间较短，为了统计的方便忽略了这部分的损失时间。对无试油资料的井未作统计。

表1为钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔统计表。由表1可知，该区碳酸盐岩储层裂缝、溶蚀孔洞发育；测井时的泥浆性能除HAX03井的泥浆密度为1.2g／cm3外其余井均为1.18g／cm3；粘度也相差不大；钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔从31h到112h不等；斯通利波有效性评价与储层有效性大部分符合。以时间间隔60h为界线，在钻遇储层时间与偶极子测量时间间隔60h以内的12口井23个储层段中，仅有4个偶极子有效性与试油结果不符，符合率达82.6%；时间间隔大于60h的7口井11个储层段中，有3个偶极子有效性与试油结果不符，符合率为72.7%。

表1 钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔统计表

由以上数据可以分析判断，对于大部分解释层段，钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较短，斯通利波能够很好地评价储层的有效性；钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较长，斯通利波不能很好地评价储层的有效性。

4 实例分析

图1（a）是HAXX1－6井661.0～667.0m井段测井综合图，其岩性为浅灰色灰岩；自然伽马值较低，井径无变化，双侧向曲线有小的负差异，密度局部变小、声波曲线局部变大；成像图上可见该井段孔洞发育，有裂缝存在；斯通利波反射系数在661.0、664.0、665.5m处均有异常反映。2010年10月10～11日对HAXX1－6井578.99～671m井段酸压求产，4mm油嘴，油压22.6MPa，日产油110.3m3，累计产油300.7m3，日产气5189m3，累计产气12862m3，测试结论为油气同层。

图1（b）是HAXX1－5井622～627m井段测井综合图，其岩性为浅灰色灰岩；自然伽马值较低，井径无变化，双侧向曲线有小的负差异，密度曲线变小，声波曲线无明显变化；成像图上可见该层段孔洞发育，且有裂缝存在；但斯通利波反射系数无响应。2011年4月2～3日对HAXX1－5井510～650m井段进行酸压求产，4mm油嘴排液，日产油62.07m3，含油49%～70%，累计产油185.97m3，日排残酸56.85m3，累计排酸468.97m3，日产气8874m3，测试结论为油气同层。

由表1可知，HAXX1－6井661.0～667.0m井段和HAXX1－5井622～627m井段测井时的泥浆密度相同；HAXX1－6井粘度为47Pa·s，HAXX1－5井粘度为41Pa·s，相差不大；HAXX1－6井钻遇储层时间与偶极子测量时间间隔49h，比HAXX1－5井钻遇储层时间与偶极子测量时间间隔68h要少19h。

综上可以判断，2井在岩性、井内泥浆性能、井眼条件等情况均相同且储层物性大致相当的条件下，由于钻遇储层与测量偶极子时间间隔较长导致HAXX1－5井斯通利波评价储层为无效储层。由此证明，钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较短时，斯通利波能够很好地评价储层的有效性；钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔较长，斯通利波不能很好地评价储层的有效性。

图1 有效储层的斯通利波效果对比图

5 结 论

1）通过对研究区测量偶极子声波的井的处理结果与试油结果的对比分析表明，斯通利波在大多数情况下能够较好地评价碳酸盐岩储层的有效性。

2）钻遇储层时间与测量偶极子时间间隔的长短跟泥饼的形成有关，进而影响着斯通利波能量衰减对储层有效性的评价。测井时应尽量缩短钻遇储层时间与测量偶极子声波的时间间隔。利用斯通利波资料进行储层有效性评价时，应充分结合其他测井资料综合考虑分析，才能更准确及时地评价出储层有效性。

［1］信毅，刘瑞林，张晓明.利用纵、横波品质因子比值识别含气碳酸盐岩层［J］.新疆石油地质，2006，27（3）：308～310.

［2］朱云生，胡澍.应用低频斯通利波衰减评价地层渗透率［J］.测井技术，1995，19（6）：416～420.

［3］余春昊，李长文.利用斯通利波信息进行裂缝评价［J］.测井技术，1998，22（3）：273～277.

［4］Hornby B E，Johnston D L，Winkler K H，etal.Fracture evaluation using reflected Stoneley－wave arrivals［J］.Geophysics，1989，54（10）：1274～1288.

［5］章成广，王冠贵，黄文新.井壁边界条件和泥饼对声波全波波形的影响［J］.测井技术，1992，16（5）：368～373.

［6］唐晓明，郑传汉.定量测井声学［M］.赵晓敏译.北京：石油工业出版社，2004.

［编辑］ 龙 舟

94 The Influential Factor Analysis of Stonely Wave in Evaluating the Effect of Carbonate Reservoirs

ZHAO Xin－jian，LIU Xing－li，LIU Rui－lin，ZHANG Cheng－sen

（First Authors Address：College of Geophysics and Oil Resources，Yangtze University，Jingzhou，434023，Hubei，China）

Dipole array sonic logging technique with conventional and electricity imaging logging provided technical support for accurate evaluation of reservoirs in fracture－voggy carbonate reservoir evaluation.By taking the Xinken－Halahatang Area of Lunnan Low Salience of the Tabei Uplift in Tarim Basin for example，statistics were made on the time interval between drilling reservoir and measured dipole array sonic log and the influencing factors of Stonely wave in carbonate reservoirs were analyzed.The result show that Stonely－wave can be used for better evaluating the effective reservoir better with the shorter time interval between drilling reservoir and measured dipole array sonic logging，therefore the time interval should be shortened as much as possible in well logging.

Stonely wave；fracture；reservoir effectiveness；time interval；mud cake

book=281,ebook=281

P631.84

A

1000－9752（2012）07－0094－04

2012－02－10

国家科技重大专项（2011ZX05020－008－0004）。

赵新建（1985－），男，2009年大学毕业，硕士生，现主要从事碳酸盐岩测井储层评价工作。