偶极横波测井资料压裂效果检测技术应用研究

2015-10-27王涛王志美高娜刘美杰

石油化工应用 2015年6期

关键词：井段横波测井

王涛，王志美，高娜，刘美杰

（中石化胜利石油工程公司测井公司，山东东营257061）

偶极横波测井资料压裂效果检测技术应用研究

王涛，王志美，高娜，刘美杰

（中石化胜利石油工程公司测井公司，山东东营257061）

低渗透储层渗流能力差，对其进行水力压裂后井壁产生裂缝，偶极横波测井上会显示为明显的各向异性值增大，通过压裂前后过套管偶极横波测井，可以对压裂效果进行检测。同时还可针对压裂试油效果与测井综合解释不符合的储层，应用过套管偶极横波测井提供套管外地层快慢横波时差，反映射孔井段附近储层各向异性特性，检测出压裂缝纵向延伸高度及裂缝走向，评估压裂改造效果，确定试油与测井解释不符的原因，提高试油成功率。

偶极横波；各向异性；压裂缝；压裂效果检测

随着对油气资源需求的不断增长，迫切需要开发低渗透储层［1］，为提高地层渗流能力，提高产能和储层采收率，目前各油田的石油开采多采用压裂工艺［2，3］。水力压裂技术是石油勘探开发中不可缺少的一项配套技术、开发方式和增产手段，在油气储量发现与评价中发挥着重要支撑作用，该技术可实现低渗透油气藏的高效开发，保持常规油田稳产增产，有助于老油田的开发调整及挖潜，实现特殊类型油气藏的开发和增产。低渗透储层裂缝欠发育，各向异性较弱，但当井壁被压裂形成裂缝时，各向异性值会有明显的增大。此外，压裂施工压力、地应力等会导致压裂缝有不同程度的延伸，容易导致上下水层被压开、储层压裂不彻底，产液量低等情况，无法确定压裂施工是否对储层进行了有效的改造，因此需要对压裂效果进行检测。

1　裂缝检测技术［4］

传统检测水力压裂裂缝高度的技术中，效果比较好的有油井温度测量法和放射性同位素示踪法。

1.1井温测井

油井温度测量法是在压裂前先测出地层基准温度剖面，然后在压裂时将冷或热的压裂液压入裂缝中，在压裂结束后测量的井温曲线在裂缝段会发生温度异常，根据井温曲线上的温度异常范围来确定裂缝的高度。该方法井温曲线的异常范围靠人为确定，因而不够准确，相应的压裂缝高度存在较大误差，只能定性评价压裂效果。

1.2放射性同位素示踪法

该方法测量裂缝高度可以分两种方法进行：（1）在支撑剂中混入示踪剂，压裂后用伽马射线测井法测量放射性示踪剂，以了解支撑裂缝的方位和几何形态；（2）在施工最后时在压裂液中加入示踪剂，再进行伽马射线测井，这种方法与井温测量法相互补充，可提高确定裂缝高度精度。该方法简捷，作业时间短，但存在施工时间受限、放射性物质对储层有污染、放喷排出的液体处理困难等弊端。

2　偶极横波测井进行压裂效果检测

过套管偶极横波成像进行压裂缝检测的基础是在原来趋于各向同性的地层中，压裂缝发育段对应较强的各向异性，在压裂施工过程中，压裂缝的形态取决于地层应力的大小和方向，裂缝方位平行于最大水平主应力方向［5］。研究认为压裂层垂向主应力大于水平主应力，压裂缝以垂直缝为主，它的存在会改变井周地层的各向异性［6］。

由于砂泥岩地层裂缝不发育，各向异性较弱，但当井壁被压裂形成裂缝时，各向异性值会有明显的增大，在偶极声波测井上表现为较强的快慢横波能量差。通过分析XMAC测井资料压裂前后地层各向异性大小的变化可反应压裂缝延伸情况，从而定性分析压裂效果、裂缝延伸范围及压裂缝走向。

2.1测井施工设计

在压裂层段固井质量良好的前提下，进行至少两次偶极横波测井施工。

（1）压裂前套管井测井资料采集：此次偶极横波测井主要为获取压裂前套管内地层横波速度各向异性信息。若裸眼测井时进行了偶极横波测井资料的采集，可进行压裂层位优选、压裂高度预测及压裂施工参数设计等，也可通过资料对比，分析固井质量对各向异性的影响。

（2）压裂后套管井测井资料采集：在对目标层段进行储层压裂改造后，进行套管内第二次偶极横波测井，获取储层压裂改造后套管内地层速度各向异性的大小和方向，与压裂前的各向异性数据进行对比，地层各向异性发生变化的井段反映压裂缝的延伸高度。

2.2测井处理解释

对偶极横波资料进行处理，计算各向异性大小及快横波方位。通过分析下套管前后各向异性的变化，研究固井质量对偶极横波测井资料采集以及处理的影响；对比压裂前后各向异性的变化，分析压裂缝可能的延伸高度及压裂缝走向，最终对压裂效果进行评价。

2.3裂缝性地层各向异性分析

裂缝性地层中，入射横波信号会分为质点平行裂缝震动的快横波和垂直裂缝震动的慢横波。地层高角度裂缝常常引起地层各向异性，并且随着裂缝角度的增高，各向异性变强，快横波方位与裂缝走向一致；低角度裂缝横波各向异性不明显；网状缝的无规律性，使得各向异性互相抵消，表现出较小的各向异性值。

偶极横波测井方法判断裂缝发育情况直观简捷。由于压裂缝的产生会导致压裂前后各向异性变化，因此各向异性变化的井段为压裂缝产生的井段，即产生压裂缝的高度。该方法解决了压裂层纵横向延伸和应力场变化等问题，且测井时间不会受限制，不会对储层造成污染，可在老井中实施。

图1　B4-5-X114井压裂前后对比图

3　压裂效果实例分析

3.1压裂出油

B4-5-X114井为胜利油区的一口生产井，为检测压裂效果先后进行了两次偶极横波测井。压裂前后各向异性处理成果对比图（见图1），第一道为自然伽马，第二道为深度道、25 m统计的各向异性玫瑰图，第三道为压裂前各向异性大小，第四道为压裂前各向异性成像图，第五道为压裂后各向异性大小，第六道为压裂后各向异性成像图，第七道为快横波方位，第八道为解释结论。该井射孔井段1 613 m～1 641 m。对比可见压裂后各向异性值在1 592 m～1 648 m井段明显增大，分析认为该井段发育压裂缝，压裂缝走向89°。本井段压裂后日产油16 t，水1.7 m3，压裂效果较好。

3.2压裂窜槽

S3-15-12井为胜利油区2005年投产的一口生产井，2014年对该井进行压裂施工，压裂目的层为馆陶组34号油层（3 358.7 m～3 362.9 m）。压裂施工井段3 350 m～3 363 m。压裂前后对比可见压裂缝底界约为3 363 m，向上延伸至3 338 m，32、33号含油水层被压开，发生窜槽，该井日产油5 t，水2.3 m3，含水54%（见图2）。