利用反射波能量评价储层有效性

齐宝权，贺洪举，黄宏，刘航，苗清，罗文

（中国石油集团测井有限公司西南分公司，重庆 400021）

0 引 言

缝洞型储层具有低孔隙度、低渗透率、非均质性强等特点，裂缝、孔洞的定量评价及表征对该类储层有效性的评价起到关键作用[1-2]。储层缝洞有效性评价不仅要考虑井筒附近情况，还要考虑井旁裂缝发育情况[3]。由于电成像测井的探测深度浅，因此，电成像测井处理成果只能反映井壁附近裂缝的有效性[4-5]，而对于井旁裂缝发育情况，需要借助远探测声波等测井信息做出综合评价。通过远探测声波测井资料，利用井旁反射体偏移成像处理技术和反射体识别、反射体产状参数计算等测井评价方法以及本文提出的反射波能量计算技术进行井旁缝洞评价，并结合井筒缝洞评价、地震及地质资料，形成碳酸盐岩储层缝洞综合评价技术体系。

1 远探测声波井旁缝洞评价方法

利用远探测声波测井资料，通过波场分离和反射波提取以及偏移成像识别井旁反射体，确定其延伸长度、距井轴距、倾角、方位等参数，开展井旁裂缝的识别和评价。由于偶极横波远探测测量的是地层中存在的声阻抗界面[6-7]，同时反射波信号容易受井眼环境、地层噪声的干扰，偶极横波远探测的测井解释一直是难点[8-9]。同时由于缺少正演模拟，不同声阻抗界面在远探测声波上的响应特征难以准确描述。

针对上述情况，在偶极横波远探测成像解释时，结合常规测井、横波各向异性、成像测井、地震等资料，从反射体的深度、大小、形状、倾角、走向等方面综合识别反射体的类型，并标定反射体的产状，建立过井壁裂缝、井旁裂缝、溶蚀孔洞等井旁缝洞反射体的测井解释图版。井旁缝洞反射体的识别主要有2点：①反射体为弱噪音背景下的强反射能量；②以一定角度间隔进行方位成像。反射体的反射信号仅在一定方位范围内可见，且在不同方位上的反射能量有强弱变化，而噪声的反射信号在所有方位都可见，反射能量强度基本不变。同时，根据后期生产动态，对偶极横波远探测成像解释的可靠性进行验证。

如图1所示，AA井在5 422 ～5 476 m井段的常规测井资料指示储层孔隙欠发育，电阻率偏高，按照常规解释评价标准判定该段储层整体物性较差，但是通过远探测声波信息的处理和解释评价，显示该段储层井旁发育有裂缝，综合评判该段储层综合品质较好，本井经过测试，日产气69.02×104m3。

图1 AA井远探测声波处理成果图

对于没有远探测偶极横波测井资料的井，通过对纵波信息的提取和识别，同样可以定性地评价井旁缝洞的发育程度，辅助评价储层有效性。通过对不同测试井的纵波成像对比分析，由图2可见，高产井井旁缝洞发育程度明显高于低产井井旁缝洞发育程度。

图2 多井纵波井旁缝洞识别成果图

2 反射波能量定量评价井旁缝洞有效性

井壁裂缝有效性主要通过斯通利波能量的衰减程度来定性评价[6]，但斯通利波存在2个问题：① 径向探测距离较浅；②不能探测到未切割井壁的裂缝（即井旁裂缝发育情况）。声波远探测处理技术解决了井旁裂缝的评价问题，并且其探测距离远，较之斯通利波评价更有优势。

2.1 反射波能量提取技术

通过偏移成像技术可以得到井旁裂缝、溶洞等反射体的图像，通过图像可以评价反射体的类型、发育井段等内容，在一定程度上可以帮助划分储层。但利用该方法定量评价裂缝性储集层是一个难点，通过反射波信息对反射能量进行提取分析，对碳酸盐岩裂缝性储集层的分级划分、定量评价具有一定的指导性。远探测声波测井仪器发射探头发出的弹性波可以认为由点声源发出，在传播过程中，引起振幅衰减的因素很多。

在地面地震勘探中影响振幅的因素：①与地下地质情况有关的因素，如反射系数、反射界面形状、地层吸收、多次反射等；②与近地表条件有关的因素，如震源强度和耦合情况、检波器灵敏度和耦合情况等；③ 与炮检距有关的因素，如球面发散、传播路径不同引起的吸收变化等。在远探测声波测井中，由于不存在检波器耦合的问题，多次反射在整个反射过程中很难被检测到，故远探测声波测井中反射能量的主要衰减因素为球面发散和地层吸收[10-12]。

将远探测声波测井发射探头发射能量标准化，再求出反射能量与发出能量的比值，便可得到标准化后的反射能量值，可对同一口井不同深度的以及不同井的反射波能量进行对比研究[8]。

（1）球面发散补偿方法。球面发散的影响可通过弹性波在传播过程中能量变化的物理机制推导出。碳酸盐岩地层一般为块状介质，在该地层的发散因子见式 （1）。

式中，Md为球面发散因子，1/m；vm为地层速度，m/s；v1为第1层反射介质速度，m/s；t为传播时间，s。

（2）地层吸收补偿方法。地层的吸收效应导致弹性波的振幅衰减十分复杂，弹性波在传播时，高频成分容易损失，主频向低频方向移动，振幅按指数规律衰减[9]。弹性波在块状介质中传播的总衰减模式见式 （2）。

式中，f为频率，Hz；A（f，0）为t= 0时的初始振幅；α（f）为吸收系数；ν（t）为在t时刻的速度，m/s；Ri为第i层介质的厚度，m；Rn为第n层介质的厚度，m。

井内声源不仅在井壁附近传播，还向井眼四周的地层深处辐射纵波和横波能量。这些向外辐射的能量可以被井旁的声阻抗不连续界面反射回井筒，或通过模式转换再折射回井筒并被接收探头所接收。声阻抗不连续界面或反射界面可能是由于地下存在的裂缝、溶洞或地层界面等原因引起的。接收并处理这些反射信号，将其进行衰减补偿后可计算反射波能量，评价井旁缝洞有效性。根据该理论，可通过式 （3）计算反射波能量[13-17]。

式中，Aref为反射波能量；k为第k个采样点；j为第j个采样点；x（j）为第j个采样点的反射波能量；Nz为采样数。

2.2 反射波能量评价井旁缝洞有效性方法和标准

通过远探测声波处理的反射能量可以反映井旁的裂缝发育情况，声波反射能量值越大，说明井旁裂缝越发育、径向连通性越好、渗滤性越好[7]。在龙王庙组和灯影组测试井开展了反射波能量处理，并将反射波能量值与测试结果进行对比，分析表明：高产井的反射波能量明显高于中低产井的反射波能量，这也说明反射波能量越高反映井旁缝洞越发育，储层品质越好，测试产量越高（见图3）。

图3 反射波能量处理成果图

结合测试结果，统计分析了不同测试产能井的反射波能量值分布频率，分类建立反射波能量评价标准：Ⅰ类（反射波能量＞2.5）；Ⅱ类（1.5＜反射波能量≤2.5）；Ⅲ类（反射波能量≤1.5）。在此基础上，引入分类统计厚度，构建反射波能量系数以表征单井储层井旁缝洞发育程度，并与测试产能建立关系图版（见图4），从反射波能量系数与测试产能关系图版可以看出，测试产能与反射波能量系数呈幂函数增长的关系，即反射波能量系数越大，测试产能就越高。由此可见，反射波能量参数能为储层测井综合评价提供较好的依据。

图4 反射波能量系数与测试产能关系图

3 应用实例

在对储层测井解释评价时，主要通过常规测井曲线和电成像、元素测井及核磁共振等特殊测井资料进行解释评价，但是受仪器探测范围局限性的影响，仅能实现储层井壁附近的解释评价，无法开展井旁缝洞评价。通过对远探测声波反射波能量的提取和解释评价，并结合储层井壁附近的解释成果，能较好地实现储层“井壁+井旁”的综合解释评价[18]。

图5为PT101井结合了井壁电成像缝洞定量表征及反射波能量定量计算的储层综合评价成果图，常规解释评价成果和电成像缝洞参数及斯通利波能量衰减均指示在5 615 ～5 640 m、5 674 ～5 692 m、5 732 ～5 816 m井段储层基质孔隙发育、缝洞发育、斯通利波能量衰减明显，表现出优质储层特征。同时，在5 732 ～5 816 m井段，反射波能量整体呈高值，反射系数均值5.8%，指示该段井旁缝洞发育。

图5 PT101井测井储层综合评价成果图

综合井壁附近和井旁储层测井解释成果，评价该井为Ⅰ类高产井，经测试获日产气220.88×104m3的特高产。

综合常规测井、电成像、斯通利波能量衰减等井壁缝洞解释评价成果和反射波能量解释评价成果，较好地表征了储层品质，实现了测井对储层品质的分级评价，为重点探井的测井解释评价提供了重要技术支撑。

4 结 论

（1）通过反射波信号的提取，利用反射波能量衰减补偿计算公式，定量计算反射波能量，建立反射波能量系数评价标准，实现了井旁缝洞发育程度的定量评价。分析表明，反射波能量系数与单井测试产能呈正相关关系，说明利用反射波能量信息，能较好地评价井旁缝洞体发育程度和延伸情况。

（2）在井旁缝洞定量评价的基础上，结合利用电成像等测井信息评价井壁缝洞发育情况的成果，定量评价非均质碳酸盐岩储层缝洞，实现“井壁+井旁”缝洞体综合评价，可以形成一套碳酸盐岩缝洞体综合评价技术体系，利用该技术体系能进一步实现储层缝洞精细刻画和有效性的精确评价，提高测井解释评价的精确度。