水力压裂缝高度的偶极横波判断方法_何豹

石　油　仪　器

PETROLEUMINSTRUMENTS

　　　　　　　　　　　　2008年08月　

·方法研究·

水力压裂缝高度的偶极横波判断方法

何　豹

1、2

罗　宁　

1、2

李国宝　

3

(1.长江大学石油工程学院　湖北荆州)　(2.四川石油管理局测井公司　重庆)

(3.中国石油集团测井有限公司青海事业部　甘肃敦煌)

摘　　要:水力压裂高度的评价一直是评价储层酸化压裂效果的关键,传统的方法根据井温测井、放射性示踪剂测井来判断水力压裂高度,但这些方法均存在施工时间受限的缺点,并且放射性示踪剂测井还对地层有一定的污染。经过研究和应用,得出交叉偶极横波资料也可以很好地评价裂缝的压裂高度,并且该方法具有施工风险小、无污染、快速准确的特点,且测井时间不受限制,是一种值得推广的测井技术。关键词:压裂;裂缝高度;偶极横波;测井评价

中图法分类号:P631.6+2　　文献标识码:B　　文章编号:1004-9134(2008)04-0058-03

0　引　言

水力压裂技术作为油田的主要增产措施,在油田的开发中得到广泛的应用,但评价压裂效果的重要参数———裂缝的压裂高度却无法直接获取。而根据当井壁存在压裂缝时与井壁不存在压裂缝时在测井资料上

的不同测井响应,通过测井资料可以间接地获取裂缝的压裂高度,评价水力压裂的效果。传统的方法是通过井温测井、放射性示踪剂测井来判别裂缝压裂高度。井温测井是前期主要的裂缝压裂高度评价方法,但由于其精度低,只能定性评价压裂效果,定量评价效果差,目前已经很少使用[1]。目前评价裂缝压裂高度比较广泛的方法是利用放射性示踪剂测井(同位素测井、中子寿命测井),但该方法存在施工时间受限、对地层有一定的污染等缺点。

过套管偶极横波测井具有施工风险小、直观准确、快速方便,且测井时间不受限制,对地层无污染的特点,是近期油田评价裂缝压裂高度的一种新方法。本文根据该方法对压裂缝的响应特征,总结了相应的测井评价方法。

用放射性同位素来人为提高井内被研究对象的伽马射线强度的方法。评价方法是根据井内注入被放射性同位素活化的物质前、后分别进行伽玛测井,将注入同位素后所测的自然伽玛曲线与注入前所测的自然伽玛曲线(基线)相对比,在有差异的部分,即为地层被压开部分,该部分的高度也即为压裂裂缝高度[2]。

如H10井,该井在1761m～1770.5m进行射孔作业,测试施工作业完成后,随即进行了放射性同位素测井,以确定裂缝压裂高度。根据同位素测井资料分析,在1701.5m以上井段,注入同位素后所测的自然伽玛曲线与基线基本重合;在1786.5m以下井段,注入同位素后所测的自然伽马曲线与基线也基本重合。由此可以判断出该次压裂施工作业压开的井段为1701.5m～1786.5m,压裂高度85m,压裂效果明显,H10井利用同位素测井判断裂缝高度实例,如图1所示。

该方法判断裂缝压裂高度简单、快速、准确,但不足之处在测井时间受限(一般要求在注入示踪剂后两个小时之内测井),同时放射性对井筒有一定的污染,可能造成对储层的污染,造成采出流体的处理难题。1.2　利用注硼、注钆中子寿命测井判断裂缝压裂高度

注硼(钆)中子寿命测井的原理是用硼元素作为一种示踪剂,该方法主要利用硼(钆)的宏观俘获截面比较大的特性,在酸化或压裂施工中,采用注硼(钆)中子寿命进行测井,由于硼(钆)元素被压开的裂缝段大量

1　常规判别裂缝压裂高度的几种方法

1.1　同位素测井判别裂缝压裂高度

放射性同位素测井就是利用放射性同位素来研究

井的地质剖面和井筒内技术情况的测井方法,它是利

　第一作者简介:何　豹,男,1974年生,高级工程师,1996年毕业于西安石油学院电子仪器测量专业,现在四川石油管理局测井公司从事技术管理

工作。邮编:400021

　2008年　第22卷　第4期　　　　　何　豹等:水力压裂缝高度的偶极横波判断方法·59·

压力脉冲,通过两列接收波形的时间差和相位差,可以判断地层的各向异性,并评价垂直裂缝和地应力状态。

图1　H10井利用同位素测井判断裂缝高度实例

吸附,造成该段俘获截面΢值增大,而未被压裂的井段由于基本没有吸附硼(钆)元素,其测量的俘获截面΢值基本不变[3]。

注硼中子寿命测井的基本过程与同位素相似:首先测一条中子寿命基线,注完硼酸后再测一条中子寿命曲线,利用两条曲线的幅度差来判断产层或射孔段注入硼酸的状况,在有差异的部分,即为地层被压开部分,该部分的高度也即为压裂裂缝高度。

如YQ6井,该井在1545m～1548m进行射孔作业,而后进行加沙压裂,目的是同时压开测井所解释的段储层(1545m～1560m);加沙压裂后进行注硼中子寿命测井,以判别裂缝压裂高度。测井后,可见1542m～1558m俘获截面΢值明显增大,与压裂前差异较大,据此判断压裂井段为1542m～1558m,压裂高度26m,基本达到施工目的。YQ6井利用井温曲线判别裂缝压裂高度实例,如图2所示。

注硼(钆)中子寿命测井判断裂缝压裂高度的主要缺点是判断效果受地层孔隙度影响,如储层孔隙较小,则效果较差。因此,在低孔储层应用此技术受到严格限制,只能在高孔储层应用,这影响到了它的使用范围。

图2　YQ6井利用井温曲线判别裂缝压裂高度实例

简单的说就是横波在各向异性地层发生正交分解,分散为快横波和慢横波[4]。定义各向异性为:

各向异性=2(快横波速度-慢横波速度)/(快横波速度+慢横波速度)

根据裸眼井的评价可知:裂缝是造成各向异性增大的主要原因,当地层存在裂缝时,横波的各向异性将明显增大,而不存在裂缝时,则各向异性值基本为零。由此,我们将此技术推广到套管井的评价中,根据研究可知,当固井质量较好时,其所测量的横波时差能正确反映地层的横波时差[5],因此,完全可以利用高技术评价裂缝的压裂高度。因为当井壁不存在裂缝时,横波快慢时差基本相同,基本不存在各向异性,而当井壁被压裂,形成垂直裂缝时,各向异性值将明显增大,因此,各向异性变化明显段就是裂缝被压开的高度,这就是利用交叉偶极横波判断裂缝压裂高度的原理。

X井就是利用过套管交叉偶极横波识别裂缝压裂高度的一个例子:该井在1362m～1368m射孔,于压裂作业前先测了一次过套管交叉偶极横波测井,经处理,发现在射孔段附近横波各向异性不明显,无裂缝存在。压裂后,又进行了一次过套管交叉偶极横波测井,发现在1357m～1374m井段快慢横波时差差异明显,各向异性明显,据此判断裂缝压裂缝延伸段为1357m～1374m,裂缝高度为17m;经压裂作业,裂缝向上延伸7m,向下延伸6m,压裂效果良好。X井利用过套管交叉偶极横波识别裂缝压裂高度实例,如图

2　利用过套管偶极横波测井判断裂缝压裂高度

偶极横波采用了偶极声源,其产生的剪切波具有频散特征,低频时其传播速度与地层横波相同,因此,可以从剪切饶曲波得到横波。交叉偶极横波测井仪有两个正交发射器,沿两个相互垂直的方向向地层发射·60·

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3所示。

图3　X井利用过套管交叉偶极横波识别裂缝压裂高度的实例

3　结　论

(1)同位素测井、中子寿命测井均是判断裂缝压裂高度的有效测井评价方法。但中子寿命测井判断裂缝压裂高度受地层孔隙度影响,如储层孔隙较小,则效果较差;同位素测井还存在对井筒有轻微的放射性污染

问题;同时二者测井时间还受到严格限制。

(2)过套管偶极横波测井判断裂缝压裂高度不受地层孔隙影响,同时对地层无任何污染,测井时间不受限制,判别时也简单、直观、快速。综合各种因素考虑,该方法是目前判别裂缝压裂高度的最佳方法,值得推广使用。

参考文献

[1]　高印军.利用井温资料解释裂缝高度[J].油气井测试,

2004,13(4)

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气勘探与开发,2007,30(3)

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[J].国外测井技术,2003,18(2)

[5]　罗　利.套管井阵列声波测井效果评价[J].天然气工

业,2006,26(8)

(收稿日期:2008-03-07　编辑:梁保江)

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《石油仪器》编辑部　　

·Ⅳ·

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reservoirbyNMRlogs.PI,2008,22(4):55～57It′sdifficulttoidentifyandevaluatetheglutenitebodyoflowporosityandlowpermeabilityreservoirwiththeconventionallogging,becauseit′scharacterizedoftheweakloggingresponsesfromtheliquid.NMRloggingdirectlymeasurestheliquidthatfillsporousspaceandprovidesuswiththelogginginformationsuchasporosity,whichhasnothingtodowiththerockmatrix.ByanalyzingtheNMRloggingresponseswecaneffectivelyidentityandevaluatereservoir.Furthermore,avarietyofhydrocarbondetectionmodeandevaluationtechniquenotonlyhelpusevaluatetheliquidpropertiesqualitativelybutalsocalculatetheliquidvolumequantitatively.TheloggingevaluationoftheglutenitebodyoflowporosityandlowpermeabilityreservoirofsteepslopeofDongyingSag,JiyangDepressioninShengliOilFieldshowsthatNMRloggingplaysanimportantroleinreservoiridentification,lithologyparameterscalculationandfluidtyping.Keywords:glutenitebody;lowporosityorlowpermeability;NMRloggingHeBao,LuoNningandLiGuobao.Amethodofwaterpowerpressurealtitudejudgmentbydipoleshearwavelogging.PI,2008,22(4):58～60

Theapprovalofhydraulicfracturingaltitudehasalwaysbeenthekeytothereservoiracidificationcompressionfractureeffect.Thetraditionalmethodsarebasedonthetemperaturelog,andrelyontheradioactivetracerlogtojudgethehydraulicfracturingaltitude.Butthesemethodsarelimitedinconstructiontime,andtheradioactivetracerlogalsocausescertainpollutiontothestratum.Afterresearchandapplication,weknowthatoverlappingdipoleshearwavelogcanbeappliedtoappraisecrackcompressionfracturealtitude.Thismethodhastheconstructionrisknotpollution,thefastaccuracycharacteristicsofbesidestheoilwellloggingtimeisnotlimited,sothistechnologyisworthpromoting.Keywords:pressure-crack;fracturingaltitude;dipoleshearwave;loggingappraisalHuangNingning.Researchofinspectingmethodfordynamicallyturnedgyroscope.PI,2008,22(4):61～62,65

Throughthepracticalproductionanalysis,thispaperillustratestheexistingproblemsofmaintainingandcheckingtheDynamicallyTurnedGyroscope,andproposesthemethodtoimprovethestabilityofthegyroscope,andtheorthogonalityplusstabilityofaccelerationtransducer,theapplicationeffectisgood.Toexercisethedetectingmethodcouldfleetlyandeffectivelyestimatetheinstrumentcapabilityforensuringthemeasureprecisionofthegyroscope,whichhasbeendemonstratedintheactualproductionofJiangSupetroleumfield.Keywords:deviation;azimuth;high-side;gyroscope;accelerometer;measureprecision;errorYuChuanbin.ResearchonflowmeterloggingdatainTaheoilfield.PI,2008,22(4):63～65

TheoildepositstructureisaverycomplexinTaheoilfield,whichposeanewquestionforflowmeterloggingdatacollectionandinterpretation.Howtounderstanddatacorrectlyisverymuchimportanttodevelopinterpretationaccuracy.Inthispaper,knottydataareanalysisinproductionprofile.ItcastsabricktoattractjadeonhowtodeeplyunderstandflowmeterloggingdatainTaheoilfield.Keywords:TaheOilfield;productionprofile;implementtechnology;dataanalysis;flowmeterLiuJiguang,GuoDongandMaFusheng.Applicationofthehigh-resolutionutilizationgoafdetectionofcoalseam.PI,2008,22(4):66～67,70

Thesurfaceconditionofcoalseamiscomplicated.Thearticleisanintroductionaboutresolutionutilizationcoefficienttechniqueinminingarea.Inaddition,thepaperdwellsinterpretationprocedureofthehigh-resolutionutilizationcoefficienttechniqueincoalgabareaKeywords:coalseam;screeningfactor;thehigh-resolutionutilizationcoefficienttechnique

coefficienttechniqueinjobpracticeofthehigh-ondataprocessingand

exploration.

YaoJianhao,HanZhaohui,WangHanhong,LiuZengze,DuanPeijunandWangLidang.Dual-frequencyresistivitylogresearchanditsapplication.PI,2008,22(4):68～70

Thispaperdiscussesthemethodprincipleofdual-frequencyresistivitylogging,thatisUsingofdispersionphenomenontodistinguishbetweenoilandwaterlayer.Besides,thispaperdeducesthemathematicalequationoftheratioofthedual-band(RD/RZ)andwatersaturation.Finally,itshowsthegeologicalapplicationinHenanoilfield.Theapplicationindicatesthatdual-frequencyresistivityloggingmethodisfeasible,andtheeffectofrecognizingofoil

andwaterisobvious.Keywords:Dual-frequencyResistivitylog;Dispersionphenomenon;FormationResistivity;GeologicalApplicationWangYumingandXuanYuying.Watervariationreasonofinjectionwellafterallocation.PI,2008,22(4):71～73

Thispaper,analysesboththechangeofwaterinjectionrateindebuggingperiodandthereasonwhythefailureofseparatedzonewaterinjectionhasaneffectonthedevelopmentimpactoftheinjectionwell.Wefindoutthemainfactorssuchasformationpressurefluctuation,downholestring,measuresofwellflushing,toolmodeofoperationandsoon,haveanimpactoninjectionratebymeansofstatisticalanalysisandfieldexperiment.Furthermore,someadviceoneffectfactorisputforward.Keywords:injectionwellallocation;flowrate;pressure;debuggingperiod