偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別碳酸鹽巖地層異常體可靠性研究

張 鈺

（中國石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011）

近年來，偶極橫波遠(yuǎn)探測測井在碳酸鹽巖油氣藏的勘探開發(fā)中取得明顯的應(yīng)用效果[1-3]。利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別異常體的可靠性，一方面可通過電成像測井資料上是否有縫洞發(fā)育顯示、酸壓后是否獲得工業(yè)油氣流等間接驗證手段來驗證[4-7]，另一方面可采用蘇遠(yuǎn)大等人[8]提出的基于地表進(jìn)行鄰井反射聲波的驗證方法來驗證。但在實際鉆井中，由于地層較深、偶極橫波遠(yuǎn)探測測井儀受溫度壓力條件的影響，橫波反射波的信噪比會降低，信號幅度也會變得更小，需要驗證利用橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別出異常體的可靠性，而國內(nèi)目前還未進(jìn)行該方面的研究[9-20]。為此，筆者在碳酸鹽巖儲層實鉆井中進(jìn)行了偶極橫波遠(yuǎn)探測測井試驗，研究了其識別異常體的可靠性。

1 試驗井設(shè)計

利用實鉆井進(jìn)行偶極橫波遠(yuǎn)探測可靠性研究，考慮的主要因素有：1）井眼條件。要求井眼規(guī)則，測量時波形受井壁影響小。2）地層巖性及厚度。要求地層巖性單一、厚度大，這樣在反演過程中地層速度穩(wěn)定，測量時受層界面反射波的影響小。3）井型（直井、水平井）的影響。

基于上述考慮，選擇在塊狀致密灰?guī)r地層中鉆一口井作為試驗井。這是因為，與層理較發(fā)育的碎屑巖地層相比，塊狀致密灰?guī)r地層井眼更穩(wěn)定，井徑較規(guī)則，測井結(jié)果受井眼和環(huán)境的影響較??；其次，塊狀致密灰?guī)r地層層理不發(fā)育，不會形成較強的層理面多次反射波。同時，致密灰?guī)r各向異性較小，各方向上的傳播速度基本一致，反演過程中地層速度預(yù)測更準(zhǔn)確。

考慮井斜的影響，選擇在直井和水平井進(jìn)行試驗。設(shè)計直井遠(yuǎn)探測可靠性驗證試驗方法為：首先在灰?guī)r地層中鉆一個斜井眼，然后在斜井眼上部開窗再鉆一個直井眼，最后在直井眼中進(jìn)行偶極橫波遠(yuǎn)探測測井，對測井資料進(jìn)行處理得到異常體及其方位（即斜井眼），判斷分析其是否與實鉆的斜井眼吻合。設(shè)計水平井遠(yuǎn)探測可靠性驗證試驗方法為：首先在碳酸鹽巖地層中鉆1口水平井，然后在水平井上部開窗后在其下部40 m距離內(nèi)再鉆1個水平井眼，最后在第2個水平井眼中進(jìn)行偶極橫波遠(yuǎn)探測測井，對測井資料進(jìn)行處理得到異常體及其方位（即第1個水平井眼），并判斷分析其是否與第1個水平井眼相吻合。

為消除處理解釋方法不同而帶來的影響，采用了同一處理解釋方法。

2 試驗結(jié)果分析

按照直井遠(yuǎn)探測可靠性研究思路，設(shè)計了THA井，斜井眼在直井眼的135°方位上，在直井眼中進(jìn)行偶極橫波遠(yuǎn)探測測井，并對測井結(jié)果進(jìn)行了處理解釋，結(jié)果見圖1。從圖1可以看出：從南北方向開始（0°），每隔15°進(jìn)行切片的遠(yuǎn)探測處理（見圖1（c）），發(fā)現(xiàn)45°方向上的反射幅度最強，此即為異常體，該異常體為利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別的斜井眼，其軌跡與實際井眼軌跡基本重合（見圖1（a））。根據(jù)偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別異常體方位的原理可知，異常體的真實方位在反射幅度最強方位加90°或減90°的方向上，即利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別出斜井眼的方位在135°或315°上。這與實鉆斜井眼在直井眼135°方位上是相吻合的（見圖1（b）；圖1中紅線為填塞井眼，即被觀測井；藍(lán)線為新側(cè)鉆井眼，即觀測井；方塊代表偶極橫波遠(yuǎn)探測測井結(jié)果有異常體顯示部分的深度）。

圖1 THA井井眼軌跡及直井眼6 300 ～ 6 600 m井段偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料處理解釋結(jié)果Fig.1 Borehole trajectory of Well THA and interpretation results of logging data obtained by dipole shearwave remote detection in the section of 6 300-6 600 m in the vertical borehole

按照水平井遠(yuǎn)探測可靠性研究思路，設(shè)計了THB井，第1個水平井眼約在第2個水平井眼的正上方，在第2個水平井眼進(jìn)行偶極橫波遠(yuǎn)探測測井，并對測井結(jié)果進(jìn)行了處理解釋，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，中下部可以見到明顯的異常體特征，該異常體即利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別的第1個水平井眼的軌跡，與實際井眼軌跡大致重合，中間有些井段未能識別出井眼特征，特別是在2個井眼距離較近的井段，推測與井眼回填有關(guān)（可能當(dāng)井斜角較大時，回填效果較差，這時井眼與地層的波阻抗較大，反射波信號強；井斜角較小時，回填效果較好，井眼與地層的波阻抗較小，反射波信號較弱）。

上述2口試驗井的驗證結(jié)果可以看出，在直井中利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別出異常體的位置和方位與真實井眼較一致，真實可靠；在水平井中利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別出異常體的位置大致與實際井眼相符。

圖2 THB井井眼軌跡及第2個水平井眼偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料處理解釋結(jié)果Fig.2 Borehole trajectory of Well THB and interpretation results of logging data obtained by dipole shear-wave remote detection in the second horizontal borehole

3 應(yīng)用實例分析

從上述2個試驗可以看出，利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料識別異常體基本準(zhǔn)確可靠。下面分析塔河油田THC井和順北油田SHBD井的偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料，THC井以巖溶洞穴型儲層為鉆井目標(biāo)，SHBD井以走滑斷裂為勘探目標(biāo)。2口井分別采用VMSI型和XMAC型偶極橫波遠(yuǎn)探測測井儀進(jìn)行測井，測井資料采用勝利測井公司偶極橫波遠(yuǎn)探測測井解釋軟件進(jìn)行處理。

圖3為THC井偶極橫波遠(yuǎn)探測測井解釋處理結(jié)果。從圖3可以看出，有一組（上下2個）弧狀強反射界面。綜合分析認(rèn)為，近南北方向上推測發(fā)育有一組（上下2個）溶洞（可能內(nèi)部相通），洞壁離井軸最近點分別為20和10 m，洞頂和洞底分別在井深5 992～6 017 m和6 024～6 085 m處。從6 060～6 122 m井段酸壓曲線（見圖4）看，正擠地面膠聯(lián)酸過程中排量由5.0 m3/min升至6.5 m3/min，然后在保持排量不變的情況下，油壓由80 MPa降至61 MPa，說明在酸壓過程中明顯溝通了井旁的高滲透儲層。后續(xù)的生產(chǎn)情況也證實了井周高滲透儲層發(fā)育，該井初期采用φ7.0 mm油嘴生產(chǎn)，日產(chǎn)油量最高75 t；從2016年12月23日至2021年11月13日，累計產(chǎn)油量2.4×104t。酸壓特征和生產(chǎn)情況與偶極橫波遠(yuǎn)探測測井解釋結(jié)果符合。

圖3 THC井偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料處理解釋結(jié)果Fig.3 Interpretation results of logging data obtained by dipole shear-wave remote detection of Well THC

圖5為SHBD井偶極橫波遠(yuǎn)探測測井解釋處理結(jié)果。從圖5可以看出，7 730～7 840 m井段可見一組線狀的強反射界面，初步判定為井旁斷裂帶。從7 385～7 996 m井段酸壓曲線（見圖6）看，第1次正擠交聯(lián)酸時，在排量保持7.1 m3/min不變的情況下，油壓由50.0 MPa降至23.2 MPa，說明在酸壓過程中明顯溝通了井旁高滲透儲層。后續(xù)的生產(chǎn)情況也證實井周高滲透儲層發(fā)育，該井初期采用φ7.0 mm油嘴生產(chǎn)，日產(chǎn)油量103 t。從2021年3月11日至2021年11月13日，該井段累計產(chǎn)油1.08×104t。酸壓特征和生產(chǎn)情況與偶極橫波遠(yuǎn)探測解釋結(jié)果符合。

綜合上述應(yīng)用實例可以看出，偶極橫波遠(yuǎn)探測特征與地層中發(fā)育的洞穴或斷裂等異常體有較好對應(yīng)關(guān)系，酸壓測試后基本能獲得工業(yè)油氣流，通過與后期生產(chǎn)情況比較，進(jìn)一步驗證了偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別異常體的可靠性。

圖4 THC井酸壓施工曲線Fig.4 Acid-fracturing construction curve of Well THC

圖5 SHBD井偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料處理解釋結(jié)果Fig.5 Interpretation results of logging data obtained by dipole shear-wave remote detection of Well SHBD

4 結(jié)論與建議

1）直井中偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別出異常體的位置及方位與真實情況較一致，真實可靠。

2）水平井中偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別出異常體的位置與真實情況大致相符。

3）實例井偶極橫波遠(yuǎn)探測測井的異常體與地層中發(fā)育的洞穴或斷裂有較好的對應(yīng)關(guān)系，且測試后能建產(chǎn)，進(jìn)一步驗證了偶極橫波遠(yuǎn)探測測井識別異常體的可靠性。

圖6 SHBD井酸壓施工曲線Fig.6 Acid-fracturing construction curve of Well SHBD

4）目前利用偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料對異常體的識別和描述基本是定性的，建議進(jìn)一步研究如何通過偶極橫波遠(yuǎn)探測測井資料精細(xì)刻畫碳酸鹽巖縫洞體的形態(tài)及大小。