利用偶极横波反射成像技术评价缝洞储层有效性

0　引　言

随着油气勘探开发过程的不断深入,研究对象逐渐向深层转移,埋藏深、断层裂缝发育、非均质性强、横向变化大等问题日益凸显。地面地震可以给出大尺度的地层信息,但难以描述小型地质构造和储层精细变化;微电阻率成像测井可以精细刻画井壁附近地层的缝洞发育情况,但难以了解储层横向变化及裂缝延伸发育情况。反射波成像技术[1]通过对正交偶极声波测井中反射波信息提取处理,得到井旁缝洞反射特征,探测尺度介于地面地震与微电阻率成像测井之间,能评价裂缝延伸及井旁隐蔽储层,为井旁储层判识和工程改造提供依据。反射波成像技术是基于纵、横波反射理论和偏移成像处理技术,其中偶极横波反射成像基于正交偶极声波测井资料处理实现井旁缝洞成像,提供井眼外数十米范围内的裂缝走向、倾角和延伸信息,较地震成像精度更高。该项技术适用于砂泥岩、碳酸盐、页岩等多种类型地层。本文介绍了反射声波成像技术的发展历史和现状,分析了正交偶极声源阵列声波测井技术的特点,提出利用径向—方位分析,深度—径向联合方法分析井旁裂缝倾角、倾向和方位等产状特征,联合微电阻率成像等进行综合应用,分别在碎屑岩地层和碳酸盐岩地层进行了应用,均取得明显效果。

女人有时就是这么一个人坐着，看一本随身带来的书，可能是卡洛斯的《纸房子》，也可能是张爱玲的《半生缘》，前面的是乌拉圭作家的倾情之作，后面是作家离世后引起世人关注的一部小说。她一页页的看，津津有味的饶有兴致的，真是有一种置身其中的美妙。

1　反射波成像技术

1.1　单极源反射波成像技术

单极源反射波成像技术利用井中单极子声源向井外辐射声波,通过接收从井外声阻抗不连续地质结构的反射回波确定地质体的空间位置。1998年斯伦贝谢公司提出利用单极声源进行单井反射波成像测井的BARS(Borehole Acoustic Reflection Survey)[2]方法,该技术通过分离全波中直达波得到反射波,进行信号与图像处理,得到反射体成像。薛梅[3]、车小花[4]对反射声波成像测井技术作了基础研究工作。楚泽涵等[5]对反射波声波测井方法进行了实验研究。陶果等[6]从数值计算角度对声反射成像测井在地层中的三维波场模拟方法进行了深入研究。中国石油渤海钻探工程有限公司大港测井公司于2005年针对单极声源条件下的反射声波,研制了远探测声波反射波测井仪器,取得了一定的应用效果。

单极源反射波成像技术受制于声源和接收器无方向性,只能判定井旁反射构造距离井的径向距离以及沿井轴方向的延伸情况,并不能确定反射体与井轴的相对方位关系,存在一定的局限性。为此,斯伦贝谢公司提出了单极源发射、阵列方位接收器接收的方式,并于2008年研制了具有独立方位接收的声波测井仪器Sonic Scanner。该测井仪器具有13个不同源距的接收站,每个接收站周向布置8个不同方位、相互独立的接收器用以确定反射回波方位,结合仪器自身方位信息可确定反射体与井轴之间的相对方位关系,从而确定反射构造的空间位置[7]。

1.2　偶极源反射波成像技术

单极源反射波成像技术实际应用过程中仍存在一些局限。首先,由于井筒尺寸和仪器尺寸的限制,单极声源反射波的频率一般为10 kHz的纵波,且频率很难降到更低。受到地层衰减影响,该频段声波能量向地层深部辐射范围有限,约为数米到10 m范围。其次,为了在单极声源条件下获得井旁反射构造的方位信息,需要多个方位接收器独立工作,由于声波测井采样信号数据量大,对测井传输速度和效率带来挑战,也会影响测井作业的时效性。为此,唐晓明等[8]提出利用正交偶极横波的新型反射波成像技术。相对于单极源反射成像技术,正交偶极横波反射具有如下优势:

YX10、YK2-1和YK2-3是YEX鼻状构造的3口预探井 (直井),位于YEX鼻状构造北部的 YX2西断块上,其上倾方向断层遮挡条件明显,南北两侧受2条北西向逆断层夹持,构造总体条件有利。YX10井距YK2-1约345 m,距YK2-3约500～600 m。根据常规及电成像结果显示目的层下钩组K1g0均有裂缝发育,但实际试油结果显示产液差异较大(见表1)。

目前的反射波成像处理软件处理结果是以径向深度和测井深度为轴的二维成像测井视图,这种视图仅能分析当前方位下反射体距井轴的距离和沿井轴的延伸情况。为确定反射体方位,需要进一步分析周向反射能量。

物资采购的质量对企业产品品质起着决定性作用。企业产品生产过程中，原材料质量、生产技术和管理等因素都对产品最终品质产生影响，无疑原材料的质量把关是影响产品品质的第一道关卡。如果采购工作中对物资的质量把关不严，则无论生产技术水平多高、管理能力多强，最终生产出来的产品质量都得不到保障，最终会影响企业的声誉，并影响企业的长远发展。

进行偶极反射波成像处理之前,对井旁反射构造的方位不确定,为了得到反射波能量最大方位即反射体方位,需要沿井周方向对各方位进行四分量合成和成像处理,现有的成像处理软件在实现这一过程存在诸多不便。本文所述软件模块依托LEAD4.0处理解释软件平台,可以实现多方位成像的一次处理和一次成图,在提高软件处理效率的同时,定义的四维数据模型和展示方式为反射构造特征分析与拾取提供了便利。

在高中语文教学中，对学生进行评价也是一项经常会进行的活动。注重评价的科学性、合理性、激励性，可以在更大程度上提高学生对教师的亲近感，拉近教师同学生之间的距离，激发学生更大的学习积极性和主动性。相反的，教师对学生的评价不合理，就会导致学生的学习兴趣严重丧失，对学生的学习积极性造成严重的打击。因此教师应当遵循公平、公正原则，遵循民主平等原则，注重对学生的表扬和鼓励，避免对学生的挖苦、讽刺、打击，对学生进行错误方面的分析，并对学生指明正确的奋斗方向，激发学生的学习潜力，给学生一个整体、公平、合理、科学的评价，以保证学生学习兴趣的不断激发。

金安区土壤养分状况差异较大，且土壤养分状况与自然地力关系较深，是一个可以表征土壤肥力、耕地质量等级的物理指标，经专家组论证，地形部位与土壤养分状况是重要的自然因素，对耕地级别有着一定的影响，应作为备选因子添加进金安区定级因素因子体系当中。

2　井旁构造分析

偶极横波反射成像方法从理论上解决了利用正交偶极横波测井仪分析井旁反射地质构造特征的可行性。本文以偶极横波反射成像技术理论为基础,开发了从质量控制到反射体特征定量评价的一整套服务于反射波成像处理软件(见图1)。

图1　反射波成像井旁构造分析软件模块

2.1　多方位成像处理

3口井目的层下钩组K1g0储层均有裂缝发育,孔隙均为次生孔隙为主,裂缝发育程度相当(见图4)。对3口邻井进行偶极横波反射成像处理对比分析,3口井偶极横波反射成像反映裂缝发育程度及产液结论统计见图5、表2。

(3) 井旁反射构造的方位信息,可以通过正交偶极四分量声波测井仪器确定[10]。当反射回波取得能量最大时的方位角α,即是反射构造的方位角。实际测井时,测井仪器在井筒中发射旋转,为了确定反射体方位信息,需要综合考虑仪器旋转方位。

2.2　反射构造特征分析

(2) 通过对井孔中的偶极声源远场辐射特征分析[9],发现较之单极声源,偶极源在垂直平面内具有更宽的角度覆盖范围。

基于多方位成像处理技术,对正交偶极测井数据进行处理,得到不同方位下的径向—深度成像图,同时,对每个深度多方位成像数据提取,构造得到覆盖井周360°的径向—方位视图(见图2)。径向—深度视图(以下简称R—D视图)可以识别当前方位下反射构造距井轴的距离及反射构造沿井轴的延伸情况。选取反射构造发育的测井深度进行径向—方位视图(以下简称R—A视图)分析。图2右上角为R—D视图中水平横线所示深度对应的R—A成像图,R—A视图可以直观反映当前深度下反射体能量最强方位和距井轴的距离,由此就可完全确定反射构造的倾角、倾向等产状特征(见图2)。

综上分析,根据多井地层对比及常规和电成像测井处理结果, YX10、 YK2-1、 YK2-3井在下钩组K1g0储层物性接近,均有裂缝发育,难以对试油结果的差异给出合理解释。处理结果表明,在目的层段YX10裂缝反射较强,延伸较远;YK2-1裂缝反射较弱;YK2-3无明显裂缝反射。裂缝延伸情况与试油结果有较好一致性。

图2　多视图分析及构造产状提取

基于LEAD 4.0处理解释平台开发反射特征产状分析工具,该工具将径向—深度视图、R—A视图联动分析,并提供交互式构造特征拾取功能,拾取后的构造产状特征可作为解释结论保存在数据库中,为构造三维展示提供裂缝产状数据。对测井区间内的各个深度进行上述分析,可以得到反射构造在三维空间中的展布及相对位置关系(见图3)。

3　应用实例

3.1　碎屑岩缝洞评价储层有效性

(1) 偶极声源由2个同相位板状声源反对称振动组成,辐射声波中心频率约为3 kHz左右,相对与单极声源具有更低的频率和更大的辐射能量。因此,偶极声源辐射声场具有更强的径向传播距离。

本研究在1例超声提示肾脏增大、羊水严重过少的胎儿中检测到ACE基因复合杂合变异，分别遗传自父母双方，符合常染色体隐性遗传规律。发现的c.2948T>C变异位点未见与疾病相关性报道，为本次研究新发现的变异位点，通过生物信息学及家系遗传学分析提示可能与疾病相关。在告知了单基因病致病位点意义不明确的相关遗传学风险之后，家属要求进行PGD，并对PGD术后妊娠胎儿进行基因检测，提示未携带父母双方变异位点，且超声未见肾脏和羊水量的异常情况，间接提示本研究发现的位点很可能就是导致该家系第一胎和第二胎发育异常的原因。

图3　反射构造空间展布图

多方位成像处理模块由四分量方位合成、直达波去除、上下行反射波分离、波列叠加和偏移成像5个部分组成。四分量方位合成结合仪器极板方位计算特定方位的反射波能量;反射波分离采用多种信号处理方法将构造反射波从包含井壁直达头波的全波波列中分离出来,并实现头波抑制和反射波增强;上下行波分离通过不同的发射源、接收器组合方式,将上行反射波与下行反射波分离;波列叠加将不同源距、不同测量深度的波形数据进行网格划分,并在频率—波数域对数据进行叠加处理;偏移成像利用直达头波提取的模式波差,在频率—波数域对数据进行偏移处理,再通过二维傅里叶反变换将偏移后的反射体位置映射到空间域上。

图4　微电阻率成像测井处理成果综合对比图

表1　YX10、YK2-1和YK2-3井产液统计表

井号试油情况层位措施深度段/m产液/m3YX10下钩组K1g0酸化43815～4407044140～4432044970～4503045107～45257酸化前16t，含水45%酸化后831t，含水10%产液高YK2⁃1下钩组K1g0二次酸化43825～4397444221～4431044345～4437244387～4448144701～4478244818～44867一次酸化427t，日产油268t，含水30%二次酸化64t，日产油5t，含水10%产液低YK2⁃3下钩组K1g0酸化4456～44634285～42934456～4463m段射孔投产不出；酸化入井总液1047t，投产日产液107t，含水100%；酸化补孔4285～4293m段，日产液1t，日产油02t，含水80%基本不产液

图5　3口邻井偶极横波反射成像对比

表2　3口井产液及偶极横波反射成像结论统计表

井号试油情况层位深度段/m产液/m3偶极横波反射评价裂缝延伸情况YX10下钩组K1g043815～4407044140～4432044970～4503045107～45257酸化前16t，含水45%酸化后831t，含水10%6组裂缝，裂缝发育程度高，方位北东45°～60°，倾角35°～40°，井旁延伸>20mYK2⁃1下钩组K1g043825～4397444221～4431044345～4437244387～4448144701～4478244818～44867一次酸化427t，含水30%二次酸化64t，含水10%1组裂缝反射，方位北东70°，倾角45°，井旁延伸约20mYK2⁃3下钩组K1g04456～44634285～4293日产液107t，含水100%补孔后日产液1t，含水80%无

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3.2　碳酸盐岩发现隐蔽储层

华北油田隐蔽型潜山成藏条件复杂,储层非均质性强,组合复杂,常规测井响应规律不明显。区域裂缝分布及走向模型准确度不高,勘探难度大。华北油田AT1X井第1次完井深度为5 100 m,通过偶极横波反射成像分析认为5 100 m附近裂缝仍向下延伸,综合其他信息,加深300 m后二次完井,偶极横波反射成像处理发现大量裂缝。酸化后日产气40.9万m3,日产油71 m3(见图6)。

图6　AT1X井2次完井偶极横波反射成像综合图

4　结　论

(1) 利用径向—方位视图、径向—深度视图等多视图联合分析技术提出了一种新的反射成像结果分析方法,应用结果证明其有效性,值得推广应用。

(2) 偶极横波反射成像具有井旁20～30 m探测能力,能够描述裂缝的井外延展情况。针对裂缝性储层结合电成像可以在准确测量裂缝发育情况的基础上增加裂缝空间延展信息,能够更为全面地评价储层有效性。

(3) 偶极横波反射成像技术主要应用波列中的反射波信息,不同于以往阵列声波信息提取,对仪器设计提出了新的需求。

扬之水，白石凿凿。 素衣朱襮，从子于沃。 既见君子，云何不乐。 (扬，现今洪洞县。 襮，刺绣的衣领。 诸侯才能服朱红色刺绣的衣服。 沃，曲沃。)

(4) 该技术能基于现有的正交偶极声波测井数据处理,发现遗漏的隐蔽储层,提高单井利用率。

参考文献:

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[4]　车小花. 反射声波成像测井基础研究 [D]. 东营: 中国石油大学, 2003.

[5]　楚泽涵, 徐凌堂, 尹庆文, 等. 远探测反射波声波测井方法实验研究进展 [J]. 测井技术, 2005, 29(2): 98-101.

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