基于阵列声波测井和声波远探测测井资料的裂缝有效性评价方法

摘要

本发明公开了一种基于阵列声波测井和声波远探测测井资料的裂缝有效性评价方法，利用已知井的阵列声波测井和声波远探测测井资料评价，得到多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值然后分层段统计特征值，并收集对应各层段的裂缝有效性表征参数；将多种测井裂缝属性参数特征值分别与裂缝有效性表征参数绘制交会图，确定二者之间的定量表征关系及它们之间的相关性，提炼对裂缝有效性敏感的测井裂缝属性参数，并确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的测井裂缝属性参数下限值；制定有效裂缝和裂缝等级测井综合评价标准表，用上述综合评价标准表对上述新井对应的测井裂缝属性参数特征值进行评价，确定裂缝有效性及等级。本发明方法简单、准确性和可靠性好。

说明书

技术领域

本发明涉及应用地球物理测井领域，具体的说是一种基于阵列声 波测井和声波远探测测井资料的裂缝有效性评价方法。

背景技术

随着石油天然气工业深入发展，大型整装高孔高渗砂岩油气藏 越来越难以找到，许多大公司不得不把注意力转移到裂缝－复杂岩性 油气藏的勘探和开发上来。致密裂缝型油气藏是21世纪石油增储上 产的重要领域之一，在我国，裂缝型低渗透储层和数量比例更为突出， 裂缝型低渗储层油气产量占整个石油天然气产量的一半以上，占未来 准备投产的石油天然气储量的三分之二以上。

对于低渗致密裂缝性储层，由于其基质的低孔低渗特性，裂缝 则作为其主要渗流途径，在孔道间起到连接作用，提高了储层的渗透 率，为储层产能的提高提供了基础。故天然裂缝的识别和特征参数及 有效性的评价是这类储层评价的一个十分重要的方面。另外，对于页 岩气、致密气等非常规储层，往往需要压裂改造，而压裂施工后人造 裂缝的发育情况评价同样十分重要。

利用测井资料识别并精细评价裂缝是储层裂缝评价最主要的手 段，国内外学者已做了大量相关的研究工作。裂缝测井评价方法主要 包括常规测井评价法、成像测井评价法、阵列声波测井评价法和反射 声波成像测井评价法。常规测井评价法主要利用声波、密度、中子和 深浅电阻率资料识别并评价裂缝的发育情况，侧重于裂缝的定性评价。 成像测井评价法可对穿过井轴的裂缝进行定量评价，但成像测井径向 探测深度太浅，不能很好地区分真假裂缝。

阵列声波测井全波波形中的井孔模式波(滑行纵波、滑行横波等) 在井壁附近地层中传播，其传播过程会受到裂缝宽度和向井外延伸情 况等裂缝属性的影响，且径向探测深度较成像测井大，因而，阵列声 波测井资料可用于裂缝宽度及其向井外延伸情况等裂缝属性参数的 评价，且阵列声波测井裂缝评价法不受泥浆类型的影响，可很好地识 别和评价有效裂缝，具有广阔的应用前景。但阵列声波测井裂缝评价 法的径向探测深度一般只有1.0m左右，无法评价裂缝在远井区域的 延伸情况。声波远探测能够探测井外10米甚至更远的裂缝等声阻抗 不连续界面，可以更好地评价裂缝(包括不过井轴的井旁裂缝)向井外 延伸情况(裂缝倾角、延伸长度等)，但声波远探测的分辨率比阵列声 波测井裂缝评价法低。

为了更好地评价有效裂缝的发育情况，有必要结合径向探测深 度中等但分辨率相对较高的阵列声波测井资料和径向探测深度大但 分辨率相对较低的声波远探测资料探索形成基于阵列声波测井和声 波远探测资料的裂缝属性参数和有效性综合评价方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单、准 确性和可靠性好、可以更好地评价和描述裂缝的有效性、划分有效裂 缝等级、指导储层评价的基于阵列声波测井和声波远探测测井资料的 裂缝有效性评价方法。

所述评价方法包括以下步骤：

一,利用已知井的阵列声波测井资料评价裂缝等效宽度和裂缝 渗透率，同时利用已知井的声波远探测测井资料评价裂缝向井外延伸 长度、倾向、倾角和走向，得到多种测井裂缝属性参数曲线和/或离 散样值；

二,对上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计分层 段统计，获得各层段的多种测井裂缝属性参数特征值，并收集该井各 对应层段的裂缝有效性表征参数，所述裂缝有效性表征参数为试井渗 透率数据或者产能数据；

三,将步骤二中分层统计的多种测井裂缝属性参数特征值分别与 裂缝有效性表征参数绘制二者之间的交会图，并通过拟合的方式确定 二者之间的定量表征关系及它们之间的相关性，提炼对裂缝有效性敏 感的敏感测井裂缝属性参数，并确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值；

四,根据获得的有效裂缝和不同等级裂缝对应的敏感测井裂缝属 性参数下限值，制定有效裂缝和裂缝等级测井综合评价标准表；

五,采用步骤一和步骤二的方法获得新井分层段统计的多种测井 裂缝属性参数特征值；用步骤四得到的有效裂缝和裂缝等级测井综合 评价标准表对上述新井对应的测井裂缝属性参数特征值进行评价，确 定裂缝有效性及等级。

所述步骤一中，利用阵列声波测井资料评价裂缝的方法具体为：

A1，通过岩石物理实验或数值模拟手段研究分析裂缝属性变化对 声波速度和幅度衰减等声学参数的影响规律，建立声学参数随裂缝属 性参数变化关系；

A2，对实际阵列声波测井资料进行处理，计算声波速度和幅度衰 减等声学参数；

A3，根据A2得到的声学参数及第一步建立的声学参数与裂缝属 性参数之间的关系计算裂缝等效宽度的属性参数；

A4，根据A3得到的裂缝等效宽度、及裂缝渗透率与裂缝宽度之 间的关系计算裂缝渗透率，式(1)为一种裂缝渗透率与裂缝宽度关 系式，其中，κ

所述步骤二中，所述测井裂缝属性参数特征值为对应各层段测井 裂缝属性参数的最大值、最小值、中值、算术平均值、均方根值、加 权平均值或算术平均值等。

所述步骤二中，当多种测井裂缝属性参数特征值为对应各层段的 算术平均值时，采用下述方法来统计：

B1统计任一种测井裂缝属性参数曲线上对应层段内的全部样值；

B2对上述全部样值进行排序处理，找出样点中值f

B3计算上述全部样值与样点中值之差的绝对值f

B4从上述全部样值中剔除f

B5重复B1-B4，统计其它的测井裂缝属性参数特征值；

f

其中，f

所述步骤二中，所述产能数据为无阻流量或米产能指数。

所述步骤三中，当二者的相关性系数R

所述步骤三中，确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的敏感测井裂 缝属性参数下限值，具体方法如下：

具体方法如下：

C1统计研究区不同等级储层对应的裂缝有效性表征参数下限值；

C2由上述确定的测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性表征参 数之间的定量关系确定上述裂缝有效性表征参数下限值对应的测井 裂缝属性参数特征值，并将它们作为有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值。

所述步骤一中，利用已知井的声波远探测测井资料评价裂缝向井 外延伸长度、倾向、倾角和走向，其中，在直接获得裂缝走向和倾向 参数曲线的基础上形成井旁构造成像图，然后在该图中拾取裂缝向井 外延伸长度和倾角参数的离散样值。

有益效果：

1)利用声波远探测测井资料和阵列声波测井资料同步评价裂缝 属性参数，不同方法评价结果可以相互验证，提高裂缝属性参数评价 的准确性和可靠性；

2)本发明方法充分利用两种不同尺度测井方法在裂缝评价中的 优势，二者相互补充，由此获得的有效裂缝和裂缝等级测井综合评价 标准表可以更为准确和可靠的地评价和描述裂缝的有效性，并可进一 步划分有效裂缝等级；

3)本发明方法可以进行定量参数和有效性评价，并用于指导储 层评价，提高复杂非常规储层测井评价的准确性和可靠性，进而为制 定合理高效的开发方案提供有力依据。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为阵列声波测井裂缝评价流程图；

图3为横波衰减系数随裂缝宽度变化关系；

图4为X井裂缝评价成果图；

图5为X井声波远探测裂缝成像图；

图6远探测裂缝倾角和延伸长度计算方法示意图；

图7为无阻流量与裂缝渗透率交会图；

图8不同等级裂缝对应的裂缝渗透率下限值确定方法的示意图。

具体实施方式

参见图1，以对X地区水基泥浆井的评价为例对本发明方法作进 一步解释说明：

一，多种测井裂缝属性参数特征值曲线的获得：

1)利用已知井的阵列声波测井资料评价裂缝等效宽度和裂缝渗 透率：

利用阵列声波测井资料评价裂缝的基本原理是裂缝属性参数的 变化对声波传播速度和幅度衰减有影响，故根据裂缝属性参数的变化 对声波传播速度和幅度衰减的影响规律及声波属性参数即可进行裂 缝评价，其流程参见图2：

A1，通过岩石物理实验或数值模拟手段研究分析裂缝属性变化对 声波速度和幅度衰减等声学参数的影响规律，建立声学参数随裂缝属 性参数变化关系,如图2所示为致密砂岩样品岩石物理实验测量得到 的横波衰减系数随裂缝宽度变化关系；

A2，对实际阵列声波测井资料进行处理，计算声波速度和幅度衰 减等声学参数，一般在成熟的测井资料处理分析平台上即可实现；

A3，根据A2计算得到的声学参数及第一步建立的声学参数与裂 缝属性参数之间的关系计算裂缝等效宽度等属性参数，如图所示为X 井裂缝评价成果图，其中第7道为阵列声波测井计算裂缝宽度曲线；

A4,根据A3得到的裂缝等效宽度计算结果及裂缝渗透率与裂缝 宽度之间的关系计算裂缝渗透率，式(1)为一种裂缝渗透率与裂缝 宽度关系式，

其中，κ

2)利用已知井的声波远探测井资料评价裂缝向井外延长深度、 倾角和裂缝响应强度：

声波远探测测井(也称为反射声波成像测井)以辐射到井外地层中 的声场能量作为入射波，探测从井旁地层界面、溶洞、裂缝或小构造 等引起的声阻抗不连续界面反射回来的声场；通过分析接收到的全波 列阵列波形中的反射波信号，可以对井旁存在的小地质构造进行成像。 该方法是一种前沿的先进的声波测井方法，可对井周几米到十几米甚 至几十米范围内的地层界面、断层、裂缝、尖灭、溶洞或盐丘等地质 构造或地质体进行探测，且其分辨率和径向探测深度恰好介于地震勘 探和常规声波测井之间，从而填补了油气勘探领域的一项空白。

声波远探测测井主要用于评价井旁裂缝(包括过井轴的和未过井 轴的裂缝)、裂缝向井外延伸长度、裂缝倾向、倾角和走向等参数， 一般在成熟的测井资料处理分析平台上即可对声波远探测测井资料 进行处理，得到裂缝走向和倾向的曲线，如图5所示为X井声波远探 测裂缝成像图，图中椭圆虚线框标示的为裂缝带成像；根据图6的成 像结果可进一步通过人工拾取裂缝并计算裂缝倾角和延伸长度参数 的离散样值，如图6所示，根据裂缝在成像图中的响应轨迹可以通过 人工的方式拾取出如图中倾斜虚线所示的裂缝轨迹，并由裂缝轨迹末 端作竖直虚线，由该虚线与横轴的交点可以得到裂缝末端离井轴的距 离L1＝13.6m，由裂缝轨迹末端作水平虚线与深度轴相交，该交点到 裂缝与井轴的交点距离为L2＝13.0m；根据参数L1和L2可进一步计算 出裂缝向井外延伸长度L和裂缝与井轴的夹角α

α

如果井孔为竖直的，则裂缝与井轴的夹角α

所述X井为竖直井，则按照上述方法可以计算出该裂缝带向井外 延伸长度约为18.81m，裂缝倾角为46.3°，说明该裂缝带发育的裂 缝有效性好。

上述拾取和计算过程可以采用人工或通过分析软件自动完成。

二,对上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计，获 得各层段的多种测井裂缝属性参数特征值，收集已知井对应各层段的 裂缝有效性表征参数；

1)上述多种裂缝属性参数曲线和/或离散样值分层段统计，获得 各层段的多种测井裂缝属性参数特征值。

测井资料计算的裂缝属性参数曲线采样间隔一般为测井时仪器 深度移动间隔，如阵列声波测井一般深度采样间隔为0.125m；为了 便于分析，往往需要分层段统计裂缝属性参数的特征值，如最大值、 最小值、平均值或技术人员认为其它的合适取值等。分层段的方式可 以按固定的深度段分层，如每2m划分为一层；也可以按实际试井渗 透率测试或油气开采测试层段来分层。

如以算术平均值作为层段裂缝属性参数的特征值，则可按如下公 式来统计：

B1统计任一种裂缝属性参数曲线上对应层段内的全部样值；

B2对上述全部样值进行排序处理，找出样点中值f

B3计算上述全部样值与样点中值之差的绝对值f

B4从上述全部样值中剔除f

B5重复B1-B4，统计其它的测井裂缝属性参数特征值；

f

其中，f

对于离散样值参数，则可直接按照基本的算术平均值算法计算层 段裂缝属性参数特征值。

2)分层段统计裂缝有效性表征参数：

一般情况下，有效裂缝的发育能够大大改善储层的渗透性，提高 产能，裂缝有效性等级越高，这种效应越明显。故选择试井渗透率数 据或者产能数据(所述产能数据可以为无阻流量或米产能指数等)作为 裂缝有效性和等级的表征参数。分层段统计裂缝有效性和等级表征参 数，以便后续研究分析其与裂缝属性参数之间的关系，进而提炼对裂 缝有效性敏感的测井裂缝属性参数。需要说明的是裂缝有效性表征参 数统计层段划分情况应与测井裂缝属性参数特征值统计层段划分情 况一致。

三，将步骤二中分层统计的多种测井裂缝属性参数特征值分别与 裂缝有效性表征参数绘制二者之间的交会图，并通过拟合的方式确定 二者之间的定量表征关系及它们之间的相关性，提炼对裂缝有效性敏 感的测井裂缝属性参数。

图7所示为统计分析得到的无阻流量与裂缝面孔率交会图，可以 看出，无阻流量随着裂缝面孔率的增大而增大，通过拟合的方式得到 无阻流量与裂缝面孔率之间的定量关系如式(6)所示，二者之间的相关系数 R

依此类推，可以分析其它测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性 表征参数之间的相关性，进而提炼裂缝有效性敏感测井参数。本发明 中，测井裂缝参数与裂缝有效性表征参数之间的相关性系数R

确定有效裂缝和不同等级裂缝对应的测井裂缝属性参数下限值， 具体为具体方法如下：

C1统计研究区不同等级储层对应的裂缝有效性表征参数下限值；

C2由上述确定的测井裂缝属性参数特征值与裂缝有效性表征参 数之间的定量关系，确定所述裂缝有效性表征参数下限值对应的测井 裂缝属性参数特征值，并将它们作为有效裂缝和不同等级裂缝对应的 敏感测井裂缝属性参数下限值。

如某油田将无阻流量小于10万方/天的储层划分为低产储层，将 无阻流量介于(10,50)万方/天的储层划分为中产储层，将无阻流量大 于50万方/天的储层划分为高产储层，则说明10万方/天为中产储层 无阻流量下限值，50万方/天为高产储层无阻流量下限值。

四,根据获得的有效裂缝和不同等级裂缝对应的测井裂缝属性参 数下限值，制定有效裂缝和裂缝等级测井综合评价标准表。

根据上述无阻流量与裂缝面孔率交会图确定的二者之间定量表 征关系曲线可由上述两个无阻流量下限值确定对应的裂缝面孔率下 限值，如图8所示，确定的两个裂缝渗透率下限值分别为0.35mD和 0.6mD，这两个值可分别定为有效裂缝和I类有效裂缝对应的裂缝渗 透率下限值，由此可以将裂缝渗透率小于0.35mD的裂缝划分为无效 裂缝，将裂缝渗透率介于(0.35,0.6)mD之间的裂缝划分为II类有效裂 缝，将裂缝渗透率大于0.6mD的裂缝划分为I类有效裂缝。

依此类推可以确定不同等级裂缝对应的其它测井裂缝参数下限 值，进而建立如表1所示的裂缝有效性及等级综合评价标准。

表1裂缝有效性及等级综合评价标准表

五,采用步骤一和步骤二的方法获得新井分层段统计的多种测井 裂缝属性参数特征值；用步骤四得到的有效裂缝和裂缝等级测井综合 评价标准表对上述新井对应的测井裂缝属性参数特征值进行评价，确 定裂缝有效性及等级，本实施例综合评价标准表中对应评价的裂缝有 效性敏感测井参数分别为裂缝等效宽度、裂缝渗透率和最大主应力方 向与裂缝走向夹角、裂缝向井外延伸长度、裂缝倾角这五个参数。

需要说明的是，若某层段计算的裂缝属性参数没有全部位于同一 类裂缝对应的裂缝属性参数标准范围内，则可按“少数服从多数”的 原则或加权平均的方法确定最终的裂缝有效性和等级。本实施例中， 新井的裂缝有效性敏感参数及裂缝有效性和等级评价结果如下表2 所示：

表2新井的裂缝有效性敏感参数及裂缝有效性和等级评价结果

上述方法在实际储层裂缝评价中的应用结果表明，该方法评价的 裂缝有效性和等级与测试得到的裂缝有效性和等级表征参数指示的 裂缝等级结果一致。