阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用_刘航.pdf

2023 年第 38 卷 第1期2023，38(1):0220-0228地球物理学进展Progress in Geophysicshttp:/wwwprogeophyscnISSN 1004-2903CN 11-2982/P刘航，吴煜宇，贺洪举，等2023 阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用 地球物理学进展，38(1):0220-0228，doi:10 6038/pg2023FF0220LIU Hang，WU YuYu，HE HongJu，et al 2023 Application of new processing technology of array acoustic logging in carbonate reservoir evaluationProgress in Geophysics(in Chinese)，38(1):0220-0228，doi:106038/pg2023FF0220阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用Application of new processing technology of array acoustic logging in carbonatereservoir evaluation刘航1，吴煜宇2，贺洪举1，谢冰2，赖强2，韩红林1LIU Hang1，WU YuYu2，HE HongJu1，XIE Bing2，LAI Qiang2，HAN HongLin1收稿日期2021-06-12;修回日期2022-05-13投稿网址http:/www progeophys cn第一作者简介刘航，男，1988 年生，硕士，工程师，主要从事测井资料处理解释与方法研究工作 E-mail:hangliu_cj cnpc com cn1 中国石油测井有限公司西南分公司，重庆4000202 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，成都6100511 CNPC Logging Company Southwest Branch，Chongqing 400020，China2 Exploration and Development esearch Institute，PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company，Chengdu 610051，China摘要为了更深入的研究阵列声波测井资料在缝洞型碳酸盐岩储层评价中的应用，针对阵列声波中不同探测距离、不同分辨率的信息开发了三种新技术 通过对纵波进行频散分析形成了纵波频散谱的处理方法，并建立了根据频散谱的方差对碳酸盐岩储层非均质性进行评价的方法，对于井周裂缝、溶洞的识别及储层类型划分有指导意义;利用井壁斯通利波传播特性，建立了定量计算斯通利波能量衰减的方法，对于评价过井缝洞有重要作用;利用阵列声波反射波信息形成了全新的声波远探测处理方法，通过对井旁反射信息的定量表征建立了井旁缝洞发育程度的定量评价方法 阐述了这些方法的基本原理及适用条件，拓展了阵列声波测井资料在碳酸盐岩储层评价方面的应用关键词阵列声波测井;碳酸盐岩;储层评价;纵波频散;斯通利波衰减;声波远探测中图分类号P631文献标识码Adoi:10 6038/pg2023FF0220AbstractIn order to further study the application of arrayacoustic logging data in fractured vuggy carbonate reservoirevaluation，three new technologies are developed for theinformation of different detection distance and resolution inarray acoustic wave Through the dispersion analysis of P-wave，theprocessingmethodofP-wavedispersionspectrum is formed，and the heterogeneity of carbonatereservoirisevaluatedaccordingtothevarianceofdispersion spectrum，which has guiding significance for theidentification of fractures and caves around wells and theclassification of reservoir types;Based on the propagationcharacteristics of Stoneley wave in borehole wall，thecalculation method of Stoneley wave energy attenuation isestablished，whichplaysanimportantroleintheevaluation of fractures and cavities;A new acoustic remotedetection processing method is formed by using the arrayacoustic reflection information，through the quantitativecharacterization of the borehole side reflection information，a quantitative evaluation method for the developmentdegree of fractures and cavities is established The basicprinciples and applicable conditions of these methods aredescribed，and the application of array acoustic loggingdata in carbonate reservoir evaluation is expandKeywordsArray acoustic logging;Carbonate;eservoirevaluation;P-wavedispersion;Stoneleywaveenergyattenuation;Acoustic remote detection2023，38(1)刘航，等:阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用(www progeophys cn)0引言阵列声波测井技术随着 20 世纪 90 年代斯伦贝谢公司推 出 DSI 偶 极 子 横 波 成 像 仪(薛 梅 等，2000)，西方阿特拉斯公司推出 MAC 多极子声波测井仪开始大规模应用，是进行地质研究及储层评价的重要手段 阵列声波资料富含丰富的信息，最开始针对阵列声波测井资料只是对纵、横波时差精确提取方面的应用(陶果和邹辉，2000)，到后来斯通利波在裂缝评价及渗透率分析方面显著作用(高坤等，2005;柴细元等，2009;唐军等，2017;车小花等，2020)，交叉偶极横波在地应力分析和裂缝预测方面有独特的应用(李长文等，2006)，随着研究的深入和技术的进步，人们开始对一些次一级的声波信号进行开发利用，利用反射波信息对井旁地质体进行成像(唐晓明和魏周拓，2012)，声波频谱的信息也被应用与进行裂缝有效性方面的评价(张辉等，2009;谢冰等，2017;马霄一等，2018;李民龙等，2020)然而在储层评价方面阵列声波资料应用的程度还不够深入，本文介绍了近年来开发的纵波频散谱技术、斯通利波能量衰减技术、远探测声波二次成像技术三种阵列声波测井最新的处理技术，并重点探索了这三种技术在四川盆地缝洞型碳酸盐岩储层解释评价中的应用，为测井评价及油气勘探开发提供了更多元化的评价技术1纵波频散谱技术利用快慢横波频散信息进行裂缝有效性评价的方法(谢冰等，2017)已经得到广泛的应用，然而并不是所有井都进行了交叉偶极横波资料的采集，本文开发了利用纵波频散信息的纵波频散谱技术对缝洞进行评价进一步对储层有效性进行评价的方法考虑到要针对长井段大数据量的阵列声波数据进行处理，且主要针对纵波速度进行分析，本文采取了处理速度较快的谱域加权相似法进行频散分析(曹正良等，2005)，假设 Dn()是由第 n 个接收器记录的波形，则谱域相关函数可定义为:(，s)=Nn=1D*()exp js(n 1)zNNn=1D*()D()，(1)式中，上标*表示取复共轭在对阵列声波数据进行处理时，选取偶极横波作为输入按照地层声波速度给定范围寻找最大相关函数值，从而快速得到每个深度点的纵波速度频散曲线，利用滑动窗口的方法选取合适的频率域范围可以求出每个深度点对应的“频散谱均值”:mnV(f)=1f(n)f(0)f(n)i=f(0)V(f)i，(2)式中，mnV(f)为频散谱均值，f(n)为某个频率值，V(f)i为某个频率的纵波速度以 STC 算法(陶果和邹辉，2000)提取出来纵波时差 DTC 作为标准，通过调节频散范围改变由频散曲线计算得到的频散谱均值进行深度域上的刻度，当两者之差小于误差范围即可得到最终的频散谱均值:min(erro)=mnV(f)DTC，(3)理论上，在相对致密的层段，时差 DTC 与频散谱均值应该一致，所以我们一般选择致密段进行刻度，将误差控制在 15.24 cm/s如图 1 所示，图中常规测井曲线道中频散谱均值与补偿声波时差值在 4130 4160 m 的致密层段基本一致，满足误差要求 图中频散曲线道分别为红色虚线红色和蓝色虚线对应深度点的频散曲线图，纵波频散谱道为经过刻度后得到的频散谱 频散曲线和纵波频散谱的横坐标为频率范围，纵坐标为时差，颜色越“红”代表时差值越大，时差值大小反应了该深度点非均质性的强弱，在缝洞型碳酸盐岩的评价中反应了孔洞发育的程度即储层发育程度，所以在红色虚线深度处解释为“气层”，在蓝色虚线深度处解释为“差气层”这与录井资料在红色虚线对应深度有一个“井漏”显示也能较好的符合在频散曲线中不同频散的谱峰值代表着地层不同组分的时差，在固定空间内，岩性组分越多，不同频率普峰值的差异就越大代表地层的非均质性更强，相反如果地层完全均质，普峰值就应该完全相同 针对这一特点，我们可以借用方差的概念来计算整个谱的差异程度，普峰值的差异越大代表岩性组分越多，非均质性强，普峰值差异越大;普峰值的差异越小即代表岩性组分相对单一，非均质性弱 我们将其命名为频散度:varV=1nf(n)i=f(0)(mnV(f)V(f)i)(4)图 2 为 HB 井纵波频散谱综合评价图，常规测井资料指示整个井段储层品质几乎一致，没有明显的差别 通过纵波频散谱可以看到在 5660 5700 m122地球物理学进展www progeophys cn2023，38(1)图 1HA 井纵波频散谱处理成果图Fig 1The result map of P-wave dispersion spectrum processing in well HA图 2HB 井纵波频散谱综合评价图Fig 2The evaluation map of P-wave dispersion spectrum processing in well HB2222023，38(1)刘航，等:阵列声波测井处理新技术在碳酸盐岩储层评价方面的应用(www progeophys cn)图 3斯通利波能量衰减井眼校正图版Fig 3Borehole correction chart of Stoneleywave energy attenuation几乎无频散现象，指示储层不发育，5710 5770 m段明显有较强的频散现象，指示为本井段最优质储层，5770 m 以下有一定频散现象但是储层