CN115166831A - 一种指导压裂及侧钻作业的声波测井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，采取如下步骤：步骤一、由原始波形信号得到含真实幅度信息的正交偶极四分量波形数据；步骤二、经过四分量旋转和反射信号提取得到方位反射波形信号，然后进行偏移成像，得到声波远探测的方位切片成像；步骤三、由方位切片成像数据计算反射波能量曲线；步骤四、确定反射体的优势方位和走向；步骤五、计算反射体延伸长度与倾角；步骤六、确定压裂作业在井轴的深度位置或侧钻开窗作业的深度位置；与反射体优势方位和走向正交的方位确定为侧钻开窗作业钻进方向。本发明可以解决传统的测井方法应探测半径小以致无法提供压裂和侧钻作业所需的缝洞发育甜点和缝洞优势方向等信息的问题。

Description

一种指导压裂及侧钻作业的声波测井方法

技术领域

本发明涉及应用地球物理和石油勘探开发领域，具体涉及一种指导压裂及侧钻作业的声波测井方法。

背景技术

压裂和侧钻作业是在储层中建立人工渗流通道，使井外储集空间与井筒沟通，广泛用于储集空间复杂的非均质油气藏，也是生产井增产、注水井增注的一项重要技术。由于地层的非均质性，天然缝洞发育甜点在井筒深度方向的位置和在井周发育的方位对指导压裂井段和侧钻方向的选取至关重要。

常规测井的径向探测半径一般只有井周一米左右，无法评价缝洞甜点在远井区域的延伸情况，难以对缝洞这类储集空间非均质性较强的地层进行压裂和侧钻等增产作业提供指导。声波远探测能够探测井外十米甚至更远的缝洞等声阻抗不连续界面，可以更好地评价缝洞(特别是不过井轴的井旁裂缝)在井外的延伸情况及有效性(唐晓明,魏周拓.声波测井技术的重要进展——偶极横波远探测测井[J].应用声学,2012,31(01):10-17)，可为增产作业提供缝洞的方位、倾角、离井位置、延伸长度等甜点特征信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，以解决传统的测井方法应探测半径小以致无法提供压裂和侧钻作业所需的缝洞发育甜点和缝洞优势方向等信息的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取如下处理方案：

步骤一、对测井仪器采集到的原始波形信号进行延迟校正与去增益处理，得到含真实幅度信息的正交偶极四分量波形数据。

步骤二、对步骤一得到的四分量数据进行降噪处理，经过四分量旋转和反射信号提取得到方位反射波形信号，然后进行偏移成像，得到声波远探测的方位切片成像。

步骤三、由步骤二中得到的方位切片成像数据计算反射波能量曲线。

步骤四、根据步骤二得到的远探测方位切片进行井外地质反射体方位的反演，确定反射体的优势方位和走向。

步骤五、由反射体所在深度与方位的偏移成像结果计算反射体延伸长度与倾角。

步骤六、根据反射波能量曲线大小确定井外裂缝甜点深度段，从而确定压裂作业在井轴的深度位置或侧钻开窗作业的深度位置；与反射体优势方位和走向正交的方位确定为侧钻开窗作业钻进方向。

步骤二中方位反射波形信号，计算公式如下：

式中XX^r、XY^r、YX^r、YY^r为从四分量数据中波场分离出的反射波信号，

为方位角，t为采样时间，z为深度。

波形信号中的时间信息转化为反射体离井的距离信息可以通过偏移成像算法实现，例如现有的绕射扫描偏移叠加方法、柯希霍夫偏移、叠前或叠后偏移等方法，此时

变为

步骤三中提到的反射波能量曲线通过以下算法开窗计算反射能量累加得到：

式中，z表示深度，M为实际反射信号的抽样点数，A为反射信号的幅度。

步骤四中提到的反射体的方位角

通过以下公式得到：

式中，N是多方位扫描中的成像剖面个数。

步骤五中确定反射体倾角的具体算法如下：

式中，θ为反射体倾角，ΔH为反射体在井轴方向的投影长度，ΔL为反射体在垂直井轴方向的投影长度。

本发明具有如下优点：

声波远探测能够探测井外十米甚至更远的裂缝等声阻抗不连续界面，可以更好地评价缝洞(特别是不过井轴的井旁裂缝)向井外延伸情况，可以提供缝洞方位、倾角、离井位置、延伸长度等甜点特征信息，指导压裂和侧钻等增产作业的深度段和侧钻方位。

附图说明

图1为处理流程图。

图2为综合成果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体处理实例对本发明方法作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本方法并能予以实施，但所举实例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提出了一种指导压裂及侧钻作业的声波测井方法，工作流程如下：

步骤一、在测井过程中，为消除仪器等因素对接收信号的影响，还原波形真实的到时和波幅信息，会对测量到的声波信号进行增益与延迟处理，具体方法由仪器测量方式决定。

步骤二、测井得到的主信号是井孔模式波信号，对于声波远探测技术而言，主信号是噪音，作为声波全波列中弱信号的反射波信号才是有效信息。为了将反射波从以井孔直达波为主的波列中提取出来，需要对步骤一中得到的四分量数据，通过中值滤波、F-K滤波法等进行直达波和反射波的波场分离，多次覆盖原理进行反射波叠加增强，进一步消除随机噪音。至此，声波测井信号中因地层中的反射体高阻抗差界面造成的反射波被极大地增强，噪声与井孔直达模式波信号被压制。记提取到的反射波信号为XX^r、XY^r、YX^r和YY^r，通过式(2)由反射波四分量数据得到方位反射波数据，记为

然后将方位反射波通过式(3)进行偏移归位，即将反射波波列中的每一时刻与井外反射体的离井位置进行对应，得到井外反射体方位成像图。

方位反射波数据通过如下公式计算得到：

式中，XX^r、XY^r、YX^r和YY^r为从原始信号中提取到的反射波信号。

将方位反射波

进行时深转换即得到井外反射体的位置信息，常见的时深转换算法有的绕射扫描偏移叠加方法、柯希霍夫偏移、叠前或叠后偏移等方法，使用该类算法即可将

变为

得到反射体的离井距离。

步骤三、通过对反射波能量曲线的计算确定反射体所在深度段。井外地层中存在反射体时，井内接收到的反射波信号能量要强于无反射体存在的一般地层。因此，可以根据反射波能量强于一般地层来确定反射体存在的深度段。方位反射波能量计算公式如下：

式中N为实际反射信号的时域抽样点数。反射体存在与否取决于反射波能量是否大于一个阈值，该阈值在不同类型的地层中并不一致，可以将一般地层反射波的能量视为反射波能量基线，基线值即为阈值。为消除噪音对反射波能量的贡献，可将基线值作为阈值对反射波信号进行阈值分割。反射波能量图见图(2)中的反射波能量道，可以看到反射波能量与成像图上的反射体深度有良好的对应。

步骤四、确定反射体方位最精确的方式是对每个方位的反射波进行成像，但该种方法的时间成本过大。为提高资料处理与解释速度，可以使用方位反射波能量确定反射体方位。通过如下函数可以确定深度为z时的反射体具体方位

式中

表示反射波在深度z方位

处的反射波能量。式(5)表示，反射波能量最大的方位，即为反射体的方位。

步骤五、根据步骤三确定的反射体深度和步骤四确定的反射体方位，对相应方位和深度的井外地层成像，根据成像结果确定井外裂缝的延伸长度，裂缝倾角的计算公式如下：

式中，θ为裂缝倾角，ΔH为裂缝在成像图垂向上的投影长度，ΔL为裂缝在水平向的投影长度。

步骤六、根据反射波能量曲线大小确定井外裂缝甜点深度段，从而确定压裂作业在井轴的深度位置或侧钻开窗作业的深度位置，与反射体优势方位和走向正交的方位确定为侧钻开窗作业钻进方向。

下面结合具体的实际处理案例，进一步说明本发明所述基于声波测井指导压裂及侧钻作业的应用效果。图2为某井旁裂缝成像的综合成果图，第1道为深度道，第2道和第3道分别为岩性道和电性道，这些信息由常规测井得到，可以看到常规测井资料无特殊相应。第4～8道为通过声波远探测技术得到的地层信息，从中可以看出，在8019～8083m段离井5～10m处约45°方位存在倾角为75°的裂缝，可根据以上信息进行压裂或侧钻作业，甜点深度段为8017～8085m，侧钻方位为165°。

以上所述实例仅是为充分说明本发明方法所举的较佳的实例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权力要求书为准。

Claims (5)

1.一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，采取如下处理步骤：

步骤一、对测井仪器采集到的原始波形信号进行延迟校正与去增益处理，得到含真实幅度信息的正交偶极四分量波形数据；

步骤二、对步骤一得到的四分量数据进行降噪处理，经过四分量旋转和反射信号提取得到方位反射波形信号，然后进行偏移成像，得到声波远探测的方位切片成像；

步骤三、由步骤二中得到的方位切片成像数据计算反射波能量曲线；

步骤四、根据步骤二得到的远探测方位切片进行井外地质反射体方位的反演，确定反射体的优势方位和走向；

步骤五、由反射体所在深度与方位的偏移成像结果计算反射体延伸长度与倾角；

步骤六、根据反射波能量曲线大小确定井外裂缝甜点深度段，从而确定压裂作业在井轴的深度位置或侧钻开窗作业的深度位置；与反射体优势方位和走向正交的方位确定为侧钻开窗作业钻进方向。

2.根据权利要求1所述的一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，

其中，步骤二中方位反射波形信号，计算公式如下：

式中XX^r、XY^r、YX^r、YY^r为从四分量数据中波场分离出的反射波信号，

为方位角，t为采样时间，z为深度；

波形信号中的时间信息转化为反射体离井的距离信息通过偏移成像算法实现，包括现有的绕射扫描偏移叠加方法、柯希霍夫偏移或叠前或叠后偏移方法，此时

变为

x为反射体距离井壁的径向距离。

3.根据权利要求1所述的一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，

其中，步骤三中提到的反射波能量曲线通过以下算法开窗计算反射能量累加得到：

式中，z表示深度，M为实际反射信号的抽样点数，A为反射信号的幅度。

4.根据权利要求1所述的一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，

其中，步骤四中提到的反射体的方位角

通过以下公式得到：

式中，N是多方位扫描中的成像剖面个数。

5.根据权利要求1所述的一种指导压裂和侧钻作业的声波测井方法，

其中，步骤五中确定反射体倾角的具体算法如下：

式中，θ为反射体倾角，ΔH为反射体在井轴方向的投影长度，ΔL为反射体在垂直井轴方向的投影长度。

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