CN106908837B - 一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法 - Google Patents

一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，具体如下：采用声波测井获得深度区间的压裂前后的单极、偶极波形数据并进行深度校正；接着采用波形相干叠加法计算深度位置的压裂前后的纵波速度和不同方位的横波速度；根据压裂前后的不同方位的横波波速度所构成的曲线，计算压裂前后的正交偶极各向异性值；再根据压裂前后的纵波速度或不同方位的横波速度计算压裂后与前的平均弹性波速度差值，并计算压裂后与前的正交偶极各向异性差值，接着根据平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定压裂裂缝形态，同时根据平均弹性波速度差值确定深度位置的压裂裂缝高度，进而确定深度区间的压裂裂缝高度。其能快速有效地识别压裂裂缝形态和裂缝高度。

Description

一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法
技术领域
本发明涉及声波测井技术领域，具体涉及一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法。
背景技术
随着全球能源需求的不断攀升，非常规油气资源有望成为世界未来能源和经济发展的动力。非常规油气资源所在的岩性地层的主要特征是致密度高、非均质及各向异性强，如果仅依靠其自身的产能很难形成工业油气，因而需要对储层进行压裂、酸化等改造，创造出油气运移的缝网体系，才能够实现经济开采。其中，非常规油气开采的主要增产手段是水压致裂。
目前，评价致密储层井筒压裂裂缝高度常用的测井方法主要有井温测井、同位素测井、注硼中子测井、补偿中子测井、偶极声波测井。其中，井温测井精度低，人为因素影响大，一般只作为辅助手段。同位素测井和注硼中子测井作业操作流程和评价原理基本相同，但两者都有一定的放射性污染，目前应用较少。补偿中子测井可以采用非放射性示踪陶粒，但受压裂工艺如脱砂的影响、压裂前后仪器类型及刻度的影响，测量结果具有一定的不确定性。偶极声波测井主要通过对比压裂前后井筒周围各向异性差异来评价裂缝高度。它是目前评价压裂裂缝高度最常用的测井方法。且现有的声波测井技术评价压裂高度耗时长，且不能准确评价压裂裂缝形态。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能快速有效地识别压裂裂缝形态和裂缝高度的方法。
一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，包括如下步骤：
步骤1：在深度区间内进行声波测井，获得压裂前后的单极、偶极波形数据；
步骤2：对获得的所述深度区间的数据进行深度校正；
步骤3：获取所述深度区间的一个深度位置的数据；
步骤4：采用波形相干叠加法对所述一个深度位置的数据进行分析，计算压裂前后的纵波速度和不同方位的横波速度；
步骤5：根据所述一个深度位置的压裂前后的不同方位的横波波速度所构成的曲线，计算压裂前后的正交偶极各向异性值；
步骤6：根据步骤4中压裂前后的纵波速度或不同方位的横波速度计算压裂前后的平均弹性波速度，并计算压裂后与前的平均弹性波速度差值；同时计算步骤5中压裂后与前的正交偶极各向异性差值，根据平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定所述一个深度位置的压裂裂缝形态；当平均弹性波速度差值大于零时，将声波测井仪器的采样间隔记为所述一个深度位置的压裂裂缝高度；
步骤7：获取所述深度区间的下一个深度位置的数据，重复步骤4至6；直到遍历所述深度区间的所有深度位置；进入步骤8；
步骤8：统计存在压裂裂缝高度的深度位置的个数，就可获得所述深度区间的压裂裂缝高度。
本发明的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法通过根据每个深度位置的压裂后与前的平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定压裂裂缝形态，同时根据平均弹性波速度差值确定深度位置的压裂裂缝高度，进而确定深度区间的压裂裂缝高度，且整个方法简单，能快速有效地识别压裂裂缝形态和裂缝高度。
附图说明
图1为本发明一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法的流程图；
图2为实验结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法的流程如图1所示，具体过程如下：
步骤1：在深度区间内进行声波测井，获得压裂前后的单极、偶极波形数据。
在本发明中，可采用阵列声波测井仪进行声波测井。
步骤2：对获得的所述深度区间的数据进行深度校正。
步骤3：获取所述深度区间的一个深度位置的数据。
步骤4：采用波形相干叠加法对所述一个深度位置的数据进行分析，计算压裂前后的纵波速度和不同方位的横波速度。
具体的，波形相干叠加法具体如下：
其中，Corr(v,T)表示二维相关函数；Xm(t)是N个声波测井仪器接收换能器阵列中的第m个接收换能器，d是声波测井仪器接收换能器之间的间隔，T是时间窗Tw的位置，v是速度区间中的某一速度值。
采用式(1)计算当Corr(v,T)取极大值时的v值，即可计算压裂前后的纵波速度和一个方位的横波速度。重复采用式(1)即可计算出不同方位的横波速度。
步骤5：根据所述一个深度位置的压裂前后的不同方位的横波波速度所构成的曲线，计算压裂前后的正交偶极各向异性值。
其具体过程如下：
步骤5.1：获得由压裂前后的不同方位Φ处的横波速度构成的横波速度曲线VΦ；
步骤5.2：根据横波速度曲线VΦ获取快横波速度Vfast和慢横波速度Vslow。其中，Vfast为集合{VΦ}的极大值，Vslow为集合{VΦ}的极小值，Φ∈[0 2π]；
步骤5.3：根据快横波速度Vfast和慢横波速度Vslow计算压裂前后的正交偶极各向异性值δ。其中，
步骤6：根据步骤4中压裂前后的纵波速度或不同方位的横波速度计算压裂前后的平均弹性波速度，并计算压裂后与前的平均弹性波速度差值；同时计算步骤5中压裂后与前的正交偶极各向异性差值，根据平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定所述一个深度位置的压裂裂缝形态；当平均弹性波速度差值大于零时，将声波测井仪器的采样间隔记为所述一个深度位置的压裂裂缝高度。
其中，计算压裂后与前的平均弹性波速度差值Δs的具体方式为：
Δs＝P/V压裂后-P/V压裂前 (3)
其中，P为常数，例如取值为106；V压裂后为压裂后的平均弹性波速度，且V压裂后为压裂后的纵波速度或不同方位的横波速度的均值；V压裂前为压裂前的平均弹性波速度，且V压裂前为压裂前的纵波速度或不同方位的横波速度的均值。
其中，计算压裂后与前的正交偶极各向异性差值Δδ的公式如下：
Δδ＝δ压裂后-δ压裂前 (4)
其中，δ压裂后为压裂后正交偶极各向异性值，δ压裂前为压裂前正交偶极各向异性值。
其中，确定一个深度位置的压裂裂缝形态的具体过程为：
当Δs＝0时，即平均弹性波速度差值速度差值等于零时，则所述一个深度位置的岩石未被压裂。
当Δs＞0且Δδ＞0时，即当平均弹性波速度差值速度差值大于零且正交偶极各向异性差值大于零，则判定所述一个深度位置的压裂裂缝为定向裂缝。
当Δs＞0且Δδ≤0时，即当平均弹性波速度差值速度差值大于零且正交偶极各向异性差值不大于零时，则判定所述一个深度位置的压裂裂缝为网状裂缝。
此外，当Δs＞0时，将声波测井仪器的采样间隔记为所述一个深度位置的压裂裂缝高度h。
步骤7：获取所述深度区间的下一个深度位置的数据，重复步骤4至6；直到遍历所述深度区间的所有深度位置；进入步骤8。
步骤8：统计存在压裂裂缝高度的深度位置的个数，就可获得所述深度区间的压裂裂缝高度。
如果统计的存在压裂裂缝高度的深度位置的个数为n，则深度区间的压裂裂缝高度为n×h。
采用本发明的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法进行实验，其实验结果如图2所示。图2中的第1道是井径、自然伽马曲线，第2道是压裂前、后横波慢度曲线，第3道是深度区间及射孔层段，第4道是压裂前后正交偶极各向异性。从第1道可以看出X950m-X972m为砂岩层段，该井段井径无异常。从第2道可以看出压裂后地层的横波慢度明显增大，其预示岩石横波速度下降，这表明井筒周围岩石破裂时产生裂缝，形成了岩石扩容，结合第4道压裂前、后正交偶极各向异性可以判断出压裂裂缝高度为20m，压裂裂缝的深度区间为X955m-X975m。根据本发明的压裂裂缝判断条件，可以进一步判断该储集层压裂裂缝形态为定向裂缝。此外整个方法简单，因而本发明的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法能快速有效地识别压裂裂缝形态和裂缝高度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在深度区间内进行声波测井，获得压裂前后的单极、偶极波形数据；
步骤2：对获得的所述深度区间的数据进行深度校正；
步骤3：获取所述深度区间的一个深度位置的数据；
步骤4：采用波形相干叠加法对所述一个深度位置的数据进行分析，计算压裂前后的纵波速度和不同方位的横波速度；
步骤5：根据所述一个深度位置的压裂前后的不同方位的横波速度所构成的曲线，计算压裂前后的正交偶极各向异性值；
步骤6：根据步骤4中压裂前后的纵波速度或不同方位的横波速度计算压裂前后的平均弹性波速度，并计算压裂后与前的平均弹性波速度差值；同时计算步骤5中压裂后与前的正交偶极各向异性差值，根据平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定所述一个深度位置的压裂裂缝形态；当平均弹性波速度差值大于零时，将声波测井仪器的采样间隔记为所述一个深度位置的压裂裂缝高度；
步骤7：获取所述深度区间的下一个深度位置的数据，重复步骤4至6；直到遍历所述深度区间的所有深度位置；进入步骤8；
步骤8：统计存在压裂裂缝高度的深度位置的个数，就可获得所述深度区间的压裂裂缝高度。
2.根据权利要求1所述的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为：
所述波形相干叠加法具体如下：
其中，Xm(t)是N个声波测井仪器接收换能器阵列中的第m个接收换能器，d是声波测井仪器接收换能器之间的间隔，T是时间窗Tw的位置，v是速度区间中的某一速度值；接着，重复计算当二维相关函数Corr(v,T)取不同方位的极大值时的v值，即可计算压裂前后的纵波速度和不同方位的横波速度。
3.根据权利要求1所述的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程如下：
步骤5.1：获得由压裂前后的不同方位Φ处的横波速度构成的横波速度曲线VΦ；
步骤5.2：根据横波速度曲线VΦ获取快横波速度Vfast和慢横波速度Vslow，其中，Vfast为集合{VΦ}的极大值，Vslow为集合{VΦ}的极小值，Φ∈[0,2π]；
步骤5.3：根据快横波速度Vfast和慢横波速度Vslow计算压裂前后的正交偶极各向异性值δ，其中，
4.根据权利要求1所述的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，其特征在于，所述步骤6中计算压裂后与前的平均弹性波速度差值Δs的具体方式为：
Δs＝P/V压裂后-P/V压裂前；
其中，P为常数；V压裂后为压裂后的平均弹性波速度，且V压裂后为压裂后的纵波速度或不同方位的横波速度的均值；V压裂前为压裂前的平均弹性波速度，且V压裂前为压裂前的纵波速度或不同方位的横波速度的均值。
5.根据权利要求1所述的一种压裂裂缝形态和裂缝高度确定方法，其特征在于，所述步骤6中根据平均弹性波速度差值和正交偶极各向异性差值，确定所述一个深度位置的压裂裂缝形态的具体过程为：
当平均弹性波速度差值等于零时，则所述一个深度位置的岩石未被压裂；当平均弹性波速度差值大于零且正交偶极各向异性差值大于零，则判定所述一个深度位置的压裂裂缝为定向裂缝；当平均弹性波速度差值大于零且正交偶极各向异性差值不大于零时，则判定所述一个深度位置的压裂裂缝为网状裂缝。
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