交叉偶极子声波测井在坪北油田的裂缝识别

交叉偶极子声波测井在坪北油田长9储层中的裂缝识别何浩然万平杰房延亮（江汉油田测录井工程公司）摘要：坪北油田长9储层较为致密，裂缝较为发育，是其主要储集空间。本文阐述了交叉偶极子声波测井原理和裂缝识别方法，指明了长9裂缝走向，为下一步水平井钻探提供了宝贵的资料。关键词：交叉偶极子地应力横波裂缝横波分裂斯通利波1、 偶极子声波测井仪简介目前，较先进的多极子声波测井仪有斯伦贝谢的DSI偶极子横波成像仪、贝克休斯的XMAC多极阵列声波成像仪和哈里伯顿第三代Wavesonic正交偶极声波测井仪以及斯伦贝谢声波全井眼扫描仪SonicScanner。哈里伯顿第三代Wavesonic正交偶极声波测井仪由1个单极发射器、2个偶极发射器和8个接收器阵列组成（图3），主要用来评价地层的岩石物理机械特性（杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量、裂缝指数等）、渗透性和各向异性。2、 坪北油田基本地质概况坪北油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，属于构造稳定区域，地层倾角约1°。坪北油田目前主要开发中生界三叠系延长组，延长组主要特征为河流三角洲-湖泊沉积体系，向内变为浅-深湖湘，向外变为河流相。按沉积旋回将延长组从上到下划分为10个油层组，长10〜长7期为湖盆形成至发展全盛阶段；长6〜长4+5期湖盆持续稳定下降阶段；长3〜长1湖盆收缩至消亡阶段。鄂尔多斯盆地构造主要受印支运动影响，构造应力场最大主应力方向主要为北南向，但坪北油田现今最大主应力方向约为75°北东东向（图1），这主要是受后期燕山运动构造影响，这种应力场影响了三叠系裂缝的发育（图2）。

图2燕山运动构造引力场与基底断裂分布图1交叉偶极子多臂井径计算现今最大主应力方向3、交叉偶极子声波裂缝识别方法图2燕山运动构造引力场与基底断裂分布图1交叉偶极子多臂井径计算现今最大主应力方向3.1正交偶极子声波测井原理单极子源一般是圆管型的换能器以轴对称方式沿径向振动（膨胀或缩小），单极子声源在井孔中激发起以地层纵波为首波、横波和斯通利波的全波列。但在软地层井眼中单极子声源只能激发起纵波和斯通利波而不能激发起地层横波模式。■r"v_B・■-_・■r"v_B・■-_・图3正交偶极子声系结构示意图正交偶极子源由两个偏振方向互相正交且位于同一深度的偶极子换能器（分别称为XX偶极子和YY偶极子）组成（图3），它主要用来评价地层的各向异性，如裂缝地层、应力各向异性地层、钻井诱导各向异性地层等，在这些地层中，横波传播将发生分裂现象，出现明显的偏振特征，井眼的扰曲波将显示出传播上的各向异性。3.2各向异性与裂缝关系构造性裂缝通常有很好的方向性，其走向相互平行。这些走向一致的裂缝往往会引起横波的分裂，形成快、慢横波，由于裂缝中流体的影响，平行裂缝走向偏振的横波传播速度要大于垂直于裂缝走向偏振的横波传播速度（图4）。如果横波偏振的方向与裂缝走向成一定的交角，横波将分裂成偏振方向平行于裂缝走向的快速高能横波分量和垂直于裂缝走向的低能慢速分量（图5）。快、慢横波的速度差异通常用各向异性百分比来表示：2（Tfa「TQANISO=（fast slo^X100%式中：ANISO——时差的各向异性百分比，无因次；T fast 快横波的时差，us/m；T— ，slow 慢横波的时差，us/m。图4横波在裂缝处分裂示意图图图4横波在裂缝处分裂示意图图5横波以一定交角在裂缝处分裂示意图PXX-97为坪北油田部署的一口重点评价井，该井在长9顶部连续取芯3筒，其中第二桶芯见明显的裂缝，芯的外表未见油气显示，但是裂缝断面周围有明显的油气显示（图6）。取芯表明，长9主要为致密储层，裂缝作为渗流通道和主要储集空间。各向异性资料显示长

9裂缝走向为45°北东向（图7）,与该井现今最大王应力方向75°呈一30°锐角，即裂缝走向基本平行于现今最大主应力方向。斯通利波几乎出现在所有单极声波测井资料中，图7岩心段各向异性成像图面传播，而斯通利波沿流体-井筒表面传播。其速度低于横波和泥浆波速度。低频率斯通走向基本平行于现今最大主应力方向。斯通利波几乎出现在所有单极声波测井资料中，图7岩心段各向异性成像图面传播，而斯通利波沿流体-井筒表面传播。图9PXX-97井全波图条件影响▼款感11渗透性地帛1I意诚速度1图9PXX-97井全波图条件影响▼款感11渗透性地帛1I意诚速度1R4、结论（1） 利用地应力椭圆井眼崩落原理，交叉偶极子声波测井仪多臂井径反映该井现今最大水平主应力方向为北东东向。（2） 长9段交叉偶极子声波测井各向异性成像图反映了裂缝走向，且裂缝走向与现今最大水平主应力方向基本平行；斯通利波表明该裂缝具有一定的渗透性。（3） 建议下一步长9水平井井眼轨迹方向为北西向，以便水平井能穿越更多的裂缝，提高水平井钻探经济效益。参考文献：段毅等.鄂尔多斯盆地西峰油田油气成