近远井测井测试技术综合评价压裂裂缝分布

温柔,杨学武,刘东明,郑小敏,许阳

(1.中国石油集团测井有限公司测井评价中心,陕西西安710077;2.中国石油长庆油田分公司,陕西西安710021)

0 引 言

在低渗透、超低渗透油藏开发中,往往需要通过压裂技术对储层进行改造,提高储层的连通空间和泄流面积,有效扩大渗流通道,提高产能。然而,压裂结果的好坏直接关系到最终油气开采效果[1]。判断压裂效果的好坏首先需要了解压裂裂缝的形态,水力压裂微地震监测技术和偶极声波成像技术可以对注水压裂的施工效果进行监督评价,取得了较好的现场应用效果[2-5]。井中微地震监测技术在接收高频信号方面优势明显,通过监测井中多级三分量检波器记录微地震事件信号,利用纵横波联合定位反演方法求出破裂源位置,分析所有破裂源能量及整体形态,及时提供压裂过程中裂缝空间三维成像展布信息[6-8]。偶极声波测井是利用横波分裂原理,通过偶极声波探测成像技术对其进行成像,可以对裂缝的纵向高度给予准确评价[9-11]。

长庆油田某区块X90-5井位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部五里湾一区,该区长6储层平均孔隙度12.69%,渗透率1.81×10-3μm2,储层物性较差,属于典型的低孔隙度低渗透率油藏,平均单井产能1.8 t/d。本文以该井为例,开展了压裂井及周围采油井偶极声波成像测井及井中微地震测试,对该压裂井的压裂裂缝形态进行了综合评价,并结合生产动态分析给出的加密调整建议。

图1 X90-5井长62地层压裂前后各向异性成果对比图

1 偶极声波成像

偶极声波成像测井技术利用横波分裂原理,当横波遇到各向异性介质时,横波将分裂成质点平行于裂缝走向的快横波震动(SH)和质点垂直于裂缝走向的慢横波震动(SV),快横波偏振方向与地层高角度裂缝的走向平行,代表最大水平主应力方向[12-13]。由于压裂后近井地带所形成的裂缝多为垂直缝或高角度缝,因此,通过压前、压后储层快慢横波时差及能量分析对比,分析压前、压后储层的各向异性分布及差异,能够对压裂裂缝高度和裂缝开启强度进行有效评价。

通过对X90-5井过套管偶极声测井波资料处理,得到压裂前射孔段附近的地层各向异性分布与压裂后的地层各向异性分布。从图1压裂前后地层各向异性对比图可以看出,1 792.00 ～1 802.00 m井段各向异性及快慢横波能量差明显大于压裂前各向异性及快慢横波能量差,且裂缝中下部能量较强,裂缝开启强度较大。综合能量差、时差各向异性、平均各向异性以及各向异性成像图分析认为,近井地带压裂缝深度为1 792.00 ～1 802.00 m段,延伸高度为10.00 m,未压开上部高含水层,裂缝高度控制很好。该井射孔段(1 794.5 ～1 795.5 m)附近压裂前后快横波方位大约为NE向50°～60°左右,判断为该次压裂层位最大水平主应力方向;而压裂后1 797.5～1 798.0 m、1 900.5～1 801.5 m井段快横波方位变化较大,说明井筒周围裂缝呈多方向发育。

2 井中微地震实时监测

井中微地震实时监测技术可现场实现对压裂形成的人工裂缝进行实时定位,提供裂缝延伸方向及裂缝长度、宽度、高度、压裂段两翼对称性及破裂机制,为压裂裂缝空间展布特征、破裂点密度及能量对井下裂缝开启形态提供实时详细的参数,指导压裂现场对裂缝缝网的控制和油气田后续勘探开发的压裂裂缝评价[14-15]。

2018年对X90-5井进行井中微地震测试,在邻井X90-3井中放置三分量检波器进行微地震数据采集,具体现场压裂施工参数见表1。

表1 现场压裂施工参数数据表

震级代表微地震事件能量的大小,破裂震级大约在-2.5里氏,b值揭示震群的期望发震数量和可能的震级大小,一般b值约为2代表与压裂注水相关的微地震活动,b值约为1代表原有断层等构造活动引起的微地震事件。压裂监测结果显示,破裂震级大约在-2.5里氏,压裂计算b值为2.27,说明裂缝主要是由于压裂注水引起(见图2)。

对井中微地震监测资料进行分析处理,共反演出高信噪比微地震点40个。图3显示,微地震点分布大致呈北偏东55°方向,压裂段两翼裂缝发育较对称,其中NE向裂缝高度12 m,SW向裂缝高度相18 m,且微地震点相对密集,压裂段处裂缝高度为12.0 m,裂缝整体长度213 m,其中NE向长度84 m,SW向长度129 m(见表2)。

图2 X90-5井压裂监测结果

图3 X90-5井压裂微地震事件分布图

从图4中不同时间微地震分布俯视图中可以看出,裂缝以X90-5井为中心,首先沿着SW向开启,随着压裂的不断深入,裂缝开始向NE向延伸,最终形成NE—SW向裂缝。

表2 微地震监测裂缝带参数分析

图4 X90-5井不同时间微地震事件分布俯视图

3 综合分析

3.1 井中微地震与偶极声波综合评价裂缝

微地震成果显示的近井地带裂缝发育深度与偶极声波对应性非常好(1 792.00～1 802.00 m井段),远井地带裂缝发育高度稍有增加,弥补了偶极声波资料的不足。微地震点整体偏射孔段(1 794.50～1 795.50 m井段)下方,且偶极声波各向异性灰度图中射孔段下方能量差较大,说明射孔段下方裂缝发育较强。微地震资料显示,压裂段NE向裂缝宽度有所增加,这与偶极声波资料中射孔段下方快横波方位显示裂缝多向发育对应。

3.2 动态分析

统计了该压裂井周围采油井2018年1月至12月日产液、日产油、含水率的变化规律,寻找压裂后生产规律与裂缝发育方向,发现X90-6井在X90-5井压裂后日产液由6.34 m3上升至7.92 m3,日产油由0.7 t下降至0.52 t,含水由89.57%上升至92.83,生产曲线响应较明显(见图5)。

图5 压裂井X90-5及周围采油井生产动态分析图

通过对该压裂井及周围采油井生产数据分析发现,X90-5井压裂后含水率一直很高,其邻井X90-6井伴随着X90-5压裂后产液量明显增加,而其他井生产变化不大,分析这次压裂裂缝可能沿SW向X90-6井发育。根据压裂前后偶极声波成像对比分析,井筒周围裂缝发育高度为10 m,压裂层位最大水平主应力方向为50°～60°左右。结合井中微地震测试成果分析,裂缝整体长度213 m,其中NE向长度84 m,SW向长度129 m。裂缝高度随着裂缝延伸长度变化而变化,但裂缝整体偏射孔段(1 794.50～1 795.50 m)下方,这与偶极声波对该井压裂裂缝高度检测结果吻合度很高。

该井压裂裂缝延伸向周围临近水井,可能与原有地层裂缝贯通,使得X90-5井在生产初期含水就非常高,建议该井组再次加密时,避开与水井NE55°左右夹角,防止水淹。

4 结 论

(1)偶极声波成像测井技术对于评价近井区域压裂裂缝高度及裂缝发育方向精度很高,但对裂缝发育宽度、长度等远井地带裂缝发育信息无法反映。

(2)井中微地震测试技术能够现场实时地从裂缝长、宽、高、方位等方面全面分析裂缝发育空间展布特征,但受其方法局限性,解释精度相对测井较低。

(3)通过偶极声波测井资料、井间微地震测试资料与生产动态资料相结合,有效地对压裂裂缝空间发育特征进行了解释,对储层压裂效果进行综合评价,2种方法相互印证、相互弥补,更合理地对储层压裂改造信息进行了全面描述,使结果更加全面、合理、可信度更高,弥补了单项方法的局限性。