XMAC测井技术处理解释与应用.pptx

一、测井仪器简介一、测井仪器简介 二、数据处理二、数据处理 三、地质应用三、地质应用 2仪仪仪仪 器器器器 特特特特 点：点：点：点：8 8 8 8个个个个独立的偶极接收器阵列独立的偶极接收器阵列独立的偶极接收器阵列独立的偶极接收器阵列2 2 2 2个个个个单极子声源单极子声源单极子声源单极子声源2 2 2 2个个个个垂直摆放的偶极声源垂直摆放的偶极声源垂直摆放的偶极声源垂直摆放的偶极声源每个深度点可记录每个深度点可记录每个深度点可记录每个深度点可记录12121212条条条条单极源波形单极源波形单极源波形单极源波形（4 4 4 4个普通声波时差波形，个普通声波时差波形，个普通声波时差波形，个普通声波时差波形，8 8 8 8个阵列个阵列个阵列个阵列全波波形）；全波波形）；全波波形）；全波波形）；32323232条条条条偶极源波形。偶极源波形。偶极源波形。偶极源波形。Monopole 1Monopole 1Monopole 2Monopole 2Dipole YDipole YDipole XDipole XIsolatorIsolatorTransmitterTransmitterSectionSection8 Receiver 8 Receiver ArrayArrayXMAC XMAC 测井原理测井原理1678XMAC单极发射器单极发射器单极发射器单极发射器 T1T1单极发射器单极发射器单极发射器单极发射器 T 2T 2偶极发射器偶极发射器偶极发射器偶极发射器 Y Y偶极发射器偶极发射器偶极发射器偶极发射器 X X8 8 接收器阵列接收器阵列接收器阵列接收器阵列分隔器分隔器分隔器分隔器发射器部分发射器部分发射器部分发射器部分n首波检测模式n单极全波模式n偶极全波模式n 交叉偶极横波模式测量模式：主要应用于裸眼井及套管井测量，评价地层的岩石机械特性、裂缝渗流能力、各向异性、水力压裂、地应力等。Y接收器X接收器X发射源Y发射源XYXY接收器发射器发射器接收器XXXYYYXXXYYY单极声波在快速地层的传播单极声波在快速地层的传播CompressionalShearStoneleyHeadwavesFast:Vs VfCompressionalShearStoneleyHeadwaveSlow:Vs Vf单极声波在慢速地层的传播单极声波在慢速地层的传播SourceReceiverPPPPPWavePWaveSWaveSWave 一、测井仪器简介一、测井仪器简介 二、数据处理二、数据处理 三、地质应用三、地质应用 各向异性分析纵、横、斯通利波的提取岩石机械参数求取能量计算波分离WAVE(波形数据）渗透率计算反射系数计算反射界面确定出砂分析XMAC数据处理流程地应力及裂缝分析TimeSlowness RangeTime RangeComp.ShearStoneleyStack从单极从单极全波列全波列信息中信息中提取声提取声波时差波时差 1 1、声波时差提取、声波时差提取慢度慢度时间相关对比（时间相关对比（STCSTC技术）技术）STCSTCSTCSTC处理技术是一种处理技术是一种处理技术是一种处理技术是一种全波列分析处理技术，它全波列分析处理技术，它全波列分析处理技术，它全波列分析处理技术，它可以在复合的波形中找出可以在复合的波形中找出可以在复合的波形中找出可以在复合的波形中找出各种传播的波形，采用的各种传播的波形，采用的各种传播的波形，采用的各种传播的波形，采用的是相似形算法（与地层倾是相似形算法（与地层倾是相似形算法（与地层倾是相似形算法（与地层倾角的相关对比相似），然角的相关对比相似），然角的相关对比相似），然角的相关对比相似），然后计算出各种波形。后计算出各种波形。后计算出各种波形。后计算出各种波形。1112交互的时差编辑交互的时差编辑编辑后编辑后编辑后编辑后未编辑未编辑未编辑未编辑ShearShearComp.Comp.DrawDrawCorrelogramCorrelogramShearShear13后台处理质量控制后台处理质量控制 时差时差/相似度相似度&首波到时首波到时/波形波形 偶偶 极极 横横 波波 提提 取取从偶极从偶极波形中波形中提取横提取横波时差波时差V=Vs (Low-frequencies)V Vs (High-frequencies)Dispersion Effect can be correctedFrequencyVelocity/AmplitudeWaveSpectrumDipoleDispersionCurveVs偶极横波的频散影响偶极横波的频散影响从单极全波列提取的纵从单极全波列提取的纵从单极全波列提取的纵从单极全波列提取的纵波时差与普通声波测量波时差与普通声波测量波时差与普通声波测量波时差与普通声波测量时差基本一致。时差基本一致。时差基本一致。时差基本一致。偶极横波波形中提取的偶极横波波形中提取的偶极横波波形中提取的偶极横波波形中提取的横波时差，与从单极全横波时差，与从单极全横波时差，与从单极全横波时差，与从单极全波列信息中提取的横波波列信息中提取的横波波列信息中提取的横波波列信息中提取的横波时差基本一致时差基本一致时差基本一致时差基本一致全全波波列列dtc普普通通dtc单单极极dts偶偶极极dts斯通利波斯通利波时差图时差图2 2、能量分析模块、能量分析模块确定各种波形成分能量及其衰减，用于裂缝性地层(水力压裂)评价。马23井裸眼井X-MAC能量分析图3、波分离及反射系数的确定波分离及反射系数的确定反射斯通利波波形相对直达斯通利波波反射斯通利波波形相对直达斯通利波波形来说可认为是无规则的，可作为噪声形来说可认为是无规则的，可作为噪声处理，因此选择适当的波形条数，作加处理，因此选择适当的波形条数，作加权平滑滤波处理，就能滤掉反射斯通利权平滑滤波处理，就能滤掉反射斯通利波，获得较纯的直达斯通利波波形。波，获得较纯的直达斯通利波波形。斯通利波在渗透性井眼中的传播理论表明，渗透率对斯通利波有两个直接的影响：（1）、波衰减的增强 2）、波速的减小波分离：根据波事件在波形阵列上的时差，波分离程序可将斯通利波波场成功地分为直达波DWVTR、上行反射波RWVRT和下行反射波RWVTR 计算渗透率：Kfc*Tc STPERMSTPERM计算渗透率的方计算渗透率的方法法4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块岩石机械特性计算是利用纵波时差、横波时差、岩岩石机械特性计算是利用纵波时差、横波时差、岩岩石机械特性计算是利用纵波时差、横波时差、岩岩石机械特性计算是利用纵波时差、横波时差、岩性密度、自然伽玛等曲线计算弹性模量、井周应力、岩性密度、自然伽玛等曲线计算弹性模量、井周应力、岩性密度、自然伽玛等曲线计算弹性模量、井周应力、岩性密度、自然伽玛等曲线计算弹性模量、井周应力、岩石破裂压力等石破裂压力等石破裂压力等石破裂压力等20202020多个参数，多个参数，多个参数，多个参数，反映岩石抗压缩、抗剪切、抗张裂的能力。可进行裂缝识别、泥浆比重选择、可进行裂缝识别、泥浆比重选择、可进行裂缝识别、泥浆比重选择、可进行裂缝识别、泥浆比重选择、地层破裂压力预测等方面应用。地层破裂压力预测等方面应用。地层破裂压力预测等方面应用。地层破裂压力预测等方面应用。三方面研究：三方面研究：三方面研究：三方面研究：岩石强度、地应力、岩石破裂机理岩石强度、地应力、岩石破裂机理岩石强度、地应力、岩石破裂机理岩石强度、地应力、岩石破裂机理4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块岩石机械特性可由五个动弹性参数表述，它是岩石机械特性可由五个动弹性参数表述，它是压裂设计中必不可少的参数。压裂设计中必不可少的参数。体积模量体积模量切变模量切变模量拉梅系数拉梅系数杨氏模量杨氏模量泊松比泊松比张应力与张应变之比，张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能它度量岩石的抗张能力力横向相对压缩与纵向横向相对压缩与纵向相对伸长之比，抗拉相对伸长之比，抗拉强度强度岩石受均匀静压力时，所岩石受均匀静压力时，所加应力与体积应变比值，加应力与体积应变比值，它度量岩石的抗压能力它度量岩石的抗压能力所加剪切应力与切变角所加剪切应力与切变角之比之比 ，它度量岩石的，它度量岩石的抗剪强度抗剪强度4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块（1）岩石抗强强度抗压强度抗切强度s s0.025uB1.040251050.1 0.025uB1.040251050.1 抗张强度用莫尔库仑破裂模型，t t3.464 s s/12。4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块（2）地应力DSZSXSY三轴方向应力使其平衡三轴方向应力使其平衡SZ=P0垂直应力垂直应力SZ；水平应力水平应力SX、SY如果没有大的区域构造应力，X、Y方向的应力应该相等，Z轴方向的应力为上覆岩层压力4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块（3）岩石破裂机理自然破裂自然破裂钻井过程中当钻井液压力钻井过程中当钻井液压力PmPP，井眼的切向有效应力由压性向张性过度，井眼的切向有效应力由压性向张性过度，就会造成地层破裂或井壁垮塌或泥浆漏失就会造成地层破裂或井壁垮塌或泥浆漏失钻井中泥浆柱压力应满足：钻井中泥浆柱压力应满足：PP Pm Pm1（自然破裂压力自然破裂压力）人工压裂人工压裂已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，切向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被人工成功压裂切向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被人工成功压裂切向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被人工成功压裂切向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被人工成功压裂开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯度。度。度。度。4 4、岩石机械特性和裂缝应力分析模块、岩石机械特性和裂缝应力分析模块5 5、各向异性分析模块、各向异性分析模块X X方向接收器方向接收器方向接收器方向接收器Y Y方向接收器方向接收器方向接收器方向接收器X X方向振源方向振源方向振源方向振源Y Y方向振源方向振源方向振源方向振源快横波方向快横波方向慢横波方向慢横波方向慢横波方向慢横波方向快横波方向快横波方向慢横波方向慢横波方向慢横波方向慢横波方向同向接收：同向接收：同向接收：同向接收：X XX XY YYYYY交叉向接收：交叉向接收：交叉向接收：交叉向接收：XYXYYXYX周向各向异性地层中交叉偶极声波测井示意图用于地层各用于地层各用于地层各用于地层各向异性分析，裸向异性分析，裸向异性分析，裸向异性分析，裸眼井中评价裂缝眼井中评价裂缝眼井中评价裂缝眼井中评价裂缝和识别地层应力和识别地层应力和识别地层应力和识别地层应力及确定应力方位，及确定应力方位，及确定应力方位，及确定应力方位，套管井中评价水套管井中评价水套管井中评价水套管井中评价水力压裂裂缝。力压裂裂缝。力压裂裂缝。力压裂裂缝。1060111011601210XXXYYYYXDepth(ft)正交偶极声波接收的四条波形信号正交偶极声波接收的四条波形信号5 5、各向异性分析模块、各向异性分析模块5 5、各向异性分析模块、各向异性分析模块各向异性地层中横波产生分裂各向异性地层中横波产生分裂slow20003500RECEIVER OFFSET(m)TIME (Microseconds)3.354.42FastImportant:Important:Stressmax Az=Fast AZShear Stress a a Anisotropy5 5、各向异性分析模块、各向异性分析模块全局误差法确定各向异性及方位角全局误差法确定各向异性及方位角 各向异性频散分析各向异性频散分析Homogeneous isotropic均匀各向同性FrequencySlownessVSFar fromfailure 原状地层ShearInhomogeneous anisotropic非均匀各向异性SlownessFrequencyStressInduced应力诱导VS(r,q)Homogeneous anisotropic均匀各向异性FrequencySlownessVS(q)Intrinsic:Shales,Fractures自发形成：泥岩，裂缝等Inhomogeneous isotropic非均匀各向同性FrequencySlownessDamaged,near failure,Or alteration受损，接近破裂或改变VS(r)一、测井仪器简介一、测井仪器简介 二、数据处理二、数据处理 三、地质应用三、地质应用 主要应用 探测油气层探测油气层探测油气层探测油气层 识别裂缝、溶洞识别裂缝、溶洞识别裂缝、溶洞识别裂缝、溶洞 判断地层各向异性判断地层各向异性判断地层各向异性判断地层各向异性 确定地层最大主应力方向确定地层最大主应力方向确定地层最大主应力方向确定地层最大主应力方向 岩石的机械特性分析岩石的机械特性分析岩石的机械特性分析岩石的机械特性分析 定性估算地层渗透率定性估算地层渗透率定性估算地层渗透率定性估算地层渗透率 套管井中水力压裂评价套管井中水力压裂评价套管井中水力压裂评价套管井中水力压裂评价331 1 1 1、探测油气层、探测油气层、探测油气层、探测油气层 X-MAC含气性分析 341 1 1 1、探测油气层、探测油气层、探测油气层、探测油气层 照照4 4井井压裂试油：压裂试油：气气1032010320方方/天天酸化、压裂：酸化、压裂：气气350350方方/天天水水5.45.4方方/天天阵列声波资料对气层的指示效果明显优于三孔隙度差异法！阵列声波资料对气层的指示效果明显优于三孔隙度差异法！1 1 1 1、探测油气层、探测油气层、探测油气层、探测油气层 AC=210us/mAC=210us/mRD=32.6.mRD=32.6.m3832.0-3848.0m酸化压裂酸化压裂日产水日产水24.9方方累计产水累计产水104方方泊松比与体积压缩系数交会图红旗红旗2 2井井1 1 1 1、探测油气层、探测油气层、探测油气层、探测油气层 2 2 2 2、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价横波非均质性：横波非均质性：在裂缝地层，尤其是高角度裂缝地层，在裂缝地层，尤其是高角度裂缝地层，横波呈现明显的非均质性，即有明显的各向异性显示。横波呈现明显的非均质性，即有明显的各向异性显示。全波波形及其衰减：全波波形及其衰减：在裂缝性地层，纵波，横波和斯在裂缝性地层，纵波，横波和斯通利波都呈现有不同程度的衰减和异常。通利波都呈现有不同程度的衰减和异常。斯通利波变密度图：斯通利波变密度图：在低角度裂缝地层，斯通利波在在低角度裂缝地层，斯通利波在变密度图上有明显的干涉条纹。变密度图上有明显的干涉条纹。38全波波形的裂缝识别全波波形的裂缝识别2 2 2 2、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价横波各向异性识别高角度裂缝实例横波各向异性识别高角度裂缝实例 高角度裂缝引起的各向异性低角度裂缝引起的各向异性2 2 2 2、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价全波能量衰减识别裂缝实例全波能量衰减识别裂缝实例2 2 2 2、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价斯通利波的裂缝识别斯通利波的裂缝识别2 2 2 2、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价、裂缝孔洞评价 快慢横波示意图快慢横波示意图3 地层各向异性分析地层各向异性分析SlowY SourceX SourceSlowY ReceiverXReceiverFastq q Fast地层存在裂缝地层存在裂缝地应力不均衡地应力不均衡高角度地层高角度地层造成地层各向异性的原因造成地层各向异性的原因3 地层各向异性分析地层各向异性分析3 地层各向异性分析地层各向异性分析应力不均衡应力不均衡孔缝发育孔缝发育地应力三者基本一致三者基本一致4 地应力分析地应力分析5、岩石机械特性分析岩石机械特性分析49Mpa0.370.2736Mpa0.3138Mpa1.105、岩石机械特性分析岩石机械特性分析压裂设计时压裂设计时X-MAC提供岩石力学参数表提供岩石力学参数表6、估算渗透率估算渗透率 GRAPI 0 03000 DTSus/ft 70200 0200D TmsdD TthD fmsdD fth250250 0300Stoneley perm mDCore perm(unfil.)mD0.001100Msd.Ston.waveus 15004500 1500us4500Syn.Ston.waveNMRStoneleyGRDTSNMR perm mDXX50XX1007、套管井中评价水力压裂裂缝水力压裂裂缝封隔器射孔孔眼方位 套管井中水力压裂裂缝示意图 在套管井中首先对目的层段射孔，然后对射孔层段进行封隔、加压，在地层中产生水力压裂裂缝。使用交叉偶极子测井技术评价沿井眼方向的垂直裂缝长度和方位。7、套管井中评价水力压裂裂缝过套管X-MAC各向异性分析综合图1582-1610m1583-1601m