Загрузил Vladimir Slokvenko

Оценка коэффициента анизотропии

реклама
ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА АНИЗОТРОПИИ НА ОСНОВЕ
ДАННЫХ КРОСС-ДИПОЛЬНОГО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
И АНАЛИЗ ПРИЧИН ЕЁ НАЛИЧИЯ
(ESTIMATE OF ANIZOTROPY BASED ON DATA OF ACOUSTIC
DIPOLE LOGGING AND THE ANALYSIS OF THE REASONS FOR ITS
AVAILABILITY)
Михеев М.Л., Саттаров А.И.
Научно-Техническое Управление ООО «ТНГ-Групп»
Изгибные волны, возбуждаемые дипольными источниками,
распространяются в скважине, вызывая волну сжатия, перпендикулярно
стенкам скважины и распространяются дальше через стенки скважины.
Стенка скважины затем испытывает поперечное смещение как показано на
Рис. 1, которое пропорционально скорости поперечного смещения породы
или скорости поперечной волны в породе.
Одно из главных применений кросс-дипольного АК является оценка
анизотропии горных пород. Анизотропия может возникать из-за
внутренних структурных эффектов, таких как трещиноватость и
тонкослоистость пород, неравномерной напряженности внутри породы.
Эти эффекты оказывают влияние на различные упругие свойства горных
пород и если эти особенности находятся в прискважинной зоне на
расстоянии меньше длины волны, то параметры акустических волн можно
использовать для оценки анизотропии.
Акустические волны распространяются быстрее, когда направление
движения частиц (поляризация) совпадает с направлением жесткости
материала. Движение частиц поперечных волн перпендикулярно
плоскости распространения волны. И если порода анизотропна в этой
плоскости, т.е. одно направление жестче, чем другое, тогда поляризация
поперечной волны, направленная вдоль жесткого направления будет
распространяться быстрее, чем в другом более эластичном. В результате
поперечная волна разделяется на две компоненты, быструю –
поляризованную вдоль жесткой породы и медленную – поляризованную
вдоль эластичной (менее жесткой) породы, поляризованные вдоль X и Y
направлений в породе. Когда они распространяются вдоль скважины,
быстрая волна будет поляризована вдоль направления параллельно
направлению трещиноватости, а медленная волна в направлении
перпендикулярном к направлению трещиноватости.
С двумя ортогонально расположенными дипольными излучателями и
несколькими парами приемников, расположенных в ортогональном
направлении, приборы кросс-дипольного АК могут измерять компоненты
интервального времени поперечной волны в любом направлении в
плоскости перпендикулярной оси скважины (Рис.1). Измерения включают
запись волновых картин приемниками в направлениях параллельных и
218
перпендикулярных каждому источнику вдоль осей X и Y прибора. В итоге
4 набора волновых картин записывается на каждой глубине для одного
уровня приемников. Эти измерения обычно именуются XX, YY, XY, YX.
Первое направление ссылается на направление источника и второе –
приемника. Направление и скорость быстрой и медленной поперечной
волны могут быть определены математическим вращением измеренных
волновых картин через азимутальный угол, так что они выравниваются по
двум осям X и Y.
Рисунок 1 – Схема регистрации кросс-дипольного режима аппаратуры АК.
В дополнение к скоростям быстрой и медленной поперечной волны,
определяемым по методу когерентности после вращения волновых
пакетов,как правило, рассчитываются 3 параметра анизотропии. Это
анизотропия энергии, интервального времени и времени.
Анизотропия интервального времени – это разница между
интервальным временем быстрой и медленной поперечной волны,
рассчитанной методом когерентности на повернутых волновых пакетах.
Это позволяет проводить количественную оценку анизотропии
интервального времени и иметь лучшее вертикальное разрешение около
1,5 м по расстоянию между приемниками. Такая оценка может быть
сравнена напрямую с сейсмическими измерениями анизотропии.
Анизотропия времени – это разница между временами прихода
быстрой и медленной волны в приемники. Она получается из кросскорреляции между приходом быстрой и медленной поперечной волны по
каждому приемнику. Интервал времени рассчитывается по каждому
приемнику и соответствует максимальному смещению приемника, затем
осредняется по набору приемников.
Время быстрой поперечной волны делится на время медленной
поперечной волны и вычисляется относительная разница в процентах.
Анизотропия времени прихода показывает жесткость и имеет
вертикальное разрешение, соответствующее среднему расстоянию от
219
источника до приемников. Анизотропия интервального времени и времени
прихода идентична в породах с однородными пластами более 4 м.
Анизотропия энергии – энергия пересечения компонент волновых
пакетов, рассчитанная как процент энергии ко всем 4-м компонентам. В
изотропной среде анизотропия энергии равна нулю.
В анизотропной
среде значение будет зависеть от степени анизотропии. Обычно
рассчитывается 2 кривые из волновых пакетов: минимальная и
максимальная кросс-энергия.
Минимальная кросс-энергия – это энергия сигнала, когда измерения
на оси прибора выровнены с осью анизотропии. Значение ее равно нулю в
идеальных породах с отсутствием анизотропии. Эта кривая является
хорошей оценкой предполагаемой модели анизотропии в реальных
породах. Максимальная энергия – измерение количества или мощности
анизотропии. В отличие от анизотропии интервальных времен и времени,
анизотропия энергии – это оценка совокупности различий быстрой и
медленной поперечной волны, как по амплитудам, так и по времени.
Большие различия между максимальными и минимальными значениями,
особенно когда минимальная энергия мала, показывают зоны
существенной анизотропии. Анизотропия энергии, хотя и является
качественной оценкой и зависит от методов обработки, вместе с тем
является основным измерением анизотропии.
В данной работе анализируются данные кросс-дипольного
акустического каротажа, зарегистрированные приборами MPAL (CPL),
АВАК-11 (Нефтегазгеофизика), ВАК-32 (ТНГ-Групп). Технические
характеристики приборов приведены в таблице 1. Интерпретация
материалов основана на методиках обработки и интерпретации волновых
сигналов в различных программных комплексах, таких как LEAD (CPL),
Соната (ФХС-ПНГ) и DirAK (К(П)ФУ, ТНГ-Групп). Приводится
возможность анализа причин акустической анизотропии, основываясь на
анализе расширенного комплекса ГИС.
Таблица 1. Технические характеристики кросс-дипольных приборов.
Название аппаратуры
Производитель
Количество групп
приемников
Количество приёмников в
каждой группе
Рабочая частота
интегрального зонда, кГц
Рабочая частота
Multi-Pole Array
Acoustic Logging
Tool (MPAL)
АВАК-11
ВАК-32
CPL, Китай
ООО
«Нефтегазгеофизи
ка»
ООО «ТНГГрупп»
8
2
8
4
4
4
2-11
20
5-20
3.5-4
2.5
4.5-6.5
220
дипольного зонда, кГц
Диаметр прибора, мм
Длина прибора, мм
Масса, кг
Диаметры исследуемых
скважин, мм
Максимальная
температура, оС
Максимальное давление,
МПа
Скорость каротажа, м/ч
99
8610
320
90
6000
120
105
7850
150
114-533
125-300
125-300
155
150
105
100
100
60
250
260
250
Помимо определения скоростей горных пород в рассмотренных
интервалах скважин, большое внимание уделяется оценке коэффициента
анизотропии и анализу причин её возникновения. Так как помимо
трещиноватости горных пород, причиной высокой анизотропии могут
служить и другие факторы, такие как: тонкослоистость пластов, стрессовое
состояние горных пород, глинистость пород, наличие солей в разрезе,
наклонно-направленное залегание пластов, кавернозность пород и др. – то
и анализ должен быть комплексным. Поэтому для полноценного анализа
по выявлению причин анизотропии необходимо так же использовать
данные стандартного каротажа и расширенного комплекса ГИС: методы
радиоактивного каротажа и определения диаметра скважины, спец.
методы: спектрометрический гамма-каротаж, ядерно-магнитный каротаж,
электрическое микросканирование.
Аппаратура MPAL позволяет проводить исследования, используя два
монопольных и два дипольных режима. Для примера была взята скважина
№15 Сидоровского месторождения (данные изменены). В интервале
записи 3090-3190 м есть интервале с повышенным коэффициентом
анизотропии (Рис. 2).
221
Рисунок 2 – Планшет MPAL по скважине №17 Сидоровского
месторождения.
Изменение коэффициента анизотропии, а также расхождение
поперечных волн при расщеплении их на «быструю» и «медленную»,
наблюдается в интервалах: 3105.6-3119, 3119-3122.3, 3134.3-3147.1, 31493166, 3171.4-3174.5, 3175.3-3204.5 м.
В интервале 3105.6-3119 м увеличение коэффициента связано с
трещиноватостью горных пород, что подтверждается данными
электрического микросканирования прибором MSCI в данном интервале.
Интервал 3119-3122.3 м характеризуется наличием вывалов в стенках
скважины, согласно кривой каверномера. В интервалах 3134.3-3147 м и
3149-3166 м изменение коэффициента также связано с трещиноватостью
пород. 3171.4-3174.5 м – вывалы стенок скважины, кривая DS. Наличие
литологической изменчивости пород в интервале 3175.3-3190 м так же
отразилось на коэффициенте анизотропии.
В следующей скважине №7 Ивановского месторождения
проводились исследования при помощи аппаратуры АВАК-11. В
интервале записи 4610-4735 имеются зоны, с увеличенным
коэффициентом анизотропии (Рис. 3).
222
Рисунок 3 –Планшет АВАК-11 по скважине №7 Ивановского
месторождения.
Изменение анизотропии в интервале 4622.9-4639 вызвано рядом
причин: во-первых, присутствует тонкослоистость пород, во-вторых, по
данным электрического микросканирования в данном интервале также
наклоннонаправленное залегание пластов, и в-третьих, происходила смена
литологического состава с известняков на доломиты. В интервалах 4645.44657.2 м и 4676.4-4680.1 м изменение коэффициента связано с наличием
трещиноватости горных пород. А вот в интервалах 4706.4-4716 м и 4718.94721.4 м анизотропия вызвана наличием тонкослоистости и
наклоннонаправленного залегания пластов. Интервал 4727.7-4735 м
характеризуется стрессовым состоянием пород, что подтверждается
овализацией скважины, согласно каверномеру, наклоннонаправленным
залеганием
пород
и
сменой
литологического
состава
по
микроэлектрическому иммиджеру.
В скважине №123 Петровского месторождения кросс-дипольные
исследования проводились аппаратурой ВАК-32. На планшете (Рис. 4)
выделены интервалы анизотропии, выше граничного значения с
коэффициентом анизотропии в диапазоне (ANI=5-20%): 675.1-676.3, 683.2714.2, 727.4-732.1 м.
223
Рисунок 4 – Планшет ВАК-32 по скважине №123 Петровского
месторождения.
Изменение анизотропии в данных интервалах связана с овализацией
скважины в направлении Север-Юг на протяжении всего интервала
записи. Овализация фиксируется по данным кавернометрии и является
фактором наличия стрессового состояния горных пород в интервале
исследований.
Выводы:
1. По известным методикам оценки коэффициента анизотропии
выявляются интервалы с повышенным значением анизотропии, в общем
при превышении порога 3-5%. При условии наличия инклинометрии
оценивается направление анизотропии, которое при условии наличия
вертикальной трещиноватости совпадает с направлением развития
последней.
224
2. При наличии расширенного комплекса ГИС удается проводить
дополнительную оценку причин, вызывающих увеличение коэффициента
анизотропии. В большей степени при анализе учитываются показания
кавернометрии, ГКС и микропластовых иммиждеров.
3. Уточнение представленных сведений позволяет выделить
эффективную компоненту анизотропии, связанную с коллекторскими
свойствам разреза и суб-вертикальной трещиноватостью. Эта информация
представляет наибольший интерес для заказчика при проведении
расширенного комплекса ГИС.
225
Скачать