DSI偶极横波成像测井在页岩气藏的应用

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摘　要：页岩气是指以吸附或游离状态为主要存在方式赋存于页岩和泥岩地层中可进行商业性开采的天然气。页岩气藏普遍具有含气面积广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点，但是它的开采难度却非常的大。本文主要结合dsi偶极横波成像测井的工作原理探讨开采页岩气藏的方式。

关键词：页岩气藏　偶极横波成像测井　气流阻力

偶极横波成像测井(DSI)是斯仑贝谢公司继长源距声波测井之后的新一代全波测井，与以往的长源距声波测井相比，其接收探头增多，间距变小，声波频率变低(DSI单极全波除外)，增强了地层横波信息的探测及斯通利波的记录，因此，它在评价薄储层、裂缝、气层、井周附近的地质构造等方面有着广阔的应用前景。基于此，本文探讨运用DSI偶极横波成像测井技术对页岩气进行开采。

一、页岩气藏的压裂理论

目前认为实现页岩气藏高效开发的重要前提就是在目的层形成复杂的裂缝网络。在施工过程中尽可能多的沟通天然裂缝，使得渗透率极低的基质在扩散作用下释放的气体通过裂缝的沟通提高流动能力。最终整个改造层位形成沟通页岩气藏和井底的大型复杂缝网系统，尽可能地增大页岩储层改造体积。

页岩储层中大量存在的天然裂缝和水平应力间的较小差异是形成复杂裂缝网络的重要地质条件。当压裂液进入地层，超过岩石抗张强度后形成张性缝，这与常规压裂一致；但由于充填脆性岩石矿物的天然裂缝在有效应力超过抗剪强度时，天然裂缝也会继续延伸，形成不同于常规双翼平面缝的复杂裂缝网络。

二、利用DSI评价裂缝的有效性

横波测井之所以为人们所关注，是因为横波信息是在油气勘探与开发中所需要的一种重要资料，利用它可以确定钻井地质剖面岩层岩性，判断含气储层，寻找裂缝性储层，研究储层物性，计算岩石弹性模量，进一步研究岩石的机械特性，应用于钻井、采油工程给出岩石的破裂压力梯度，以制定合理的工作技术方案。

1.声波波形

裂缝可导致声波信号的不连续，即在裂缝处发生反射和折射。由于这些反射和折射波比原始波到达晚，在声波变密度图上就成为干涉图形，这些干涉图形可定性地视为人字形图形或时间上的相移。

2.斯通利波能量

斯通利波能量——归一化能量差。通过组合阵列声波多接收器信息，对比全井段所接收的全波列，各个波形幅度随深度的变化可能是由于岩性、裂缝、井眼扩径等因素造成。张开缝将造成斯通利波能量减小，用软件GEOFRAME可计算出某2个接收器之间能量衰减的大小，可基本消除井眼等因素的影响，并且其垂直分辨率可达6in*以上，此时能量损失指示的是渗透性地层，且其对应的是具体的深度点而不是深度段。与井眼成像技术组合，可用来识别裂缝及评价裂缝的有效性，而且几乎不受裂缝倾角的影响。

3.斯通利波反射系数

由于张开裂缝在地层中产生明显的波阻抗界面，斯通利波遇到穿过井眼的裂缝时，其部分能量被反射通过处理采集的斯通利波波形，可以计算反射系数。用DSI定量分析接收到的反射斯通利波，可以计算出斯通利波的上下反射系数和反射点的准确位置及强度。在井眼条件较好时，反射系数能很好地指示低角度缝或岩性突变。DSI的处理可分成2部分：第1部分为直达斯通利波和反射斯通利波的波场分离；第2部分计算反射系数(即反射能量与入射能量之比)。

三、DSI偶极横波成像测井在页岩气藏裂缝识别中的应用

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，平行裂缝走向偏振的横波能量衰减要小于垂直于裂缝走向偏振的横波能量衰减。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。快、慢横波的能量差异和速度差异通常用各向异性百分比来表示

（1）

式中

-能量各向异性百分比，无因次；

-快横波的能量，J

-慢横波的能量，Jo

（2）

式中

-时差的各向异性百分比，无因次；

-慢横波的时差，μs/m;

-快横波的时差，μs/m;

用横波分解和四分量旋转技术可以提取快、慢横波的时差，指示快速横波的方位，进行快、慢横波的能量处理。

影响横波各向异性的地质因素很多，如储层参数的各向异性，水平地应力的各向异性，都会引起横波各向异性测井响应，具体情况应结合频散图进行分析。利用频散分析技术交叉偶极资料进行分析，根据不均衡的地应力引起的各向异性地层中快、慢弯曲波的频散曲线交叉，而固有各向异性地层中快、慢弯曲波的频散曲线平行来识别地层各向异性的类型。

DSI各向异性是通过交叉偶极(BCR)方式获得快慢横波的时差和偏转方向，进一步定义为快慢横波速度(或能量)之差与速度(或能量)之和的百分数而得到的，它反映了岩石各向异性的强烈程度。但是，影响岩石各向异性的因素很多，包括岩性的变化、岩石结构和孔隙结构的方向性及变化、某种物质定向排列和分布等，因此，必须结合其它测井资料，在分析引起各向异性原因的基础上进行地质解释。

四、总结

1.声波和斯通利波能量对裂缝极为敏感，DSI测井仪提供的高质量体波和斯通利波信息为裂缝与油气识别提供了极为有利的条件；

2.利用DSI资料可以准确地提取斯通利波，判断页岩裂缝的有效性；

3.有效裂缝在横波各向异性图上的横波各向异性特征强，反映出储层的渗透能力大小，可用于定性分析裂缝的有效性。

参考文献

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