本發(fā)明涉及聲波測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法。

背景技術(shù)：

隨著全球能源需求的不斷攀升，非常規(guī)油氣資源有望成為世界未來能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力。非常規(guī)油氣資源所在的巖性地層的主要特征是致密度高、非均質(zhì)及各向異性強(qiáng)，如果僅依靠其自身的產(chǎn)能很難形成工業(yè)油氣，因而需要對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂、酸化等改造，創(chuàng)造出油氣運(yùn)移的縫網(wǎng)體系，才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采。其中，非常規(guī)油氣開采的主要增產(chǎn)手段是水壓致裂。

目前，評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層井筒壓裂裂縫高度常用的測(cè)井方法主要有井溫測(cè)井、同位素測(cè)井、注硼中子測(cè)井、補(bǔ)償中子測(cè)井、偶極聲波測(cè)井。其中，井溫測(cè)井精度低，人為因素影響大，一般只作為輔助手段。同位素測(cè)井和注硼中子測(cè)井作業(yè)操作流程和評(píng)價(jià)原理基本相同，但兩者都有一定的放射性污染，目前應(yīng)用較少。補(bǔ)償中子測(cè)井可以采用非放射性示蹤陶粒，但受壓裂工藝如脫砂的影響、壓裂前后儀器類型及刻度的影響，測(cè)量結(jié)果具有一定的不確定性。偶極聲波測(cè)井主要通過對(duì)比壓裂前后井筒周圍各向異性差異來評(píng)價(jià)裂縫高度。它是目前評(píng)價(jià)壓裂裂縫高度最常用的測(cè)井方法。且現(xiàn)有的聲波測(cè)井技術(shù)評(píng)價(jià)壓裂高度耗時(shí)長(zhǎng)，且不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)壓裂裂縫形態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種能快速有效地識(shí)別壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度的方法。

一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法，包括如下步驟：

步驟1：在深度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行聲波測(cè)井，獲得壓裂前后的單極、偶極波形數(shù)據(jù)；

步驟2：對(duì)獲得的所述深度區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度校正；

步驟3：獲取所述深度區(qū)間的一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)；

步驟4：采用波形相干疊加法對(duì)所述一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算壓裂前后的縱波速度和不同方位的橫波速度；

步驟5：根據(jù)所述一個(gè)深度位置的壓裂前后的不同方位的橫波波速度所構(gòu)成的曲線，計(jì)算壓裂前后的正交偶極各向異性值；

步驟6：根據(jù)步驟4中壓裂前后的縱波速度或不同方位的橫波速度計(jì)算壓裂前后的平均彈性波速度，并計(jì)算壓裂后與前的平均彈性波速度差值；同時(shí)計(jì)算步驟5中壓裂后與前的正交偶極各向異性差值，根據(jù)平均彈性波速度差值和正交偶極各向異性差值，確定所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫形態(tài)；當(dāng)平均彈性波速度差值大于零時(shí)，將聲波測(cè)井儀器的采樣間隔記為所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫高度；

步驟7：獲取所述深度區(qū)間的下一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟4至6；直到遍歷所述深度區(qū)間的所有深度位置；進(jìn)入步驟8；

步驟8：統(tǒng)計(jì)存在壓裂裂縫高度的深度位置的個(gè)數(shù)，就可獲得所述深度區(qū)間的壓裂裂縫高度。

本發(fā)明的一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法通過根據(jù)每個(gè)深度位置的壓裂后與前的平均彈性波速度差值和正交偶極各向異性差值，確定壓裂裂縫形態(tài)，同時(shí)根據(jù)平均彈性波速度差值確定深度位置的壓裂裂縫高度，進(jìn)而確定深度區(qū)間的壓裂裂縫高度，且整個(gè)方法簡(jiǎn)單，能快速有效地識(shí)別壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法的流程圖；

圖2為實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法的流程如圖1所示，具體過程如下：

步驟1：在深度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行聲波測(cè)井，獲得壓裂前后的單極、偶極波形數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明中，可采用陣列聲波測(cè)井儀進(jìn)行聲波測(cè)井。

步驟2：對(duì)獲得的所述深度區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度校正。

步驟3：獲取所述深度區(qū)間的一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)。

步驟4：采用波形相干疊加法對(duì)所述一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算壓裂前后的縱波速度和不同方位的橫波速度。

具體的，波形相干疊加法具體如下：

其中，Corr(v,T)表示二維相關(guān)函數(shù)；X_m(t)是N個(gè)聲波測(cè)井儀器接收換能器陣列中的第m個(gè)接收換能器，d是聲波測(cè)井儀器接收換能器之間的間隔，T是時(shí)間窗T_w的位置，v是速度區(qū)間中的某一速度值。

采用式(1)計(jì)算當(dāng)Corr(v,T)取極大值時(shí)的v值，即可計(jì)算壓裂前后的縱波速度和一個(gè)方位的橫波速度。重復(fù)采用式(1)即可計(jì)算出不同方位的橫波速度。

步驟5：根據(jù)所述一個(gè)深度位置的壓裂前后的不同方位的橫波波速度所構(gòu)成的曲線，計(jì)算壓裂前后的正交偶極各向異性值。

其具體過程如下：

步驟5.1：獲得由壓裂前后的不同方位Φ處的橫波速度構(gòu)成的橫波速度曲線V_Φ；

步驟5.2：根據(jù)橫波速度曲線V_Φ獲取快橫波速度V_fast和慢橫波速度V_slow。其中，V_fast為集合{V_Φ}的極大值，V_slow為集合{V_Φ}的極小值，Φ∈[0 2π]；

步驟5.3：根據(jù)快橫波速度V_fast和慢橫波速度V_slow計(jì)算壓裂前后的正交偶極各向異性值δ。其中，

步驟6：根據(jù)步驟4中壓裂前后的縱波速度或不同方位的橫波速度計(jì)算壓裂前后的平均彈性波速度，并計(jì)算壓裂后與前的平均彈性波速度差值；同時(shí)計(jì)算步驟5中壓裂后與前的正交偶極各向異性差值，根據(jù)平均彈性波速度差值和正交偶極各向異性差值，確定所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫形態(tài)；當(dāng)平均彈性波速度差值大于零時(shí)，將聲波測(cè)井儀器的采樣間隔記為所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫高度。

其中，計(jì)算壓裂后與前的平均彈性波速度差值Δs的具體方式為：

Δs＝P/V_壓裂后-P/V_壓裂前 (3)

其中，P為常數(shù)，例如取值為10⁶；V_壓裂后為壓裂后的平均彈性波速度，且V_壓裂后為壓裂后的縱波速度或不同方位的橫波速度的均值；V_壓裂前為壓裂前的平均彈性波速度，且V_壓裂前為壓裂前的縱波速度或不同方位的橫波速度的均值。

其中，計(jì)算壓裂后與前的正交偶極各向異性差值Δδ的公式如下：

Δδ＝δ_壓裂后-δ_壓裂前 (4)

其中，δ_壓裂后為壓裂后正交偶極各向異性值，δ_壓裂前為壓裂前正交偶極各向異性值。

其中，確定一個(gè)深度位置的壓裂裂縫形態(tài)的具體過程為：

當(dāng)Δs＝0時(shí)，即平均彈性波速度差值速度差值等于零時(shí)，則所述一個(gè)深度位置的巖石未被壓裂。

當(dāng)Δs＞0且Δδ＞0時(shí)，即當(dāng)平均彈性波速度差值速度差值大于零且正交偶極各向異性差值大于零，則判定所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫為定向裂縫。

當(dāng)Δs＞0且Δδ≤0時(shí)，即當(dāng)平均彈性波速度差值速度差值大于零且正交偶極各向異性差值不大于零時(shí)，則判定所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫為網(wǎng)狀裂縫。

此外，當(dāng)Δs＞0時(shí)，將聲波測(cè)井儀器的采樣間隔記為所述一個(gè)深度位置的壓裂裂縫高度h。

步驟7：獲取所述深度區(qū)間的下一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟4至6；直到遍歷所述深度區(qū)間的所有深度位置；進(jìn)入步驟8。

步驟8：統(tǒng)計(jì)存在壓裂裂縫高度的深度位置的個(gè)數(shù)，就可獲得所述深度區(qū)間的壓裂裂縫高度。

如果統(tǒng)計(jì)的存在壓裂裂縫高度的深度位置的個(gè)數(shù)為n，則深度區(qū)間的壓裂裂縫高度為n×h。

采用本發(fā)明的一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。圖2中的第1道是井徑、自然伽馬曲線，第2道是壓裂前、后橫波慢度曲線，第3道是深度區(qū)間及射孔層段，第4道是壓裂前后正交偶極各向異性。從第1道可以看出X950m-X972m為砂巖層段，該井段井徑無異常。從第2道可以看出壓裂后地層的橫波慢度明顯增大，其預(yù)示巖石橫波速度下降，這表明井筒周圍巖石破裂時(shí)產(chǎn)生裂縫，形成了巖石擴(kuò)容，結(jié)合第4道壓裂前、后正交偶極各向異性可以判斷出壓裂裂縫高度為20m，壓裂裂縫的深度區(qū)間為X955m-X975m。根據(jù)本發(fā)明的壓裂裂縫判斷條件，可以進(jìn)一步判斷該儲(chǔ)集層壓裂裂縫形態(tài)為定向裂縫。此外整個(gè)方法簡(jiǎn)單，因而本發(fā)明的一種壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度確定方法能快速有效地識(shí)別壓裂裂縫形態(tài)和裂縫高度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。