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1、交叉偶极子声波测井在坪北油田长 9 储层中的裂缝识别何浩然 万平杰 房延亮（江汉油田测录井工程公司）摘 要：坪北油田长 9 储层较为致密，裂缝较为发育，是其主要储集空间。本文阐述了交叉 偶极子声波测井原理和裂缝识别方法，指明了长 9 裂缝走向，为下一步水平井钻探提供了宝 贵的资料。关键词：交叉偶极子 地应力 横波 裂缝 横波分裂 斯通利波1、偶极子声波测井仪简介目前，较先进的多极子声波测井仪有斯伦贝谢的 DSI 偶极子横波成像仪、贝克休斯的 XMAC 多极阵列声波成像仪和哈里伯顿第三代 Wavesonic 正交偶极声波测井仪以及斯伦贝谢 声波全井眼扫描仪 Sonic Scanner。哈里伯顿第
2、三代Wavesonic正交偶极声波测井仪由1个单极发射器、2个偶极发射器和8 个接收器阵列组成（图 3），主要用来评价地层的岩石物理机械特性（杨氏模量、泊松比、 剪切模量、体积模量、裂缝指数等）、渗透性和各向异性。2、坪北油田基本地质概况坪北油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，属于构造稳定区域,地层倾角约 1。坪北油田 目前主要开发中生界三叠系延长组，延长组主要特征为河流三角洲-湖泊沉积体系，向内变 为浅-深湖湘，向外变为河流相。按沉积旋回将延长组从上到下划分为10个油层组，长10 长7期为湖盆形成至发展全盛阶段；长6长4+5期湖盆持续稳定下降阶段；长3长1湖 盆收缩至消亡阶段。鄂尔多斯盆地构造主要
3、受印支运动影响，构造应力场最大主应力方向主要为北南向，但 坪北油田现今最大主应力方向约为75北东东向（图1），这主要是受后期燕山运动构造影 响，这种应力场影响了三叠系裂缝的发育（图 2）。东胜,鄂托克陳人宁/伊和貓岛审底J050 lOOitinIIINS1 固目基底断製用端方向 点宜刃伏捞 生他中心 n 实测录大主应山迹建实劃駁小1:应力旌线抄鬧主应述统图2燕山运动构造引力场与基底断裂分布图1交叉偶极子多臂井径计算现今最大主应力方向3、交叉偶极子声波裂缝识别方法3.1 正交偶极子声波测井原理单极子源一般是圆管型的换能器以轴对称方式沿径向振动（膨胀或缩小），单极子声源 在井孔中激发起以地层纵波为
4、首波、横波和斯通利波的全波列。但在软地层井眼中单极子声源只能激发起纵波和斯通利波而不能激发起地层横波模式。偶极子阵列声波测井仪最显著的不同 就在于它所使用的声波探头的振动方式与 以往的声波测井仪器的探头的振动方式不 同，因而它在井孔中激发的声波模式与对 称声源激发的声场不同。这种探头可以看 成一个振动圆管在中间分为声电隔离的两 部分，这两部分的振动位相相反，其振动 效果相当于一个作弯曲振动的平板。偶极僞檢子发射器8个接收3T rw_B=图3正交偶极子声系结构示意图子源在软地层井孔中激发起以弯曲波（准横波、偶极子波）为主的波列，其横振动关于井轴不对称。正交偶极子源由两个偏振方向互相正交且位于同一
5、深度的偶极子换能器（分别称为 XX 偶极子和YY偶极子）组成（图3）,它主要用来评价地层的各向异性，如裂缝地层、应力各 向异性地层、钻井诱导各向异性地层等，在这些地层中，横波传播将发生分裂现象，出现明 显的偏振特征，井眼的扰曲波将显示出传播上的各向异性。3.2 各向异性与裂缝关系构造性裂缝通常有很好的方向性，其走向相互平行。这些走向一致的裂缝往往会引起横波的分裂，形成快、慢横波，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（图 4）。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
6、 能慢速分量（图 5）。快、慢横波的速度差异通常用各向异性百分比来表示2（T - T ）fastslow,（T + T ）ANISO = fast slow X100%式中：ANISO 时差的各向异性百分比，无因次；Tfast快横波的时差，us/m；二图5横波以一定交角在裂缝处分裂示意图源肺沖 viw图7岩心段各向异性成像图面传播，而斯通利波沿流体-井筒表面传播。斯通利波几乎出现在所有单极声波测井资料中，其速度低于横波和泥浆波速度。低频率斯通 利波对渗透性裂缝或者地层时，流体相当于固体震动，在这些地层中产生粘滞扩散，使波产生衰减，而且速度变慢（图8）。PXX-97在岩心裂缝处，出现幅度明显变小
7、（1544-1548.4 米井段为致密砂岩，斯通利波很清晰；1568 米处附近斯通利波明显衰减）（图9），表明该处存在渗透性裂缝。图8斯通利波扩散示擔件1影咆1IZZJk翅性一 地民dh f$ #一哀减速度1R意图图 9 PXX-97 井全波图4、结论（1）利用地应力椭圆井眼崩落原理，交叉偶极子声波测井仪多臂井径反映该井现今最大水 平主应力方向为北东东向。（2）长9 段交叉偶极子声波测井各向异性成像图反映了裂缝走向，且裂缝走向与现今最大 水平主应力方向基本平行；斯通利波表明该裂缝具有一定的渗透性。（3）建议下一步长9 水平井井眼轨迹方向为北西向，以便水平井能穿越更多的裂缝，提高 水平井钻探经济效益。参考文献：段毅等.鄂尔多斯盆地西峰油田油气成藏动力学特征.石油学报，2005.7李同华.基于偶极横波资料的火成岩裂缝及油气识别. 西南石油大学（自然科学版），2009.10张岳桥等.鄂尔多斯盆地周边地带新构造演化及其区域动力学背景. 高校地质学报，2006.9
