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第3O卷第1期勘探地球物理进展Vo1．3O，No．1
2007年2月ProgressinExplorationGeophysicsFeb．。2007

文章编号：1671—8585(2007)01—0043—04
基于CBIL回波时间图像识别地应力方向

闫建平，首祥云，李尊芝，康晓泉
(1．中国石油大学(华东)，山东东营257061；2．中油测井技术股份有限责任公司，北京100724)

摘要：常规测井资料在地应力的计算中已发挥了重要的作用，但难于准确地确定地应力的方向。井周声波成像
测井(CBIL)回波时间图像能够直观地反映储层应力作用下的井壁表现如井眼崩落、裂缝等，根据这些应力响应
特征可以判断储层的应力方向。回波时间最长的方向为最小地应力方向，最大地应力方向与之垂直。采用最小
二乘法回归井径与回波时间的线性刻度系数，通过回波时间图像刻度成井径图像确定井眼崩落的方位，从而确
定最小地应力的方位。结果表明，该方法能够有效地识别地应力的方向。
关键词：地应力；井周声波成像测井(CBIL)；回波时间；裂缝；井眼崩落
中图分类号：P618文献标识码：A

在石油勘探和开发中，地应力E1~3]起着越来越间图像上可观察到成对出现在井眼径向相对两侧
重要的作用。地应力研究是当前国际上的一个前的暗色或黑色条带，显示在崩落方向有井径扩大。
缘性课题，许多的理论、方法和应用正在探索之中。理论和试验都可以证明，井眼崩落方位和井眼地层
地应力是油气运移、聚集的动力之一，地应力作用最小水平主应力方向相一致，而和最大水平主应力
形成的储层裂缝、断层及构造等是油气运移的通道方向相垂直l_6]。因此，将回波时间刻度成井径，那
和储集场所之一[4]。古应力场影响和控制古代油么回波时间最长的方向即为最小地应力方向。
气的运移和聚集，而现代应力场影响和控制着油气
田开发过程中的油、气、水的动态变化。以往只用2井眼崩落分析
常规测井资料研究地应力时，难于准确地确定地应
力的方向[5]。井周声波成像测井(CBIL)具有高分由于地壳内存在水平差应力，从而在钻孔壁形
辨率、高精度和全井眼覆盖等特点，且提供了大量成应力集中。当井孔周围水平最大主应力与最
的井下地质信息，使得人们不仅能够容易地发现有小主应力z之差大于地层中岩石抗压强度时，井
效储层，还能用于研究井眼崩落和裂缝的产状，准眼就会产生崩落掉块，形成井壁崩落椭圆，其长轴
确地确定井眼崩落方位和裂缝的走向，而后两者又方向与最小主应力方向平行[8]。这种由于地应力
与地应力的方向密切相关l6]。本文研究了利用引起的井眼崩落现象称为就地应力崩落[9]。井眼
CBIL回波时间图像刻度成井径图像，确定地应力崩落的方向总是指示最小水平主应力的方向。在
方向的方法。结果表明，该方法能够有效地识别现CBIL回波幅度和回波时间图像上同时表示为呈
今最小地应力的方位，为进一步研究地应力的精度180。对称的暗色或黑色条带或块，即幅度图像显示
提供了保障。声波衰减，时间图像显示在崩落方向有井径扩大。
分析四川油田某井的CBIL数据可知，在4418～
1CBIL回波时间测量原理4420m井段存在井眼崩落，如图1所示。
井壁应力崩落的特征表现为，它总是在最小水
CBIL采用一个以脉冲反射方式工作的声传平主应力方向上崩落，而在最大应力方向上不崩
感器在井中作360。的旋转，对井壁四周进行扫落，因此井径总是呈椭圆形，其长轴与最小水平主
描[7]。当脉冲信号传播遇到某种障碍物(如井壁)应力方向一致，其崩落宽度及深度取决于岩石的内
反射回来时，被同一个超声换能器接收并在示波管摩擦角地应力的非平衡性。碳酸盐岩地层中，在孔
上形成回波。回波的幅度与多种因素有关，但主要
决定于井壁的性质。示波管回波与始波之间的距收稿日期：2006—05—12；改回日期：2006—09～28。
离就是超声脉冲的传播时间即回波时间，它取决于第一作者简介：闫建平(198O一)，男，中国石油大学(华东)在读研究
生，主要从事成像测井资料处理与模式识别的研究。
介质声速和换能器到障碍物的距离。基金项目：中国石油大学(华东)研究生创新基金项目(编号：$2005—
当由地应力引起井眼崩落时，在CBIL回波时50)资助。

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厕；数密岩层段．经常发生怖周彤的井肇崩
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藩．即在个方向上崩潜井径明显增大．而在垂盯∞∞W
直的另一个打11基本：崩落．井住接近于钻头达到最小采用这种方法．取井跟规刚、尤崩落
直径：仵泥岩层段井擘常里圆形崩落扩大．存岩井段的井径回