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測井&儲層評價技術新進展——隨鉆測井篇

測井&儲層評價技術新進展——隨鉆測井

想知道近幾年的測井、儲層評價技術新進展?看這里就對了。?

來自 | World Oil
編譯 | 周詩雨 鄭斯赫?

2017年石油價格似乎有望反彈。2016年年底之后,油氣行業大約裁掉了44萬個崗位,而現在各家公司又重新啟動了招聘程序。過去幾年,測井、巖石物理學、巖心分析和非常規油氣藏儲層評價領域涌現出了大量有價值的文章。此外,孔隙尺度成像技術方面也有重要的綜述發表,這些文章主要探討了頁巖完井模型中使用的脆性指數的多樣性。?

隨鉆測井?

井眼定位。井眼定位入門(Primer on Wellbore Positioning)是高地和群島大學(University of the Highlands & Islands)出版的一本電子書。目前可免費從他們的網站上下載。?

測距系統。哈里伯頓研發了一種新型的磁測定井方法,表面激發設備不需要進入目標井眼,只需要將表面激發設備連接到目標井的井口,并沿目標井套管傳輸電流信號即可。在鉆鄰井中的陣列梯度計會接收到相應的磁場,并計算出兩口井之間的相對距離和方向。該系統主要是為SAGD設計的,無需在目標井中部署電纜測井工具。這套系統同樣也適用于救援井和井眼定位。與現有系統相比,該新型系統減少了設備運輸量,無需部署測井工具,同時也能降低油公司的成本和風險,減少作業人員數量。?

連續測斜技術。卡爾加里大學的研究人員推出了一款低成本的捷聯式慣性系統(SINS)。在不中斷鉆進的前提下,通過3個正交MEMS加速度計和3個正交MEMS陀螺儀,SINS能夠獲取整個井眼軌跡的測斜數據。而傳統工具只能利用磁力計和陀螺儀獲取多個靜止測斜點(彼此間隔30米)的測斜數據。SINS不需要使用無磁鉆鋌,且由于MEMS傳感器的尺寸很小,所以SINS可以在小井眼中使用。此外,該領域還有一項先進的處理技術,該技術可以利用連續的D&I(方位和井斜)測量數據來獲取井眼測斜數據,該技術的測量間距為3米。?

測斜精度。最近出現了幾種可提高測斜精度的新模型??屏_拉多礦業學院發表了一篇相關文章,文章中的改進3D樣條曲線模型可利用最高三階的連續導數計算整個井眼軌跡。改進模型可以更精準地定位井眼、估計井眼彎曲度以及測量井眼不規則度。?

新型井下定向測斜技術。傳統的定向測斜裝置在接單根時,利用泥漿泵重啟作業進行定向測斜并將數據發回地面。Schlumberger則給出了另一種方法:中斷鉆桿旋轉(而不是停泥漿泵)進行測斜作業,這種方法在接單根前就可以完成測斜工作。接單根工作完成后,鉆柱不必保持靜止。這種測斜方法無須重啟泥漿泵即可完成測斜,能夠保證流量恒定(井底壓力不變),減小了波動和抽汲效應,降低了井眼不穩定和卡鉆的風險,縮短了總測斜時間,適合MPD(控壓鉆井)、UBD(欠平衡鉆井)和空氣鉆井。?

雙遙測隨鉆測井技術(MWD)。NOV井眼技術部門推出了一款可回收雙遙測隨鉆測井工具——Black Star II。該工具能同時實現電磁數據傳輸(EM)和泥漿脈沖數據傳輸(MP),如圖1所示。通過下行傳輸的電磁或轉速信號,即可將Black StarII的傳輸模式從電磁模式切換到泥漿脈沖模式,不需要起下鉆更換設備。模塊化的設計可以實現工具組合的靈活配置,最大限度地提高作業能力。工具中整合了特制的轉換模塊,在系統中用現成的標準泥漿脈沖發生器即可。該系統還具有全套的MWD傳感器,包括定向傳感器、伽瑪傳感器、內壓和環壓傳感器、軸向和徑向振動傳感器、ROM和溫度傳感器。

測井&儲層評價技術新進展——隨鉆測井

圖1 具有EM和MP數據傳輸能力的可回收雙遙測MWD?

耐高溫系統。哈里伯頓推出了一項耐高溫MWD/LWD服務(Quasar Pulse/QuasarTrio),這項服務可在200、172MPa的惡劣環境下進行全面的三組合測井作業?;镜腗WD服務可測定向、伽馬、隨鉆壓力和振動數據,能夠精確定位高溫高壓層位的井眼。LWD服務可獲取電阻率、密度和中子孔隙度數據。電阻率測試儀具有三個T-R間隔,可在不同的測量深度內獲取12個電阻率測量值。密度測量工具采用了常規的Ce-137源和雙向探測器,電子器件和軟件的穩定性都得到了改進,可在各類作業環境溫度中實現穩定測量。中子孔隙度工具采用的是常規配置,采用了镅-鈹核源和一對He-3探測器組。該工具有4-3/4英寸和6-3/4英寸兩種規格可選,適用孔徑范圍可達9-7/8英寸級別。?

電磁測井。斯倫貝謝研究出了一種電磁前瞻性探測(EMLA)工具雛型,如圖2所示。該工具與隨鉆成像工具(GeoSphere)中所使用的超深“環視”定向電阻率商業工具類似,采用了相同的傳感器技術以及相同的多間距和多頻率。EMLA采用了模塊化設計,含有一個低頻發射器(嵌入在鉆頭后1.8米處的RSS中)。鉆柱中設有2~3個三軸接收器,可根據不同的應用進行靈活配置。?

在直井和低角度井中,這種配置可以檢測出鉆頭前幾十米任意角度處電阻率的變化。距鉆頭3米處,該工具可進行補償電阻率測量,獲取解釋反演中所需的淺電阻率測量數據。前瞻性探測能力能夠實現主動的地質停鉆,在鉆遇易破裂點前選定下套管深度,或優化目標儲層中的取芯點,降低鉆探風險。雛型工具專為12-1/2英寸~14英寸井眼設計。迄今為止,該工具主要應用于儲層段上方井段的鉆進,由于這套工具更靠近儲層,因此可以避免在儲層上方頁巖層中鉆進時出現復雜情況。

測井&儲層評價技術新進展——隨鉆測井

圖2 電磁前瞻性探測工具?

聲波測井。在完井設計優化中,認識頁巖的各向異性至關重要。然而,由于傳輸問題和頻散校正的不準確性,在水平井中,電纜偶極子聲波測井儀測量頁巖聲學各向異性時可能存在不少困難。相比之下,測量高速地層中的剪切波的方位各向異性時,單極子測井儀更為有效,因為發射器和接收器都朝向相同的方向,并且可以直接測量壓縮波和剪切波的折射頭波,不需要進行頻散校正或反演。

斯倫貝謝的導向單極子聲波測量服務(SonicPacer)的對稱陣列由2個發射器和4個接收器組成,T-R間隔為4英尺,接收器間距為1英尺。鎢塊陣列位于每個發射器和接收器的中間,能夠減弱鉆鋌波信號。該工具配有一個分辨率高、聚焦性能好的脈沖回波換能器,可測量超聲波間波和振幅,適用于井眼高分辨率成像。?

為實現快速決策,縱波和橫波的慢度數據既可在井下計算,也可實時返回地面計算。原始聲波波形存儲在存儲器中,在地面處理生成各向異性應力的分布圖,然后用于優化壓裂作業。該工具適用于外徑為4-3/4英寸和6-3/4英寸的鉆鋌。適用范圍:1)非常規油氣藏完井優化;2)利用地質結構、井眼形態以及裂縫識別和表征的聲波圖像布設水平井。?

大井眼測井工具。哈里伯頓公司推出了9-1/4英寸版的巖石密度測井工具(Azimuthal Lithodensity),主要針對大井眼(可達17-1/2英寸)設計。該大尺寸型工具與小尺寸版本的功能一致,可進行方位密度、光電和聲波間隔測量。?

斯倫貝謝公司推出了一款8-1/4英寸版本的LWD NMR工具(proVision Plus),適用于直徑在10-1/4英寸~12-5/8英寸的井眼。該大尺寸工具的測量直徑為17英寸,適用于流速高達1,200加侖/分鐘的泥漿。?

井眼成像。在復雜的水平段和儲層段,由于逆乳化油基鉆井液能夠獲得更高的產能,降低作業風險,因此油基鉆井液比水基鉆井液更受歡迎。盡管已研發出專用于油基鉆井液的電纜電阻率成像設備,但目前,LWD電阻率成像系統一般只能用于導電泥漿。為了成功應用低頻、高清晰度LWD電阻率成像工具,貝克休斯正在測試一套導電油基鉆井液體系。逆乳化鉆井液能夠在不犧牲油基鉆井液性能的前提下,實現實時、高分辨率電阻率成像。?

隨鉆取樣。隨鉆取樣最重要的是認真評價井下流體性質和流體污染情況。在沒有巖芯樣本的區域內進行流體掃描,是評價層內未污染流體性質唯一可靠的方法。污染評價和實時流體特性評價能夠預測被污染流體的性質。斯倫貝謝對比現場隨鉆取樣樣品的井下“實地”流體性質估計值與實驗室的巖芯PVT分析數據,發現較為吻合,未污染流體性質預測也得到了相同的結論。?

此外,為簡化隨鉆取樣的解釋流程,貝克休斯開發了一種先進的流體性質識別算法。該算法囊括了現場解釋指南、泥漿的折射率、壓縮性、密度和聲速等信息,可以獨立對每種流體成分進行傳感器數據分析,并根據測量系統的可靠性和精度對傳感器讀數進行加權計算。該算法還具有實時顯示功能,能夠更輕松地識別泵入的流體類型,簡化泵出過程中的方案決策流程。?

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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