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三維地質導向服務為大位移井輕松找油

三維地質導向服務為大位移井輕松找油

日益精密復雜的工具協助司鉆們打大位移井時“不跑偏”—而其重要性在高成本的深水環境下顯得更為突出。

來自 | Upstream
編譯 | 張毅

大位移鉆井,特別在深水環境,成本高昂且技術復雜。作業中犯得錯誤往往會導致作業者被迫花費上百萬美金來進行補救作業,定向井工程師需要用地質導向技術使鉆頭處于目標區域內,同時保證井眼與儲藏接觸面積最大化,從而得到最優投資回報。

在傳統方法中,定向井工程師會使用不同類型的磁測斜工具為鉆頭定位。但此類工具往往存在固有誤差,這也是作業者和油服公司一直在努力克服的難題。第一,這類工具的測斜需要依賴于地球辭呈,而磁場是隨地點而變化的;第二,任何測斜工具所獲得的參數,都會由于工具類型的不同而產生不同程度的不確定性,由于大位移井距離較遠,導致這些不確定性不斷累積,最終造成很大偏差。

Merlin大位移井工程經理Neil Armstrong說道:“通常來講,傳統思路是盡量將測斜的不確定性最小化。與其選用磁重力面標準模型,倒不如選用就地測斜或內場數據。不同數據會帶來不同的偏差,所以如果總是使用同一種工具,則會在同軸或同一方向上造成偏差累積,但如果選用不同工具,則能夠降低這類誤差?!?/span>

如今,測斜摘要用于記錄井位,以滿足法規要求,同時規避未來打井時出現井眼軌跡重疊碰撞的風險。而對于控制井眼軌跡,多數定向井工程師會選擇使用地質導向技術。例如使用配備了旋轉導向技術的BHA來控制井眼走向;使用隨鉆測井地層評價工具來識別所鉆地層的特征;而確定儲層上下邊界通常依靠測量電阻率。

更佳的工具

近年來,電阻率工具取得了很大技術進步?!暗谝豢罟ぞ叽蠹s在15年前開始試用,”Armstrong說道,“他們通過電阻率對比度來判斷與邊界的距離,定向井工程師一句工具測得的數據來做判斷。新型的地層評價工具能夠測量到鉆頭前方的電阻率?!?/span>

要想在后期更快速地下套管并完成完鉆作業,定向井工程師必須要在恰當的深度進入水平段,并以恰當的井斜角進入儲層。但作業者僅僅依靠鄰井與地震參數往往得不到足夠多的信息,或者說得不到足夠確定的信息。

三維地質導向服務為大位移井輕松找油

圖1.井下探測器。近鉆頭伽馬傳感器可以提供近鉆頭方位伽馬射線讀數;地質上的變化會即刻被識別出,進而主動地通過地質導向避免更多的井眼彎曲

如果在同一地層打試驗井,則可以解決信息不足的問題。但海上鉆機成本高昂,大部分試驗井不會進行完井生產,上述方法就變得十分昂貴了。

另外,作業者還使用了傳統的LWD電阻率測量方法為鉆具進入儲層進行導向,并控制井眼軌跡。但大部分目標儲層的上覆巖層均為導電地層,而傳統電阻率測量工具卻僅能測量非導電地層。

在進入目標砂層打8-1/2in井眼前,作業者會先下入12-1/4in套管;如果儲層比預期的更前,那么定向井工程師會在鉆開套管鞋后以高井斜鉆入產層。而隨之而來的,就是井斜變化率過高,限制完井作業。

意外的淺儲層可能會導致定向井工程師鉆穿儲層底部,而重新進入儲層則要再轉向向上鉆進,造成井底部出現U型軌跡。

定向井工程師面臨的挑戰

如果儲層比預測更深,則會導致定向井工程師提前進入水平段,導致水平段位于儲層之上。因此,定向井工程師所面臨的挑戰在于,如何確定最優的12-1/4in套管靴深度。

有些情況下,作業者可以參考臨井資料來確定上覆巖層中的標志層,進而識別出鉆頭與產層的合適距離。然而在很多情況下,上覆巖層無法為伽瑪傳感器提供可靠的標志層。

作業者可以依據伽瑪射線工具識別出目標產層中,具有伽瑪射線特征的已知地質標志層,進而確定井底位置。

Armstrong提到:“在傳統方法中,如果你的旋轉導向工具長度為30英尺,伽馬射線傳感器15英尺,那么你就需要另外的15英尺距離才能進行數據錄取。如果鉆頭深入產層60英尺,這時你又需要導向,那么你就不得不做出比預期更多的調整,不然就可能來不及了?!?/span>

在近鉆頭BHA組合上裝配伽馬射線傳感器,可以解決上述所有問題。但是這種技術要求定向井工程師在鉆入產層前就能確定套管下深。更重要的是,該技術要依靠具有伽馬射線特征地質標志層才能實現。

為了應對上述限制,LWD服務商已經開發出了一款電阻率LWD工具,能夠測量距離井眼更遠范圍的電阻率。該工具于2005年面世,第一批此類深層導向電阻率LWD工具測深為5米;經過近年來的發展,目前測深已達到30米。具備此項能力后,定向井工程師就能夠主動對井進行導向,也就能有效地避免由糾正井斜角或鉆頭方位所造成的井眼彎曲。

不確定性

盡管如此,在鉆深水長水平段時還是會經常遭遇困難,原因在于地震資料的不確定性、復雜的地質條件以及低電阻率地層限制了深方位電阻率工具,進而導致定向井工程師可能無法確定出層上部深度或儲層傾角。因此,定向井工程師很難確認鉆穿儲層最優的井斜角;同時,在進行大位移井作業時,儲層上下邊界信息也很難取得。

為了解決上述問題,Sperry鉆井服務部門開發了三維地質導向服務,該服務把電子三維地質地球模型、定向井程序、巖石物理模型以及實時LWD傳感器數據全部整合到一個交互式地質導向應用中。LWD資料與StrataSreer三維軟件相結合,能夠為儲層鉆入點同時實現預測和建模功能。

哈里伯頓Sperry鉆井部門技術顧問Shaikh Aamir評論道,“地震中的不確定性以及缺少臨井相互關系,共同造成了地下地質情況中的不確定性?!叭欢?,傾角拾取、構造分析的實時圖像,加之依據最新實時信息過濾現有信息,再對比選定的臨井信息,就能幫助我們對地下地質情況更深入的了解,進而協助我們獲得精確定位。 ”

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