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测井&储层评价技术新进展——随钻测井篇

测井&储层评价技术新进展——随钻测井

想知道近几年的测井、储层评价技术新进展?看这里就对了。 

来自 | World Oil
编译 | 周诗雨 郑斯赫 

2017年石油价格似乎有望反弹。2016年年底之后,油气行业大约裁掉了44万个岗位,而现在各家公司又重新启动了招聘程序。过去几年,测井、岩石物理学、岩心分析和非常规油气藏储层评价领域涌现出了大量有价值的文章。此外,孔隙尺度成像技术方面也有重要的综述发表,这些文章主要探讨了页岩完井模型中使用的脆性指数的多样性。 

随钻测井 

井眼定位。井眼定位入门(Primer on Wellbore Positioning)是高地和群岛大学(University of the Highlands & Islands)出版的一本电子书。目前可免费从他们的网站上下载。 

测距系统。哈里伯顿研发了一种新型的磁测定井方法,表面激发设备不需要进入目标井眼,只需要将表面激发设备连接到目标井的井口,并沿目标井套管传输电流信号即可。在钻邻井中的阵列梯度计会接收到相应的磁场,并计算出两口井之间的相对距离和方向。该系统主要是为SAGD设计的,无需在目标井中部署电缆测井工具。这套系统同样也适用于救援井和井眼定位。与现有系统相比,该新型系统减少了设备运输量,无需部署测井工具,同时也能降低油公司的成本和风险,减少作业人员数量。 

连续测斜技术。卡尔加里大学的研究人员推出了一款低成本的捷联式惯性系统(SINS)。在不中断钻进的前提下,通过3个正交MEMS加速度计和3个正交MEMS陀螺仪,SINS能够获取整个井眼轨迹的测斜数据。而传统工具只能利用磁力计和陀螺仪获取多个静止测斜点(彼此间隔30米)的测斜数据。SINS不需要使用无磁钻铤,且由于MEMS传感器的尺寸很小,所以SINS可以在小井眼中使用。此外,该领域还有一项先进的处理技术,该技术可以利用连续的D&I(方位和井斜)测量数据来获取井眼测斜数据,该技术的测量间距为3米。 

测斜精度。最近出现了几种可提高测斜精度的新模型。科罗拉多矿业学院发表了一篇相关文章,文章中的改进3D样条曲线模型可利用最高三阶的连续导数计算整个井眼轨迹。改进模型可以更精准地定位井眼、估计井眼弯曲度以及测量井眼不规则度。 

新型井下定向测斜技术。传统的定向测斜装置在接单根时,利用泥浆泵重启作业进行定向测斜并将数据发回地面。Schlumberger则给出了另一种方法:中断钻杆旋转(而不是停泥浆泵)进行测斜作业,这种方法在接单根前就可以完成测斜工作。接单根工作完成后,钻柱不必保持静止。这种测斜方法无须重启泥浆泵即可完成测斜,能够保证流量恒定(井底压力不变),减小了波动和抽汲效应,降低了井眼不稳定和卡钻的风险,缩短了总测斜时间,适合MPD(控压钻井)、UBD(欠平衡钻井)和空气钻井。 

双遥测随钻测井技术(MWD)。NOV井眼技术部门推出了一款可回收双遥测随钻测井工具——Black Star II。该工具能同时实现电磁数据传输(EM)和泥浆脉冲数据传输(MP),如图1所示。通过下行传输的电磁或转速信号,即可将Black StarII的传输模式从电磁模式切换到泥浆脉冲模式,不需要起下钻更换设备。模块化的设计可以实现工具组合的灵活配置,最大限度地提高作业能力。工具中整合了特制的转换模块,在系统中用现成的标准泥浆脉冲发生器即可。该系统还具有全套的MWD传感器,包括定向传感器、伽玛传感器、内压和环压传感器、轴向和径向振动传感器、ROM和温度传感器。

测井&储层评价技术新进展——随钻测井

图1 具有EM和MP数据传输能力的可回收双遥测MWD 

耐高温系统。哈里伯顿推出了一项耐高温MWD/LWD服务(Quasar Pulse/QuasarTrio),这项服务可在200、172MPa的恶劣环境下进行全面的三组合测井作业。基本的MWD服务可测定向、伽马、随钻压力和振动数据,能够精确定位高温高压层位的井眼。LWD服务可获取电阻率、密度和中子孔隙度数据。电阻率测试仪具有三个T-R间隔,可在不同的测量深度内获取12个电阻率测量值。密度测量工具采用了常规的Ce-137源和双向探测器,电子器件和软件的稳定性都得到了改进,可在各类作业环境温度中实现稳定测量。中子孔隙度工具采用的是常规配置,采用了镅-铍核源和一对He-3探测器组。该工具有4-3/4英寸和6-3/4英寸两种规格可选,适用孔径范围可达9-7/8英寸级别。 

电磁测井。斯伦贝谢研究出了一种电磁前瞻性探测(EMLA)工具雏型,如图2所示。该工具与随钻成像工具(GeoSphere)中所使用的超深“环视”定向电阻率商业工具类似,采用了相同的传感器技术以及相同的多间距和多频率。EMLA采用了模块化设计,含有一个低频发射器(嵌入在钻头后1.8米处的RSS中)。钻柱中设有2~3个三轴接收器,可根据不同的应用进行灵活配置。 

在直井和低角度井中,这种配置可以检测出钻头前几十米任意角度处电阻率的变化。距钻头3米处,该工具可进行补偿电阻率测量,获取解释反演中所需的浅电阻率测量数据。前瞻性探测能力能够实现主动的地质停钻,在钻遇易破裂点前选定下套管深度,或优化目标储层中的取芯点,降低钻探风险。雏型工具专为12-1/2英寸~14英寸井眼设计。迄今为止,该工具主要应用于储层段上方井段的钻进,由于这套工具更靠近储层,因此可以避免在储层上方页岩层中钻进时出现复杂情况。

测井&储层评价技术新进展——随钻测井

图2 电磁前瞻性探测工具 

声波测井。在完井设计优化中,认识页岩的各向异性至关重要。然而,由于传输问题和频散校正的不准确性,在水平井中,电缆偶极子声波测井仪测量页岩声学各向异性时可能存在不少困难。相比之下,测量高速地层中的剪切波的方位各向异性时,单极子测井仪更为有效,因为发射器和接收器都朝向相同的方向,并且可以直接测量压缩波和剪切波的折射头波,不需要进行频散校正或反演。

斯伦贝谢的导向单极子声波测量服务(SonicPacer)的对称阵列由2个发射器和4个接收器组成,T-R间隔为4英尺,接收器间距为1英尺。钨块阵列位于每个发射器和接收器的中间,能够减弱钻铤波信号。该工具配有一个分辨率高、聚焦性能好的脉冲回波换能器,可测量超声波间波和振幅,适用于井眼高分辨率成像。 

为实现快速决策,纵波和横波的慢度数据既可在井下计算,也可实时返回地面计算。原始声波波形存储在存储器中,在地面处理生成各向异性应力的分布图,然后用于优化压裂作业。该工具适用于外径为4-3/4英寸和6-3/4英寸的钻铤。适用范围:1)非常规油气藏完井优化;2)利用地质结构、井眼形态以及裂缝识别和表征的声波图像布设水平井。 

大井眼测井工具。哈里伯顿公司推出了9-1/4英寸版的岩石密度测井工具(Azimuthal Lithodensity),主要针对大井眼(可达17-1/2英寸)设计。该大尺寸型工具与小尺寸版本的功能一致,可进行方位密度、光电和声波间隔测量。 

斯伦贝谢公司推出了一款8-1/4英寸版本的LWD NMR工具(proVision Plus),适用于直径在10-1/4英寸~12-5/8英寸的井眼。该大尺寸工具的测量直径为17英寸,适用于流速高达1,200加仑/分钟的泥浆。 

井眼成像。在复杂的水平段和储层段,由于逆乳化油基钻井液能够获得更高的产能,降低作业风险,因此油基钻井液比水基钻井液更受欢迎。尽管已研发出专用于油基钻井液的电缆电阻率成像设备,但目前,LWD电阻率成像系统一般只能用于导电泥浆。为了成功应用低频、高清晰度LWD电阻率成像工具,贝克休斯正在测试一套导电油基钻井液体系。逆乳化钻井液能够在不牺牲油基钻井液性能的前提下,实现实时、高分辨率电阻率成像。 

随钻取样。随钻取样最重要的是认真评价井下流体性质和流体污染情况。在没有岩芯样本的区域内进行流体扫描,是评价层内未污染流体性质唯一可靠的方法。污染评价和实时流体特性评价能够预测被污染流体的性质。斯伦贝谢对比现场随钻取样样品的井下“实地”流体性质估计值与实验室的岩芯PVT分析数据,发现较为吻合,未污染流体性质预测也得到了相同的结论。 

此外,为简化随钻取样的解释流程,贝克休斯开发了一种先进的流体性质识别算法。该算法囊括了现场解释指南、泥浆的折射率、压缩性、密度和声速等信息,可以独立对每种流体成分进行传感器数据分析,并根据测量系统的可靠性和精度对传感器读数进行加权计算。该算法还具有实时显示功能,能够更轻松地识别泵入的流体类型,简化泵出过程中的方案决策流程。 

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

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