logo
专注油气领域
与独立思考者同行

电磁造像技术:井下支撑剂“粒粒”在目(下)

电磁造像技术:井下支撑剂“粒粒”在目(下)

石油圈上期介绍了电磁造像技术部分内容,欲知前情如何,请点击电磁造像技术:井下支撑剂“粒粒”在目(上),今天我们将继续为您介绍该技术剩余部分。这部分内容主要讲述了用于制作支撑剂的材料、感应接收装置以及各个团队对于未来试验的规划。

可视化材料

GroundMetrics公司—Carbo公司合作伙伴,非常规及地球科学部门副总裁Mark Wilkinson(曾任职于一家微震公司)认为,虽然目前在孔隙压力增高的一瞬间就能从井下数千英尺处探测到地震波,但压裂的微震成像技术仍需要主观判断。

“最初也没人将这些远距离地震波与压裂联系在一起,但最终还是实现了,界线在哪里呢?”他这样说,“更多更直接地测量能够帮助人们更好地了解压裂情况。”

该公司为Carbo公司提供地面监控服务,并且正在为美国能源部做一个研究项目,这个项目主要是追踪压裂过程中高导电盐水的流动状态。

液体或支撑剂造像需要一种化学物质,在这种化学物质作用下,支撑剂或液体能与背景岩石形成明显的反差。由于储层也有一定的导电性,理想的化学试剂需要导电效果非常好才行,最好导电系数是周围的岩石1000倍甚至10000倍以上,La Brecque这样说道。

电磁场激发导电支撑剂时会发生多种电磁反应。研究人员正在寻找究竟其中的哪一种能够提供最好的信号。

目前经常使用的砂砾和陶瓷支撑剂导电性都较差,因此研究电磁造像的三支团队都在寻找替代材料。为了一定距离外也能检测到信号,要求信号比较强,这就需要大量的导电性支撑剂,因此使用的材料要耐用、价廉。石油圈原创www.oilsns.com

目前,只有AEC支持的团队透露了他们正在使用的材料,分别是一种钢粒和一种名为Loresco焦粉的导电碳粉。他们采用石质土进行测试,这种土土质松软,可以使用手工工具来观察形成的裂缝形态。石油圈原创www.oilsns.com

今年晚些时候,这种焦粉会在100米井深下进行下一个测试。但Mohsen Ahmadian认为生产井内则需要硬度更强的材料来承受更深处的压力。Carbo以及UT压裂合作团队并未透露他们生产导电性支撑剂所用的材料。Palisch被提问时,只说了Carbo提交的专利申请中涉及的几种产品。

Sharma谈到,UT压裂合作团队计划使用一种常见材料,价格比砂砾稍贵但比用来制造陶瓷颗粒的铝土更便宜。且实验室测试表明这种未命名的材料有足够的强度,“即使在高应力条件下也有良好的裂缝传导性能”。

远距离感应

通过电阻率差来寻找原油的想法,来源于100年前斯伦贝谢兄弟进行地下测量时所使用的方法。“电磁法是地球物理学最早使用的几种方法之一,一直传承至今。”Wilkinson说道。与之前不同的是,在电磁能注入储层内的方法和接收技术方面有了革新。

在Carbo公司的测试中,电源顺着电缆被送至水平井底部与套管接触的部分,使这个刚性套管成为激发支撑剂的电磁场源。

将套管用作电磁场天线的时间并不长。Ground Metric公司广泛地使用了这种技术,而在与Carbo公司的合作中,采用了20套这样的电磁接收器来收集被激发的支撑剂发出的信息。通过比较压裂前后三十分钟接收到数据,绘制电磁图像。

在美国军方的帮助下,Ground Metrics公司开发了新一代接收器,利用这种接收器能够测量井下电位变化。Wilkinson认为这些接收器比galvanic device更可靠,galvanic device的读数有很大的浮动,且老式接收器很难安装和维护。

美国能源部资助的UT压裂JIP技术项目组致力于研究两种可在井内工作的测量方法。

一种是适用于裸眼完井的低频感应测井工具,另一种是套管井内作为电磁发射与接收设备使用的永久接触电极。

感应测井工具的合作伙伴是Gearhart公司,该公司拥有研发井斜测量工具过程中积累的丰富经验。UT压裂JIP项目组则与E-Spectrum Technologies在套管井的硬件方面进行合作,Sharma提到。

Sharma说到,永久接触电极能够覆盖大约几百英尺的范围。这些为发射和接收信号而安装的电磁线圈组也可以用于测量其他地理数据,比如裂缝以及裂缝变化。GearHart公司研发的这种工具已通过了实验室测试,Sharma说,他们的目标是在今年夏天在一口浅井内进行现场测试。

未来规划

Carbo公司已经看到了电磁造像技术的魅力所在。所以即使目前压裂行业处于低谷,仍在逐步推进这些项目。研究过程中吸收借鉴了从材料科学到地球物理等诸多学科的科技进步成果。

Palisch表示,Carbo刚开始寻找实现支撑剂分布位置可视化的方法时,寻求了政府研究机构—桑迪亚国家实验室的帮助。

Carbo从桑迪亚国家实验室给出的诸多建议中选择了一个,这个建议与Carbo研究人员Lew Bartel所做研究恰巧一致。自此之后,桑迪亚国家实验室的地球物理学家David Aldridge开始指导Carbo的研究工作,比如,电磁数据在长井筒中被诸多不规则、不可预测的地质条件干扰时,如何进行分析等。

将有用的电磁数据分离出来并进行造像的反演法,以及去除由井场周围电场产生的噪音干扰,是支撑剂造像中最困难的一部分。虽然地震波是基于声波这种完全不同类型的信号,但这两种方法都需要能够将大量数据转换成有用图像的复杂算法。

“过去五十年里地震反演在地球物理领域一直都处于主导地位。”Sharma(UT Fracturing JIP)说道,“而我们才刚刚开始,仅做了肤浅的研究工作,还处于起跑线上。”陆上压裂需要快速、低成本的处理工艺。UT压裂去年提交的进度报告显示:他们采用计算密集型方法解方程,致力于将模拟速度提升一个数量级。

而AEC项目方面,数据处理是当务之急。“我们的成果之一是我们最好的反演软件通过了验证,”Ahmadian说道。

为验证这个程序,该团队小心地挖开了第一次测试压裂的区域。“现场比较浅,因此我们能够将整个区域挖开来验证我们的预测。”他说道,并且他们也很高兴地看到,“我们的程序非常棒。”下一步将是UT在测试井内进行验证,UT将会通过钻取岩心的方法来观察,在比首次测试更深条件下,成像是否与压裂效果一致。

来自/JPT  译者/王苏涵  编辑/张永君

英文原文请点击 (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章:

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。