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本期技术概览—随钻测量技术集锦

本期技术概览—随钻测量技术集锦

井下随钻测量包括钻井工程测量(MWD)和随钻测量(LWD)两大部分。随钻测量技术的发展促进了钻井、录井、测井乃至地震(随钻地震SWD)和地质(实时评价FEWD)的多学科交叉和融合,实现了在钻井的同时对钻井作业的综合评价和实时测井作业,简化了钻井作业程序,提高了钻井作业精度,节省了钻机时间,降低了成本,能够实时检测到地层变化以便及时对钻井设计予以必要的调整,最大限度地在油藏中最有价值的地带钻井,提高油气的采收率。目前该技术已成为高效开发复杂油气藏的最重要的手段。

随钻测量数据传输技术

泥浆脉冲遥测是普遍使用的一种数据传输方式,大多数随钻测量都采用泥浆脉冲遥测方式传输数据,但钻井液脉冲方式不能用在空气钻井、泡沫钻井等没有连续液相的钻井中。其它传输方式还有电磁传输、声波传输和光纤传输技术。

电磁传输

电磁波信号传输主要依靠地层介质来实现。井下仪器将测量的数据加载到载波信号上,测量信号随载波信号由电磁波发射器向四周发射。地面检波器将检测到的电磁波中的测量信号卸载,之后通过解码、计算得到测量数据。石油圈原创www.oilsns.com

该传输方式的优点是数据传输速度较快,适合在普通钻井液、泡沫钻井液、空气钻井和激光钻井等;其缺点是地层介质对信号的影响较大,低电阻率地层电磁波不能穿过,电磁波传输的距离也有限,不适合深井施工。

声波传输

声波遥测是利用声波传播机理,不需要通过钻井液循环。当钻柱、钻头与井底相互作用时,钻柱中出现纵向弹性波,通过钻杆将声波或地震信号传输至地面。声波传输监测的主要参数是岩石破碎工具的回转频率,其中主要是牙轮的振动谐波。由于牙轮的振动幅值和频率与其磨损程度具有相关性,据此可以判断工具的状态。当钻进过程保持不变时,信号的幅值变化情况还可以反映岩石的力学性质。

采用该传输方式的优点是随钻数据传输速率较快,可以达到100b/s;缺点是信号衰减快,钻杆内每隔400~500m需要安装一个中继站,传送的信息量少,井眼产生的低强度信号和钻井设备产生的声波噪声使信号探测非常困难。

光纤遥测

美国圣地亚国家实验室已研制成功并试验过用于MWD的光纤遥测系统。使用的光纤电缆很细小,成本低,可短时间使用,最后在钻井泥浆中磨损掉并被冲走。在美国天然气研究所的测试中,光纤成功到在915m深处。光纤遥测技术能以大约1Mbit/s的速率传送数据,比其它商用的随钻遥测技术快5个数量级。石油圈原创www.oilsns.com

常用随钻测量技术

随钻电法测井

随钻电阻率测井技术可分为2类:侧向类和感应类。侧向类适合于在导电泥浆、高电阻率地层和高电阻率侵入的环境使用;感应类在低电阻率地层测量效果好,适合于导电或非导电泥浆。

随钻声波测井

随钻声波测井仪器有单极子、偶极子和四极子三种声源,接收探头一般为两组多个探测器。有些仪器采用宽屏的设计方式,在测井的过程中根据不同的需要可以提供多种测量模式。随钻声波测量信息主要用于:地层孔隙度的计算,地震资料时深转换及合成地震记录,岩石机械特性分析及井眼稳定性预测,岩性识别、气层识别,与常规测井资料做相关分析对比等。

随钻核测井

随钻核测井主要包括随钻自然伽马测井和随钻密度中子测井。

随钻核磁测井

与其他随钻测井技术相比,随钻核磁共振测井起步较晚。影响随钻核磁共振测井的因素很多,井下仪供电问题,随钻测井要靠井下仪的电源给其供电,在钻井的过程中,钻杆转动、摆动和振动产生噪音等因素影响着随钻核磁共振测井的发展。

随钻核磁测井系统同电缆核磁测井一样,可以提供关于流体及渗透率参数的信息,不同之处在于其实时性。随钻核磁测井系统可以提供储层原状条件下实时流体数据、分析描述束缚及可动流体。可以提供的主要参数有:束缚水饱和度、束缚流体体积、自由流体体积、地层渗透率、流体类型、地层孔隙度及孔隙大小等信息。

随钻核磁测井技术优势在于可以通过渗透率最佳路径进行钻井地质导向。由于是在现场提供这些参数,地质学家可以进行快速地层评价,对达不到经济指标的井做特殊处理,放弃或加侧钻改变路径寻找最佳储层。

随钻地震

广义的随钻地震包括了钻头随钻地震(Drill-Bit SWD)和随钻垂直地震剖面(VSP While Drilling)。

钻头随钻地震利用钻头破岩振动作为震源,在地面布置改造过的地震检波器进行记录。由于其观测系统几何形式与常规VSP互逆并且基于互等原理(Reciprocity principle),DB-SWD又被称为Reverse VSP或Reciprocal VSP(R-VSP)。

随钻VSP采用的是常规VSP的观测系统,它利用炸药、气枪等地面常规震源,利用集成于井下随钻工具上的地震波传感器进行记录来获取VSP数据,该技术也被归为随钻地震,又被称为随钻地震测量(Seismic Measurement While Drilling,SMWD)。

随钻测量特点和优势

概括地讲,井下随钻采集已实现了采集地面能采集的所有数据(除随钻成像测井明显差于电缆成像外),随钻数据大多更接近地层的真值而且能够实现地面无法实现的数据测量。其主要优点有:

  • 借助MWD(钻头力学和钻井动态测量)地面上很难测量的工程参数在井下可准确获得。诸如井底钻头钻压、扭矩、振动、转速、压力、井斜角、方位角、工具面角、温度、钻柱弯矩、轴向拉(压)力和三向(轴向、径向、周向)加速度等,这些参数的实时获取有利于修正各种模型、优化钻井参数、产层导向、预测和预防及提前控制井下事故的发生,达到安全、高效钻井的目的。
  • 对于大斜度井、水平井等特殊工艺井、电缆测井难以实施,而随钻测量技术优势明显,能节省大量钻机时间、降低工程风险。
  • 随钻测量的地面软件系统集成了录井的实时数据处理、测井解释、区块油藏描述等技术,可以实现实时的构造模拟与解释,完成随钻地层评价;与可变径扶正器、导向马达等钻井控制系统组合,可以实现自动化、智能钻井,实现地质导向,最大限度地使钻头在油气层中钻进。
  • 针对我国目前大多数油田处于开发中后期,地下油水关系复杂,开发薄层、小断块油气藏的特点,随钻测量技术作为一种降低风险、减低吨油成本、大幅提高投资回报率的技术正越来越受到国内石油行业的重视。

应用随钻资料还有如下优势:利用随钻伽马测井信息确定泥页岩层来选择套管下深;确定储集层顶部开始取心作业;钻井过程中与邻井对比;识别易发生复杂情况的地层;如果在电缆测井作业前报废井眼的话,至少还有一些地层数据可以利用;随钻电阻率数据可以发现薄的油气层;在钻进时利用随钻伽马、声波、密度和电阻率测井曲线评价地层压力;在地层将被钻井液严重污染前获得真实的地层特性和最新资料。

既然随钻测量技术具有如此多的优点,石油圈怎么会错过这么高大上的技术呢?所以,本期石油圈将诚意推出一系列的随钻测量技术,下面随小编先睹为快~~

proVISION Plus随钻核磁测井技术

斯伦贝谢的proVISION Plus核磁共振测井技术可以实时进行复杂油藏岩石物性评价,可以补充其他随钻测井技术的不足。proVISION Plus能够全面地评价岩石和流体性质,可以重新发现漏失油层,并确定其渗透率。

proVISION Plus技术可以确认漏失层和高渗带,为优化完井设计提供关键信息。该服务能够提高整个完井作业的效率,提高产能并降低完井成本。

由于proVISION Plus技术的信号只有可动流体和毛细管束缚水,不受岩性的影响,所以proVISION Plus技术能够以精确地测量孔隙度,摆脱化学源的束缚。

SeismicTrak随钻地震技术

贝克休斯的SeismicTrak随钻地震服务可实时获取地震首波以及波形数据,利用这些数据,作业者都能够更精确的找到目标储层,可以在不影响钻进度的前提下升级、改进地震模型。

SeismicTrak可提高获取油藏信息的速度,提高获取信息的准确性,帮助运营商提高油井产量和采收率。根据SeismicTrak的实时数据,作业者可以随时调整井眼轨迹,尽可能地减少侧钻情况的发生,提高钻进准确度。

SeismicTrak技术适用于深水作业、盐下储层等环境;在高斜度井、水平井或者超深井应用效果优良;当地震数据、下套管或取心作业存在不确定性时采用该技术可取得良好的效果。

SDI公司随钻测井技术

SDI公司可以提供Sci-Gamma、Sci-Gain、Sci-Guide、Sci-Quest等随钻测井服务。

SDI的Sci-Gamma工具是探针型、API刻度的传感器,主要用于探测地层中自然发射的伽马射线。

Sci-GAIN采用API刻度,能够提供径向自然伽马和精确的测斜数据。Sci-GAIN直接放置在泥浆马达之上,与标准的随钻测量相比,更靠近钻头,比标准随钻早20-25ft (6-8m)提供数据。

Sci-Guide主要测量方位伽马和侧斜数据,与标准的随钻测量相比,比随钻测量早20-25ft (6-8m)提供数据。这是一个出色的地质导向工具,能够确保钻头在油藏中顺利钻进。

Sci-Quest是SDI公司的电阻率测井工具。工具可提供四条电阻率曲线(两条相移曲线和两条衰减曲线),多个探测深度,数据采集速度快达一秒钟采集一次。

欲知详情如何,请持续关注石油圈!

来自/SDI等   编辑/张永君

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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。

评论 2

  1. #1

    编辑很棒

    匿名3年前 (2016-10-17)回复
    • 谢谢夸奖,小编再接再厉!😁

      Vicky3年前 (2016-10-17)回复