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随钻测井

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测井
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随钻测井中海油服油田技术事业部2003年 1月 20日主要内容前言1. 数据记录与信号传输的特点2. 测井环境的特点3. 随钻测井的优势4. 随钻测井和常规测井对比实例5.随钻测井尚待解决的技术问题6.发展趋势展望前 言在钻井过程中 , 随钻测井:实时测量用于地层评价的有关井眼所穿过地层的各种岩石物理参数 , 实时测量用于地质导向的有关井眼的几何和机械参数 。早在二十世纪三十年代 , 就有人进行随钻电阻率测量研究 , 只是由于未能解决电缆在钻杆联结部位的绝缘问题而失败 。 四十和五十年代 , 人们试图用无线电传输测量数据 ,因地层对电磁波衰减太大而无实用价值 。 从六十年代开始 , 人们转而采用泥浆压力脉冲传输信息 。 1978年推出第一套商业服务随钻测量 ( 系统 , 主要用于地质导向 。 八十年代中期出现了随钻测井 ( 系统 。这一系统经过十多年的发展和完善 , 已经从一开始的只能测量自然伽马和电阻率 , 到目前可以测量中子孔隙度 、 岩石体积密度 、 声波时差 、 光电效应截面指数 、 井径和自然伽马等 , 甚至可以进行井眼电阻率成像测井和随钻核磁共振测量 。 随钻测井信息几乎涵盖了全部电缆测井的物理信息 , 还可以测量和记录有关井眼轨迹和钻头技术状况等多种钻井工程信息 。 有了这些信息 , 才能实现高时效 、 低成本达到地质目标的地质导向和实时快速地质评价 。随钻测井以其使石油勘探开发实现高效率 、 低成本而受到青睐 , 得到迅速推广 。 正在“ 做强做大 ” 的中海油 , 重视随钻测井意义重大 。1. 数据记录与信号传输的特点测速和采样率不同在测井过程中电缆测井测速相对固定 ,一般 8分钟 。 除了成像测井外 , 电缆测井的都是深度驱动 , 空间采样率为一常数 , 一般为 而随钻测井为时间驱动 , 因而空间采样率不均匀 , 钻速大时空间采样率低 。数据记录和记录方式不同电缆测井利用电缆把测井数据传输到地面 。 50字节 /秒 ), 00kB/随钻测井数据一般都通过泥浆编码脉冲实时传输到地面 , 传输率很低 。 目前最大传输率仅为 12 /秒 )。 另外 , 兆字节 ) 数据量 , 若为随钻全波测井 ,则可记录 256但这种数据必须等到提钻时才能获得 。2. 测井环境的特点随钻测井是在地层刚刚被打开 , 井眼尚未明显垮塌 ,泥浆对地层的侵入很浅甚至可以忽略的条件下测量的 。它一般探测深度较浅 。 由于钻杆本身的重量特别大 ,大多数随钻测井是在偏心的条件下采集数据的 。 在大斜度井或水平井中 , 井轴不与地层界面垂直或以高角度相交 , 而是以较低角度相交甚至平行 , 电阻率测井结果不再如直井那样测量水平电阻率 , 其测量数值介于水平电阻率和垂直电阻率之间;此外这种测量结果明显受围岩和地层各向异性的影响 。3. 随钻测井的优势① 当发生意外(如遇到超压)时,不能正常进行电缆测井,利用 随钻测井是在钻头打开地层后不久进行的,这样随钻测井就能在井眼尚未明显垮塌的条件下测量 , 测井曲线受井眼不规则和垮塌的影响比常规测井小得多;在泥浆侵入地层的初期测量 , 其测井响应比常规测井更能反映原状地层的电性 、 声学和孔隙流体性质 , 更易于发现油气层 。③ 提高水平井的钻井效率, 降低钻井费用 。时测量自然伽马、电阻率和近钻头井斜等和井眼几何参数。地面的地质和钻井人员在分析这些数据的基础上,高时效、低成本地进行地质导向,即首先确定井底钻具在相关地层中的位置,然后引导钻头至设计的地质目标或保持在设计的油气藏中钻进。④ 既在钻头钻进过程中实时测井,也可在起、下钻的过程中多次测井(钻后 取得多次的 识别油气层和分析储层渗透性很有利。⑤ 由于随钻测井的实时性 , 地质分析人员和钻井人员能够根据测井信息预测易于造成井涌的高压层; 地层不整合及储层等的顶底界面; 储层特性; 从而最大限度地提高钻井效率 , 必要时采取适当的工程措施 , 以保证钻头方向沿着设计的井眼轨迹前进 , 避免井控事故 。⑥ 与钻杆传输测井 ( 相比 , 随钻测井更为安全可靠 。 它适合在各种恶劣的井下环境中作业 。 在大斜度井 、 水平井和小井眼中测量更是其特长 。4. 随钻测井和常规测井对比实例概况1. 地质概况要目的层为第三系渐新统涠洲组二段。2. 钻井概况目的层段钻头直径为 8”,井斜角约为 68º,油基泥浆密度约为 [厘米 ]3。3. 测井服务• 斯仑贝谢公司:随钻测井( 2002年 4月15日结束。• 中海油田服务公司测井事业部: 2002年 4月 25日进行 4. 主要测井项目和测井曲线井曲线 测井项目 测井曲线自然伽马 然伽马 水平井径 )垂直井径 )井径 幅度衰减电阻率 )位差电阻率)高分辨率感应电阻率(积密度 子孔隙度 子孔隙度 波时差 波时差 油气水评价结论本文件中引用的油气水评价结论,是中海油田服务有限公司测井事业部根据 . 2002年 5月 10日) ,不存在象 为精确。随钻测井与常规测井在油层的响应对比差油油(钻测井与常规测井在水层的响应对比水(然伽马和深度系统对比1. 自然伽马形态一致,幅度接近。2. 深度系统由随钻测井与常规测井的自然伽马曲线对比得知, 2610米以上两深度系统一致; 2610米以下,随钻测井的记录深度比 米,而且具有不均匀性。 610米以上,78528152840径测量结果对比1. 直井径” ,以及与井轴垂直且位于水平面内的“水平井径”。分辨率较高,可大致显示钻后不久的井眼横截面形状。2. 507米井段出现不大于 1英寸的扩径;而常规测井2507英寸。( 钻测井可显示井眼横截面形状;常规测井可以反映井眼扩径情况。( 阻率响应对比1. 分辨率较低。由于 度衰减电阻率”和“相位差电阻率”两条曲线明显受地层各向异性和相对地层倾角的影响,故目前尚难以评价地层的相对渗透性。2. 利用多条不同探测深度电阻率曲线的差异,定性评价地层的相对渗透性,并定量评价地层水饱和度以及侵入带大小。随钻测井和常规测井在油层的电阻率响应对比受井斜角等因素的影响 ,油层段大 低于浅电阻率(钻测井和常规测井在油层的电阻率响应对比随钻测井和常规测井在水层的电阻率响应对比水层段: 能反映地层的渗透性。随钻测井和常规测井在水层的电阻率响应对比孔隙度测井对比1. 密度测井随钻测井的体积密度在井眼较差的井段出现突跳,与其它测井曲线的相关性也变差,比常规测井的密度值高约 厘米 3。2. 中子孔隙度测井随钻测井的中子孔隙度曲线形态与常规测井基本一致,但数值上比常规测井高 2. 声波时差测井在油层井段随钻声波时差比常规测井稍大,这是随钻测井在地层基本未受侵入影响条件下的测量结果。但随钻测井声波曲线在井眼较差处出现跳尖,与其它测井曲线的相关性也变差。油层井段的随钻测井和常规测井孔隙度响应对比水层井段的随钻测井和常规测井孔隙度响应对比扩径井段的随钻测井和常规测井孔隙度响应对比5.随钻测井尚待解决的技术问题随钻测井数据采集目前存在如下一些尚待解决的技术问题① 传输率 ( 目前最高为 12且误码率较高 , 约 1/500) 不适应越来越高的数据采样率的要求 , 例如高分辨率成像测井 、 全波测井 、高分辨率电阻率 ( 感应 、 侧向 ) 测井等;也不适应越来越快的钻速的要求 , 因为受目前传输率的限制随钻测井在高钻速情况下垂向分辨率变差 。② 仪器探测深度浅 , 加上易于偏心 , 增大了测井曲线的多解性 。③ 深度记录的精度受钻压随机变化的影响 。④ 信噪比和精度偏低 。⑥ 孔隙度测井对井眼微小变化敏感 。从地层评价角度来看,随钻测井存在一系列尚待解决的技术问题 :① 井眼以任意角度穿过地层界面由于井眼垂直于地层界面 , 直井测井中许多测井 ( 电 、 磁 、 声 )参数分析的物理模型 , 都是建立在与井轴呈轴对称基础之上的 。随钻测井以任意角度穿过地层甚至与地层层面平行 , 使轴对称物理模型失效 。② 泥浆侵入非轴对称 。③ 邻层的影响 , 尤其是当地层较薄时 , 地层界面的影响将导致复杂的测井响应 。④ 地层各向异性:导致电阻率和声波测井的复杂响应。目前 , 海上油田的薄砂岩储层正在得到广泛开发 。 这些开发中大多数井都是大斜度井和水平井 , 一般是采用随钻测井 ( 进行数据采集 。 在大斜度井中 , 当采用 2 这些储层显示出明显的电阻率各向异性 。 对测井资料进行反演可计算出水平电阻率 v。 然而 , 如果侵入很深 , 可能观察不到各向异性的影响 。 此外 , 若要对 但是 , 即便有了准确的 仍然存在这样一个问题: “ 应该使用哪个电阻率来计算油气储量 ? ”首先采用三维模拟建立侵入条件 , 在这些条件下可以可靠地使用 由 该相对倾角可用作 常规方法仅采用 w, 但需要知道准确的 方法是利用 总厚度的比值 。通过文中给出的 可以快速直观确定薄砂层产层 , 并估算石油储量 。⑤ 仪器偏心 。上述情况造成了地层评价的复杂性 , 要求测井解释人员对测井信息具有扎实的去伪存真的基本功和解决地层评价和井眼工程评价问题的方法 、 经验和能力 。 在这一方面 , 有经验的测井分析家在熟悉随钻测井方法和评价软件之后便会驾轻就熟 。不同的测井信息从不同侧面反映地质特征 , 甚至采用不同测量方法测得的同一类曲线所包含的地层信息也有所不同 。 因此 , 对于熟悉直井地层评价的测井分析家在进行大斜度井和水平井随钻测井地层评价之前 , 需要仔细研究和掌握井眼轨迹 、 泥浆非对称侵入以及非轴对称地层等复杂情况对测井响应的影响规律 。为了提高随钻测井地质评价的效果,需要研究测井响应的校正方法① 油气校正;② 各向异性校正;③ 围岩校正;④ 环境 ( 钻头尺寸 、 井眼垮塌和非圆形井眼 ) 校正;⑤ 相对地层倾角校正 , 侵入 ( 包括非圆形侵入 ) 校正 。6.发展趋势展望经济日新月异发展,钻进技术创新层出不穷,使得随钻测井仅在过去十年就已经成熟发展到第三代技术(表 6) 。八十年代后期出现了第一代随钻测井仪器 , 可以提供基本的定向测量 、 与邻井的地层对比 、 构造相关对比以及基本的地层评价 。 其代表性的技术是方位测量 、 井眼成像技术 、 带仪器的导向马达和正演模拟程序 , 通过地质导向来实现准确定位 。 这些技术使得大斜度井 、 大位移井和水平井的钻井更易于成功 。现在 , 发展的目标是提高钻井效率 , 降低钻井风险 , 实现井眼的精确定位 , 最终是为了降低勘探和开发成本 。 为此 , 新的测井仪器和解释软件正在涌现 , 原先的测井服务正在完善 。 新技术主要集中在提高测井信息的精度和分辨率 , 图象化 , 地层评价和井眼工程评价一体化 , 网络化 ( 图 13, 。 可以设想将来的 将是少量的钻井人员和 钻井 、 测井数据都通过网络传到基地的总控室 , 由地质家 、 测井分析家和钻井专家共同 “ 会诊 ” , 精细分析研究 , 实时决策并指挥井场的作业 。在这种趋势下 , 将来的随钻测井势必越来越多地取代现在的常规测井 , 以至于只有在地质 、 油藏和钻井都很简单的情况下才会使用常规测井 , 或在复杂地质条件下必须在单井中测量某种成像或井间测量时才会用到常规测井 。未来钻井和随钻测井的总控中心
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