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中国石油测井新技术简介

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中国石油 测井 新技术 简介
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- 1 -中国石油测井新技术简介中国石油集团测井有限公司 2002 年底重组成立以来,以科学发展观为指导,认真落实集团公司提出的“通过测井技术服务,促进油气储量产量增长”的工作要求和 “国内第一、国际一流”的工作目标,以发现识别油气层为目的和动力,用综合技术为油田勘探开发全程提供双赢服务,全面发展测井成套装备、数字岩心和统一软件,形成了一系列中国石油测井新技术。首先,发展了测得全、测得准、测得快的 EILog 测井成套装备。研究成功了集成化的常规测井平台,包括高分辨率双侧向、双感应-八 侧向、微球电阻率、补偿声波、补偿中子、岩性密度、自然伽马能谱等 15 种仪器,2006 年就已全面推广应用,提高了资料精度和作业时效。研究成功了 “3 电 2 声 1 核磁”6 种成像测井系列,包括阵列感应、阵列侧向、微电阻率扫描、超声成像、阵列声波和核磁共振测井,提高了油气识别和产能预测水平。研发成功了 FELWD 地层评 价随钻测井仪器,包括连续测斜、自然伽马、感应电阻率、电磁波电阻率、可控源中子孔隙度仪器、MWD等,除可控源随钻中子正在进行样机试验外,其它仪器已投入应用。研发了过套管电阻率测井仪器,正在进行样机试验。研发成功了动态监测生产测井技术。第二,发明了用数字化岩心快速求取岩心参数的数字岩心。研发的旋转井壁取心技术已全面推广应用,岩心数字化和用数字化岩心快速求取岩心参数的技术正在长庆、吐哈、青海等油田推广应用。- 2 -第三,开发了用数据库支持解释流程环节的统一软件。建立了测井资料库,测井资料将集中统一。建立了数字岩心库,岩心参数将集中统一。建立了解释标准库,解释标准将集中统一。统一软件已在油田推广应用。综合应用成套装备、数字岩心、统一软件,形成新的测井服务方式。用成套装备获取测井资料,用数字岩心获取岩心参数,用测井资料和岩心参数一起计算饱和度等储层参数,用储层参数建立解释标准,更好地解决油气识别和产能预测问题。- 3 -一、成套装备成套装备包括 EILog 快速与成像测井成套装备和 FELWD地层评价随钻测井系统两大部分、5 种系列、52 种仪器。EILog 快速与成像测井成套装备由综合化地面系统、集成化常规测井仪器、国产化成像测井仪器和特色化套管井测井仪器组成。综合化地面系统采用前端和后台网络分布式结构,由接线控制箱体、数据采集与控制箱体和井下电源箱体等组成,完成数据采集、质量控制、数据处理和成果输出。可配接常规测井、成像测井、生产测井等下井仪器,提供裸眼井、工程测井、生产测井、射孔和取心等全系列电缆测井服务。集成化常规测井仪器由自然伽马、自然伽马能谱、自然电位、补偿中子、补偿密度/ 岩性密度、补偿声波/数字声波、高分辨率双侧向、双感应八侧向、微球形聚焦、井径、井斜、方位、井温、泥浆电阻率、缆头张力、磁定位、声波变密度、微电极、电极系、六臂地层倾角和配套辅助工具组成。一次下井可以测量深、中、浅三电阻率,密度、中子、声波三孔隙度,以及自然伽马、自然电位、井径、井温、井斜等 18 条常规测井曲线,能够满足油气层评价基本需要。- 4 -集成化常规测井仪器在 2006 年开始全面推广应用,目前已经制造 122 套,投产作业 105 套,测井 1.2 万余口,显著提高了资料质量和作业时效。2008 年作业 24000 多井次,仪器下井一次成功率 98.87%,2009 年截止 9 月底作业 17000 多井次,仪器下井一次成功率 99.22%。油井单井测井时间平均减少 5.6 小时,气井单井测井时间平均减少 6.9 小时。四年来为油田勘探开发总计节约 36576 小时,约合 4500 个工作日。资料优等品率达95.73%,同比提高 4.61 个百分点;解释符合率由 2005 年未应用 EILog 时的 87.63%提高到 2008 年的 91.59%,其中 EILog 解释符合率为 93.05%,比 2005 年提高 5.42 个百分点。国产化成像测井仪器包括阵列感应(MIT)、微电阻率成像(MCI)、阵 列侧向(HAL) ,超声成像(UIT) ,多极子阵列声波(MPAL)和多频核磁共振 (MRT)6 种成像 测井仪器,即“3 电 2 声1 核磁”,为 解决复杂储层测 井评价难题 提供了更有效的技术手段。除核磁共振测井正在试验外,其它仪器已经全面推广应用,主要技术指标达到国外三大测井公司同类型仪器先进水平。阵列感应测井已投产 93 支,在长庆、华北、青海等油田进入- 5 -大规模应用阶段,已测井 1200 余口,发现了多个新的油气层,显示出测量信息多、纵向分辨率高、径向探测深度大、测量精度高等突出优势,能够准确地识别油气水层和计算储层含油饱和度,成为发现识别油气层的锐利武器。阵列侧向测井仪探测器由 25 个电极组成,采用 6 种发射频率,通过软硬件组合聚焦,提供 1 条泥浆电阻率和 5 条不同径向探测深度电阻率曲线。用于准确描述薄层和地层侵入特性,求取地层真电阻率,定量计算地层含油饱和度。适用于盐水泥浆和高阻地层中测量,具有纵向分辨率高,分层能力强,围岩影响小等优点,已进入现场试验,即将批量生产。微电阻率成像测井仪主要用于裂缝识别、薄层评价、岩性划分、地层各向异性评价、沉积相和构造分析,是解决复杂非均质储层测井评价、地质特征分析的重要手段。已制造 20 支,投产10 支,在长庆、吐哈油田推广应用,并在印尼和乌兹别克斯坦应- 6 -用,提升作业服务能力,出口加拿大、伊拉克等国。多极子阵列声波测井仪可采集 32 道声波波列信息,提取纵波、快慢横波、斯通利波等,计算地层孔隙度与渗透率、各向异性、岩石力学参数,用于裂缝识别、油气层评价、地应力分析、压裂参数设计及效果检测等。已经生产 20 支,在华北、二连、乌兹别克斯坦成功应用。- 7 -超声成像测井仪探头绕井轴 360°旋转,发射超声波,同时接收井壁反射波,得到井壁超声波幅度和传播时间图象。既可以在裸眼井中用于识别裂缝、孔洞、层理等,也可以在套管井中用于套损检测、射孔质量检查等,已累计生产制造40 支,在青海、长庆、吐哈、乌兹别克等油田推广应用。核磁共振测井仪采用居中测量,由永久性强磁铁将地层氢核预极化,发射天线将射频脉冲序列以交变磁场方式发射,接收天线接收脉冲回波信号,获得横向弛豫时间T2 分布等信息,反映地 层流体特性。可用于描述岩石孔隙结构分布,流体特性识别,估算孔隙度与渗透率和计算油气饱和度。已完成了样机研制、联调,年底将下井试验。特色化套管井测井仪器包括过套管电阻率测井仪器、中子寿命测井仪器、生产测井组合测井仪器等。过套管电阻率测井仪器电极系由 2- 8 -组发射、4 组接收伸缩电极组成,大功率发射超低频信号,液压控制电极贴井壁定点测量套管上的微弱电压降,实现过套管测量地层电阻率,主要用于剩余油分布动态监测。该仪器研制获得重大突破,正在进行下井试验。生产测井组合仪器测量产出剖面/环空产液剖面/注入剖面,提供生产井动态产量/ 持水界面/ 注水井分 层吸水量,具有φ38、φ26、φ21三种系列和 7 种测量参数,已生产 260 余支,应用于华北、吐哈等油田。此外,正在研发的模块式动态地层测试器进展顺利。该仪器能及时、准确、直接地获得储层流体、压力资料,是解决疑难油气层识别的有效手段,并可减少试油工程投入。在快速与成像测井的基础上,成套装备继续向地层评价随钻测井仪器发展。地层评价随钻测井技术用于在钻井的同时获取岩性、饱和度、孔隙度等地层信息,进行储层划分和油气水识别,提供钻井工程参数帮助有效进入储层,在水平井、大斜度井、复杂井以及海上钻井应用发展迅速。随钻测井记录的是地层刚钻开时的地质信息,把侵入、井眼冲蚀等电缆测井所遇到的问题降到最低限度,在水平井测井及对恶劣井眼环境的适应性等方面具有优越性。早期随钻测井主要用于地层对比,随着随钻电阻率仪器和孔隙度仪器的发展,才得以开展随钻地层评价。- 9 -FELWD 地 层评价随 钻测井系统包括用于工程参数测量与数据传输的地面数据采集系统和定向遥测随钻测井仪,以及四种用于地层评价参数测量的方位伽马、感应电阻率、电磁波电阻率、可控源补偿中子孔隙度随钻测井仪。 SDAS地 面 数 据采 集 系 统 DSTL定 向 遥 测 随钻 测 井 仪 GIR方 位 伽 马 感 应 电阻 率 随 钻 测 井 仪 WPR电 磁 波 电 阻 率随 钻 测 井 仪 CNP可 控 源 中 子 孔隙 度 随 钻 测 井 仪 该系统主要特点是:提供岩性、饱和度、孔隙度等地层参数测量,形成了国内首套三参数地层评价随钻测井系统;随钻感应电阻率与电磁波电阻率结合可以有效提高地层电阻率测量适用范围,提高地层评价能力;提供井斜、方位、工具面等工程参数,满足钻井施工需要;采用可控源,中子孔隙度测井更加安全、环保;现场连接灵活、快捷、可靠,操作方便。方位伽马感应电阻率随钻测井仪采用一体化的设计思想,将其组合在一个测量短节内,显著缩短仪器长度。仪器采用在钻铤侧翼开槽结构,测量钻头附近原状地层感应电阻率数据和自- 10 -然伽马数据。完成了仪器研制和刻度方法研究,在长庆油田进行了七口井的现场试验和推广应用。结果表明,仪器可靠性较好,现场施工快捷可靠,可以满足钻井工程的需要。仪器最长连续工作时间 140 小时,7 口井累计工作时间 972小时,累计钻井进尺 8442 米;仪器井身轨迹测量可以满足水平井、定向井施工作业的要求;随钻伽马、感应电阻率测井数值和电缆测井数值对比相关性较好,仪器工作稳定,能够准确反映地层变化。电磁波电阻率随钻测井仪(WPR) 采用对称天线结构设计,可实现最佳井眼补偿,提高测量精度、消除接收天线和电路板测量漂移。接收天线置于仪器中间位置,可消除测量时间差造成的补偿误差。采用两种工作频率 2MHz、400kHz,测量 16 个相位和 16 个幅度信号,补偿处理和电阻率转换后,获得 8 条电阻率曲线。通过国际合作完成了仪器研制,正在进行系统配接,准备- 11 -现场试验。可控源中子孔隙度随钻测井仪采用在钻铤侧壁嵌入式安装,可控中子发生器替代化学源。使用两个氦-3 管探测接收地层热中子,输出电脉冲给采集处理电路;通过电子线路鉴别、处理、计数探测器信号,存储两道计数;通过仪器总线与 MWD 通讯。可以实现安全、环保的随钻放射性测井。下一步将在油田继续推广应用方位伽马感应电阻率随钻测井仪。年内完成电磁波电阻率随钻测井仪和可控源中子孔隙度随钻测井仪的下井试验,形成国内首套三参数的地层评价随钻测井系统(伽马、电阻率、中子孔隙度)。加快开展声波、可控源密度、双感应电阻率、多方位伽马等随钻测井仪的研究。二、数字岩心数字岩心技术包括旋转井壁取心、岩心数字化、求取解释参数等工作环节。在旋转井壁取心后现场提供解释评价参数,及时应用于测井定量解释。- 12 -实 验 测 试 m与 数 字 岩 心 分 析 m对 比 图(庄 9井 区 )y = 0.998xR2 = 0.963111.522.51 1.5 2 2.5岩 电 实 验 测 试 m数字岩心分析m实 验数 据入 库 孔 隙 度 与 胶 结 指 数 m交 会 图0.50.81.1.41.720 510152025孔 隙 度 ( %)胶结指数数数 据据挖挖 掘掘 模 型参 数计 算 静 态 模 型 ( 取 心 井 段 ) 动 态 模 型 ( 一 般 井 段 ) 研发的旋转井壁取心技术已全面推广应用。作为获取岩心的一种工具较钻井取心成本低,目的层可重复取心,取心收获率高、所取岩心规则。岩心数字化和用数字化岩心快速求取岩心参数的技术正在长庆、吐哈、青海等油田推广应用。结果表明,实验周期可由过去的 1~2 月缩短到现在的 2~3 天,实现了与生产解释过程基本同步。测井解释模型由原来的固定模型转变为自适应的储层逐点解释模型,能够适应复杂非均质储层准确评价需要。解释结果综合了实验室精细测量、井场快速测量、测井原始资料等多方面信息分析结果,与密闭取心结果对比吻合较好,与地质实际情况相符。- 13 -常 规 氦 孔 隙 度 与 数 字 岩 心 计 算 孔 隙 度对 比 图y = 1.013xR2 = 0.9560510152025300 5 10 15 20 25 30常 规 氦 孔 隙 度 (%)数字岩心孔隙度(%)氦 孔 隙 度 与 核 磁 孔 隙 度 对 比 图05101520250 5 10 15 20 25氦 孔 隙 度 (%)核磁孔隙度 (%)常 规 束 缚 水 饱 和 度 与 核 磁 束 缚 水 饱 和 度对 比 图0204060801000 20 40 60 80 100Swi(nmr)Swi实 验 测 试 m与 数 字 岩 心 分 析 m对 比 图(庄 9井 区 )y = 0.998xR2 = 0.963111.522.51 1.5 2 2.5岩 电 实 验 测 试 m数字岩心分析m常 规 氦 孔 隙 度 与 数 字 岩 心 计 算 孔 隙 度对 比 图常 规 氦 孔 隙 度数字岩心孔隙度氦 孔 隙 度 与 核 磁 孔 隙 度 对 比 图氦 孔 隙 度核磁孔隙度常 规 束 缚 水 饱 和 度 与 核 磁 束 缚 水 饱 和 度对 比 图实 验 测 试 与 数 字 岩 心 分 析 对 比 图庄 井 区岩 电 实 验 测 试数字岩心分析三、 统一软件测井处理解释统一软件用储层参数建立统一的解释标准,用数据库支持解释流程的各个环节。采集资料从井场实时传到测井资料库,数字岩心实验数据实时传到数字岩心库,储层参数- 14 -解释标准进入解释知识库并持续优化,为解释人员提供快速定量的工作平台。通过建立测井资料库,实现测井资料的集中统一;通过建立数字岩心库,实现岩心参数的集中统一;通过建立解释标准库,实现解释标准的集中统一。使测井处理解释工作从以往的单机数据文件管理方式向基于网络数据库管理方式方向发展,实现数据共享、知识共享和协同工作;从单井快速直观解释向多井背景下的测井精细解释方向发展,建立集成化、可视化的工作环境,实现多学科综合应用;从静态的油气层识别向动态的产能预测方向延伸,更好地为油田勘探开发服务。目前统一软件LEAD3.0 版正在油田推广应用。解 释 知 识 库数 据 集 成 平 台解释数据库服务器客户端工 区 项 目 库( 测 井 曲 线 、 解 释 模 型 、 解 释 标 准 等 )数 据 服 务子 系 统交 互 服 务子 系 统通 信 服 务子 系 统数 据 加 载数据源单 井 解 释数据处理油气层识别储层划分参数计算多 井 解 释地层对比地质工程应用综 合 评 价水平井解释低阻油层解释复杂岩性解释低孔低渗解释客户端网 络 应 用系统管理数据挖掘知识查询外部网络接口信 息 管 理 库数 字 岩 心 库测 井 资 料 库水淹层解释动态跟踪成果提交LEAD处理解释软件- 15 -中油测井公司经过几年的攻关,基本形成了以成套装备、数字岩心和统一软件为核心的综合测井评价技术,并构成了测井网。 发 现 油 气 层 成 套 装 备 测 井 曲 线 综 合 研 究 解 释 标 准 ntmwiafRSCKt3数 字 岩 心 解 释 模 型 统 一 软 件 - 16 -将采集、实验、解释三个环节有机集成:即测井小队由 GPS实时监控,测井过程由后方提供同步技术支持,测井资料在井场传到测井资料库;测井后将由旋转井壁取心作业并在井场进行数字岩心实验,结果传到数字岩心库;解释人员利用统一软件进行快速定量解释,解释结果经过网络传输到油田有关部门。每个环节都在 ERP 中留下工作记录。测井网的应用为形成快速、定量、安全和低成本的测井作业方式奠定了坚实的基础。
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