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隨鉆測井技術進展和發展趨勢
作為油氣勘探的重要手段之一,測井技術具有分辨率高、連續性強、節約成本等優勢。隨著油氣勘探開發向著更深更復雜儲層的推進,常規測井技術逐漸難以滿足當前地層評價的需求。對此,越來越多的石油公司和服務公司致力于改進、提升測井探測和評價能力。下面是小編整理的隨鉆測井技術進展和發展趨勢,歡迎閱讀與收藏。
隨鉆測井技術進展和發展趨勢 篇1
[摘要]
石油測井技術主要用于地下油氣層的勘察,并對油氣層的變化情況進行實時監控。隨著我國科學水平的不斷提高和石油勘探事業的快速發展,測井技術也在不斷提高,目前已經成為一種比較成熟,并且具有多樣化特征的技術手段。本文就從石油測井技術的現狀出發,對它的未來發展趨勢進行探討。
[關鍵詞]
測井,技術現狀,發展趨勢
1927年,法國的斯倫貝謝公司開發出測井技術。而我國于1939年將它正式應用到石油工業當中。歷經幾十年的發展,測井技術從最初的模擬測井逐漸發展為后來的數字測井、數控測井、成像測井等。目前,該項技術已被列為石油十大學科之一,已廣泛應用于油氣田的整個勘探、開發過程中。另外,測井技術不僅能應用于油氣田的開發利用,還被廣泛應用到對煤炭、金屬等礦產資源的勘探中。
1測井技術現狀分析
1.1電法測井
電法測井是通過井下測井儀器向地層發射一定頻率的電流測量地層電位,從而得到地層電阻率的測井方法(如地層傾角測井、側向測井、感應測井等),還包括向地層發射電流測量地層自然電位的測井方法。
1.2放射性石油測井技術
放射性石油測井技術又被稱作核測井技術。其具體形成原理是通過研究地層巖石見空隙流體的核物質性質,探測油氣儲備的一種石油測井技術。根據所使用的放射源或者測量的`放射性物質和所研究的巖石性質,核測井技術可分為,伽馬測井技術和中子測井技術。伽馬測井技術是以伽馬射線為基礎的核測井技術。中子測井技術是通過對巖石及空隙流動體與中子間的相互作用為基礎的核石油測井技術。最為常見的是自然伽馬能譜測井技術與自然伽馬密度測井技術以及中子空隙測井技術。
1.3聲波測井
聲波測井是通過測量環井眼地層的聲學性質來判斷地層的特性、井眼土程狀況的測井方法,它主要包括聲速測井、聲幅測井、聲波全波列測井等多種方法。聲波測量能揭示許多儲層與井眼特性,可以用來推導原始和次生孔隙度、滲透率、巖性、孔隙壓力、各向異性、流體類型、應力與裂縫的方位等。聲成像測井則是換能器發射超聲窄脈沖,通過掃描井壁并接收回波信號,采用計算圖像處理技術,將換能器接收的信號數字化、預處理及圖像處理轉換成像。斯倫貝謝的Sonic Scanner將長源距與井BE-1將長源距相結合,在6英尺的接收器陣列上有13個軸向接收點,每個接收點有個以45個間隔繞儀器,放置8個接收器,儀器總計有104個傳感器,在接收器陣列的兩端各有一個單極發射器,另一個單極發射器和兩個正交定向偶極發射器位十儀器下部較遠處,可接收在徑向、周向和軸向上縱波和橫波慢度。
1.4套管鉆井測井
套管測井技術是隨著石油需求量的增長而發展起來的,它能夠突破時間的限制,讓勘探人員在任何時候都能了解到自己需要的測井數據。利用對這此數據的分析,勘探人員就可以對出產層的產油量和出水量進行具體的判斷,并且確定出油層中石油的飽和度。除此之外,套管測井技術還能應用到老井中,幫助尋找剩余石油,并對油田的生產清況進行動態監控。
1.5可發性石油測井技術
在整個有天開發期間進行的全面是測井活動被稱作開發性石油測井技術。其主要的任務是油田儲備層評價開發和油井作業實施以及井下技術狀況監測和效果評價等。其主要目的是評價剩余石油儲藏飽和度、生產測井以及井間測井等。
2石油測井技術發展趨勢
經過了近一個世紀的發展,測井技術己經成為石油氣開發勘探的重要需求質疑,也是石油工業的主要動力之一?茖W技術相關領域的技術進步也促進了石油測井技術的發展。
。1)石油測井采集正在向集成化和單點測量發展,以便適應復雜儲油層等非均勻地質需要。分散項目的測量時一種高精準度的組合式測量,主要適應質量和效率的需求。隨養套管井和隨鉆電阻率測井技術的不斷完善,己經能夠逐步適應復雜井礦探井的要求以及老油井測井技術評價等。
。2)從測井資料應用這方面講,單井的處理解釋技術會逐漸朝著多井綜合的方向發展,促進解釋符合率的提高。為了能夠準確獲取地層的實時數據,評價的方式也從靜態轉變成了動態。從現階段的發展來看,對于非均質和具有向異性的地層評估上,會逐漸實現測井技術和相關資料的綜合應用,這也是測井資料實際應用的發展目標和方向。因此,測井的應用軟件會朝著功能一體化的方向不斷發展,以便能同時滿足不同的測井需求。
(3)從技術和設備上來看,為了滿足地質勘探工作的需求,上述測井技術和相關的儀器設備必然會朝著高效率、高性能、高精確度、高穩定性和網絡化的方向不斷發展,而具體的測量方法也會逐漸實現多波、多源、多譜和多接收器的方向發展。另外,三維立體成像也成為了未來測量參數的主要方向。
在測井技術的發展過程中,如果能將電源、集成傳感器和電子線路結合起來使用,就能降低成本,并提高測井工作的效率。同時,套管測井技術在老油田中得到廣泛應用,井下永久傳感器的技術也取得了較大進步,隨鉆測井技術的數據傳輸效率不斷提高,儀器設備的穩定性和安全性加強等等這此現象都表明,石油測井技術在未來具有廣闊的發展空間。
3結語
測井技術的應用,為石油勘探工作提供了新的技術手段同時也減輕了工人的勞動強度,提高了石油勘探與開發的效率。各種新的測井技術的廣泛應用,將會使石油勘探和開發更加深入的進行,為國民經濟的發展提供源源不斷的動力支持。
隨鉆測井技術進展和發展趨勢 篇2
一、近幾年測井技術新進展
1電纜測井測量精度大幅提升,功能得到擴展
近年來,電纜測井技術進入平穩發展期,雖未推出革命性的系列技術,但在原有電、聲、核等測量原理的基礎上,發展了許多新的測量方法、新技術和新工藝,電纜測井技術的測量精度得到大幅提升,功能也越來越完善。
新型高分辨率巖性掃描成像測井儀Litho Scanner
斯倫貝謝公司正式推出了基于14MeV脈沖中子發生器的新型高分辨率巖性掃描成像測井儀Litho Scanner,該儀器可在井場提供高分辨率能譜測井數據,實時定量分析復雜巖性地層的礦物成分及有機碳含量。主要技術特點包括:
1)準確的總孔隙度定量分析和儲層質量量化評價;
2)俘獲譜和非彈性伽馬譜成功組合使用,精確確定總有機碳TOC參數;
3)提供準確的鎂含量,區分白云巖和方解石;
4)儀器的測量值不受巖芯標定和復雜解釋模型限制。
Litho Scanner較之前的巖性識別技術ECS具有明顯優勢(見下表)。
新型多分量多陣列感應測井儀MCI
多年來,陣列感應測井在改善常規和非常規儲層評價方面發揮著重要作用,這類技術主要采用多頻單陣列或單頻多陣列方式進行測量。為了滿足不斷增加的各向異性儲層評價需求,哈里伯頓公司研發了新型多頻多陣列MCI儀器,該儀器具有1組發射線圈(軸向線圈和正交線圈)和6組接收線圈,在12~84千赫范圍多個頻率上順序激勵每個發射線圈(X、Y、Z方向),測量每個接收線圈的信號。
MCI的主要特點是,采用多個頻率和多個陣列在垂直或大斜度井中測量所有張量數據,然后利用快速數據處理算法和軟件系統,準確計算出地層水平電阻率、垂直電阻率、傾角和走向等。儀器具有較強的適用性,可在垂直和大斜度的水基泥漿井、油基泥漿井和空氣鉆成井中使用。
新型高分辨率油基泥漿微電阻率成像測井儀Quanta Geo
盡管近年油基泥漿微電阻率成像測井技術取得了一定進步,但受成像質量不高等因素限制,仍落后于水基泥漿微電阻率成像測井技術,特別是在深海低阻地層中,油基泥漿微電阻率成像測井的成像效果較差。斯倫貝謝公司研制的新型油基泥漿微電阻率成像測井儀Quanta Geo,由探測器、供電部分和采集部分(含測斜模塊)組成。
其中,探測器部分有8個極板,安裝在2組間隔3.6英尺的支撐臂上,每組支撐臂上4個極板位于相同的測量深度上,極板與支撐臂之間由旋轉接頭連接,可以軸向旋轉15°,所有6個支撐臂完全獨立,可變換節面角,測井時無需使儀器完全居中,便于在各種剖面和傾角的井中測井。
與常規成像測井儀不同,新型高分辨率油基泥漿微電阻率成像測井儀的測量全部在極板上實現(見下圖),且頻率(兆赫)高于以往的任何成像儀器。極板中心裝有一排鈕扣電極,屏蔽電極環繞著鈕扣電極,兩個回流電極位于屏蔽電極兩側。鈕扣電極和屏蔽電極基本保持相同電位,共同形成電流發射極,兩個回流電極的電位也基本保持相同。新型儀器的測量結果具有更高的分辨率、更大的井眼覆蓋范圍,受環境影響也更小。
2隨鉆測井系列不斷完善,探測深度和數據傳輸率逐步提高
多層位地層邊界探測技術PeriScope HD
為了更準確地探測多層位、多方向的地層及流體邊界,確定邊界方位,以便在碎屑巖或碳酸鹽巖等復雜地層中優化井位布置,斯倫貝謝公司推出了多層位地層邊界探測技術PeriScope HD。該技術可獲取方位伽馬、多深度電阻率、深方位成像及隨鉆環空壓力(APWD)等數據,定量評價地層和當量循環密度,在含薄層、隔層的多種儲層類型中提供較好的地質導向服務。
結合反向對稱測量的隨機反演模型,能夠準確地預測地層傾角,從而更好地在復雜地層導向,確保井筒穿過儲層最佳甜點,有效增加產能。PeriScope HD技術通過提高信噪比可降低地層邊界的不確定性,更精細地描繪儲層邊界和流體界面。
此外,該儀器的一項全新質量控制指標可用于驗證實時解釋結果,包括反演數據的不確定性,從而得到更準確的儲藏模型和儲量估值,優化未來的井位設計。
油藏隨鉆成圖技術GeoSphere
斯倫貝謝公司推出的GeoSphere油藏隨鉆成圖服務,利用深探測定向電阻率測量儀器和專用的實時解釋方法,有效識別地下巖層和流體邊界特征,優化井眼軌跡和地質導向,完成多層邊界繪制。該項服務采用全新的數學反演方法,通過模塊化多頻測量,獲取多種地層電阻率、傾角和儲層厚度等數據,進而實現實時、自動隨機反演。
GeoSphere儀器分為675和825兩種型號(見下圖),分別適用81/2~97/8英寸和121/4~143/4英寸井眼,探測深度達100英尺,可準確指導鉆達目標油藏,無需鉆領眼,從而大大降低鉆井風險和成本。利用GeoSphere技術還可確保井眼保持在目標儲層范圍內,遠離流體邊界,提高油藏接觸面積。該技術可對專業人員開展地震解釋結果和地質結構模型完善工作提供有力保障。
新一代MWD小井眼隨鉆測量儀DigiScope
在深井、超深井的隨鉆數據傳輸過程中,受井深距離影響,泥漿脈沖信號在傳輸至地表時會出現信號衰減,降低了數據質量。斯倫貝謝公司開發出新一代小井眼隨鉆測量儀DigiScope(見下圖),儀器采用平滑相移鍵控(SPSK)遙測方法,實時完成井斜、方位、工具面、方位伽馬、振動與沖擊、壓力等的測量,可為大位移井、陸上和深海小井眼井實時提供地質導向和油藏描述服務。
該儀器的工作頻率為0.25~24赫茲,最大數據傳輸速率36比特/秒,較常規傳輸速率提高了6倍。通過采用新型調制算法,將DigiScope技術與新型數據壓縮平臺Orion Ⅱ結合,可使數據傳輸速率提升至140比特/秒。如果采用加工后的微粉化重晶石鉆井液進行鉆井作業,可將隨鉆測量(MWD)信號強度提升一個數量級。
3地層測試與采樣技術優化升級,應用效果良好
三維流體測試與采樣技術Saturn 3D
斯倫貝謝公司推出的自密封Saturn 3D探頭技術,可實現井眼周圍地層中真正的三維環形流體流動,使獲得有代表性的地層流體和流體取樣及挑戰性環境下(低滲透、重油、未固結地層、不規則井眼等)的井下流體分析(DFA)所需時間大大減少。
Saturn 3D的4個橢圓形徑向探頭分布在儀器四周,間隔90°(見下圖),每個探頭的表面流動面積均為19.86平方英寸,是傳統探頭最大表面流動面積的2倍以上,4個探頭的總流動面積達79.44平方英寸,是傳統標準探頭的500倍。
探頭邊緣四周安裝了64個獨立的重型彈簧,并在芯軸四周安裝了2個大直徑重型彈簧,彈簧系統較大的累計閉合力能夠保證圓形探頭的回收,使作業風險降到最低。該儀器的探頭排列有助于流體沿井眼四周形成環形流動,快速清除井周的泥漿濾液,抽取未被污染的地層流體。較大的流動面積可誘發和保持低滲透地層、未膠結巖地層和稠油油藏的流體流動。
地層流體采樣系統RCX Sentinel
相較于常規流體取樣技術,貝克休斯公司新推出的RCX Sentinel技術采用聚焦取樣探頭模塊,封隔器配有兩個同心的環形流體入口。當封隔器貼靠地層時,通過不同的管線和泵出模塊將流體分別引入不同入口。獨立的外圍入口充當泥漿濾液向中心入口流動的屏障,單獨控制與每個入口連接的流體泵,可以優化流速。
通過對地層/井眼界面的流速進行優化,可以將被污染的流體引入外圍入口,使純凈流體進入內部流動區域,進而獲取純凈流體樣品。RCX Sentinel系統可快速開啟和關閉取樣筒,確保純凈流體不受干擾進入單相取樣筒,從而獲取較高純度的地層流體樣品,且作業時間節省50%以上。
新系統能夠耐高溫高壓,可承受的最高溫度達375Fo(約191℃),最高耐壓達2.5萬磅/平方英寸(約172兆帕),可以在高溫高壓等惡劣環境下使用。
4光纖監測技術快速發展,發展前景廣闊
近年來,光纖監測技術取得較大進展,主要體現在以下三個方面。
1)光纖分布式溫度測量(DTS)
威德福、斯倫貝謝、哈里伯頓等大型服務公司均推出了耐溫達300℃的光纖溫度測量系統,該項技術將光纖轉換成間隔0.5米或1米的若干個溫度傳感器,在測量時,通過詢問器向光纖發送激光脈沖,光纖中的分子振動引起拉曼反散射,通過對比反散射強度來計算光纖的溫度。利用DTS技術對油氣井的溫度剖面進行永久性監測,利于更好地實現油氣井和油藏管理,尤其適用于蒸汽輔助重力驅(SAGD)和注蒸汽采油作業。
2)光纖分布式聲波測量(DAS)
DAS系統使用沿井筒長度方向布放的標準單模光纖,將數千米長的標準電信光纖轉變為微型檢波器陣列,利用相干光時域反射測定技術,觀測因光纖玻璃芯非均質性引起的微弱的反散射信號,并在上部讀寫單元對采樣率、空間分辨率和通道數量等參數進行優化,從而將原始聲波數據從讀寫器單元傳送到處理單元,進行信號的解釋與可視化。
利用該項技術可實現流量測定、出砂檢測、氣體突破、人工舉升優化、智能完井監測及近井眼監測等。
3)光纖分布式應變測量(DSS)
受地質應力或油藏壓力過高等因素影響,套管會出現變形或破裂等情況。為了對套管形態變化進行預防性檢測,優化油氣井生產和開發,殼牌與貝克休斯公司聯合開發了實時套管成像儀(RTCI),可提供連續、實時、高分辨率的套管圖像,監測受油藏壓實、上覆層膨脹和其他地質力引發的套管異常。
截至目前,尚無其他方法能夠在無需下入井中、不干擾生產的情況下,實現同等靈敏度、動態范圍、空間分辨率和響應時間的套管監測。
5非常規地層評價技術備受關注,依然是研究重點
從近幾年測井分析家協會(SPWLA)年會中的論文數量可以看出,正式論文中涉及非常規地層評價領域的文章占比最大,這說明非常規儲層的測井評價依然是難點和熱點。
從研究內容上來看,近年來主要是將測井評價與石油公司儲層研究緊密結合,在采集技術、巖石物理研究、處理與解釋方法研究以及儲層評價等系列技術方面提升優化,形成有地質針對性的測井綜合解決方案。
例如,哈里伯頓公司與Anschutz勘探公司聯合研究的利用微電阻率成像和元素分析數據來識別富含有機質的非常規薄層;斯倫貝謝公司提出一種新的工作流程來精確評價古沉積環境的氧化還原條件等級,量化非常規地層有機質含量,并結合測井與錄井方法,利用軟件對礦物及其比例進行精確識別,計算得到的元素比率對地層評價起到關鍵的指示作用。
6數字巖石物理技術發展迅速,越來越受到重視
數字巖石物理技術能夠克服經驗化的巖石物理數據、理想化的巖石物理模型以及難以開展的實驗室實驗等種種限制,可以獲得同一塊巖芯的幾乎所有巖石物理特性及其相互關系;而對于一組給定的流動單元、相或者巖石類型的若干巖芯,還可以通過高分辨率成像、細分以及特征值的`計算與處理,獲得這些巖芯的巖石物理特性變化趨勢或規律,因此該項技術一直被測井界所推崇。
近幾年,建立在孔喉尺寸級別上大量巖石物理實驗的嚴格的數值模擬技術不斷涌現,包括成像、計算、模擬等,這不僅降低了鉆井取芯工作量,加快了低滲透巖石物理測量進度,提高了數據精度,也極大地提高了非常規復雜儲層巖石物理研究水平和能力。預計未來數字巖石物理技術將在測井評價與分析方面發揮更重要的作用。
7測井軟件系統不斷更新,構建綜合解釋評價平臺
近年來,測井軟件系統方面也獲得了新進展。CGG公司的powerlog測井分析軟件系統,可快速滿足單井、多井的測井資料分析任務,在單井壓裂分析與評價方面有特色。PARADAM公司的Geolog 7.2測井解釋系統在油藏背景的測井評價方面具有特色。斯倫貝謝公司的Techlog 2015版平臺,能夠把所有的井筒數據集成到一個高度直觀的應用模塊中進行分析,且支持跨學科的復雜工作流程。
二、測井行業發展趨勢
1國際先進測井技術仍將以大型測井服務公司引領為主
從近幾年測井新技術、新儀器的推出情況來看,國際先進測井技術壟斷的格局依舊存在。斯倫貝謝、哈里伯頓、貝克休斯等大公司仍主導著全球測井技術的發展方向,在儀器研發、基礎研究、資金投入等方面都處于領先地位。
2015年,斯倫貝謝公司在已有產品基礎上開發出GeoFlex井場巖芯定量分析與成像裝備、proVISION Plus核磁共振隨鉆測井儀器等前沿技術;貝克休斯公司推出的新一代水泥膠結測井儀Integrity eXplorer,代表著該領域的世界最新水平。由此可見,國際先進測井技術仍將以大型測井服務公司引領為主。
2隨鉆測井技術向縱深發展,測量系列日趨完善
由于地層界面的變化和儲層的非均質性越來越強,加大隨鉆測井儀器的探測深度能夠更好地探測儲層邊界及油氣水界面,了解地層界面和儲層性質的變化情況,使井眼軌跡保持在儲層以內并同儲層界面保持一定的距離,遠離油水界面,從而起到更好的勘探生產效果。目前,隨鉆電阻率測井的探測深度已經增加到30米,利用深探測定向電阻率測量、實時解釋方法和油藏隨鉆成圖服務,可以有效識別地下巖層和流體邊界特征,進行油藏多層邊界繪制。
近年來在全球隨鉆測井領域,既有隨鉆核磁共振測井儀、自然伽馬能譜隨鉆測井儀等新型儀器推出,也有利用隨鉆測井資料開展水平井的儲層評價與巖石物理研究,還有在成熟的常規隨鉆技術基礎上加入了新的成像測井系列儀器。隨鉆測井技術正在向縱深發展,測量系列更完善,解決地質難題的能力也更強。
3地層測試技術需求不斷增加,未來應用范圍廣泛
地層測試技術的最新進展表明,儀器探頭的數量已經從1個增加到4個,可以從井眼周圍4個方向開展壓力測試和流體采集,從而實現三維壓力測試和流體采樣。此外,探頭表面流動面積大幅增加,使低滲、未固結和含高粘度流體地層的測試和取樣時間大幅減少。
隨著目標儲層愈加復雜,地層評價難度越來越大,未來對地層測試技術的需求將不斷增加,其應用范圍將進一步擴展。
4測井解釋評價軟件向多學科一體化方向發展,更重視油氣藏綜合評價
經過數年發展,測井軟件系統已不是單一的測井解釋評價,而是向多學科一體化方向發展,與巖石物理實驗分析、硬件的結合更加緊密,更加重視運用綜合井筒數據對儲層進行全面評價和整體解釋。通過實現平臺化、模塊化和系列化,油氣藏綜合評價已經成為未來測井解釋評價軟件發展的主體趨勢。
5測井基礎理論方法研究更加重要,分析技術與手段日益豐富
近年來,國際大型石油公司、服務公司以及涉及油氣領域的綜合大學,在測井基礎理論方法研究方面投入巨大,形成的解釋方法、解釋模型得到了很好的應用。
例如,貝克休斯公司為了提高水泥膠結測井的精度與可靠性,研究了一種新型電磁聲波換能器,通過改變磁場和線圈結構,使換能器發出不同模式的波,可用于空氣鉆成井的水泥膠結測量,實驗證實了這種換能器測井儀器的穩定性,形成了在測井理論、方法等方面的前沿性研究成果。
BP公司聯合貝克休斯公司研究了高頻介電測井儀器在介電各向異性測量的敏感性,并基于漸進分析和數值模擬結果,針對不同的儀器結構、相對傾角、頻率和地層參數,取得了一些介電各向異性敏感性研究結果,新方法具有扎實的測井基礎理論作支撐。
可見,在測井技術的未來發展道路上,測井基礎理論方法的研究具有至關重要的作用,通過不斷的深入研究和探索,分析技術與手段將日益豐富。
三、結語
當前地層評價對測井技術要求越來越高,全球測井行業繼續保持穩定發展,技術進展主要集中在傳統技術的性能提升、新技術的系列完善以及前沿技術的探索研究等方面。伴隨著國際油價振蕩、技術服務市場收緊等復雜環境,測井技術發展將面臨嚴峻挑戰。
我國測井技術發展雖然起步較晚,但近十幾年來,通過實施”學習、跟隨、追趕”的技術發展戰略,并適當增加科研人力物力投入,我國測井技術已經取得顯著進展。電纜測井方面,成功研發出了以EILog、LEAP為代表的電纜測井技術,大大提高了國內測井成套裝備的技術水平,并形成了”三電兩聲一核磁”等成像測井儀器系列,但與國外電纜測井技術的飛速發展相比,仍存在一定差距,需要持續開展重點新技術和新儀器的研發工作。
隨鉆測井、地層測試及前沿技術等方面與國外差距明顯,在研發力度和應用規模方面均處于落后狀態,必須緊跟技術發展趨勢,借鑒國外先進經驗,加快發展步伐。當前全球范圍內的大型測井公司正處于格局調整的關鍵時期,可酌情開展國際間合作或并購,把握國外大公司重組整合機遇,提高研發起點,推動測井技術跨越發展,增強我國測井行業的競爭力。
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