水平井随钻电磁波测井实时正反演方法

基于层状地层随钻电磁波测井伪解析公式,提出边界最优匹配技术,来实现对钻遇地层结构的自适应截断;同时提出散射场一次反射/透射波高阶渐近与扣除方法,极大地提高了索末菲积分的收敛速度,克服了传统数字滤波积分方法精度低、适用性弱等问题,实现了对随钻电磁波测井正演的加速.利用邻井或导眼井等先验信息,通过对地层模型进行交互式调整,...     

随钻方位电磁波电阻率测井技术与地质导向应用

随钻方位电磁波电阻率测井可在地层中预测电阻率界面,指导钻井轨迹实时调整以钻遇储层甜点,在大斜度井和水平井油藏勘探开发中的应用日益广泛.介绍了新型随钻方位电磁波电阻率测井仪器(DWPR)的研制和应用情况.基于电磁全分量测量设计理念,该仪器采用倾斜发射-倾斜接收的双斜正交线圈系测量结构进行地层边界探测和地层评价.DWPR仪器在典型地层模型下的响应表明,该测量方式下的方位电阻率、地质信号及成像信息,可有效反映地层电阻率、方位及各向异性等特征.针对DWPR仪器特有的电阻率信号、方位信号,基于阻尼最小二乘原理,开发了实时边界反演地质导向软件.新型随钻方位电磁波电阻率测井技术在中国近海进行了50余口井的地质导向应用,实时地层边界反演结果均符合油藏地质认识,有效指导水平井钻进过程,大幅度提高了储层钻遇率.     

倾斜各向异性地层随钻电磁波测井响应模拟

为实现实时随钻地质导向和储层精细评价,深入认识倾斜各向异性地层随钻电磁波测井响应特征,基于赫兹矢量位函数,将任意方向的磁偶极子源分解为水平方向和垂直方向分别求解.低角度时采用高斯积分,高角度时利用Hankel变换对Bessel函数进行积分,实现了倾斜层状各向异性地层随钻电磁波测井响应的模拟,将结果与EM1D的模拟结果进行比较验证算法的正确性.通过对不同模型条件随钻电磁波响应的模拟,研究地层各向异性系数、发射频率、井斜角等参数对随钻电磁波测井响应的影响.井斜角较小时视电阻率主要反映水平电阻率随井斜角增大而增大;视电阻率逐渐由水平电阻率向垂直电阻率过渡.当地层各向异性系数与井斜角较大时,测量信号将远大于水平电阻率甚至超过垂直电阻率;井斜角越大,发射频率越高,随钻电磁波视电阻率受地层各向异性影响越大,且相位差电阻率较幅度比电阻率更加敏感.     

基于随钻测井的地质导向解释系统研究与应用

通过理论分析和方法研究,实现了地层岩性定性判别和流体性质识别;随钻测井资料预处理和标准化后,可以利用两条随钻测井曲线实时识别地层岩性;经过垂深校正,可以直接与直井测井曲线进行对比分析,并采用直井参数解释方法对所钻遇地层进行随钻地层参数解释,通过邻井对比再结合地质、钻井等资料进行随钻地层评价;提出了从测井曲线中提取小层对比信息和极值方差聚类自动分层方法,实现了所钻地层的层位和岩性对比;研发了水平井地质导向测量参数随钻解释系统。实践表明,水平井地质导向测量参数随钻解释系统能够较好地指导油气藏评价和水平井地质导向钻井施工,随钻解释成果与电缆测井解释成果相比具有很高的可比性。实施地质导向钻井技术的前提是将随钻测井数据与储层地质特征进行实时对比和评价,从而有效控制井眼轨迹的走向。建立实时解释平台是实现地质导向钻井的基础工作,而研发基于地质导向钻井的测量参数随钻解释系统可以为地质导向钻井井眼轨迹控制提供决策依据。     

多尺度随钻方位电磁波测井系统响应特征研究

为了及时发现地层构造变化,规避钻井风险的同时准确评价地层,要求随钻测井仪器具备尽可能大的探测深度和较高的分辨率,而单一尺度的测量结果难以同时满足上述要求。为此,模拟研究了超深随钻方位电磁波和随钻方位电磁波测井系统的探测特性,分析了该测井系统的探边能力和分辨率,并探索了其对钻前地层界面的探测效果;然后,采用拟牛顿法,进行了多尺度随钻方位电磁波测井资料的精确快速反演。研究结果表明,通过增大源距、降低频率的方式,超深随钻方位电磁波测井的探边能力达到数十米;与小尺度随钻方位电磁波测井联合使用,通过反演可以实时获取油藏电阻率剖面信息,从而实现近远井不同范围内的地质预测、地质导向和油藏描述。      

OnTrak随钻测井资料在冀东油田地质导向中的应用

贝克休斯公司的OnTrak MWD/LWD平台可提供多频电磁波传播电阻率和方位自然伽马随钻测井服务,为水平井地质导向决策提供实时的测井资料支持.电磁波传播电阻率较大的探测半径及边界响应特征有助于及早确定储层或油水、气水边界位置;基于方位伽马资料.既可实时计算视地层倾角,也可通过数据成像拾取真地层倾角,实时进行构造研究分析.在冀东油田,通过对OnTrak录取到的方位伽马和电阻率资料的实时分析,结合其他资料,指导水平井施工,较好地实现了地质目的,取得了良好的经济效益.     

随钻方位电磁波测井反演模型选取及适用性

随钻方位电磁波测井可提供邻近地层界面的准确位置信息而被广泛运用于实时地质导向钻井,但如何选取合适的反演模型和最优化算法则是决定随钻方位电磁波测井资料反演速度和精度的关键。为此,首先基于降维策略将复杂地层随钻方位电磁波测井资料3D反演问题简化为一系列1D问题,然后探讨不同1D反演模型、反演算法的可行性与反演效果,并给出了两者组合的最优选取方法。数值模拟结果表明,1D反演模型的选取取决于靶层的厚度,而反演算法的选取则依赖于反演模型的层数,即对靶层厚度为4.0 m以上的厚层,应选用单界面反演模型和梯度反演算法组合;当靶层厚度为1.0~4.0m时,仅需将单界面反演模型替换为双界面反演模型即可提供准确的邻近上、下地层界面;对薄层随钻方位电磁波资料,则需采用多界面反演模型和Bayesian反演算法。     

LWD随钻测井系统机械结构设计探讨

LWD随钻测井系统能够实时提供地层和井眼信息,对地层做出快速评价,优化井眼轨迹和地质目标,指导钻进,在大位移井、水平井及其他疑难井中得到了广泛的应用。对中国石油集团钻井工程技术研究院自主研发的DRLWD随钻测井系统中的电磁波电阻率随钻测量系统、中子孔隙度随钻测量系统及数据传输系统的机械结构进行分析,主要对设计中的技术难点和解决方案进行了阐述。总结出井下随钻测井系统机械设计的一些经验和方法。     

基于RSD方法随钻测井曲线实时对比技术研究

水平井测井曲线测深与真实垂直深度对比分析,依靠人工经验对曲线形态进行判断存在较大误差。提出了相对地层深度方法(Relative Strata Depth,RSD)用于水平井随钻测井曲线实时对比,RSD采用三次样条插值函数计算水平井测井曲线垂直深度及RSD刻度,将水平井测井曲线按照地层关系投影至垂直道上,实现多井测井曲线形态和数值的直接对比。该方法能够显著提高随钻测井曲线对比准确度、地质导向精度和工作效率。     

基于灰色关联的地层岩性随钻测井解释方法

随钻测井地层岩性解释的准确性直接影响水平井地质导向钻井的作业质量,地层岩性判别错误会直接导致钻探工作的失利.介绍了一种基于灰色关联的随钻测井实时识别近钻头处地层岩性的方法.该方法从测井相分析的角度出发,充分利用随钻测井资料并从中提取反映岩性的特征参数,建立随钻岩性统计模式,并采用灰色关联分析法实时处理随钻测井资料,进而识别近钻头处的地层岩性.将该方法应用于×油田×井区等2口水平井的地质导向钻井中,及时提供了较为准确的岩性剖面,提高了水平井钻井中的随钻跟踪地质目标层的能力.     

随钻地质导向在S7-59H井中的应用

水平井地质导向技术在地质构造复杂的油气藏与薄油层的开发中发挥着重要的作用,通过地质导向可以提高水平井储层的钻遇率,提高单井产量,降低勘探开发风险。文中系统地建立了视地层倾角的预测方法,以随钻测井资料为基础进行地层精细对比,利用随钻电阻率探测半径的差异进行储层界面预测,结合气测、岩屑、钻时等信息克服了随钻测井仪器零长带来的盲区,指导水平井安全着陆。同时,结合视地层倾角实时预测结果,调整控制井眼轨迹远离储层边界,使储层的钻遇率高达100%。通过对随钻测井资料与电缆测井资料的对比分析,结果表明,随钻测井曲线与电缆测井曲线的一致性较好,随钻自然伽马测井对高伽马储层的识别能力低于电缆自然电位测井,随钻电磁波电阻率的分辨率略低于阵列感应的分辨率,随钻测井资料可以满足储层解释评价的需求。     

随钻电磁波电阻率测井系统在水平井地质导向中的应用——以苏里格气田西区气水关系复杂区为例

水平井开发作为提高单井产量及采收率的重要手段已在苏里格气田得到推广应用,而在气水关系复杂的苏里格气田西区,由于储层出水等因素,水平井产能受到严重影响。为解决该问题,在苏里格气田西区水平井开发过程中首次开展随钻电磁波电阻率测井试验。该随钻测井系统与常规随钻系统相比具有3大优势:一是能够随钻测量地层电阻率,二是随钻伽马测量值为定量伽马,三是测点零长比常规随钻系统短5m。该次试验证明,随钻电磁波电阻率测井仪器性能稳定,测量准确可靠,能真实反映地层物理参数,能有效判断地层岩性及流体性质,可为随钻地质导向提供重要依据。随钻测井与完井电测对比表明,二者数值大小及曲线形态对应性较好。随钻电磁波电阻率测井可为气水关系复杂地区水平井地质导向提供重要依据,具备推广应用的条件。     

倾斜层理地层随钻电磁波测井响应特征

为实时反演、快速重构地层真电阻率,消除常规随钻电磁波测井正演基于含垂直对称轴的横向各向同性(VTI)地层模型仅考虑水平和垂直方向电阻率的局限性,基于并矢格林函数给出一套含倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)地层的随钻电磁波测井正演计算方法。采用各向异性角和各向异性方位来表征TTI地层的各向异性特性,通过数值算例验证了算法的正确性,分析了不同介质情况下的半空间电磁波反射和透射特征,指出使用新算法的必要性。数值模拟结果还表明,TTI地层中,存在临界井斜角和临界各向异性角,在这两个临界角的两侧,随钻电磁波测井响应随井斜角与各向异性角的变化规律相反;此外,在界面处的"犄角"不仅与井斜、电阻率对比度等因素有关,还与各向异性角和各向异性方位有关。图13表3参15     

基于时域有限差分亚网格与共形网格技术的随钻电磁波测井响应数值模拟

为适应大斜度井/水平井钻井需求,提高复杂地层随钻电磁波测井响应数值模拟的计算速度和精度,引入了三维柱坐标系亚网格技术及共形网格技术。亚网格技术针对线圈、井眼等精细结构处采用局部自适应细网格剖分,模拟均匀无限厚地层随钻电磁波测井响应;与传统时域有限差分(FDTD)计算结果进行了精确性对比验证;采用三维柱坐标系共形网格算法,模拟随钻电磁波仪器偏心时的测井响应,与阶梯近似、一维半数值解进行对比。均匀无限厚地层亚网格技术模拟结果相对误差控制在0.8%以内,计算时间约为传统FDTD的19%;仪器偏心时,在计算时间保持稳定的前提下,共形网格技术将模拟精度提高至阶梯近似的3.42倍。以上2种算法可为复杂地层的环境校正和随钻快速反演提供支持。     

大斜度井和水平井随钻测井曲线形态异常分析及在地层划分中的应用

随钻测井在渤海海域大斜度井和水平井中得到了广泛应用,但由于井斜、地层产状以及测井仪器探测范围的影响,所测得的曲线常常在形态上出现一定程度的异常,使得利用随钻测井资料进行地层划分存在许多困难.分析了渤海海域大斜度井和水平井随钻测井曲线的形态异常现象及其影响因素,从仪器探测范围、曲线特征标志以及综合地质录井资料(钻时、岩屑、气体等)等方面就如何利用随钻测井曲线进行地层划分作了探讨,提出了3种地层划分方法,有效解决了随钻测井曲线形态异常带来的地层划分难的问题.     

随钻方位自然伽马成像测井在地质导向中的应用

地质导向根据钻井过程中实时测量的地质和工程参数指导钻头钻进方向,使钻头尽可能在产层内钻进。随钻方位自然伽马成像测井仪器利用多个自然伽马传感器,将带有方位信息的测量数据实时上传到地面用于地质导向。利用地质导向建模软件,分析仪器在钻遇倾斜地层、断层、不同倾斜角地层时仪器响应特征,为实时地质导向提供理论依据。现场利用实时随钻方位自然伽马成像测井资料对水平井钻探进行实时追踪,及时判断钻遇地层的边界位置并调整井眼轨迹,结合其他资料指导水平井施工,较好地实现了地质导向目的。     

随钻电磁波电阻率测井联合反演方法及其应用

针对海上油气田高正压差井筒条件下随钻测井电阻率受钻井液低侵影响的问题,提出了随钻电磁波电阻率测井联合反演方法,设计了一种基于视电阻率曲线分离程度的反演初始值选取方案,通过反演可以获得原始地层电阻率和钻井液侵入深度。数值模拟结果显示,初始值选取精度满足工程应用需求,地层真电阻率和钻井液侵入深度参数反演相对误差小于0.5%。时间推移测井资料分别反演所得地层真电阻率一致,表明该方法稳定可靠。对中国南海西部东方区块随钻测井资料开展电阻率反演应用研究,结合反演成果开展了钻井液侵入规律统计,得到了钻井液侵入深度与地层孔隙度、渗透率、钻井液柱压力、钻井液浸泡时间及地层电性变化等参数的统计关系,其对钻井液侵入预测与评价具有参考价值。该电阻率联合反演方法可推广应用于其他海域随钻电磁波电阻率测井,对储层评价与储量计算具有重要意义。     

随钻电阻率受地层各向异性影响的判别

随钻测井已经成为大斜度井、水平井和小井眼的侧钻多分支井油气藏评价的重要手段,是定向井的关键技术之一。在大斜度井和水平井中随钻电阻率受地层倾角、井斜角的影响比较大,常规各向异性校正处理中,一般针对服务公司提供的校正图版来做手工校正,但基于图版的各向异性校正方法中的各向异性系数较难确定,不利于逐点解释。为此,在考虑到各向异性图版校正数量少、并非完全符合实际地层情况的基础上,应用一种迭代算法来对随钻电阻率受地展各向异性影响进行反演校正。利用该方法对东部X1和X2等井进行了反演校正处理,结果表明该方法能较真实地反映实际地层电阻率。     

随钻电磁波测井中极化角的形成机理及其影响因素模拟分析

在大斜度井和水平井环境中,由于井斜、地层产状以及测量模式等因素的影响,随钻电磁波测井资料在地层界面上容易出现极化角.极化角有助于储层界面的判断,但对电阻率的定量评价带来困难.通过分析指出极化角是由于穿过地层界面的电场不连续造成的.极化角的产生及其幅度受井斜、地层电阻率、泥浆滤液侵入及仪器精度等冈素影响.考虑井斜、泥浆滤液侵入等因素的影响,据此建立随钻电磁波测井响应数学模型.井斜角越大、地层电阻率对比度越高,越容易出现极化角;同样电阻率对比度地层,低电阻率地层极化角更明显;低电阻率泥浆滤液侵入对极化角有弱化作用.该研究有助于正确认识复杂环境中随钻电磁波测井响应特征.     

基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验

为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。