基于随钻自然伽马、电阻率的地质导向系统及应用

地质导向钻井技术的应用体现了随钻测井资料的重要工程价值.总结了随钻自然伽马、电阻率在地质导向钻井中应用的3种测量方式特征,即近钻头测量、基于随钻估计和预测方法的随钻测量、随钻方位自然伽马和电阻率测量;描述了随钻自然伽马、电阻率的实时解释方法,根据不同区域的地质特点、岩性测井特征和储集层的物性特征,将随钻测井数据与事先设定的储层地质特征进行实时对比和评价,完成地层对比、流体性质判别和储层参数解释;说明了随钻自然伽马、电阻率的刻度方法,通过仪器的标准化刻度及量值传递,为定量解释地层提供准确的测井资料;结合实践介绍了利用随钻自然伽马、电阻率实时测井曲线,根据不同岩性和不同层位自然伽马、电阻率的差异特性,结合邻井资料和无孔隙度测井资料条件下的孔隙度解释模型,在工程应用中实现基于随钻自然伽马、电阻率的地质导向系统.     

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。     

近钻头随钻伽马成像快速正弦曲线拟合方法

针对现有随钻测井数据传输速率较低的问题和井下实时获取伽马成像图的需求,模拟分析了近钻头伽马成像测井仪器穿过倾斜界面进入高放射性泥岩层的扇区成像特征,提出了基于扇区伽马成像图的快速正弦曲线拟合方法。设计了近钻头伽马成像测井中的快速正弦曲线拟合固件算法,将最小二乘估计算法和三参数正弦拟合相结合,提取得到正弦曲线的幅度、频率、相位和直流分量等4个参数,为拟合反演形成多扇区伽马成像图提供数据。利用快速正弦曲线拟合方法,测试了用标准岩样构造分层倾斜地层模拟井眼采集的伽马数据,实现了多扇区伽马成像测量值的拟合,且拟合误差较小。研究结果表明,拟合反演得到的8扇区伽马成像图的正弦曲线特征明显,能够准确反映倾斜地层界面信息,验证了快速正弦曲线拟合方法的可行性和正确性。      

近钻头伽马高精度实时成像技术研究与应用

常规随钻测量工具的测点离钻头较远,无法及时准确判断钻头处的地层岩性和倾角,储层钻遇率较低,也不满足储层精确描述的要求。为此,研究了高转速条件下地层伽马射线动态扫描成像技术,以及时判断滑动和复合钻进状态下的地层岩性;研究了地层倾角的计算方法,实现了钻头处地层倾角的准确计算。研究认为,近钻头伽马高精度实时成像技术可以实时测量近钻头伽马、动态井斜角、温度及转速等参数,并进行成像,为实现钻头在储层内的精确控制提供数据。现场应用显示,该技术可以满足地质导向钻井对测量数据的需求,通过对所钻储层的精确描述及时调整钻井轨迹,从而提高优质储层钻遇率。研究结果表明,基于国产化近钻头伽马成像工具的地质导向钻井技术在薄油层、倾角变化快地层等具有较好的推广应用价值。      

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。     

一种新型近钻头地质导向系统的设计与实现

近钻头地质导向系统是开发薄油藏、复杂架构井钻井的必备钻井仪器。本文设计了一种新型近钻头随钻仪器,主要功能包括近钻头井斜测量、近钻头电阻率测量、以及方位伽马成像等。首次在近钻头处采用传播电阻率测量原理进行钻头处电阻率测量,大大提高了地层探测深度,实现了精确地质导向。     

基于随钻测井的地层界面识别方法

随钻测井资料特别是随钻方位性测井资料在地质导向钻井中起着至关重要的作用,可以预测和判断地层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向。通过介绍随钻电磁波电阻率仪器、方位深探测电磁波电阻率仪器和方位伽马仪器的基本结构及测量原理,结合实际应用环境,分析测量仪器在穿越地层界面时的影响因素和边界效应,进而提出利用电磁波电阻率和方位伽马曲线响应特征实现地层界面识别的方法,最后举例说明了随钻电磁波电阻率和伽马成像仪器在地层界面识别中的应用。现场应用表明,研究开发的具有边界探测能力的地质导向技术和装备,优化了井眼轨迹在储层中的位置,降低了打穿油层的风险,提高了储层钻遇率。     

随钻一体化测井仪平台开发

为了满足多深度探测评价钻井液侵入和识别地层岩性的需要,开发了具有电阻率、伽马等多参数测量功能的随钻一体化测井仪平台。基于相移电阻率、衰减电阻率、总量伽马和成像伽马等测量方法,采用六发两收的八线圈系设计方案,挂接了伽马探管、加速度计和磁通门等传感器,同时采用了由发射电路、接收电路和控制电路组成的模块化电路设计方案,并定义了总线通讯协议,建立起了各功能模块之间的信息传递。开发了测井仪平台的固件程序,不仅能够测量相移电阻率和衰减电阻率数据,还能够测量伽马数据和地层方位信息;开发了平台测试软件,能够对仪器进行标定测试及下井前的启动设置,实现仪器控制指令的下发,测量数据的上传,并对电阻率、伽马、井斜角和工具面等数据进行监测和图形化处理。研制的随钻一体化测井仪平台可以为大斜度井和水平井钻井提供丰富的、高质量的测井数据,为地层评价提供所需要的数据,从而为非常规油气储层开发提供技术支持。      

碳酸盐岩储层随钻测井技术难点及其对策——以四川盆地为例

四川盆地碳酸盐岩储层埋藏深、非均质性强,利用随钻测井资料开展地质导向存在构造导向难、空隙空间储层追踪难和轨迹控制难等诸多难题。为此,分析了这类储层多套层系的地质和测井响应特征,提出了构造追踪、储层追踪和地层追踪等针对性的技术思路,并总结了随钻伽马成像、随钻电阻率成像、随钻密度成像、随钻自然伽马、随钻电阻率、随钻中子和随钻密度测井方法在随钻地质导向中的适应性;在此基础上,充分挖掘随钻测井所提供的信息,对常见的4种复杂储层类型(薄层状储层、厚层块状储层、受剥蚀的岩溶储层和页岩气储层)的测井系列进行优化,提出了不同地层和储层条件下适用的5种测井组合(自然伽马+孔隙度+电阻率成像、自然伽马+电阻率成像、自然伽马+孔隙度+电阻率、伽马成像+电阻率、自然伽马)。现场应用效果表明,该方法针对碳酸盐岩不同类型储层首次归纳出应采用的随钻测井系列组合,并且有针对性地指出了在地质导向过程中应注意的重点及采取的导向策略,具有较高的参考和应用价值。     

随钻方位伽马数据成像处理方法

利用随钻方位伽马曲线和伽马图像可以更准确地确定储集层边界的位置,进而更好地指导水平井地质导向施工。介绍了方位伽马仪器结构及测量原理,针对随钻伽马测井存在井周测量数据少、扇区数据相关性高的特点,通过插值处理得到井周连续变化的伽马数据,优选RGB与HSI颜色空间转换方法和特定色谱的静、动态色度映射方法,使得伽马图像更加符合地质图像特点。通过现场随钻测井资料处理,获得了效果较好的伽马成像测井图像,对地层特征的观察和识别更加清晰,降低了打穿油层的风险。     

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随钻测井曲线在地质导向钻井和实时地层评价中有着重要的用途。考虑到实际钻井中常测有一条随钻伽马曲线而未测随钻电阻率和孔隙度曲线这种情况，章介绍了一种实时构造随钻测井曲线并用于水平井钻井的地质导向新方法。该法根据邻井(直眼井或水平井)的测井和录井资料，借助于回归分析法和BP神经网络法，可模拟生成随钻电阻率和孔隙度曲线，利用该模拟曲线可提高地质导向钻井的能力。将该法应用于新疆莫北油田3口水平井的实时钻井中，取得了明显的随钻跟踪地质目标效果。     

近钻头方位伽马随钻测量系统的研制与应用

近钻头方位伽马随钻测量系统采用了伽马探测传感器和角度探测器实现了更为精确的方位伽马随钻测量;在电磁波传输系统中采用了高斯最小频移键控调制技术,提高了通讯信号的抗地层干扰和抗衰减能力,使得仪器具有更好的稳定性;地面信息处理系统采用了集成电路技术,增强了电路系统的稳定性;信号信息处理软件各个功能模块集成度高,操作更为便捷。近钻头随钻测量系统具有对井眼岩性成分进行成像的功能,能够更加直观全面地反映钻遇地层的岩性变化特征,有助于精确地进行地质导向。现场应用表明,近钻头随钻测量系统工作性能稳定,测量数据准确,现场地质导向技术人员能够通过分析近钻头方位伽马曲线形态及时准确地进行地质导向,及时调整井眼轨迹。通过使用近钻头方位伽马随钻测量系统,施工水平井的储层钻遇率得到了明显提高。     

随钻电磁波电阻率温度修正方法研究

随钻电磁波电阻率测量是实时获取地层电阻率并进行地质导向钻井的主流技术。为了分析温度对随钻电磁波电阻率测量精度的影响,针对自主研发的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器,采用吊零刻度与温度标定相结合的方法,通过无磁高温测试装置对仪器刻度标定,对不同温度下的测量结果进行了分段拟合修正。研究结果表明:随钻电磁波电阻率测井仪器测量误差通常包括零点漂移误差和温度漂移误差,修正之后的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器在7.5~110.0℃温度范围内,相位差测量误差不超过0.005°,幅度比测量误差不超过0.01 dB,能够有效分辨薄层,准确测量大动态范围的电阻率变化。所得结果可为随钻电磁波电阻率测量方法的优化提供参考。     

基于MWD和LWD信息估算钻头在地层中的位置

本文基于随钻测井和随钻测量资料,通过对水平井、大位移井等在钻进时测量的实时数据分析,建立自然伽马GR、深探测电阻率Rt与储层厚度H关系模型,以及随钻测井仪器的探测深度、传感器到钻头的距离与地层界面的几何关系模型,计算钻头在地层中的位置和钻头上下倾钻进方向,使钻头沿设计的井眼轨迹或实际地质目标钻进,尽可能地钻达理想的靶点,起到对钻井地质导向的作用。将此法应用于某油气田的水平井地质导向钻井中,明显地提高了有效储层的钻遇率。     

随钻地层评价技术面临的问题、现状与展望

随钻测井资料主要应用于地质导向和地层评价。随着仪器性能完善和理论研究的深入,研究重点已转移到随钻测井资料解释评价上。在前人工作基础上,指出随钻测井地层评价的难点主要有5个方面:仪器设计、测量方式、环境影响因素、解释模型和参数计算。分析了随钻测井仪器在电阻率测井、声波测井、核测井和核磁共振测井中的地层评价功能。介绍了随钻测井数据处理和定量解释技术的新进展。基于大量的数值模拟,从定性的角度对随钻测井响应分析应当注意的问题作出说明。指出了随钻测井解释评价今后的发展方向。     

CGDS近钻头地质导向钻井系统搭载伽马成像技术

CGDS近钻头地质导向钻井系统具有地质参数测点距离钻头近,仪器与螺杆集成等特点。介绍了伽马成像技术的国内外研究现状,及CGDS近钻头伽马成像技术相关研究内容。搭载伽马成像技术的CGDS能够在钻柱复合钻进时对全井壁进行数据测量,实现在超薄油藏中实时精确判断地层属性,精确导向等功能,已在吉林油田成功应用。     

高分辨率随钻电阻率成像测井在四川盆地碳酸盐岩储层的应用

四川盆地碳酸盐岩储层发育层系多、埋藏深,储层物性普遍表现出低孔隙度、低渗透率的特征,储集空间纵横向非均质性强,构造复杂多变,水平井地质导向难度大。Microscope随钻电阻率成像测井仪提供多种探测深度的电阻率成像图形,有利于准确把握储层和构造特征,减少钻井风险。分析了四川盆地碳酸盐岩储层的特征和Microscope随钻电阻率成像测井仪的特点,提出了水平井地质导向中利用成像资料计算地层倾角的方法、判断井眼轨迹与地层空间关系的思路以及切入角的计算方法;提出了Microscope随钻电阻率成像图中裂缝、断层、溶蚀孔洞、溶蚀洞穴、井眼崩落等储层特征的识别方法。实例应用表明,Microscope高分辨率随钻电阻率成像能够有效地应用于地层倾角计算、构造分析和裂缝识别,强化了地质导向实时导向决策的准确性和及时性。