GeoSteering——一种应用随钻测井资料的定向钻井新技术

本文以一口墨西哥湾水平井的钻井过程，具体介绍了应用GeoSteering技术的方法。GeoSteering(Geologic steering)是一种采用随钻测开地层评价资料，进行水平定向钻井的新技术。GeoSteering是Anadricll公司的商标。地质导向(GeoSteering)技术使用实时的随钻剃井地层评价资料为开身轨道导向，让其保持在产层层段内。不是象常规钻井那样：让钻头跟踪预定的几何设计井身轨道。安装在钻台上的GeoSteering屏幕装置，是IDEAL-WIS(综合钻井评价和测井一井扬信息系统)的一个组成部分。IDEAL-WIS于1993年投入商用。     

基于LSTM神经网络的随钻方位电磁波测井数据反演

随钻方位电磁波测井仪器在地质导向和储层评价等方面具有重要作用,但其测量响应不具有直观性,需要用反演方法获得地层信息,高斯–牛顿法、随机反演算法等传统反演方法计算速度较慢,难以满足实时反演的要求。为此,提出了一种基于长短期记忆人工神经网络（LSTM）的新反演方法,用于求取地层电阻率。首先,基于广义反射系数法建立正演算法,完成样本集的制作;然后,搭建LSTM神经网络模型,基于样本集进行训练和测试,通过遍历的方法优选出合适的网络参数;最后,在测试集上完成电阻率的反演,将反演电阻率与正演电阻率进行对比,对比反演所需时间和相对误差,并在测试集中加入白噪声验证了模型的抗噪能力。研究结果表明,模型能够准确快速地反演地层电阻率信息,能够满足对含有噪声数据的反演需要,具有较好的鲁棒性。此反演方法为测井资料处理提供了新的思路和方向。     

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。      

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.     

随钻测井新进展

在西方，测井分为电缆测井和随钻法测井两大类。在水平井、大位移井和大斜度井中，电缆测井难以进行，随钻测井正在代替电缆测井难以进行，随钻测井正在代替电缆测井。进入２１世纪，在垂直井中，随钻测井也会部分代替电缆测井。根据预测，到那时，随钻测井与电缆测井各占５０％，这会引起世界测井技术的重大变革，并将发展成为瓣兴的测井工业。     

随钻电阻率测井仪器的实现

介绍最新研制的随钻电阻率测井仪器的测量原理，实现方法，并具体分析电路硬，软件的设计以及元器件选择中应注意的问题，多次模拟运行试验表明，该仪器达到了设计指标，性能良好，稳定可靠。     

随钻测井综述

在收集随钻测井文献基础上,介绍了随钻测井的数据传输特点、测量环境和数据采集特点,以及声、电、核三方面随钻测井发展水平和随钻测井发展引起的解决问题的新途径。通过分析随钻测井在大斜度井、水平井和困难环境井中的应用、地质导向应用、实时特性、侵入前测井特性、时间推移特性和环井财测量特性等指出了应用潜力和发展前景。     

用实时高分辨率随钻电阻率测井成像指导沉积岩钻井地质导向

一种新的随钻电磁测井仪器提供深探测定向响应，用于定井位和大斜度井／水平井地层评价。为了将仪器测量资料用于实时钻井导向或其它钻井决策，必须提供一种实时的解释方法。为此，我们开发了一种基于模型的参数反演技术，可以用原始的定向测量数据计算仪器到层界面的位置，还能计算地层电阻率。 这种反演可以按照完全自动的模式进行，不需要用户的干预而直接进行快速直观解释，也可按照交互式模式进行反演，使用设定的限定条件使反演结果更加准确。在自动解释模式中，所有可用的实时测量资料都对照一个简单的三层模型进行反演。反演中，使用一个快速的近似模型计算仪器对两个边界的响应，对厚层能给出满意的结果。这一反演算法对多种模型进行转换，从简单模型到复杂模型，最复杂模型使用多达6个参数，包括仪器到上下围岩的距离，各向异性地层的电阻率，以及上下围岩的电阻率。然后在物理限定条件中加入Akaike地层标准（适用于较简单的模型），选择拟合这些数据的最简单模型。 为了使专家模型的解释更加精准，数据解释可逐段进行。专家模型是逐点建立的，或者所有的数据都对照一个通用的层状结构进行反演，以确定所有层的电阻率和厚度。这一同时反演方法减少了随机测量的不确定性或环境误差。该技术也提供了一种估算视倾角的方法，这对于储层描述和大斜度井、水平井应用是必不可少的。 用人工合成例子说明这种解释方法的有效性，再用该仪器的现场测量数据的解释说明其有效性。现场数据的反演结果证实了一长段地层构造的解释是一致的。现场数据还揭示出，储层是侧向各向同性的，说明单靠三维地震测量进行精确的导向是不够的。     

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。     

高精度随钻成像测井关键技术

为了解决随钻地质导向系统距离钻头远、检测信息少和检测精度低的问题,基于随钻扇区扫描原理,结合MEMS动态工具面检测技术、近钻头伽马旋转累计计数成像采集算法和随钻电阻率动态PID调节发射驱动成像采集算法,研制了高精度近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率成像测井仪,实现了近钻头伽马16扇区测量与随钻电阻率128扇区测量。现场试验结果表明:随钻采集到的近钻头伽马成像测井数据可为复杂油气藏地质导向钻进提供技术支持;随钻电阻率成像测井数据与电缆测井数据吻合,可为随钻地层评价提供可靠数据。研究表明,利用近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率测井仪可以获得高精度的测井数据,为地质导向和地层评价提供支持。      

随钻方位声波发射换能器性能数值模拟分析

发射换能器作为随钻方位声波测井仪的核心组件,其工作性能直接影响井周方位信息的探测精度。研究了一种适用于随钻方位测井的瓦片状声波发射换能器,利用有限元数值方法模拟了该换能器的响应特性,考察钻铤和换能器尺寸对方位声源谐振频率及水平指向性的影响。结果表明,瓦片状声波发射换能器的谐振频率随着换能器高度或开角增加而降低;钻铤以及换能器开角是影响随钻方位指向性的重要因素,存在钻铤以及减小换能器开角均使得井周方位分辨率明显提高。为随钻方位声波发射换能器设计提供了理论依据。     

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。      

随钻方位电磁波电阻率测井仪分段组合线圈系设计

针对现有随钻方位电磁波电阻率测井仪地层层界面检测灵敏度较弱且层界面探测深度较浅的问题,设计了分段组合线圈系,并采用理论分析和仿真试验的方法,对不同线圈系的测量响应进行数值模拟计算,分析了层界面位置和距离变化对分段组合线圈系测量响应的影响规律。数值模拟结果表明,分段组合线圈系的感应电动势信号幅值明显高于现有线圈系的感应电动势信号幅值,其层界面探测深度约为1.70 m,优于现有线圈系的层界面探测深度。研究表明,分段组合线圈系可提高测井仪器的地层层界面检测灵敏度和层界面的探测深度,这可为随钻方位电磁波电阻率测井仪器的研制提供理论支持。      

随钻电磁波传播电阻率测井的快速反演新方法

电磁波电阻率井是随钻测量的重要方法,提出了一种旨在提高电磁电阻率测井纵向分辨率的快速反演方法,该方法首先根据实际井曲线提出划分地层界面的边界条件,要求正演模拟在地层子区间的信息熵极值点处与实测曲线吻合,数值模拟和实际应用的结果证明该方法可以快速,有效地提高电磁波传播测井的纵向分辨率,增强测井仪器的薄层响应。     

新一代集成随钻测井平台

斯伦贝谢油田服务公司研制的新型随钻测井平专类似标准的三组合测井服务平台，缩短了仪器与钻头的距离，提高了组合能力，同时还为随钻测井领域提供了新的测量服务，例如∑测量和元素俘获测量等。利用该仪器第一次实现了在井场对地层特性和钻井环境的完整复杂的数据解释。新仪器提高了操作时效，增加了穿透能力，增强了系统的稳定性，尤其是在仪器中利用中子发生器代替镅一镀源消除了作业中的放射性源带来的危险。     

随钻方位电磁波仪器探测电阻率各向异性新方法

随着随钻方位电磁波仪器在大斜度井和水平井中的广泛应用,电阻率各向异性已成为影响地质导向和地层评价准确性的主要因素之一。以Baker Hughes公司的APR仪器为例,根据随钻方位电磁波仪器多分量的特点,采用数值模拟方法分析电阻率各向异性对仪器各分量信号响应的影响,利用对称发射补偿测量来增强或消除各向异性的影响,并采用正反演方法确定地层电阻率各向异性。模拟结果表明:磁场信号轴向分量与电阻率各向异性在相对井斜角0°~90°内呈单调递增关系;磁场信号横向分量与电阻率各向异性呈抛物线规律,在相对井斜角为0°和90°时影响为零;随钻方位电磁波电阻率仪器不同分量进行组合可以确定地层电阻率的各向异性。对方位电磁波响应曲线数据进行三参数反演得到地层水平电阻率、垂直电阻率以及相对井斜角,利用反演后的测量资料可以提高地层评价和地质导向的准确性。      

国外方位电阻率测井调查分析

从国外斯伦贝谢公司发表的两种方位电阻率成像测井仪ＡＲＩ和ＨＡＬＳ有关文献出发，全面分析，总结了这两种方位电阻率成像测井仪的工作原理，探测能力，优缺点，以及它们在裂缝，薄层识别评价和计算地层倾角等的应用。     

直接数字频率合成技术在随钻电阻率测井仪电路设计中的应用

直接数字频率合成技术(Direct Digital Synthesize,DDS)具有频率分辨率高、输出频率稳定、功耗低等优点.分析研究了DDS技术的基本原理和DDS芯片AD9850的工作特点,介绍了它在随钻电磁波电阻率测井仪信号源设计中的应用,并给出了它和DSP处理器的硬件接口和程序流程.试验结果表明,利用DDS技术产生的信号能满足测井的需要,为随钻电阻率测井技术提供了新手段.     

基于Akima插值的随钻测井数据实时处理方法

为解决随钻测井实时数据采样密度不均匀造成的"黑点"及"拉直线"问题,提出了一种随钻测井数据实时处理方法.首先,利用薄层阈值法结合峰峰/谷谷比值法进行实时数据奇异点检测与剔除,消除随钻测井高频振荡干扰造成的"毛刺"现象,提高实时随钻测井曲线信噪比;然后,对实时获取的随钻测井数据进行网格化分析,利用Akima方法建立随钻测井实时数据重采样模型,实现随钻测井实时数据网格化及采样间隔等间距化处理.将该方法应用于实际的随钻测井实时数据处理,处理后的随钻实时数据与内存数据对比表明,最大相对误差10.92%,比常规方法减小6.06百分点;平均相对误差8.73%,比常规方法减小3.46百分点;相关系数0.980 8,比常规方法增大了0.040 2.研究结果表明,薄层阈值法结合峰峰/谷谷比值法及Akima方法,能解决随钻测井实时数据的"黑点"及"拉直线"问题.      

LWD地质导向无线随钻测量仪器现场使用问题探讨

带地质参数无线随钻测斜仪是国际上在石油钻井领域应用非常广泛的一种测量仪器。它是在定向无线随钻测斜仪—MWD的基础上发展起来的一种代表钻井和勘探水平的一种先进装备,这种仪器和技术主要应用于定向探井、水平井钻井施工过程中,是水平井开发特别是薄层、边沿等油藏的重要工具。文章结合LWD自引进以来进行的200多口井的使用情况,对仪器损坏的现象及原因进行了分析,对维修保养人员、现场操作人员以及使用环境都做了要求,并提出了有效保护仪器的措施。事实证明,通过采取这些合适的措施,能有效保护井下仪器、延长仪器的有效工作时间、提高施工效率、降低施工成本,对同类型仪器的施工具有一定的借鉴、指导意义。