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。     

用时域有限差分方法模拟随钻测井响应

在研究计算随钻测井响应的时域有限差分法的基础上，分析了有钻铤和无钻铤时线圈型随钻测井在均匀介质中的瞬态辐射特性、侵入对随钻测井响应的影响、三层有侵地层模型响应以及多频率信号响应的幅度和相位。分析结果表明，时域有限差分方法不但可以计算常规响应特征，而且可以用于分析瞬态响应，同时计算多频率合成信号的响应。该方法可以成为计算多频率随钻测井响应和多频率相位测井响应的有效工具。     

ProVISION随钻测井系统

ProVISION是斯伦贝谢公司的随钻测井系统,其应用范围:根据随钻实时测得的实时渗透率及自由和束缚流体体积进行地质导向;在无放射源的情况下测量孔隙度;在钻井期间做出完井、侧钻或封堵与放弃的决定,以便节省钻机时间;随钻实时指示产能,预测含水量,直接探测油气。     

随钻前探测电磁波测井响应影响因素分析

随着油气勘探开发领域由构造油气藏向缝洞、薄层、断层等非常规复杂油气藏转移,随钻电磁波边界探测技术在主动地质导向与精细储层刻画方面发挥着重要作用,能够用于探边、避水、预警、前探盐丘、预判高压地层与枯竭层等。随钻前探测电磁波测井仪器采用正交或水平天线,与传统电磁波仪器相比,大大提高了前探距离。阐述了一种随钻前探测电磁波测井仪器的典型天线系统以及相应的前探测响应信号计算方法,应用三维几何因子、镜像源等效法分析了不同磁场分量的前探测敏感性。计算了不同地层电阻率下随钻前探测电磁波测井的响应特征,分析了随钻前探测的影响因素,针对界面两侧地层电阻率对比度、地层电阻率背景值等环境影响因素以及仪器频率及源距等参数进行了分析。数值模拟结果表明,正交或倾斜天线系统的前探距离受天线距离、工作频率、地层电阻率对比度等多种因素影响,通过优化发射-接收天线的排列方式、频率、天线距离等参数,能够获得较大的前探距离。     

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。     

基于hp-FEM的随钻电磁波测井仪器响应正演分析

为研究复杂井周条件下随钻电磁波测井的响应规律,优化仪器参数,开展了基于hp-FEM算法的随钻电磁波测井仪器响应正演研究.根据时谐电磁场理论建立数学模型,考虑边界条件建立了变分方程,采用hp-FEM算法对仪器在二维旋转对称性地层模型中的响应进行模拟.数值模拟结果表明,均匀地层hp-FEM数值解与解析解相对误差仅0.046 3%,验证了正演程序的精确性.在其他参数不变的条件下,发射线圈频率越大,相位差曲线变化幅度越大,且极化角所处位置越靠近真实模型的分界面;仪器的源距越小,极化角越明显,纵向分辨能力越强.相对于低阻层,仪器进入高阻层时,相位差曲线上出现的极化角较大.研究结果表明,提高频率和缩短源距可以更加精确地反映地层界面位置,为地质导向决策提供测井资料支持.      

随钻电磁波测井宽带信号设计和测井响应分析

提出利用步进频信号作为宽带测井信号,讨论步进频信号在随钻电磁波测井中的应用。用数值模式匹配算法(NMM)和快速傅里叶变换(FFT),建立步进频信号在地层中的测井数值模型。利用FFT和NMM对步进频信号的每个窄带脉冲进行计算,得到各个接收线圈的接收信号,再利用相敏检波的方法得出各个频点下的幅度和相位信息。用IFFT进行接收信号的合成处理,完成脉冲综合,提高峰值信噪比(PSNR),峰值点处的幅度和相位作为测井响应。电磁波传播测井中,2个接收线圈的幅度比和相位差作为测井响应。数值仿真结果显示,利用步进频信号作为测井信号的测井方法,较单频信号的测井方法能够有效提高信噪比和纵向分辨率,比线性调频连续波在硬件上更容易实现宽带,有效抑制相关噪声。     

井眼轨迹与钻遇地层关系的随钻测井解释研究

在以水平井为主要开发手段的油藏中,为了提高水平井段有效储层的钻遇率,就必须搞清楚井眼轨迹在地层中的走向及其空间产状,必须根据测井资料对井眼轨迹与钻遇地层的接触关系进行精细解释与分析。本文以东方区块测有随钻测井资料的E3hb和E5h两口水平井为例,基于水平井随钻测井解释的方法原理,采用井眼轨迹、地层剖面和测井曲线综合成图技术对实钻的井眼轨迹与地层的各种接触关系与特点进行了精细解释与描述。应用表明,该技术可以及时监测井眼轨迹在导向标志层和目的层中的钻遇情况,有助于现场实施地质导向钻井。     

有耗介质中电磁波传播的时域有限差分法

在推导有耗介质中Maxwell方程差分格式的基础上,详细讨论了时域有限差分法（FDTD）中主要参数的取值原则。对总场边界条件进行了改进,使入射波的泄漏很小,且不用对总场区的4个角点单独处理。讨论了简便的PML条件,避免了Berenger完全匹配层中场分裂过程。采用文中所介绍的方法,对地下有耗介质的理论模型进行了FDTD正演模拟,模拟结果可以反映地下有耗介质的有用信息,验证了该模拟技术的正确性和可靠性。     

1.1 GHz电磁波传播测井仪的研制

为了解决高含水地层中油层和水层的区分问题 ,研制了 1.1GHz电磁波传播测井仪。该仪器通过测量1.1GHz电磁波在地层中的传播时间和幅度衰减来计算介电常数 ,以区分油层和水层。现场试验证明 ,该仪器性能稳定 ,重复性、一致性好 ,分层能力强 ,测井合格率高。文章介绍了仪器的组成及主要技术指标 ,仪器的电路设计原理 ,幅度测量和相位测量。     

各向异性地层电磁脉冲测井响应的FDTD模拟

利用三维柱坐标系时域有限差分（FDTD）方法计算了各向异性地层中电磁脉冲测井响应。首先验证了算法的正确性及可行性,然后分析了均匀无限厚各向异性地层中及考虑泥浆、围岩、侵入等因素存在的复杂各向异性地层中的电磁脉冲测井响应特征。结果表明：视电阻率随着倾斜角度的变化而变化;高阻地层比低阻地层受泥浆的影响更严重;高阻围岩比低阻围岩对目的层的影响更大;侵入带对视电阻率的影响非常明显,必须对测井资料进行侵入影响校正。     

液压倒扣器在水平井、斜井修井中的应用

针对水平井、斜井在修井时下井管柱在水平段和斜井段内贴靠在井壁底边,管柱与套管内壁发生多点接触,受摩擦面积大、管柱弯曲等因素影响,使倒扣打捞等操作不能进行旋转,加不上压重等问题,开发了液压倒扣器。该装置通过油管或钻杆连接送入井中,由相应配套的打捞工具捞获被卡管柱,通过地面液压操作,液压倒扣器动力部分产生左旋扭矩,此扭矩直接从倒扣器锚定部分传递给落鱼,使落鱼左旋,卸开落鱼管柱上的螺纹,实现了不旋转管柱进行倒扣施工,解决了水平井、斜井及丛式井旋转管柱扭矩过大、传递扭矩困难等难题。     

水平井多裂缝同步扩展数值模拟

为探究页岩气藏水力压裂复杂裂缝网络的形成机理,开展了水平井多裂缝同步扩展的数值模拟研究。考虑井筒和裂缝内流体流动,耦合岩体变形,建立了多裂缝同步扩展数学模型,利用裂缝尖端渐近解隐式求解裂缝扩展步长,并采用扩展有限元方法对模型进行了求解。通过与经典模型计算结果比较,验证了数学模型与算法的正确性,并将数值算法运用于2个算例。多裂缝同步扩展时,两侧裂缝的长度和宽度比中间裂缝的大。裂缝间距越小时,两侧裂缝偏离初始最大主地应力方向角度越大,中间裂缝宽度越小;地应力差越小时,两侧裂缝偏离初始最大主地应力方向角度越大。研究结果表明,应力阴影作用对多裂缝同步扩展轨迹和几何形态具有重要作用,且裂缝间距越小,地应力差越小,应力阴影作用越强,裂缝形态越偏离单裂缝扩展形态。     

新型水平井固井下套管牵引工具的研制

水平油气井尤其是大位移水平油气井固井时套管下入困难,单纯依靠垂直井段套管的自重难以下入套管至预定位置。在分析总结已有资料及相关经验的基础上,针对现有下套管工具压迫式驱动套管下入传统方法的缺陷及结构的局限性,研制了一种能促使套管在水平井段顺利前行的新型工具。其工作原理为:在下套管固井作业中,它连接于下入套管的最前端,首先对套管内的低密度钻井液加压,促使活塞右行,当活塞停止前进时,增大加在低密度钻井液上的压力,以克服作用于球阀上的弹簧预紧力而推开球阀,低密度钻井液进入卡盘,推动卡齿伸出、卡紧井壁,而后卸去作用在低密度钻井液上的压力,由高、低密度钻井液之间的压力差在套管前端产生牵引力,牵引套管前行直至预定深度。该工具结构简单、易于操作,只需控制地面钻井液泵泵压的大小即可,解决了水平井套管下入难的问题。     

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,...     

斜井中地质导向电磁波测量数值模拟分析

定向井开采借助于定向随钻电磁波测量仪器准确划分已钻地层、预测待钻进地层、实时控制钻头沿期望轨迹钻进,大大提高了油气采收率。为此,研究了斜井中地质导向随钻测量仪器的响应特性。结果表明：①由定向响应信号的正、负可判断围岩与目的层的相对位置。②为减小或消除地层倾角和地层各向异性对定向响应的影响,应该采用对称布置线圈对进行测量;把两对单发、单收线圈对的定向测量结果叠加在一起,在接近地层边界时只对相对倾角敏感,在距地层界面较远时,定向响应信号受各向异性和相对倾角影响较小,定向响应曲线简单。③数值仿真了地层相对倾角小于20°时的定向测量响应,认为当目的层厚度不超过6m时,地质导向信号对低井斜角探测具有很好的灵敏性,这种方法弥补了井眼成像的不足,具有较高的测量精度,并且极具实时性。     

水平井液体炸药爆炸压裂裂缝模型计算方法研究

针对水平井开发及生产后期油层改造存在的工艺复杂、成本高、有效率低等问题,开展了液体炸药在水平井油层爆炸压裂的试验研究。基于层内爆炸技术及液体炸药在水平井油层的爆炸试验应用,探讨了深层岩石水平井液体炸药爆炸产生裂缝体系的计算模型及方法,分析了爆炸弹性地震波的作用,结合CZ44-58水平井液体炸药爆炸压裂的现场工艺试验进行了主要参数计算和分析。现场试验证明了液体炸药在水平井试验应用的安全可靠性及现场使用的可操作性,该计算方法为进一步开展水平井液体炸药爆炸压裂现场应用研究提供了设计参考和指导。