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.     

随钻方位电磁波仪器界面预测影响因素分析

随钻方位电磁波仪器的探测深度决定仪器的界面预测能力,了解随钻电磁波仪器在不同地层环境下的探测特性,对准确进行界面预测和判断有重要意义。模拟了仪器的界面响应特征以及边界走向与仪器工具面角的关系,介绍了随钻电磁波仪器探测深度的定义,通过模拟随钻方位电磁波电阻率的探测特性,分析了不同地层及仪器参数对随钻方位电磁波仪器探测深度以及界面距离反演结果的影响。结果表明,在地质导向过程中,相邻地层的电导率的差决定了随钻方位电磁波仪器的信号幅度,而相邻地层的电阻率对比度和电导率的差同时影响仪器的探测深度,同时仪器对交叉耦合分量电动势(Vzx)的分辨能力也决定了仪器的探测深度;界面距离反演地层模型中,低电阻率地层电阻率的精确度比高电阻率地层电阻率精确度对反演距离的正确性和准确度影响更大。     

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。     

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。      

基于ICCG方法的随钻方位电磁波测井响应模拟研究

采用改进的不完全乔尔斯基共轭梯度法(ICCG),计算了方位电磁波电阻率仪器响应以及传统的电磁波电阻率仪器的响应,分析了井斜以及不同接收线圈倾角对水平层状介质响应的影响,讨论了接收线圈与仪器轴夹角的选择依据。实际计算结果表明,随钻方位电磁波仪器与传统的电磁波电阻率仪器相比,能分辨出地层的方位信息,对地层界面有更好的灵敏性,方位电磁波电阻率仪器能更好地识别地层界面和进行地质导向。     

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。     

随钻前视电磁波电阻率测井方法前期理论研究

随钻前视电磁波电阻率测井能及时提供前方较远地层界面信息和界面距离,是实现地质导向,提高复杂油藏采收率的关键技术。通过对随钻前视电磁波电阻率测井响应的正演数值模拟,分析仪器参数和环境因素对测井响应的影响规律,为随钻前视电磁波电阻率仪器的设计、地质导向和实时地质评价奠定了理论基础。     

随钻方位电磁波成像快速反演算法研究及应用

传统电磁波仪器只能测量地层电阻率,为弥补传统电磁波仪器方位探测能力的不足,研制了随钻方位电磁波成像测井仪。随钻方位电磁波成像测井仪能够探测距离井眼10m以内的储层边界,为了快速高效地测出边界位置以及计算仪器与边界之间的探边距离,研发了一种在主动地质导向中进行地层边界预测的快速反演算法。快速反演算法的计算速度参考地面数据采集软件所需的最快速度,反演参数的地质约束也内置于反演过程中,采取4个方面的措施来实现计算效率。现场应用表明,快速反演算法可获取轨迹上方和下方的地层电阻率剖面,以及储层的岩性和流体类型信息。快速反演算法能够通过正确映射井筒周围的储层边界,根据倒置的窗帘图和其他测量结果优化钻井轨迹,实现主动的地质导向,满足测井需求。     

随钻方位电磁波仪器测量精度对电阻率及界面预测影响分析

随钻方位电磁波测量仪利用幅度比和相位差转换得到地层电阻率信息,联合定向电动势测量信号反演来预测和判断界面,因此必须明确测量精度与电阻率及界面距离的关系。从电阻率转换及界面距离反演原理出发,模拟计算和分析接收天线测量精度在不同地层条件下对电阻率和界面距离的影响。模拟结果表明,在电阻率比较高的地层中,接收天线测量精度对幅度电阻率和相位电阻率影响较大;定向电动势幅度与界面距离呈近似对数线性关系,仪器离界面距离越远,界面两侧电导率差越小,仪器工作频率越低,测量精度对界面距离反演结果的影响越大。研究结果可以为评估测量结果的准确度和降低地层评价与地质导向应用风险提供理论依据。      

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。     

随钻电阻率成像测井仪定量评价地层界面探究

随钻电阻率成像测井仪不仅可以通过井壁电成像直观显示微小的地质体特征,还具有识别地层界面的能力。为了探索随钻电阻率成像测井仪在界面处的测井响应特征,利用三维有限元方法,研究了其具有方位性时的地层界面测井响应规律,并根据模拟结果建立了地层界面参数定量计算模型。结果表明,该仪器在水平井中不同方位钮扣电极的电阻率测量差值和仪器与地层界面的距离呈较好的幂指数关系;该仪器在斜井中与地层界面的夹角和不同方位钮扣电极电阻率曲线犄角间的最大距离呈幂指数关系,且基本不受地层界面上下地层电阻率对比度的影响。建立的地层界面参数解释模型表明:仪器与地层界面的距离小于1.00 m,可以识别出地层界面;仪器与地层界面夹角小于20°时,可定量计算出二者夹角。研究结果为随钻电阻率成像测井的地质工程应用提供了理论依据。      

三维非对称介质电阻率各向异性反演及应用

针对海上水平井和大斜度井电阻率测井因受泥浆侵入、地层各向异性等因素影响,视电阻率会偏离真实地层电阻率的现象,提出了三维电阻率反演方法,旨在获取准确的地层电阻率剖面和井眼地层位置关系。利用哈里伯顿公司ADR方位电阻率测井数据,在正演仿真基础上采用基于Marquardt方法的迭代反演方法计算测井时刻的泥浆侵入半径和侵入带电阻率(有侵入地层)以及原状地层水平电阻率、垂直电阻率、层边界距离(水平井)等参数。数值模拟结果显示,反演方法精度较高,反演结果准确可靠。     

随钻方位电磁波界面探测性能分析

随钻方位电磁波仪器界面探测性能主要受仪器线圈排布、小信号分辨精度以及地层模型等因素影响。以研发的随钻方位电磁波电阻率（AMR）为例,计算分析了噪声信号对探测能力的影响;在确定仪器结构和电气性能的情况下,重点模拟分析不同地层条件下AMR仪器的界面探测能力以及对薄层的识别和分辨能力。模拟结果表明：反映界面距离的定向信号幅度主要受界面两侧的电导率差影响;地层界面渐变时定向信号幅度小于阶跃模型模拟幅度;各向异性地层模型中,定向信号幅度及界面探测能力主要受水平电阻率的影响。在界面距离反演过程中,噪声信号对远距离界面反演结果有较大影响;合理选取各向同性地层中低阻地层的电阻率以及各向异性地层中的水平电阻率是界面距离预测结果精确与否的关键。     

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。