美国墨西哥湾深水欠饱和油砂环境电缆和LWD—NMR的应用

为了描述墨西哥湾深水油田含气层，已用MRIL服务仪器采集磁共振成像井数据。该地区使用常规技术会导致流体类型，含油气饱和度及岩石结构评价的不确定性。本文给出由电缆测井（MRIL－Prime^TM)及随钻测井（MRIL－WD^TM）2种仪器测得的MRIL数据。MRIL处理技术例如时间域分析及差谱法，用于定量求解孔隙流体积与渗透率。自由流体（或Coats-Timur)模型用于所有地层的渗透率计算。此油田孔隙体尺寸和孔喉尺寸之间的紧密相关性使得能把MRIL用于渗透率估算。把MRIL－WD参数和由电缆MRIL仪器测量求得的参数作了比较，说明使用何种方式测井对MRIL结果有影响。为便于处理和解释。其LWD仪器设计成效于NMR电缆测井仪器。     

试验用随钻磁共振测井仪（NMR LWD）的现场测试

在1999年夏委，一只随钻磁共振（MRWD）仪的试验样机进行了一次成功的现场测试，仪器在井下工作的累积时间达到130小时，包括恶劣钻井环境下的所用时间，该仪器的硬件设计在数据处理和解释水平方面与MRIL电缆仪器兼容，测试程序包括常规的三组合测井以及MRIL电缆测井数据的采集，MRWD在随钻，钻后，在静态下及在下滑和起钻操作期间进行了测井，电缆MRIL数码与MRWD数据的比较表明了MRWD能提供无源孔隙度，自由流体体积以及渗透率数据，MRWD的钻后要数据集模式再现了MRIL电缆测井曲线的所有重要特征，本文检验了LWD环境中采集磁共振数据时设计上的考虑，描述了油田测试中使用的硬件，还包括对采集到的油田测试数据所作的分析。     

核磁共振随钻测井仪样机井场测试

1999年夏,核磁共振随钻测井仪样机（MRWD）井'场测试获得成功,该仪器井下累计工作长达130个小时（包括一段恶劣钻井环境）,在数据处理和解释方法上,其硬件设计与核磁共振电缆测井仪（MRIL）兼容,测试对比项目包括常规三组合测井及电缆核磁共振测井,无论是在钻井过程中还是钻后静止或滑动推进,该仪器都进行了测量,比较MRIL和MRWD取得的数据表明：MRWD可以提供无源孔隙度,自由流体体积和渗透率数据,其钻后数据采集模式能替代MRIL测井,本文研究了在随钻测井环境下进行核磁共振数据采集的设计要求,描述了现场测试硬件,分析了井场测试数据。     

井下核磁共振流体分析仪

最新研制出的核磁共振分析仪能在真实的储集层条件下现场采集地层流体数据。此小型仪器可与用于采样、测试和监测等用途的电缆储集层测井仪组合使用。所测量的弛豫时间T1、T2和自扩散系数D与流体重要的特征如气油比和粘度等有直接关系。这些参数对于了解储集层的性能是很重要的，特别是在进行电缆测井时，可实时取得这些信息。该仪器能在井下直接测量流体，无需进行采样并搬运到地面上来，从而避免了滤液（油基泥浆或合成泥浆）的污染，提高了样品的分析质量。NMR测量仪的腔体是过流型的。它不必将样品分流或夹紧来进行基本的NMR分析。在4MHz工作时，此系统具有近似实验室的信噪比和工作速度。它的共振频率十分接近电缆测井仪（MRIL）和随钻测井仪（MRIL－LWD）的共振频率，从而可提供用于孔隙度校正的氢指数精确值，并区分出在仪器测量空间里的滤液和原生流体。     

NMR电缆测井和随钻测井技术发展的一个新方向

目前所有的NMR电缆测井仪都测量信号衰减时间，用本专业的话说，就是测T2。基于实用的原因，T2测井一直是本行业的标准，但从物理学角度看，包含在T2曲线中的信息却不如T1数据。自旋弛豫时间T1包含且只包含液-固表面弛豫和体-液弛豫的信息，T1既不受岩石内部磁场梯度的影响，又不受流体扩散率差异的影响，仪器测量过程中的人为因素对T1结果的影响远小于对T2结果的影响，三方面的新进展已增强了T1测井的价值。（1）MRI-LWD仪器用T1信息将该物理测量中的钻铤移动的影响分离；（2）NMR流体分析仪可确定流动的储层流体的粘度，（3）可用一种新的脉冲序列来恢复流体扩散率信号，不必求助T2测量。在MRI-LWD仪器的商业化阶段，在LWD作业之后，采集了几次MRIL电测井资料，这就提供了电缆式和LWD式T1和T2储层测量的绝好时机，比较结果表明，T1测量是满足LWD要求的一种有效的，实用的解决方案，将不依赖于移动的优点与低能耗，实时的密集数据组结合起来，T1和T2曲线的比较显示，T1给出等效的在某些情况下甚至更好的地层评价答案，尽管其较分散特征。本文详细描述人们在T1及其性质方面所进行的早期工作，强调T1测量对场强度和场梯度的相对不敏感性，在复杂孔隙系统中这相对于T2来说明显是一个优点，实例表明，NMR电缆测井T1和LWDT1数据都受益于解决由高的表面弛豫和小的孔隙体积所产生的不确定性的能力，这些不确定性不同比例地影响T2测量结果。三方面的新进展已增强了T1测井的价值。（1）MRI－LWD仪器用T1信息将该物理测量中的钻铤移动的影响分离；（2）NMR流体分析仪可确定流动的储层流体的粘度；（3）可用一种新的脉冲序列来恢复流体扩散率信号，不必求助T2测量。在MRI－LWD仪器的商业化阶段，在LWD作业之后。采集了几次MRIL电测井资料，这就提供了电缆式和LWD式T1和T2储层测量的绝好时机，比较结果表明，T1测量是满足LWD要求的一种有效的，实用的解决方案，将不依赖于移动的优点与低能耗，实时的密集数据组结合起来，T1和T2曲线的比较显示，T1给出等效的在某些情况下甚至更好的地地层评价答案，尽管其较分散特征。本文详细描述人们在T1及其性质方面所进行的早期工作，强调T1测量对场强度和场梯度的相对不敏感性，在复杂孔隙系统中这相对于T2来说明显是一个优点，实例表明，NMR电缆测井T1和LWDT1数据都受益于解决由高的表面弛豫和小的孔隙体积所产生的不确定性的能力，这些不确定性不同比例地影响T2测量结果。     

利用随钻电成像实现近井眼地质状况的高分辨率可视化

井眼电成像能够为地质学家和岩石物理学家提供独特的井下图像。电缆输送成像仪器获取的图像能够解释关键的地质特征如地层构造等。随钻测井（LWD）技术的进步能够在水基泥浆钻井条件下成功进行高分辨率电成像。 随钻成像的主要优点是能在钻井时使井眼形状更规则，它能和100％覆盖井眼（电缆成像是部分井眼覆盖）。在应用中，其主要优点是能够进行实时决策，相应就能节省钻机时间。传送到地面的图像虽然是在受到遥传限制情况下进行优化的，但它能及早指示钻头进入地层的角度，从而更准确地进行地质导向。 对这种新型高分辨率随钻电成像仪器的现场应用效果进行分析，表明它在现场是有价值的，在导电性泥浆中成像的质量和准确性非常好。通过一系列的电缆成像和取心，我们对比了随钻仪器的测量效果，表明随钻成像与电缆成像有可比性。此外，由于随钻电成像的100％井眼覆盖率．可以更好地认识地质特性，可以清晰地显示层状扰动泥岩、生物扰动交互砂岩、组合裂缝以及裂缝群。 新型随钻测井（LWD）仪器的特性可通过数学和实验模拟表现出来。在实验室中，我们对一套人工储层进行模拟测井，地层的倾斜界面、起伏变化、裂缝及不同的泥浆电阻率都是已知的。实验结果表明各模型上的一致性很好，LWD的电测井径与电缆成像仪测的井径是线性的。     

测井技术新发展

过去10年里，工业界对减少与深水储层开发有关的巨大成本的需要加速了油气井设计和钻井技术的发展，自从我1994年调研了测井人的技艺水平以来，测井技术的进展跟上了井设计和钻井技术的发展，使深水井，大位移，水平井和多侧支井的钻井，评价和完井实施起来容易，电缆测井和随钻测井（LWD）技术的新进展和发展非常迅速。数字电子技术和遥测技术的不断改进使仪器精度和可靠性得到提高，使仪器的应用扩展到高温高压环境，使井下处理得以增强，促进了新的小井眼设计取得成功，除了几种最新的仪器设计除外，电缆测井和LWD技术的新进展主要是我1994年所讨论的裸眼井和套管井设计技术的相应发展。储层监测是发展最快的一个领域，研究出新的电缆测井仪器和永久放置的传感器。声波电缆测井仪器的发展包括低频多极（全波，波形和交叉偶极）声波仪器，能在软地层采集横波和斯通利波，新的电磁（EM）波测井仪器设计包括多电极侧向仪，2种过套管电阻率仪，高分辨率方位侧向测井仪，以及能反映电阻率各向异性（Rv和Rh)的多分量感应仪，第2代脉冲回波NMR仪提供更多的测量，改进了轻烃和重烃的评价，能进行快速勘测测井，核测井中，几种过油管脉冲中子设计既提供俘获测量，又提供能谱测量，新的过套管地层测试器能在套管上钻孔，测试，并在完成地层测试后在钻孔孔眼放置高压塞子。LWD的研发重点仍然是获得各种测量和井眼图像的衤时传输能力。使钻井更安全，井位（地质导微量）更准确，储层的排驱更佳，新的发展包括声波横波慢度，随钻地震，NMR；脉冲中子测量已进行了现场测试，自从1994年以来，井下电缆测井和用于储层监测的永久放置的传感器整体上获得发展，电缆测井传感器包括测斜仪和加速度计，用于监测裂缝生长和流体流动，永久传感器包括地震和电磁（EM）阵列，光纤传感器，可用于探测流体流动，监测流体接触面和饱和度的变化。     

1995—2002年测井技术新进展

过去10年里，工业界为减少与深水储层开发有关的巨大成本的需要加速了油气井设计和钻井技术的发展。自从我1994年调研了测井人的技艺水平以来，测井技术的进展跟上了井设计和钻井技术的发展，使深水井、大位移、水平井和多侧支井的钻井、评价和完井实施起来容易。 电缆测井和随钻测井（LWD）技术的新进展和发展非常迅速。数字电子技术和遥测技术的不断改进使仪器精度和可靠性得到提高，使仪器的应用扩展到高温高压环境，使井下处理得以增强，促进了新的小井眼设计取得成功。除了几种最新的仪器设计除外，电缆测井和LWD技术的新进展主要是我1994年所讨论的裸眼井和套管井设计技术的相应发展。储层监测是发展最快的一个领域，研究出新的电缆测井仪器和永久放置的传感器。 声波电缆测井仪器的发展包括低频多极（全波、波形和交叉偶极）声波仪器，能在软地层采集横波和斯通利波。新的电磁（EM）波测井仪器设计包括多电极侧向仪、2种过套管电阻率仪、高分辨率方位侧向测井仪、以及能反映电阻率各向异性（Rv和Rh）的多分量感应仪。第2代脉冲回波liMR仪提供更多的测量，改进了轻烃和重烃的评价，能进行快速勘测评价。核测井中，几种过油管脉冲中子设计既提供俘获测量，又提供能谱测量。新的过套管地层测试器能在套管上钻孔、测试，并在完成地层测试后在钻孔孔眼放置高压塞子。 LWD的研发重点仍然是获得各种测量和井眼图像的实时传输能力，使钻井更安全、井位（地质导向）更准确、储层的排驱更佳。新的发展包括声波横波慢度、随钻地震、NMR；脉冲中子测量已进行了现场测试。 自从1994年以来，井下电缆测井和用于储层监测的永久放置的传感器整体上获得发展。电缆测井传感器包括测斜仪和加速度计，用于监测裂缝生长和流体流动。永久传感器包括地震和电磁（EM）的阵列、光纤传感器，可用于探测流体流动、监测流体接触面和饱和度的变化。     

白垩层水平井中流体置换及其对岩石声波特性的影响——随钻测井与电缆声波测井资料比较的一个实例

在钻井过程中，随钻测井(LWD)采用新的全波声波测井仪器，它能采集可靠的声波数据。在北海白垩油气藏的钻机运行了最新的声波随钻测井技术，并把这些数据与电缆声波测井数据进行了对比。本文关注丹麦近海白垩油气藏的水平井得到的声波数据。把随钻测井提供的井下实时处理的相似系数数据，与以后处理存储的随钻测井数据、及电缆声波测井数据进行对比并评价其可靠性，目的在于开发有意义的实时质量控制参数。通过钻井过程中的随钻测井数据和钻井以后电缆测井数据的比较，研究在流体置换条件下泥浆滤液侵入对时差测量值的影响。在这方面，电缆测井的偶极横波数据和随钻测井四极测井仪的横波数据进行了比较。标准的随钻测井数据的辅助信息改善了随钻测井声波数据的分析，随钻测井密度成像与电缆测井电阻率成像相结合改善了地层学和高分辨率层界面信息。当钻井以低角度通过一个声学上明显分层的储集层时，这些数据有助于评价对声波数据的影响。     

挪威海Kristin油田改进随钻测井和电缆测井深度控制的作业程序和方法

Krlstin是挪威海中一个高压／高温的天然气／凝析油（气）田，深度深、温度高的斜井造成电缆测井（WL）和随钻测井（LWD）深度之间差别达到20m，而且在不同的钻头行程之间变化显著。这种深度差别对油藏模拟和油井作业造成不能接受的深度误差。 为了帮助了解观测到的深度差别，使用了特定作业程序。在套管串中设置了放射性指示器，并且定期地作LWD和电缆测井。在LWD测量刚刚完成后重新对这些井段进行测井以便为比较创造条件，包括进行上行测井。对所有下行电缆测井采用原有的深度控制程序，为提供深度比较，在所有相关行程／测量中记录了GR对比测井曲线。 初始的电缆深度相信其是很好的，得到不同次测量间和下行测井与上行测井间深度良好一致的支持，这和LWD深度不同。随着深度增加而有规则地增大的深度差别，被认为主要由于温度升高和悬挂的钻杆重量增加使钻杆伸长而引起，导致LWD深度是比电缆深度浅。以钻杆为基础计算的LWD深度比以套管计数计算的深度也浅，正如以放射性指示器观测到的。 随着井斜加大，后来的一些井LWD深度和电缆深度之间差别增大，并且下行测井电缆深度的真实性受到怀疑。以电缆深度为基础的地层顶面产生出地震时间-深度变换不可靠的地区校正值，对油藏体积作图有显著关联。 如果我们不信任LWD深度和电缆深度，要寻找一种替换方法。采用在文献中能得到的一些简化模型来估算由于温度、管串重量和钻井参数变化造成的钻杆伸长／压缩。所获得的结果应用于LWD曲线仅能解释大约1/2的早期伸缩变化。研究出一种相似的方法来校正电缆伸长的深度，估算的校正值远超过标准的假设值。在对LWD和电缆测井的行程／测量作专门校正以后，深度误差已显著地减小。 对今后深度误差大井的LWD和电缆测井，推荐使用类似的校正。我们建议保持目前的“钻井工作深度”（LWD深度）和“测井工作深度”（电缆深度）作为井场深度基准，以避免作业错误，同时对地面模型以经过校正的LWD和／或电缆深度为基础，建立“校正过的深度”供使用。     

海洋钻井计划中随钻测井取心新技术

一种新的随钻测井取心(LWC)系统在俄勒冈海滨水合物隆起(Hydrate Ridge)海洋钻井计划(ODP)第204分部应用和测试，标志着取心技术和随钻测井技术首次进行了同时使用。现代电缆取心和LWD技术的融合在不损失时间或相伴裸眼时间更长而增加风险情况下提供两类极重要的数据集，使得同时而连续地采集大直径岩心和现场测井数据成为可能。LWC系统实质上组合了两种技术：一种是电缆式回收岩心筒与锁住器械，另一种是商用钻头电阻率仪器。该系统的组合能力提供精确的岩心-测井深度刻度和单一孔眼内岩心定向，不必起下钻杆。如果研究人员能使用对海底沉积和远在海面之下岩石所记载的关于地质与环境的大量宝贵信息资料，海洋钻井计划(ODP)能成为为仔细研究地球演变和构架而组织的科学家与研究学会的一项国际合作项目。LWD和电缆测井测量一般在作为ODP一部分而钻的所有井眼中是在取岩心之后测量的。石油与天然钻井中，取岩心计划由于时间和费用的制约往往是限制于一些关键井段，与此不同，在几乎所有ODP钻井井眼中，连续的电缆式可回收取岩心是日常工作。在水深范围由不到1000ft到接近20000ft间，ODP钻井井眼深度达到6000fI，不使用隔水管。利用海水以高压力清洗井眼的岩屑。一般，在常规取岩心作业以后用传统的电缆测井仪器对该井眼进行测井。在预计钻井会出现困难或者电缆测井质量情况差的场合会应用各种LWD技术。专用的LWD往往只是在困难钻井环境中为采集现场测井数据的解决方法之一。     

新型传感器提高了恶劣钻井环境中的数据采集能力

正MWD/LWD技术自从20世纪70年代以来已用于提供储层评价的岩石物理测量值和监测储层的成熟、衰竭情况。最初,电缆测井也能实现与LWD相匹配的测量,而且其测量质量更优、精度更高。随着LWD技术近30年的发展,目前此技术能提供与电缆测井相媲美的实时测量数据,有助于地质导向和早期的储层评价。采用这些LWD技术结合MWD数据有助于降低钻井风险,并可探测到以前采用其他技术无法到达的储层。此外,某些井的井眼轨迹限制了电缆     

哈里伯顿新型升级版LWD仪器上市

近年来,尽管LWD声波测井技术进步显著,但目前的LWD声波测井仪器还无法测量地层的各向异性。哈里伯顿下属子公司Sperry钻井公司日前正式推出XBAT交叉偶极声波成像仪器,它是BAT和QBAT系列产品的升级版,能够像电缆声波仪器那样测量地层的各向异性,考虑到LWD仪器的旋转测量,其分辨率甚至高于电缆仪器。该仪器可以提供实时地层孔隙压力、地震波校正、气体监测、地层孔隙度、岩石力学参数、井壁稳定性等多种数据,并可以为地质导向提供依据。     

电阻率频散效应——事实还是虚构

频散描述的是地层样品的测量电导率对电磁测量．信号频率的依赖性。各种用来模拟电磁波通过孔隙介质传播的数学模型都预测出来。介电常数和电导率都表现出频散现象。实验已经证实。电导率随测量频率的增加而增加。理论上，用2MHz LWD和20kHz电缆仪器测量的电阻率的频散效应应该是可以观测到的。但是，实际则不然。原因有几个。第一，LWD与电缆测量有一个时间差，此时井眼和侵入效应可能改变了其中一种或两种测井方式测量到的地层电阻率。第二，大多数LWD测井数据是在大斜度井中记录的，其中井眼、倾角、围岩、偏心及各向异性对它的影响不同于它们对电缆电阻率测量的影响。最后，用LWD和电缆仪器并不能经常测量到地层的频散效应。该文通过实例证明了频散效应并将其与计算出的介电频散联系起来。文中还讨论了检测和校正LWD测量频散效应的能力。频散校正包括孔隙压力和泥质砂岩解释校正。     

测量横向弛豫时间的磁共振随钻测井仪器研制成功

随钻核磁共振测井是一种能够测量井下多种地层参数的先进测井技术。LWD磁共振仪器——MagTrakLWD由贝克休斯INTEQ公司研制成功。MagTrak LWD可以提供综合的磁共振测量结果,包括地层孔隙度、束缚流体体积、自由流体体积、渗透率、油气检测以及T1（纵向弛豫时间）与他谱分布等。实时应用包括：通过页岩分类识别潜在的井眼问题、改善射孔作业、识别遗漏的低阻油气层、在高风险井中获得高质量数据,为优化井位、安全钻井、提高最终采收率提供数据支持。     

随钻测井技术发展历程

随钻测井（LWD）技术问世于20世纪80年代早期。在过去的20年中，LWD技术得到了快速发展，目前能完成岩石物性分析所需的全部测量（表1）。电缆测井取得同样的进展用了70年。     

用方位角随钻测量表征非均质地层

非均质地层中岩性、孔隙度、裂缝及胶结物等的横向、纵向分布都不一致，常规电缆测井及LWD仪只能测出岩性的大致特征；电缆密度仪探测源及接收器前面附近地层；而LWD密度常被看成是井眼四周的最高密度读数。在非均质地层中上述这两种常规密度仪只能给出不全面的岩性及不确切的孔隙度。当应用方位角随钻测量密度仪测量井眼周围四个方位角象限内岩性及孔隙度时，则可更精确地表征储层特征。新型密度仪以及高分辨率侧向电阻率仪，可提供探测小规模区域及垂直储层特征分布的垂直分辨率，使测量结果更接近岩心数据。正如现场实例所示，我们比较并评价了高分辨率LWD测井仪响应与高分辨率电缆测井仪以及电缆密度仪的响应与岩心数据。通过比较得出由于三种不同设计仪器探测的岩石体积不同，因而所测得的体积密度差异高于0．22g／cc。高分辨率电阻率上显示出了富铁矿区范围并划出了具体位置(团块)。应用此新型LWD测量所得出的非均质性可用来提高储层模拟质量以便更好估算储层产出量。     

核磁共振测井测量模式的测前设计及确定

本文结合MRIL－P型核磁仪器的测量特点，介绍了核磁共振测井的测前设计工作，并详细阐述了如何根据测前设计确定优化的测量参数和测井模式，分析了不同的测前设计对测量及解释结果的影响，进一步说明了测前设计在核磁测井中的重要性。     

2005年随钻测井和地层评价新进展

新进展包括DVD和基于网络的信息资源、电缆和随钻测井方法、快速的地层压力测量、取心及扫描技术。 地层评价尤其是随钻数据采集方面的最新进展是操作成本不断降低、工作效率不断提高的同时，还能提高采集质量和增加采集的数量。本文讨论的新进展包括： （1）通用技术—DVD信息资源、联机岩石信息目录和测井曲线打印机； （2）电缆测井—小直径套管井电阻率测井仪和脉冲中子能谱仪的应用； （3）随钻测量（MWD）／随钻测井（LWD）—随钻NMR、随钻声波、随钻地震及成像测井； （4）地层测试一快速电缆压力测试； （5）取心和分析一侧钻取心和便携式挠性管计算机层析成像（CT）扫描。     

SPWLA第44届测井年会论文题录

20 0 3年 6月 2 2～ 2 5日 ,SPWLA在美国Texas的Galveston召开第44届测井年会。会上发表论文 60余篇 ,内容涉及声波测井与井眼地震、井眼成像、电法与电磁测井、一般地层评价、核测井、核磁共振测井及电缆地层测试等。　声波 井眼地震1 软砂层中的快、慢速声波速度及其在西非的实例研究2 利用交叉偶极横波测井提高裂缝性碳酸盐岩储层的产能 :埃及Bakr Amer油田实例3 真实环境中的LWD四极横波测量探讨4 随钻测井中纵横波速度测量及实例5 综合系统方法在北海油田声波随钻测井的现场测试结果6 TIV介质中纵横波波速及各向异性介质中斯…