实时和延时LWD成像在地质导向钻井和地层评价中的应用

德国巴伐利亚的Breitbrunn气田有6口水平井钻至第三系Chatt地层。这次钻井会战的目的是将一部分衰竭气藏开发成储气库。钻井前进行了详细的地质和岩石物性研究，最终选定了物性好的储层作为水平井钻井目的层。尽管该气藏是一个简单的背斜构造，但由于在地质情况和钻井方位上还存在一些不确定性，所以排除了几何钻井，而采用地质导向钻井。这种方法依赖于实时GVR(GeoVision Resistivity：可视地层电阻率)电阻率图像。它在此次钻井会战中尚属首次应用。成像数据在井下被压缩后传输到钻机上的计算机采集系统，在计算机中解压缩后进行分析。根据这些图像可以精确定位井眼方位，以确保钻头始终在目的层中钻进(不偏钻)。这种方法可以识别地层非均质性，如致密的薄夹层、结核及不规则孔隙度等，而不会把钻遇的某个非均质层解释为几个不同的地层，从而避免了错误的地质导向决策。随钻测井(LWD)的方位数据既可以在钻进过程中取得，也可以在冲洗钻具更换钻头时取得。将这些不同的延时数据系列进行比较可以提供实时侵入剖面和井周围的侵入剖面。     

利用实时和延时随钻成像测井进行地质控制和地层评价

在德国的贝法尔地区，布鲁特宾气田的部分枯竭气田被用来作为贮气砂岩地层。在钻井之前进行了详细的地质分析的岩石物理性质研究，通过打水平井寻找到高品质的贮集层。应用实时电阻率成像测井资料获得地质控制方法。     

用于地质导向的实时高分辨率LWD电阻率成像系统

用LWD高分辨率电阻率成像仪器获取的井下资料，证实了储层特征在地质导向中应用的可行性。LWD高分辨图像可实时预测地层界面。随着地质导向技术的发展，能够减少某些相关的不确定性，从而更好地辅助碎屑岩和碳酸盐岩储层中的地质导向。 为了证实这点，我们通过三维结构与沉积界面分析了实时成像资料，来模拟钻井轨迹。对照某井相同层段的高分辨率、低分辨率与实时成像资料，模拟其对地质特征的敏感性。在该处理过程中，对图像资料进行了一系列人工降解（降低了像素分辨率），从而降低了分辨率。因此，可以确定不同特征对应的最小有效分辨率，其对钻井过程中模拟不同传输速率的资料有很大影响。由此，可以建立一个关于典型沉积系的数据库，了解我们需要哪种分辨率的成像资料，从而能够有效地在储层内预测界面。     

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。     

地质导向：预测钻头前的地层

地质导向是预测钻头前地层以优化水平钻井的技术。随钻测井资料可以用于在钻井时预测地层倾角,估算水平井眼距目的层顶部的距离。这些应用均在现场靠计算机完成。地质导向队应用这些结果对井眼轨迹做必要的调整。调整可快速进行,以便在优化水平井段在目的层中位置的同时,保持井眼轨迹平滑。     

用实时高分辨率LWD电阻率成像进行沉积导向

高分辨率LWD电阻率成像仪器在井眼采集的数据已被用于测试细小地层特征在先进的储层导向中的作用。使用高分辨率成像资料进行沉积导向的技术有助于减少地质导向的不确定性，或者更好地帮助地质导向，尤其是在各种碎屑岩和碳酸盐岩储层的高产油层进行的导向。 为了证明这项技术的有效性，分析了实时的成像资料，用以模拟穿过三维构造和沉积岩层的井眼轨迹。通过同一井段高分辨率存储资料、分辨率减小和实时成像资料的比较来模拟测量对地质特征的灵敏度。在此过程中，成像资料在一系列步骤中被人为地变差，即减小其分辨率。因此，可以确定描述不同细小地质特征最小可用的分辨率，这对模拟钻井过程中不同传输率的数据有影响。从这一点上，开发了一个典型沉积岩系统数据库，明确我们需要何种分辨率的成像资料，才能成功地用作预测界面，进行地质导向。     

地质导向技术的应用原则

本文对地质导向组成、井下仪器组成、现场开发背景、目前所面临的挑战和现场使用风险及应用原则进行了较为详细的探讨和总结,并运用实例加以说明,对ＭＷＤ／ＬＷＤ现场操作使用、资料解释及随钻测井技术研究开发具有很好的参考价值。     

地质导向和油藏描述：新一代LWD仪器的威力

一种新型深探测电磁（EM）随钻测井（LWD）仪的探测深度可达30m（从井眼计算）或者更深。LwD仪所提供的探测深度可以探测整个长水平距离区域的多个地层。在3个不同水平井中测试了硬件。每口井水平段至少是600m。新的测量装置可以识别对应于不同地质界面的多个电阻率层。在其中1口井，确定了距离井斜87。的井眼轨迹5m垂直距离处重要的地层顶部，即在钻头距离界面75m远时就已经预测到界面的存在。可以识别水平距离超过450m的井段内、井眼径向距离在17～27m的单个水平界面。这种探测能力使地质导向的可信度很高。这种测量不但可以提高地质标志之间的可比性，而且便于储层地质学家利用观测结果绘制地貌。通过应用新的深探测EMLWD仪器，可以绘制砂岩尖灭和受油田注水冲蚀影响的区域，描绘储层连通性以及识别次地震断层。这些非均质性是影响流体流动以及了解储层的重要因素。该LWD仪给出的数据比目前市场上其他仪器给出的地质信息多。地质学家和操作工程师可利用该技术提供的信息描绘和监测储层。     

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.     

随钻测井技术在成像、井眼定位和地层评价方面的应用

随钻测井井下地震技术可以根据地震等值线图确定钻头的位置或是在钻井过程中形成一张钻头前的地震阻抗图.这些技术可以准确地确定钻井目的层的深度,明确孔隙压力海侵的程度.随钻测井超深电阻率技术利用井下地震分辨率可满足在油藏中进行地质导向的需求.该技术主要应用于描述油水界面和油藏盖层与底部页岩之间距离的大小.     

基于随钻测井的地质导向解释系统研究与应用

通过理论分析和方法研究,实现了地层岩性定性判别和流体性质识别;随钻测井资料预处理和标准化后,可以利用两条随钻测井曲线实时识别地层岩性;经过垂深校正,可以直接与直井测井曲线进行对比分析,并采用直井参数解释方法对所钻遇地层进行随钻地层参数解释,通过邻井对比再结合地质、钻井等资料进行随钻地层评价;提出了从测井曲线中提取小层对比信息和极值方差聚类自动分层方法,实现了所钻地层的层位和岩性对比;研发了水平井地质导向测量参数随钻解释系统。实践表明,水平井地质导向测量参数随钻解释系统能够较好地指导油气藏评价和水平井地质导向钻井施工,随钻解释成果与电缆测井解释成果相比具有很高的可比性。实施地质导向钻井技术的前提是将随钻测井数据与储层地质特征进行实时对比和评价,从而有效控制井眼轨迹的走向。建立实时解释平台是实现地质导向钻井的基础工作,而研发基于地质导向钻井的测量参数随钻解释系统可以为地质导向钻井井眼轨迹控制提供决策依据。     

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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。     

随钻测井／随钻测量和地层评价领域的新成果

随钻测井/随钻测量和地层评价新成果包括电缆和随钻测井、自动调谐的核磁共振技术、径向声波测量和三维数字岩心评价方法.本文讨论的进展包括:随钻测井/随钻测量方面--深度准确性、新的遥测法、脉冲-中子地层评价、定向电阻率测量和随钻压力测量;地层测试方面--新的单探头测压仪和井下流体评价;电缆测井方面--动电测井、径向声波成像、裸眼井脉冲--中子测井以及自动调谐核磁共振仪器;在取心和分析方面--高分辨率的数字成像和3D数字岩石物性评价;以及天然气水合物地层评价和数据不确定性分析.     

OnTrak随钻测井资料在冀东油田地质导向中的应用

贝克休斯公司的OnTrak MWD/LWD平台可提供多频电磁波传播电阻率和方位自然伽马随钻测井服务,为水平井地质导向决策提供实时的测井资料支持.电磁波传播电阻率较大的探测半径及边界响应特征有助于及早确定储层或油水、气水边界位置;基于方位伽马资料.既可实时计算视地层倾角,也可通过数据成像拾取真地层倾角,实时进行构造研究分析.在冀东油田,通过对OnTrak录取到的方位伽马和电阻率资料的实时分析,结合其他资料,指导水平井施工,较好地实现了地质目的,取得了良好的经济效益.     

基于随钻测井资料的地层压力监测系统

提出了一种基于随钻测井资料的地层压力监测方法,能在钻井过程中利用随钻测井资料实时监测地层孔隙压力。首先,以WITS数据格式和TCP传输方式为基础开发了随钻测井数据实时采集程序,实现了随钻测井数据的实时采集;其次,根据邻近地区的已钻井资料建立初始压力监测模型,然后利用实时采集的随钻测井数据对目标井进行压力监测;最后,利用钻井过程中获取的地层压力信息(实测压力、钻井液密度等)对初始模型和压力计算结果进行校正,进而获取较为准确的地层压力监测结果。在理论研究的基础上开发了一套随钻地层压力监测系统软件,介绍了其主要功能模块。该监测系统在南海莺琼盆地进行现场应用,结果表明,系统能够准确监测地层压力,运行稳定、操作方便、监测精度较高,可以满足工程需要。     

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.      

水平井中随钻电阻率测量仪定位和预测地层界面的方法

研究了倾斜分层非均匀介质条件下随钻电磁波电阻率测井的电磁响应,分析了测量工具在穿越地层界面时的特征,进而提出了水平井条件下利用电阻率曲线准确划分地层界面和进行地质前向预测的方法.数值模拟和应用实践证明该方法是有效的.