声速测井中盲区问题的若干讨论

声速测井作为最重要的常规测井项目之一,在剖面岩性定性识别、孔隙度定量计算、岩石力学参数计算及流体性质判别,尤其是含气层定性识别等方面具有独到优势,一度成为各大油田测井的必测项目之一。双发双收声系因为具有井眼补偿功能而成为当前国内外声波测井仪器的主流声系结构,但经过理论推导与实践证明,该声系结构在软地层测量应用中有可能存在盲区,扩大时差测量误差。双发四收声系随之产生,在一定程度上消除了盲区的影响。为深入探讨盲区厚度的受控因素,本文首先推导了双发双收声系结构在软地层中盲区厚度的计算公式,证明了盲区厚度与接收器间距和探测地层第一临界角大小有关。在此基础上,构想了一种兼具井眼补偿与盲区消除功能的双发三收声系结构,弥补了传统双发双收声系在软地层测井应用中的不足。在保证纵向分辨率相同的前提下,从盲区产生难易程度和最短仪器长度两方面对双发双收、双发三收和双发四收三种声系结构进行了比较分析,最终认为双发三收声系结构综合优势突出,具有一定的实际应用价值。     

声波时差井径校正门限

井径的扩径程度决定了声波时差扩径校正的策略.首次提出声波时差井径校正第一门限和第二门限的概念,并给出了门限计算公式.阐述了井径扩径程度不同时的井径校正原则,并给出了相应的校正公式.对砂泥岩剖面中泥岩扩径段的计算结果表明,井径扩径大于第一门限且小于第二门限时有一定的声波时差校正量,当井径扩径大于第二门限时可用区域统计法或其他方法进行井径扩径校正.对于一个探区,如果利用探区关键井测井资料计算砂泥岩的声波时差井径校正门限,再用某井实际测量的泥浆声波参数计算该井的声波时差补偿量会更符合实际.     

随井径与岩性变化的声波时差校正方法探讨

声波时差测量结果受井径扩径和岩性变化的双重影响。设计了一种砂泥岩剖面的变井径变岩性模型,分析了补偿声波测井产生的滑行波的传播路径和常规井径校正方法。采用设计的新模型,按照费尔马时间最小原理推导出了同时考虑井径变化和岩性变化的声波时差补偿计算公式。根据实际测井曲线读取测井值,用经典参数进行的实例计算得到了符合实际的声波时差补偿量。如果用实际测量的参数计算声波时差补偿量,其结果将会更加接近地层的真实声波时差。     

春晓气田泥岩垮塌测井数据校正及应用

由于存在部分泥岩井眼垮塌,东海春晓气田测井曲线砂泥岩阻抗部分叠置。针对这一现象,采用未垮塌段泥岩伽马与密度拟合关系校正垮塌段泥岩密度,声波时差经本区伽德那公式拟合后求取。通过泥岩垮塌测井数据校正前后对比、直方交会、岩石物理、正演及反演效果分析,认为校正后的测井数据比较真实地反映垮塌段扩径泥岩地层特征,储层与围岩波阻抗差异明显,为储层反演、砂体空间展布分析提供了有力依据。     

随井径与岩性变化的声波时差校正方法探讨

声波时差测量结果受井径扩径和岩性变化的双重影响。设计了一种砂泥岩剖面的变井径、变岩性模型，分析了补偿声波测井产生的滑行波传播路径，按照费马时间最小原理推导出了同时考虑井径变化和岩性变化的声波时差补偿计算公式。根据实际测井曲线读取测井值，用经典参数进行了实例计算，得到了符合实际的声波时差补偿量。     

川东北YB地区陆相地层超压特征及压力预测

川东北YB地区存在多套压力系统,上三叠统—侏罗系陆相地层普遍发育超压及强超压。根据钻杆测试和测井资料,分析了YB地区现今压力特征和3口典型井泥岩超压段的测井响应特征,结果表明,YB地区陆相地层上三叠统—侏罗系压力系数分布在1.3～2.2之间,该区普遍发育超压至强超压,超压的顶界面约在3600～4 000m左右;超压段泥岩测井响应特征显示,声波时差和泥岩密度变化相对较小,泥岩电阻率变化较大,这可能与超压段古埋深与现今埋深差别较大、地层含气饱和度较高有关。采用Eaton公式利用泥岩声波时差换算出的地层压力与实测结果接近。研究认为,利用实测压力校正泥岩声波测井的压力预测模型,有可能取得更好的预测效果。     

水平井地层电阻率各向异性校正方法研究

水平井井眼轨迹与地层的相对佗置经常变化,造成常规洲井仪器在水平井中的响应机理发生改变,地层电阻率测井表现出各向异性特征.在砂泥岩剖面中,当井眼与地层层面相交或离层面不远时,其距离小于仪器的探测范围,常规测井仪器不足以正确识别单个地层,探测到的是砂泥岩互层,在层界面上表现出宏观各向异性,测量值是砂岩和泥岩的综合反映;当井眼远离层面时,其距离大于仪器的探测范围,仪器探测到的是单一的砂岩地层,在层内表现出微观各向异性,测量值反映的是砂岩的特性.据此,综合水平井和邻近直井测井资料描述井眼轨迹与地层的空间展布,确定井眼轨迹与层界面的几何关系,提取井眼轨迹到层界面的距离,采用砂/泥岩薄互层模型进行地层电阻率各向异性校正.其效果良好,具有一定的推广价值.     

一种新的测井曲线环境校正方法——在平湖油气田中的应用

波阻抗反演是寻找隐蔽油气藏常采用的技术,但由于一些地区的钻井存在扩径现象,导致声波时差和密度曲线不能反映地层的真实情况,难于区分储层和围岩。为此,在进行反演之前必须对测井曲线进行环境校正,消除扩径对测井曲线带来的影响。以平湖油气田古近系渐新统花港组为例,在分析了该区扩径对测井曲线影响情况的基础上,提出了一套有效校正密度和声波时差曲线的方法:对测井资料进行标准化;应用未扩径处的标准化测井资料,建立自然伽马与密度的相关关系,并应用该关系结合压实校正对扩径处的密度曲线进行校正;应用Gardner公式,通过密度求取声波时差;在钙质发育处对上述校正的密度和声波时差进行钙质校正。应用效果表明,该方法是有效的。这给测井曲线环境校正提出了一个新的思路。     

非均质地层的感应测井围岩校正和薄层状砂泥岩层序中的泥岩非均质性的影响

本文用分析方法研究了层状倾斜非均质地层的感应测井响应。分析模型特别有助于了解簿层状双元地层的感应测井响应，例如在宏观上表现为非均质电阻率的砂泥岩层序。我们讨论了这个分析模型的两个应用。在一个应用中，我们研究了当遇到薄非均质层时用到的特殊的感应测井围岩校正。大家都知道，薄层状砂泥岩层序在宏观上是作为非均质地层来处理的。当含油气地层是由不同颗粒大小分布的交互层组成时，宏观上也可作为非均质地层来处理。当这种地层是厚层时，感应测井的读数是精确的宏观电导率，通过宏观电导率可以计算地层的含油气饱和度。当层状地层厚度不大时，则应该采用适应的围岩校正(或薄层校正)以荻取真实宏观地层电导率和比较精确地估算含油气饱和度。我们使用分析模型来计算薄层效应和评价围岩校正。我们证实了，当不考虑非均质性的影响和常规围岩校正用于这种地层的测井响应时，将会过高估算地层电阻率以及由它得出的含油气饱和度。在另一个应用中，我们研究了簿层状砂泥岩层序中泥岩非均质性的影响。当泥岩层是非均质时，感应测井对这种层状地层的响应会是怎么样的．呢?在这些砂岩层中，我们时砂岩层电阻率和含油气饱和度的估算的精确程度又如何呢?为了回答这些问题，我们使用了分析模型来研究薄层状地层中泥岩层非均质性对感应测井响应的影响。我们知道，如果砂百分比已知的话，某一层状地层的宏观电导率由砂岩层电导率和非均质泥岩层电导率唯一确定。我们也发现，如果假定泥岩为均质，且砂百分比已知，则砂岩电阻率估算值取决于泥岩电阻率和倾角。当不知砂百分比时，如果水平和垂向宏观电阻率组已知，可以估算砂岩电阻率和砂百分比。在这种情况中，若没有考虑泥岩的非均质性，则可能会过高估计砂岩电阻率。另一方面，除了低砂岩层电阻率(Rsd／Rsh<5)以外，一般来说，砂岩百分比的估算对泥岩的非均质性是敏感的。     

一种考虑邻近泥岩特征的油水层识别方法

塔木察格盆地南贝尔凹陷为多期改造的复式断陷湖盆,经过多次强烈拉张、挤压、沉降等构造活动,目的层南一段储层无统一油水界面,油藏埋藏深度范围变化大,受压实、成岩作用影响,测井响应特征复杂,油水层电阻率对比度低,应用传统油水层识别图版效果不理想.通过对地层应力条件下泥岩测井响应特征与油水分布关系研究,发现泥岩电阻率越低,声波时差越大,则邻近砂岩储层的含油性越好这一特点.基于此,形成了考虑邻近泥岩测井响应特征的一种流体识别新方法,提高了断陷盆地复杂储层流体识别精度,取得了较好的地质效果.     

双排喷孔液体挤压研磨压力的研究

通过不同等级压力的试验,研究了液体挤压研磨对双排喷油嘴喷孔形状的影响,结果显示,孔径随着研磨压力的减小而减小,孔径分布随着研磨压力的减小而更集中;奇数孔与偶数孔孔径的差值随着研磨压力的减小而明显减小;外孔圆度最大值及奇偶孔圆度均值均随着压力的降低而改善,在高压研磨加工双排喷油孔时比较合适的研磨压力是7．0MPa左右。     

弯曲井眼中套管抗挤强度计算

目前弯曲井眼中套管抗挤强度计算时没有考虑井眼弯曲的影响,无法确保固完井作业及生产过程中套管的安全。为此,根据弹性力学理论建立了井眼曲率和不均匀外挤力综合影响下的套管抗外挤强度公式。直接建立三维的套管模型,模型长度取10倍的套管外径,在套管的一端施加约束,另一端加弯矩来模拟井眼的弯曲。计算结果表明,在井眼曲率较大时,弯曲井眼中大尺寸厚壁套管抗外挤强度下降较为明显;理论计算的抗外挤强度通常小于模拟值,按照理论设计的套管是偏安全的,但不均匀度较大时需考虑模型计算的误差是否满足要求。     

抗挤强度新算法对套管柱设计安全系数的影响

新版的API 5C3—2008标准已经颁布实施,其附录中给出了新的套管挤毁强度计算公式。将其与API 5C3—1994标准中套管挤毁强度计算公式(旧公式)进行了对比分析,并按新公式计算了油田常用套管的抗挤强度值。认为新公式建模更合理,计算结果更精确,且计算结果相对于旧公式的值发生了较大的变化。对于140钢级以下的套管,当套管径厚比大于20时,新公式计算值大于旧公式值;当径厚比小于20时,新公式值小于旧公式值。对140钢级以上的套管,这一变化的径厚比的界限值为22。基于对套管抗挤强度值的新认识,给出了套管柱设计时油田常用套管的合理抗挤安全系数建议值。     

水平井段钻杆接头的力学效应

通常在研究水平井段钻柱受力和变形时，忽略钻杆接头的影响，仅将钻柱当作光滑管柱处理，因此计算结果不够准确。实例计算时分析了接头对变形过程、屈曲临界力和弯曲应力的影响，提出了计算正弦屈曲临界力的新方法。分析指出，当接头外径较小时，外径的变化将改变正弦屈曲临界力。接头外径增大会不断增加螺旋屈曲临界力，因而具有抑制螺旋屈曲的作用。接头外径大到一定程度，就不再影响正弦屈曲临界力。当轴向压力较小时，接头引起钻柱弯曲应力；当轴向压力较大时，考虑接头影响不会引起屈曲钻柱弯曲应力计算值的增加。     

逆流自吸效应对页岩油储层坍塌压力的影响研究

页岩油储层在采用水基钻井液欠平衡钻进时,由于毛细管力作用,钻井液滤液仍会进入地层,降低地层稳定性。为此,进行了逆流自吸效应对页岩油储层坍塌压力的影响规律研究。基于两相渗流理论,建立了逆流自吸作用下的水侵模型,分析发现页岩油储层井眼附近的含水饱和度随欠压差值增大而降低;在考虑水化作用对地层岩石强度的影响的基础上,建立了井周应力模型,对页岩油储层的坍塌压力当量密度变化规律进行了分析。研究发现:逆流自吸作用下,钻井时间越长,欠压差值越小,页岩油储层坍塌压力越大,越不利于井眼稳定;当只改变欠压差值时,页岩油储层最大井径扩大率存在最小值。研究认为,建立的井周应力模型可为页岩油储层欠平衡钻井设置合理欠压差值以及调整钻井液密度提供理论依据。      

慢度-时间相关法与遗传算法结合提取阵列声波时差

基于遗传算法的全局寻优特点和慢度-时间相关法提取时差的原理,提出了慢度-时间相关法与遗传算法结合的阵列声波测井资料处理方法.详细阐述了慢度-时间相关法与遗传算法结合求取声波时差方法的实现过程与关键操作步骤.慢度-时间相关法与遗传算法结合可将慢度-时间相关法中反映波形相似程度的相关函数作为遗传算法的目标函数,应用遗传算法寻找其最大值,得到与最大目标函数值对应的首波到达时间和慢度值.该方法不受首波到达时间步长与慢度步长大小的影响,并且只需要做部分计算就可以获得给定的时差、首波到达时间范围内的全局最优解.用该方法处理了大庆油田地区2口交叉式多极子阵列声波测井资料,并将处理结果与商业化软件eXpress处理结果进行了对比,两者具有较好的一致性,满足现场解释精度要求.     

两性离子聚合物钻井液体系在吉林DB区块的应用

吉林DB区块位于吉林乾安地区,是中石化新星石油公司华东局在东北勘探开发的重点地区,属于松辽盆地南部长岭凹陷腰英台构造带.该地区地层复杂,钻井施工中易发生缩径、井塌、井漏情况,并引起卡钻事故.选择了两性离子聚合物钻井液体系,并加入聚丙烯酸钾、有机硅腐植酸钾和酸溶性屏蔽暂堵剂等对钻井液进行调整.在现场应用中,根据不同井段优化钻井液的流变性,尤其进入易塌井段后注意降低钻井液对井壁的冲刷.现场应用表明,缩径和井塌的事故明显减少,易塌井段平均井径扩大率由原来的16%～20%降低到10%～15%,调整后的钾盐两性离子聚合物钻井液技术方案满足了吉林DB井区的钻井需要.     

射孔参数对注水井流动效率的影响

为了研究射孔参数对注水井流动效率的影响，从单因素分析和多因素综合分析两方面研究各因素对注水井流动效率的影响规律。单因素分析表明，当射孔孔眼未穿透污染带时，注水井流动效率影响因素的相对重要度顺序为：孔眼深度、孔眼密度、压实损害程度、孔眼直径、相位角、地层非均质性、压实厚度；射孔孔眼穿透污染带时，相对重要度顺序为：孔眼密度、孔眼深度、压实损害程度、地层非均质性、压实厚度、相位角、孔眼直径。多因素正交分析给出了孔眼未穿透污染带、孔眼穿透污染带及有射孔压实、无钻井污染的理想射孔完井3种情况下的流动效率与各影响因素的定量关系式，可应用于射孔完井方案优化设计。图5表3参13     

深井井壁不规则对注水泥顶替效率的影响

深部油气藏埋藏较深,钻遇复杂层系较多,受地质及工程因素影响,井壁坍塌或缩径现象更加突出。采用实验或理论方法研究不规则井眼注水泥问题成本高、难度大,常规数值模拟难以追踪井壁坍塌或缩径扰动引起的顶替界面突变特征。因此提出基于相场法的注水泥顶替数学模型,以表面张力为耦合变量,用Navier-Stokes方程描述流体流动,用Cahn-Hilliard方程追踪顶替界面变化,解决了井壁不规则引起的数值模拟不易收敛的难题,并通过数值方法模拟了注水泥时的流场及顶替界面演变过程,揭示了井壁坍塌或缩径对顶替效率的影响机理和规律。模拟发现井壁坍塌或缩径扰动会引起旋涡。扩径井段,旋涡强度较小时扩径区被顶替液不易被"旋出",从而产生滞留或顶替死角;扩径率超过15%时,井壁坍塌对被顶替液滞留现象的影响越来越严重;缩径井段,旋涡会使下游产生混浆现象;缩径超过10%后,缩径对混浆影响越来越严重。研究表明,相场法解决了井壁不规则导致的注水泥顶替数值模拟时不容易收敛的问题,有助于揭示井壁坍塌或缩径影响注水泥顶替效率的作用机理。     

长封固段低密度水泥浆固井技术

晋古13井是一口井深为4988.56 m的奥陶系潜山预探井,三开完钻后,要求在2780～4987.5 m井段下入φ 177.8 mm尾管进行固井,重点封固好3886～4366 m的油层井段.由于本井存在盐膏层、煤层及溶孔和裂缝型地层,钻井过程中曾发生垮塌和漏失,且裸眼段地层井径大而不规则,套管重叠段环空间隙小,水泥封固段顶底温差大等客观因素,需一次封固水泥2200多米,存在许多困难和风险.通过研制低密度水泥浆体系,优选G309、G301、GH-9和ZW-1控制水泥浆性能,采用适当的固井技术措施,保证了施工的顺利,固井质量达到了优质,为长封固段、高温井、复杂井的尾管固井施工积累了成功的经验.