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.     

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。     

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。     

长城钻探国内首创随钻方位电磁波电阻率测井仪

正CPD讯5月23日,长城钻探工程公司随钻方位电磁波电阻率测井仪在北京通过集团公司科技成果鉴定。成果鉴定委员会认为此技术成果属国内首创,总体达到国际先进水平。随钻方位电磁波电阻率测井仪是国际上近几年出现的地质导向工具,可以通过井眼围岩电阻率成像,实时探测地层边界的方位和距离,实现精确     

基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验

为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。      

基于正交天线的随钻方位电磁波电阻率成像响应特征模拟

随钻方位电磁波仪器由于具备地层方位分辨性及较大的边界探测深度在地质导向中应用广泛。在常规电磁波电阻率接收天线附近增加横向天线,组成一个正交接收天线,分别接收不同分量电磁场信号。将不同分量、不同线圈距电磁场信号进行归一化组合,利用数值模拟对不同地层模型以及井眼轨迹的成像特征和规律进行模拟分析。数值模拟结果表明,不同分量、不同线圈距的电磁场分量组合可以合成方位电磁波电阻率,方位电磁波电阻率探测深度主要由横向天线测量的定向电动势信号决定。方位电磁波电阻率成像受地层电阻率对比度、相对井斜角以及地层厚度影响,可以准确直观地反应出井眼与地层的相对位置关系以及地层电阻率各向异性。通过对基于正交天线的方位电磁波电阻率成像方法模拟,可以更好地解释横向电阻率变化并指导地质导向应用。     

方位侧向电阻率成像随钻测井仪探测特性数值模拟分析

研发一种方位侧向电阻率成像随钻测井仪,已进入现场试验。该仪器可用于大斜度井/水平井地质导向、地层评价和电阻率井壁成像。介绍了该仪器的电极系排列和测量原理,通过二维和三维有限元数值模拟计算,分析了该仪器测井响应的探测深度、地层边界探测能力、轴向分辨率、井眼影响等探测特性。数值模拟结果表明,与同类仪器相比较,该仪器具有更大的探测深度、良好的分层能力、较小的井眼影响,地层界面探测距离可达1m以上。     

高分辨率随钻电阻率成像测井在四川盆地碳酸盐岩储层的应用

四川盆地碳酸盐岩储层发育层系多、埋藏深,储层物性普遍表现出低孔隙度、低渗透率的特征,储集空间纵横向非均质性强,构造复杂多变,水平井地质导向难度大。Microscope随钻电阻率成像测井仪提供多种探测深度的电阻率成像图形,有利于准确把握储层和构造特征,减少钻井风险。分析了四川盆地碳酸盐岩储层的特征和Microscope随钻电阻率成像测井仪的特点,提出了水平井地质导向中利用成像资料计算地层倾角的方法、判断井眼轨迹与地层空间关系的思路以及切入角的计算方法;提出了Microscope随钻电阻率成像图中裂缝、断层、溶蚀孔洞、溶蚀洞穴、井眼崩落等储层特征的识别方法。实例应用表明,Microscope高分辨率随钻电阻率成像能够有效地应用于地层倾角计算、构造分析和裂缝识别,强化了地质导向实时导向决策的准确性和及时性。     

随钻测绘技术新进展及启示

随钻测绘技术基于地层电阻率等随钻测井信息,进行反演处理,可识别井筒数十米外的地层和油藏边界。该技术提高了随钻探测深度,具有普通方向性曲线及井筒成像测井不具备的超深探测特性,可在实时地质导向过程中尽早判定储层边界或油水、气水边界位置,确保井眼在储层内保持精确轨迹钻进。文章介绍了随钻测绘技术及其发展历程,总结了斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿等国际油服公司研发的特色技术和系列产品,分析了多层随钻测绘、三维油藏随钻测绘和深探测方位电阻率等新技术进展及应用情况。结合我国随钻测井技术现状,从方位电阻率测量技术、井下数据处理、数据高速传输、数据反演及油藏测绘等方面提出了攻关建议。     

随钻方位电阻率边界探测影响因素分析

提出采用随钻方位电磁波电阻率测井仪器进行边界探测方法及产生的边界效应,分别从测量仪器的源距、频率、天线安装角度等内部因素以及井眼倾斜角度、地层电阻率对比度等外部因素进行计算分析,总结边界响应规律,归纳了针对测量仪器本身的设计和调整以及针对可导致边界效应的测量环境的研究2种边界探测的研究方法,通过与Periscope仪器公布的数据相对比论证,确定影响因素计算分析准确性。研究成果对随钻地质导向边界测量、仪器设计参数选择及复杂储层地质构造实时解释具有指导意义。     

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。      

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。      

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LSTM神经网络的随钻方位电磁波测井数据反演

随钻方位电磁波测井仪器在地质导向和储层评价等方面具有重要作用,但其测量响应不具有直观性,需要用反演方法获得地层信息,高斯–牛顿法、随机反演算法等传统反演方法计算速度较慢,难以满足实时反演的要求。为此,提出了一种基于长短期记忆人工神经网络（LSTM）的新反演方法,用于求取地层电阻率。首先,基于广义反射系数法建立正演算法,完成样本集的制作;然后,搭建LSTM神经网络模型,基于样本集进行训练和测试,通过遍历的方法优选出合适的网络参数;最后,在测试集上完成电阻率的反演,将反演电阻率与正演电阻率进行对比,对比反演所需时间和相对误差,并在测试集中加入白噪声验证了模型的抗噪能力。研究结果表明,模型能够准确快速地反演地层电阻率信息,能够满足对含有噪声数据的反演需要,具有较好的鲁棒性。此反演方法为测井资料处理提供了新的思路和方向。     

高精度随钻成像测井关键技术

为了解决随钻地质导向系统距离钻头远、检测信息少和检测精度低的问题,基于随钻扇区扫描原理,结合MEMS动态工具面检测技术、近钻头伽马旋转累计计数成像采集算法和随钻电阻率动态PID调节发射驱动成像采集算法,研制了高精度近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率成像测井仪,实现了近钻头伽马16扇区测量与随钻电阻率128扇区测量。现场试验结果表明:随钻采集到的近钻头伽马成像测井数据可为复杂油气藏地质导向钻进提供技术支持;随钻电阻率成像测井数据与电缆测井数据吻合,可为随钻地层评价提供可靠数据。研究表明,利用近钻头伽马成像测井仪和高精度随钻电阻率测井仪可以获得高精度的测井数据,为地质导向和地层评价提供支持。      

春风油田薄层水平井随钻电磁波电阻率测量技术

准噶尔盆地春风油田油层厚度薄、含有底水、产层形状不规则,采用常规地质导向钻井过程中,普遍存在着井眼轨迹控制难度大、优质储层钻遇率低等技术难题。在分析春风油田薄油层地质特点及水平井钻井难点基础上,以多频多深度电磁波电阻率为核心,采用井斜、方位伽马、电磁波电阻率一体化设计,研制了MRC随钻电磁波电阻率仪器,能够测量8条不同探测深度的电阻率曲线以及2～8个扇区的方位伽马数据,具有测量盲区短、测量信息全面及地层边界动态识别技术能力。经在春风油田排10-平x井现场应用,实钻水平段长300. 06 m,油层钻遇率91. 07%,及时识别了沙湾组2. 1 m薄油层的上下边界,首次实现了排10西区块薄油层钻遇率90%以上,为今后春风油田改善薄油层开发效果提供了一种有效手段。     

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。