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技術(shù)文章

新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用

1概述

　　從20世紀(jì)60年代起，新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用。這些系統(tǒng)構(gòu)成了**代井眼導(dǎo)向技術(shù)。然而，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，井眼經(jīng)常要橫穿儲(chǔ)層邊界，導(dǎo)致井有很長一段處于非產(chǎn)層，從而影響井的生產(chǎn)或注入能力。
　　20世紀(jì)80年代，服務(wù)公司開發(fā)出井眼LWD補(bǔ)償電阻率測量。根據(jù)EM波穿越地層的衰減和相移計(jì)算電阻率（Clark等，1988）.
　　地層傾角相對小時(shí)，水平和垂直電阻率可用于計(jì)算地層重要性質(zhì)，如沉積巖石的電各向異性，以及理解電阻率曲線上的極化喇叭（Soares和Coutinho，1998；Bittar等，2009）.
　　測井測量結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸推出以后，可以實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡（如地質(zhì)導(dǎo)向）.
　　地質(zhì)導(dǎo)向過程有三種不同的方式：
　　（1）被動(dòng)導(dǎo)向。測井結(jié)果只是用于地層定位，無需改變?nèi)魏尉圮壽E。
　　（2）主動(dòng)導(dǎo)向。探測深度淺的測井結(jié)果用于識(shí)別地層邊界。如果必要，在橫越邊界后調(diào)整井眼軌跡。
　?。?/span>3）前攝導(dǎo)向。綜合深淺探測深度測井結(jié)果預(yù)測鉆頭前方的邊界，相對于地層邊界位置調(diào)整井眼軌跡。
　　根據(jù)不同傳感器的探測深度和垂直分辨率，反應(yīng)性的地質(zhì)導(dǎo)向依賴地層邊界或流體界面的探測（Chou等，2005）.例如，通過綜合實(shí)時(shí)電阻率成像和伽馬、體積密度成像，可以確定地層邊界穿越井眼的方向（Dowla等，2006）.
　　已經(jīng)表明，探測深度極深（多達(dá)30m）的EMLWD儀器探測地層邊界和流體界面范圍有了明顯的擴(kuò)大（Seydoux等，2004），從而實(shí)現(xiàn)前攝地質(zhì)導(dǎo)向。不過，由于采用軸向設(shè)計(jì)，儀器并非對每個(gè)方向都敏感。
　　隨著采用橫向和傾斜天線的商用EMLWD的成功推出（Li等，2005），相對于邊界位置的定向地質(zhì)導(dǎo)向成為可能。幾個(gè)服務(wù)商的定向儀器已經(jīng)用于商業(yè)性地質(zhì)導(dǎo)向，其邊界探測范圍一般為34m.
　　本文介紹的新型深EMLWD儀器探測深度極深，超過30m，并對邊界位置方向敏感，能夠探測整個(gè)水平地層的多個(gè)層段。
　　Kennedy等（2009）和Omeragic等（2009）強(qiáng)調(diào)了這些測量對地質(zhì)導(dǎo)向的重要性，不僅因?yàn)樗茴A(yù)測井眼位置地層邊界，而且還能為儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)家提供地質(zhì)信息。譬如，探測（或繪制）并未穿過井眼的遠(yuǎn)邊界。
　　在測量應(yīng)用中，深探測結(jié)果極為重要。這些測量結(jié)果可以優(yōu)化目標(biāo)儲(chǔ)層的井眼位置，從而優(yōu)化產(chǎn)量。另外，這些測量結(jié)果對于建井周期也很重要，不用部署試驗(yàn)井，降低了相應(yīng)成本。
　　由于新型深EMLWD儀器具有監(jiān)測多個(gè)邊界的能力，新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用，在使用過程中還發(fā)現(xiàn)****的能力。除實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向外，儀器測量結(jié)果可用于儲(chǔ)層描述。
　　*近，新型深EMLWD在3口井中進(jìn)行了試驗(yàn)。鉆井過程中，對這些測量結(jié)果的反演按年代順序排列在實(shí)時(shí)報(bào)告中，并與商用的EMLWD儀器進(jìn)行了比較。
　　電阻率反演與密度和伽馬成像進(jìn)行了對比，用不同方法計(jì)算的地層傾角一致性較好。
　　2實(shí)例井1
　　實(shí)例1是1口井中的兩個(gè)砂巖儲(chǔ)層，表示為儲(chǔ)層A和儲(chǔ)層B.這兩個(gè)儲(chǔ)層由層狀地層分開。
　　設(shè)計(jì)的井眼軌跡大約以74角穿過儲(chǔ)層A頂部。儲(chǔ)層A中的井段長約90100m，并在到達(dá)層狀地層之前緩慢地造斜。在以88傾角進(jìn)入儲(chǔ)層B頂部之前，層狀地層測量深度（MD）有望延長至70m.
　　為了能在儲(chǔ)層B（該儲(chǔ)層具有一個(gè)估算的15m的真實(shí)地層厚度TST）鉆MD為450m的井段，遇到儲(chǔ)層B后，井眼傾斜將增至90.在儲(chǔ)層B中，井與上部的層狀地層和該儲(chǔ)層底部保持一個(gè)**距離至關(guān)重要。
　　由于用附近的和鄰近的幾口井的資料建立了*初的地質(zhì)模型，所以對該位置的地層構(gòu)造相對來講較為熟知。根據(jù)關(guān)聯(lián)井和地震資料計(jì)算儲(chǔ)層A和儲(chǔ)層B邊界位置。這些資料確定了幾個(gè)可用于導(dǎo)航控制的控制標(biāo)志。
　　*初的構(gòu)造模型用于前期的工作計(jì)劃，如地質(zhì)模型用于模擬設(shè)計(jì)井眼軌跡的測井響應(yīng)。模擬測井曲線的反演預(yù)測新儀器的地層識(shí)別能力。
　　在該井，新的深探測EM儀器在兩個(gè)區(qū)間進(jìn)行了測量，稱區(qū)間1和區(qū)間2（它是*深的區(qū)間）.
　　對橫穿儲(chǔ)層A底部和層狀隔層數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反演結(jié)果。儲(chǔ)層A頂部鉆井井段超過45m（XX550m和XX600mMD之間）距離，*上部與井眼軌跡的真垂直深度（TVD）*大達(dá)到17m.
　　橫穿**個(gè)目標(biāo)層（儲(chǔ)層A）的新型深探測EMLWD實(shí)時(shí)反演（距離表明相對于井眼軌跡的儲(chǔ)層A的頂部和底部位置）清晰地探測到儲(chǔ)層A單元的底部時(shí)，井眼距離該底部的測量深度為30m，垂直深度為7m.
　　底部被穿透后，距離井眼軌跡上部垂直距離7m時(shí)還能夠繪制MD為70m的井段。
　　反演結(jié)果來自兩個(gè)測量區(qū)間。探測范圍可達(dá)30mTVD（距井眼的徑向距離），可識(shí)別出35個(gè)清晰的電阻率界面，這些界面可與地質(zhì)標(biāo)志聯(lián)系起來。
　　常規(guī)電阻率測量結(jié)果和成像對靠近儲(chǔ)層A底部的交互層敏感，新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用，不過，在只鉆入該交互層27mMD、4mTVD后，常規(guī)測井曲線（如伽馬、中子和密度）基本上表現(xiàn)平平。
　　儲(chǔ)層A和儲(chǔ)層B之間的交互層包括低電阻率差異的多個(gè)薄層。由于差異小，商用EMLWD儀器無法對儲(chǔ)層B頂部預(yù)先探測。相反，新型深探測EMLWD儀器測量顯示該儀器有能力識(shí)別交互層。在TVD近似10m的范圍內(nèi)就可探測和追蹤到單個(gè)交互層（）.
　　新型深探測EMLWD測井曲線的反演（底部），顯示出對交互層的分辨能力，已被頂部電井眼成像（頂部）所證實(shí)靠近儲(chǔ)層B的**次探測結(jié)果，此時(shí)該層（測量深度約XX650m處）位于井眼軌跡測量深度75m、垂直深度5m.井眼進(jìn)入儲(chǔ)層B后，為了井眼軌跡位于儲(chǔ)層B頂部，軌跡角度從87增至90.
　　新型深探測EM測量結(jié)果的實(shí)時(shí)反演儲(chǔ)層B的**探測是在井眼以下垂直深度5m和進(jìn)入儲(chǔ)層B后測量深度75m.
　　新型深探測EMLWD儀器測量的另一個(gè)重要應(yīng)用是可以繪制儲(chǔ)層或界面的連續(xù)性。為商用EM測量結(jié)果（繪制了近100m測量深度的儲(chǔ)層B頂部）的反演。
　　繪制儲(chǔ)層B頂部的商用EMLWD測量結(jié)果的實(shí)時(shí)反演采用新型深探測EMLWD儀器，可在超過550m的距離（從位于頂部垂直距離5m、測量深度為XX650m開始，經(jīng)過XX725m處的著陸點(diǎn)，一直到總深度X1200m、距離頂部垂直距離17m的井底范圍）繪制該層的頂部，如所示。
　　由于注水，儲(chǔ)層下面垂直深度大約15m處可能是低阻層。由于在試驗(yàn)井中觀察到低阻層段，所以這種解釋得到了支持。解釋歸因于指狀水侵。
　　反演用于觀測幾個(gè)重要特征：追蹤儲(chǔ)層B頂部　位于井眼軌跡之上垂直深度17m處；識(shí)別位于垂直深度XX750m處低阻界面，大多數(shù)在井眼軌跡以下垂直深度20m處；在井鉆進(jìn)和鉆出地層時(shí)，詳細(xì)描述軌跡下面的低阻層。
　　新型深探測EMLWD儀器反演的構(gòu)造信息將用于設(shè)計(jì)該油田未來井眼導(dǎo)向。綜合該信息與地震和生產(chǎn)數(shù)據(jù)之后，構(gòu)造信息的區(qū)域推廣對于更新地質(zhì)模型、改進(jìn)總體解釋將是一個(gè)重要的輸入量。
　　新型深探測EM測量結(jié)果的實(shí)時(shí)反演，顯示儲(chǔ)層B頂部的繪圖情況（低阻層歸因于存在注水）3實(shí)例井2
　　新型深探測EMLWD**次測試是在1口復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的注入井中進(jìn)行的。
　　注入井的導(dǎo)向目標(biāo)是在薄泥夾層砂巖層穿過約750m距離。
　　設(shè)計(jì)的井眼軌跡在套管鞋處傾斜88，然后增至90，在砂巖層C鉆井大約180m.橫穿C和D之間的界面之后，井眼軌跡將在砂巖層D內(nèi)部繼續(xù)240m　.設(shè)計(jì)軌跡的*后300m將在砂巖層C和D的內(nèi)層中鉆進(jìn)。
　　一旦穿過水平井段的中心，電阻率對比大的儲(chǔ)層上部距離該井的垂直距離超過30m，準(zhǔn)確詳細(xì)地繪制砂巖層C和D之間的邊界　就是*大的導(dǎo)向挑戰(zhàn)。
　　該井反演結(jié)果證明，反演程序識(shí)別單層的能力決定于層厚和圍巖電阻率差異。在高阻層測量時(shí)獲得了*好的結(jié)果，正如傳播電阻率測量結(jié)果。
　　對于該井來說，在兩個(gè)測量區(qū)間完成了新型深探測EM測量，即區(qū)間1和區(qū)間2（它是*深的區(qū)間）.
　　短區(qū)間的測量結(jié)果的反演。這些測量結(jié)果可以解決離井眼軌跡近的薄層，但該環(huán)境下，探測深度極為有限，大約5m.反演結(jié)果與井眼電成像一致。
　　井眼*初在C儲(chǔ)層內(nèi)部導(dǎo)向，在測量深度大下部：新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用，新型深探測EMLWD在*短區(qū)間的測量結(jié)果的反演。井眼*初導(dǎo)向砂巖C，然后橫穿至砂巖D.上部：井眼電成像約為XX170m處穿過該儲(chǔ)層底部。穿過C/D泥巖夾層后，砂巖D也被穿透，但穿過砂巖D底部的井眼，在測量深度為XX265m處接觸的主要是含水砂巖層。反演給出了含水砂巖層的位置，但是由于與泥巖內(nèi)層的電阻率差異不大，問題還不能完全解決。
　　短間距和中等間距的深EMLWD儀器測量結(jié)果的反演。盡管該環(huán)境下這些測量區(qū)間的*大探測深度約為10m，但是該反演仍能給出相對好的地層分辨率。
　　下部：短區(qū)間和中等區(qū)間中新型深探測EM測量結(jié)果的反演。井眼*初導(dǎo)向砂巖C，然后橫穿砂巖D（地表S4之下）.上部：井眼電成像與中反演對比，　中的反演顯示了更多的信息，如地層邊界的連續(xù)性和地層分辨率，這些信息可以降低復(fù)雜地質(zhì)情況中井眼的地層位置的不確定性。幾乎所有超過10mTVD的界面都可被記錄下來。砂巖C中的內(nèi)表面可被識(shí)別和繪制。
　　所有測量區(qū)間的深探測EMLWD測量結(jié)果的反演。這些測量結(jié)果證明新儀器探測深度較深，但地層邊界分辨率降低（反演相比）.觀察到反演的*重要的特點(diǎn)是整個(gè)井段上都可識(shí)別出幾乎所有重要的地質(zhì)界面。例如，在超過250mMD的距離時(shí)就可以識(shí)別儲(chǔ)層C底部表面。
　　多個(gè)地層邊界位置的反演討論。所有區(qū)間的新型深探測EMLWD測量結(jié)果都可用于反演4實(shí)例井3
　　對于該井來說，在三個(gè)測量間距上進(jìn)行新型深EM測量：區(qū)間1、區(qū)間2和*深的區(qū)間3.
　　結(jié)果表明較深區(qū)間EM測量結(jié)果（即區(qū)間3）更重要，因?yàn)樗稍龃筇綔y深度，有利于實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向決策。
　　該井設(shè)計(jì)考慮將水注入到海濱深水油田的儲(chǔ)層。該儲(chǔ)層構(gòu)造復(fù)雜，有幾個(gè)連通層。計(jì)劃向上部和下部砂巖體注水以確保相鄰生產(chǎn)井水力連通效率。
　　根據(jù)地震數(shù)據(jù)建水的構(gòu)造地質(zhì)模型。設(shè)計(jì)的軌跡總是距離兩個(gè)單獨(dú)通道的底部很近，起初在下部砂巖中穿行150mMD，然后在上部砂巖中穿行300mMD.
　　下部：設(shè)計(jì)井3的構(gòu)造地質(zhì)模型。上部：地震數(shù)據(jù)和解釋和前兩個(gè)實(shí)例不同的是，并不了解這口井不同儲(chǔ)層間的地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系。根據(jù)兩個(gè)不同速度模型解
　　釋地震數(shù)據(jù)，一種模型針對一個(gè)通道，以改進(jìn)補(bǔ)償井相互關(guān)系。
　　要用新型深探測EMLWD測量結(jié)果繪制以下地質(zhì)目標(biāo)：確定下面砂巖的頂部和基地，確定其厚度，期待達(dá)到*大值5mTST，因?yàn)樵囼?yàn)井遇到2mTST的儲(chǔ)層厚度；繪制油/水界面及其相對于下部砂巖基地的位置；探測接近下部砂巖外尖滅處的另一個(gè)較淺儲(chǔ)層的存在；描繪兩個(gè)砂巖體的內(nèi)部界面；描述中間通道層以確定兩個(gè)儲(chǔ)層的連通性。
　　設(shè)計(jì)的井眼軌跡如下：在XX233mMD處以井斜86從套管鞋鉆出后，接近下部砂巖的頂部，達(dá)到下部砂巖的基地，同時(shí)連續(xù)監(jiān)測儲(chǔ)層性質(zhì)變化；從下部砂巖底部，在超過50mMD處使傾斜由86變?yōu)?/span>893，橫穿下部砂巖的頂部、中間通道區(qū)域和下部砂巖的底部，連續(xù)監(jiān)測相對于砂巖底部的油水界面位置；遇到上部砂巖底部后，井將呈水平方向。
　　在XX230mMD處開始地質(zhì)導(dǎo)向操作。預(yù)計(jì)在遇到下部砂巖之前可能要鉆50m泥巖。然而，所鉆泥巖超過70m后，任何實(shí)時(shí)LWD測量結(jié)果中都觀測不到下部砂巖儲(chǔ)層。這是**次懷疑井眼軌跡太高而無法穿過下部砂巖，因此，井斜從90降至88.
　　井眼在XX300mMD處穿過低阻砂巖（10.m）（厚度小于1mTST）.該砂巖的總長度11mMD.盡管解釋為屬于下部儲(chǔ)層的含水砂巖層，但是該砂巖太薄，無法與目標(biāo)儲(chǔ)層聯(lián)系起來。
　　測量區(qū)間不同的深探測EMLWD測量結(jié)果的反演表明在測量的徑向探測范圍內(nèi)（該環(huán)境下多達(dá)30m）不存在下部厚砂巖。新一代油自動(dòng)閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用，井眼軌跡以上存在一個(gè)薄高阻砂巖。確定上部砂巖存在后，把井斜從90增加至93來優(yōu)化井眼軌跡以橫穿兩個(gè)通道間的地層。
　　在鉆前模擬期間，注意到由于低電阻率差異，接近于油水界面和上部儲(chǔ)層底部的導(dǎo)向會(huì)很困難。
　　因此，穿過中間通道區(qū)域后，決定在內(nèi)部和接近于上部砂巖的高阻部分導(dǎo)向。通過將井斜降至90獲得了成功。
　　在XX780mMD處，深探測EMLWD反演顯示基底導(dǎo)電層正在接近井眼軌跡，這反應(yīng)了地震解釋預(yù)測的上部儲(chǔ)層尖滅的存在。為了避免橫穿進(jìn)入底部泥巖，將井眼傾斜又增至96，但井眼*終在XX845mMD處觸及上部砂巖的底部，這可能是存在次等地震斷層的緣故。
　　根據(jù)所有三個(gè)區(qū)間深探測EMLMD測量結(jié)果的反演識(shí)別出上部砂巖儲(chǔ)層之上的高阻砂巖。這與期望的較淺儲(chǔ)層一致，不過，并不能完全分辨該儲(chǔ)層的邊界。
　　5結(jié)論
　　三個(gè)現(xiàn)場測試表明新型深探測EM測量結(jié)果徑向探測深度為30m（從井眼起）.深探測EM測量結(jié)果的反演可以探測總垂直距離為60m范圍的地層邊界。
　　綜合新型深探測EM儀和商用EM儀的測量結(jié)果可以識(shí)別沿井眼軌跡的多個(gè)地質(zhì)特征。遠(yuǎn)地層邊界的識(shí)別對于增強(qiáng)地質(zhì)導(dǎo)向能力很重要。
　　這些現(xiàn)場測試所獲得的認(rèn)識(shí)可應(yīng)用到更進(jìn)一步的工作計(jì)劃和鉆井作業(yè)中。
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