鄧少貴 張 楊

(中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 山東青島)

地層評價與測井技術(shù)新進展＊

鄧少貴 張 楊

(中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 山東青島)

為追蹤地層評價與測井新技術(shù)的進展,文章從巖石物理、測井基礎(chǔ)理論研究、新開發(fā)的測井儀器方法及其現(xiàn)場應(yīng)用情況、復(fù)雜油氣藏綜合評價技術(shù)等幾個方面,對近年來地層評價及測井技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行了初步分析,對國內(nèi)測井科研生產(chǎn)工作提出了一點建議。

地層評價;測井技術(shù);測井年會;巖石物理

0 引 言

近年來,測井技術(shù)及其應(yīng)用得到飛速發(fā)展,本文以第51屆巖石物理學(xué)家與測井分析家年會的主要交流內(nèi)容為基礎(chǔ),針對電法測井/電磁測井、儲層各項異性和非均質(zhì)性、聲波測井/井眼地震、核測井、地層測試/井下流體分析、核磁共振/地質(zhì)導(dǎo)向、巖石物理性質(zhì)、油藏描述、非常規(guī)資源測井研究、地質(zhì)應(yīng)用/井眼成像等方面進行追蹤和分析,對近年來地層評價及測井技術(shù)研究進展和現(xiàn)場應(yīng)用情況進行了總結(jié)。

1 地層評價與測井技術(shù)新進展

1)電法測井/各向異性分析

利用多頻率三維感應(yīng)測井測量地層的視傾角和視各向異性,一般在薄層處可以較準確確定地層傾角,在厚層可以較準確確定地層的各向異性,根據(jù)水平電阻率和垂直電阻率的差異,可以更好地了解地層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)傾角以及生產(chǎn)層段。通過構(gòu)建多層、橫向各向同性的地層模型,根據(jù)標準電阻率測井對水平電阻率進行反演,然后依次加入垂直電阻率和地層傾角進行反演,可以在低傾角井中提高隨鉆電阻率測井的縱向分辨率,在高傾角井中確定橫向電阻率和縱向電阻率[1]。新型泥漿的使用及其對電測井的影響非常值得關(guān)注,甚至造成油水層識別和評價依據(jù)改變,如在合成油基泥漿井中,由于其泥漿侵入特征明顯不同于水基泥漿,因而,泥漿侵入地層的陣列感應(yīng)電阻率規(guī)律和特征明顯變化。

2)聲波測井

哈里伯頓公司的單芯電纜環(huán)形聲波掃描儀(CAST-M)可以通過單芯電纜提供高質(zhì)量和高分辨率的測量,測量速度在60 ft/min(1 ft=304.8 mm)以上,能夠在180°范圍內(nèi)獲得樣品,并且具有很高的垂直分辨率。綜合利用井眼超聲成像、斯通利波反射、交叉偶極子各向異性和橫波反射成像技術(shù)來評價裂縫的滲透率、傾向及其在井眼周圍的連通性,其基本原理是,偶極聲波儀器發(fā)出橫波到達裂縫表面,偏振平行于裂縫面的水平偏振橫波反射對井眼附近的連通裂縫非常敏感。

3)核測井

相對于常規(guī)蒙特卡洛模擬方法,利用時間延遲,熱中子通量敏感度方程來描述多層地層對測量到的俘獲截面的影響,可以快速模擬薄夾層脈沖中子俘獲截面測井。在利用體積解釋模型對脈沖中子俘獲測井解釋泥質(zhì)砂巖儲層時,地層含水飽和度通常偏低,其原因在于粘土的影響考慮過于簡單。利用一種新的干粘土總孔隙度模型,對脈沖中子俘獲測井進行解釋,可以克服這樣的問題[2]。

4)地層測試/井下流體分析

數(shù)十年來,地層測試工作者一直采用直線壓力趨勢來確定儲層流體梯度和接觸面,其理論基礎(chǔ)在于認為油氣柱的密度恒定,但“儲層流體密度變化在理想范圍里”這一基本假設(shè)是經(jīng)常無效的,因為非線性碳氫化合物梯度是有規(guī)律而不是異常的,因此,需要確定更為合適的流體壓力梯度方案和指導(dǎo)方針。

斯倫貝謝公司在利用井下流體瀝青質(zhì)分析技術(shù)確定儲層連通性時,采用井下流體分析方法測量瀝青質(zhì)(和氣油比)梯度,與瀝青納米技術(shù)結(jié)合,模擬從稠油到凝析油的儲層流體重質(zhì)餾分分布能,拓展了人們對儲層原油的認識[3]。

5)核磁共振/地質(zhì)導(dǎo)向

核磁共振測井主要用于孔隙度、可動流體分析等,也可以在特定的井眼環(huán)境和地層電導(dǎo)率范圍,利用核磁共振測井資料估算地層水礦化度,其原因在于特定條件下,地層水礦化度的變化與核磁共振測井表現(xiàn)出良好相關(guān)性。利用核磁共振測井資料估算顆粒分布,比依賴于有限層段的小部分巖心數(shù)據(jù)更具代表性,這有助于幫助完井工程師們選擇最合適的防砂和網(wǎng)格尺寸,設(shè)計膨脹防砂過濾器。

哈里伯頓公司通過使用深探測方位電阻率儀器和方位聲波傳感器等多種傳感器互補技術(shù),在十分復(fù)雜的環(huán)境中確定地質(zhì)導(dǎo)向,非常有實際應(yīng)用意義。

6)巖石物理性質(zhì)

不同供電頻率下的巖石電性實驗表明[4],黃鐵礦對高頻特性影響明顯,甚至當黃鐵礦晶粒是孤立的,它依然能夠明顯提高樣品導(dǎo)電性和電容率,黃鐵礦導(dǎo)致特征波形的激發(fā)極化效應(yīng),頻率在100 Hz～10 kHz的頻率范圍內(nèi),波的頻散與體積比例成正比。

Munish Kumar等人[5]分析了飽和度指數(shù)n與巖石潤濕性和含水飽和度的關(guān)系,并強調(diào)在低含水飽和度下用微孔隙確定飽和度系數(shù)尤為重要,其做法是通過獲取各種尺度的孔隙度信息來顯示碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)與潤濕性特征。

7)油藏描述

儲層壓實、覆蓋層擴張、滑動面的運動以及其它地質(zhì)壓力能夠產(chǎn)生很大的負荷,威脅井的壽命與生產(chǎn)。殼牌和貝殼休斯公司在陸地套管井中成功地發(fā)展了實時壓實監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)由一種特殊光纖電纜組成,電纜里有成千上萬的緊密間隔的應(yīng)變壓力計(光纖光柵),應(yīng)變壓力計螺旋式地連接在筒形井眼上,同時測量各點處的力,進而根據(jù)實時壓實監(jiān)測系統(tǒng)獲得的壓力分布剖面,連續(xù)監(jiān)測井的變形和完整性,并能夠轉(zhuǎn)化成井眼形變的三維圖像。

8)非常規(guī)資源測井研究

作為一種非常規(guī)儲層,致密氣層、頁巖氣層在勘探開發(fā)中越來越重要,然而這類儲層的含氣評價非常困難,人們主要采用非電法測井技術(shù)[6]。利用三源距探測器中子孔隙度測井儀,采用近/中探測器組合與近/遠探測器組合的計數(shù)率比值,對中子孔隙度進行泥質(zhì)校正,可以有效改善氣體識別以及地層評價能力。在套管井中,利用脈沖中子測井評價非常規(guī)氣層時,如果巧妙利用長短源距的探測信息,利用長源距探測以增加對套管外氣的敏感性,測量非彈性伽馬射線以減小井眼和地層流體礦化度對結(jié)果的影響,可以提升在套管井中利用脈沖中子測井評價氣層的效果。

9)井眼成像

高分辨率隨鉆成像測井[7],不僅可以圖像識別和分析斷裂、裂縫、地層不整合等特征,而且提供了360°覆蓋和采集環(huán)境,有助于更全面理解地層巖相特征。在利用井壁成像來研究井周地層的地質(zhì)特征時,只要通過選擇在井壁成像中一些具有代表性的點,可以用于識別構(gòu)造,進而根據(jù)井眼軌跡的測量結(jié)果和橫截面形狀,與成像深度結(jié)合,進行二維井眼成像和三維空間成像,進而直接確定地層傾角和方位角,這種方法在不規(guī)則形狀和彎曲井眼中對于精確的傾角分析至關(guān)重要。

2 討論與體會

目前,國內(nèi)測井科研人員及技術(shù)隊伍不斷擴大,測井技術(shù)得到飛速發(fā)展。在諸多測井技術(shù)領(lǐng)域,特別是復(fù)雜油氣層的測井評價上,國內(nèi)與國外幾無差距,甚至已部分處于領(lǐng)先水平,但在測井基礎(chǔ)理論、測井新技術(shù)、儀器裝備等領(lǐng)域,我國測井屆依然與國外有較大差距,如在隨鉆測井技術(shù)上,斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓、威德福和Pathfinder公司等均推出了相應(yīng)的隨鉆測井技術(shù),涉及到隨鉆電測井、聲測井、核測井、核磁共振等全系列測井儀器,實現(xiàn)了實時處理。而我國隨鉆測井技術(shù)和儀器的研發(fā)制造雖經(jīng)十一五等科研攻關(guān),但仍處在初級階段,可以看出,國內(nèi)與國際隨鉆測井技術(shù)差距明顯。同時,國外對核心技術(shù)的保密和封鎖,給我國測井技術(shù)發(fā)展造成巨大挑戰(zhàn)。對比國外測井新技術(shù)發(fā)展和油公司對測井技術(shù)需求,可以看出,我們與國外測井技術(shù)差距依然較大,與油公司對測井技術(shù)需求的距離甚至有加大趨勢,這無疑對中國測井技術(shù)的崛起和外圍服務(wù)提出了更嚴酷的挑戰(zhàn)和競爭。

3 結(jié)束語

測井基礎(chǔ)理論和方法的創(chuàng)新以及測井新技術(shù)裝備研發(fā)是我國測井技術(shù)發(fā)展的根本。一方面,必須積極參加國際交流活動,促進技術(shù)交流、技術(shù)咨詢和技術(shù)合作;另一方面,在大力培養(yǎng)我國測井技術(shù)工作者的基礎(chǔ)上,積極引進國內(nèi)外著名的專家學(xué)者,為他們創(chuàng)建優(yōu)良平臺,以實現(xiàn)對關(guān)鍵核心技術(shù)的突破;同時,以國家科技重大專項等大項目科研為契機,積累和拓展“十一五”及之前科研成果,加強“十二五”、“十三五”期間對測井基礎(chǔ)理論和測井新方法、新技術(shù)的研究,加大對隨鉆測井技術(shù)與儀器等測井新技術(shù)裝備的研發(fā)力度,從而促進我國測井技術(shù)跨越式發(fā)展。

[1] Keli Sun,Dzevat Omeragic,Chanh Cao Minh,et al.Evaluation of resistivity anisotropy and formation dip from directional electromagnetic tools while drilling[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[2] Gary A.Simpson,Jerome A.Truax.A new dry clay total porosity model for interpreting pulsed neutron capture logs in shaly sands[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[3] Oliver C.Mullins,Julian Y.Zuo,Denise E.Freed.Downhole fluid analysis coupled with novel asphaitene science for reservoir evaluation[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[4] M.Ben Clennell,Matthew Josh,Lionel Esteban,et al.The influence of pyrite on rock electrical properties[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[5] Munish Kumar,Tim J,Senden,Adrian P.Sheppard,et al.Variations in the Archie′s exponent：probing wettability and low Sw effects[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[6] Paul Boonen,Zhipeng Liu,Libai Xu,et al.Applications of triple neutron porosity measurement in gas shales and shaly sands[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[7] Ray Spicer,David Lund,Michael Dautel,et al.Application of high-resolution LWD borehole images for reservoir characterization in tectonically and geologically complex reservoirs[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

Recent advances in formation evaluation and well logging technology.

Deng Shaogui and Zhang Yang.

This paper aims to trace the latest advancement in logging technologies and formation evaluations in the past year,which includes the study of petrophysical theory,the application of newly developed logging tools and methodologies,as well as comprehensive evaluation technologies on complex reservoirs.Based on the primary analysis of theses advancements,some recognitions and suggestions are made for improving domestic logging technology.

formation evaluation;logging technology;logging symposium;petrophysics

P631.8+1

B

1004-9134(2011)06-0067-02

國家自然科學(xué)基金資助(41174099)

鄧少貴,男,1970生,博士,副教授。主要從事電測井理論計算及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究。郵編：266555

book=71,ebook=158

2011-02-18

姜 婷)

PI,2011,25(6)：67～68,71

·經(jīng)驗交流·