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技術(shù)文章

新一代油自動閉口閃電測試儀在地質(zhì)勘測中應(yīng)用

1概述

　　從20世紀60年代起，新一代油自動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**代井眼導向技術(shù)。然而，由于地質(zhì)情況復雜，井眼經(jīng)常要橫穿儲層邊界，導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80年代，服務(wù)公司開發(fā)出井眼LWD補償電阻率測量。根據(jù)EM波穿越地層的衰減和相移計算電阻率（Clark等，1988）.
　　地層傾角相對小時，水平和垂直電阻率可用于計算地層重要性質(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)果實時傳輸推出以后，可以實時調(diào)整井眼軌跡（如地質(zhì)導向）.
　　地質(zhì)導向過程有三種不同的方式：
　　（1）被動導向。測井結(jié)果只是用于地層定位，無需改變?nèi)魏尉圮壽E。
　　（2）主動導向。探測深度淺的測井結(jié)果用于識別地層邊界。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，通過綜合實時電阻率成像和伽馬、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30m）的EMLWD儀器探測地層邊界和流體界面范圍有了明顯的擴大（Seydoux等，2004），從而實現(xiàn)前攝地質(zhì)導向。不過，由于采用軸向設(shè)計，儀器并非對每個方向都敏感。
　　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)導向成為可能。幾個服務(wù)商的定向儀器已經(jīng)用于商業(yè)性地質(zhì)導向，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，能夠探測整個水平地層的多個層段。
　　Kennedy等（2009）和Omeragic等（2009）強調(diào)了這些測量對地質(zhì)導向的重要性，不僅因為它能預(yù)測井眼位置地層邊界，而且還能為儲層地質(zhì)學家提供地質(zhì)信息。譬如，探測（或繪制）并未穿過井眼的遠邊界。
　　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)化目標儲層的井眼位置，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，不用部署試驗井，降低了相應(yīng)成本。
　　由于新型深EMLWD儀器具有監(jiān)測多個邊界的能力，新一代油自動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。除實時地質(zhì)導向外，儀器測量結(jié)果可用于儲層描述。
　　*近，新型深EMLWD在3口井中進行了試驗。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時報告中，并與商用的EMLWD儀器進行了比較。
　　電阻率反演與密度和伽馬成像進行了對比，用不同方法計算的地層傾角一致性較好。
　　2實例井1
　　實例1是1口井中的兩個砂巖儲層，表示為儲層A和儲層B.這兩個儲層由層狀地層分開。
　　設(shè)計的井眼軌跡大約以74角穿過儲層A頂部。儲層A中的井段長約90100m，并在到達層狀地層之前緩慢地造斜。在以88傾角進入儲層B頂部之前，層狀地層測量深度（MD）有望延長至70m.
　　為了能在儲層B（該儲層具有一個估算的15m的真實地層厚度TST）鉆MD為450m的井段，遇到儲層B后，井眼傾斜將增至90.在儲層B中，井與上部的層狀地層和該儲層底部保持一個**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)井和地震資料計算儲層A和儲層B邊界位置。這些資料確定了幾個可用于導航控制的控制標志。
　　*初的構(gòu)造模型用于前期的工作計劃，如地質(zhì)模型用于模擬設(shè)計井眼軌跡的測井響應(yīng)。模擬測井曲線的反演預(yù)測新儀器的地層識別能力。
　　在該井，新的深探測EM儀器在兩個區(qū)間進行了測量，稱區(qū)間1和區(qū)間2（它是*深的區(qū)間）.
　　對橫穿儲層A底部和層狀隔層數(shù)據(jù)的實時反演結(jié)果。儲層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）*大達到17m.
　　橫穿**個目標層（儲層A）的新型深探測EMLWD實時反演（距離表明相對于井眼軌跡的儲層A的頂部和底部位置）清晰地探測到儲層A單元的底部時，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時還能夠繪制MD為70m的井段。
　　反演結(jié)果來自兩個測量區(qū)間。探測范圍可達30mTVD（距井眼的徑向距離），可識別出35個清晰的電阻率界面，這些界面可與地質(zhì)標志聯(lián)系起來。
　　常規(guī)電阻率測量結(jié)果和成像對靠近儲層A底部的交互層敏感，新一代油自動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。
　　儲層A和儲層B之間的交互層包括低電阻率差異的多個薄層。由于差異小，商用EMLWD儀器無法對儲層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別交互層。在TVD近似10m的范圍內(nèi)就可探測和追蹤到單個交互層（）.
　　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）所證實靠近儲層B的**次探測結(jié)果，此時該層（測量深度約XX650m處）位于井眼軌跡測量深度75m、垂直深度5m.井眼進入儲層B后，為了井眼軌跡位于儲層B頂部，軌跡角度從87增至90.
　　新型深探測EM測量結(jié)果的實時反演儲層B的**探測是在井眼以下垂直深度5m和進入儲層B后測量深度75m.
　　新型深探測EMLWD儀器測量的另一個重要應(yīng)用是可以繪制儲層或界面的連續(xù)性。為商用EM測量結(jié)果（繪制了近100m測量深度的儲層B頂部）的反演。
　　繪制儲層B頂部的商用EMLWD測量結(jié)果的實時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，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，儲層下面垂直深度大約15m處可能是低阻層。由于在試驗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。
　　反演用于觀測幾個重要特征：追蹤儲層B頂部　位于井眼軌跡之上垂直深度17m處；識別位于垂直深度XX750m處低阻界面，大多數(shù)在井眼軌跡以下垂直深度20m處；在井鉆進和鉆出地層時，詳細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)計該油田未來井眼導向。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、改進總體解釋將是一個重要的輸入量。
　　新型深探測EM測量結(jié)果的實時反演，顯示儲層B頂部的繪圖情況（低阻層歸因于存在注水）3實例井2
　　新型深探測EMLWD**次測試是在1口復雜地質(zhì)構(gòu)造的注入井中進行的。
　　注入井的導向目標是在薄泥夾層砂巖層穿過約750m距離。
　　設(shè)計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)計軌跡的*后300m將在砂巖層C和D的內(nèi)層中鉆進。
　　一旦穿過水平井段的中心，電阻率對比大的儲層上部距離該井的垂直距離超過30m，準確詳細地繪制砂巖層C和D之間的邊界　就是*大的導向挑戰(zhàn)。
　　該井反演結(jié)果證明，反演程序識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儲層內(nèi)部導向，在測量深度大下部：新一代油自動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*重要的特點是整個井段上都可識別出幾乎所有重要的地質(zhì)界面。例如，在超過250mMD的距離時就可以識別儲層C底部表面。
　　多個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實例井3
　　對于該井來說，在三個測量間距上進行新型深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，因為它可增大探測深度，有利于實時地質(zhì)導向決策。
　　該井設(shè)計考慮將水注入到海濱深水油田的儲層。該儲層構(gòu)造復雜，有幾個連通層。計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)計的軌跡總是距離兩個單獨通道的底部很近，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)和解釋和前兩個實例不同的是，并不了解這口井不同儲層間的地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系。根據(jù)兩個不同速度模型解
　　釋地震數(shù)據(jù)，一種模型針對一個通道，以改進補償井相互關(guān)系。
　　要用新型深探測EMLWD測量結(jié)果繪制以下地質(zhì)目標：確定下面砂巖的頂部和基地，確定其厚度，期待達到*大值5mTST，因為試驗井遇到2mTST的儲層厚度；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較淺儲層的存在；描繪兩個砂巖體的內(nèi)部界面；描述中間通道層以確定兩個儲層的連通性。
　　設(shè)計的井眼軌跡如下：在XX233mMD處以井斜86從套管鞋鉆出后，接近下部砂巖的頂部，達到下部砂巖的基地，同時連續(xù)監(jiān)測儲層性質(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)導向操作。預(yù)計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，任何實時LWD測量結(jié)果中都觀測不到下部砂巖儲層。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層的含水砂巖層，但是該砂巖太薄，無法與目標儲層聯(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30m）不存在下部厚砂巖。新一代油自動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層底部的導向會很困難。
　　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)測的上部儲層尖滅的存在。為了避免橫穿進入底部泥巖，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)所有三個區(qū)間深探測EMLMD測量結(jié)果的反演識別出上部砂巖儲層之上的高阻砂巖。這與期望的較淺儲層一致，不過，并不能完全分辨該儲層的邊界。
　　5結(jié)論
　　三個現(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)果可以識別沿井眼軌跡的多個地質(zhì)特征。遠地層邊界的識別對于增強地質(zhì)導向能力很重要。
　　這些現(xiàn)場測試所獲得的認識可應(yīng)用到更進一步的工作計劃和鉆井作業(yè)中。
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