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测井&储层评价技术新进展——套管井电缆测井篇

测井&储层评价技术新进展——套管井电缆测井

想知道近几年的测井、储层评价技术新进展?看这里就对了。 

来自 | World Oil
编译 | 周诗雨 郑斯赫 

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井眼完整性测试。哈里伯顿推出了一种伽马-伽马技术,与传统的声波水泥评价方法有所不同。该技术采用了Ce-137放射源和碘化钠闪烁检测器工具,只对内套管环空处的水泥敏感。检测器响应随着水泥完整性程度的不同发生变化。使用计数率和伽马射线光谱获得的基准点可以确定水泥内部的空洞体积和位置,还能对水泥环内的窜流通道造像。 

重泥浆和厚套管测井。最近两家油服公司介绍了超声波测井系统的进展,他们表示现在可以在重泥浆和/或厚套管井中进行水泥和套管评价。新型专用换能器是这两项评价技术的核心。 

斯伦贝谢在现场测试了一种新型高功率、高灵敏度换能器,该换能器采用了脉冲回波和弯曲波衰减技术。换能器专为厚套管而设计,能够将脉冲回波测量的厚度极限提高到1英寸;如果使用薄套管型高灵敏度传感器,那么则可在16.7lbm/gal以上的泥浆中进行水泥和腐蚀评价。新型换能器的额定工作温度、压力分别为350℉、20,000psi。仅需下放一次,该工具和相关处理软件就能对套管状况(形状、厚度和腐蚀状态)、水泥声阻抗以及水泥诱发的弯曲波衰减现象造像。多数情况下,该工具还可对水泥-地层或水泥-外套管进行造像,从而确定井眼中套管的位置、水泥鞘的形状以及环空内的声波速度。 

哈里伯顿测试了一款新型脉冲回波工具(图5),适用套管厚度为3/4英寸~1.2英寸,合成油基泥浆适用比重为7~18lbm/gal,水基泥浆适用比重不超过16lbm/gal。该工具采用了高灵敏度、低噪声、低频的换能器,并推出了低压和高压两种版本:低压型(3-5/8英寸)的额定压力为20,000 psi;高压型(4.438英寸)的额定压力为35,000 psi。两者的作业温度都能达到350℉。

测井&储层评价技术新进展——套管井电缆测井

图5 评价厚套管处水泥环质量的超声波工具 

玻璃纤维套管。目前,玻璃纤维套管的工作温度和压力都得到了提升,同时成本也得到了降低。因此,在石油天然气开发、废弃处理、地下水监测、二氧化碳封存、注盐水和地热井中都可以考虑使用玻璃纤维套管。玻璃纤维材质比钢轻、也更耐腐蚀,在300℉、4000psi的条件下也具有良好的性能。

但是由于玻璃纤维的声波速度很低,不在常规超声波水泥评价工具的测量范围内,因此用于评价钢套管固井质量的标准方法并不适用于玻璃纤维套管。目前油服公司正在研究适用于玻璃纤维套管的超声波水泥评价方法。斯伦贝谢对初步研究结果进行了报告。 

威德福在测试水泥固结和套管厚度评价时采用了高频超声波扫描仪系统,利用套管内径和外径的反射回波振幅比来测量水泥声阻抗。该技术能够实现水泥阻抗的定量测量,并且与API钢套管测试具有相同的精度和分辨率。回波之间的时间差可用于测量套管厚度。 

由于玻璃纤维套管是不导电的,所以在EOR监测中可采用无磁电阻率测井和核磁共振测井来替代常规的饱和度测井。此外,EOR化学剂的使用会导致饱和度测井曲线的解释变得复杂,这时核磁共振测井数据就有用武之地了。核磁共振测井的另一个优点是可以在多尺度中使用相同的物理测量方法。斯伦贝谢报道了一个项目,该项目通过核磁共振监测了岩心驱替实验和玻璃纤维套管的试验井。结果表明,核磁共振数据对流体体积非常敏感,对于某些含有中等粘度原油的多孔储层,剩余油饱和度的测量精度可达到5个流体饱和度。 

激光油管检测技术。激光科技有限公司(Laser Techniques Co.)推出了一种可对油管表面进行检测的激光扫描技术,适用于井下电缆服务,如图6所示。该系统被称为井眼腐蚀测量和检测系统(BEMIS),并由Laserstream公司进行独家销售。BEMIS采用了激光传感器,可传输钢侵蚀/腐蚀、机械磨损、偏心率和精确尺寸等信息。激光传感器高速旋转,通常每转能产生2500多个数据点。这些数据都用于生成油管内部0.010表面的高分辨率3D图。线性分辨率可达0.010英寸,也可调至1英寸,具体主要取决于实际应用需要。通常,测量精度为±0.002英寸。 

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图6 激光扫描技术 

泄漏检测。哈里伯顿推出了一款定位和表征套管泄漏以及井筒周围和套管后部流体流动的工具(Acoustic Conformance Xaminer)。该工具采用了水听器阵列。接收机阵列和波束成形处理配合可以对声源/流量源进行三角测量,消除了测量对声波振幅和频率的高度依赖性,能够准确识别泄漏点。相比于上一代工具所给出的不可靠的回波振幅值,该工具性能更为优越。 

ACX工具所得的高清数据可以在井下储存并在地面下载。ACX尺寸为1.69英寸,可以以连续模式(25英尺/分钟)运行,能够快速识别潜在泄漏区。在静止模式下还可以细化识别出的泄漏区域并进行最终确认。存储在井下的高清数据可用于之后的数据分析。通过分析,作业人员可以获得疑泄漏点的流量、相态预测情况以及2D流量图。从流量图中可以了解泄漏深度和径向位置,如图7所示。根据对照实验,ACX能够识别泄漏流量低于0.01加仑/分钟的情况,额定工作范围为350℉、15,000psi,可作业最小油管内径为2英寸。 

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图7 ACX工具2D流量图

油藏监测。井眼重力计对地球重力加速度的变化非常敏感。在井眼中,它们可以测量流体/岩石密度的变化,并监测储层中流体的运动情况。但这些设备的成本高、尺寸大,限制了其在勘探开发中的应用,导致其应用范围一般仅限于直井。但最近出现了一些可在大位移井和水平井中使用的小尺寸、低成本的MEMS和向量重力仪,因此在不久的将来,延时(4D)重力测量可能会成为监控油藏驱替情况的一项常规方案。 

电磁可见支撑剂。对于评价压裂施工效果和改善压裂作业提采效果而言,获取压裂支撑剂的精确位置至关重要。对于放射性或非放射性示踪剂支撑剂,常规的定位方法属于以测井为主要方法的近井技术,支撑剂的可探测范围为井眼外的18~24英寸。目前几所大学的研究小组正在研究电磁技术,有可能实现支撑剂的远程检测和成像。这些技术的核心是使用电磁可见支撑剂,如图8所示。这些支撑剂包括了导电涂层、纳米颗粒或造影剂,可以通过地面阵列或井下方法,如交叉井成像或低频感应测井工具,进行检测。 

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图8 可检测支撑剂电磁信号的可视化 

纳米颗粒造影剂。来自两个不同研究小组的大学研究人员正在研究如何使用纳米粒子来监控生产。犹他州大学正在研究如何利用纳米颗粒(有机和无机)增强水、油之间的电导率比,从而通过传统的诱导极化方法进行检测。德克萨斯大学奥斯汀分校正在研究使用表面涂覆磁性纳米颗粒来改变驱替区域的磁导率。由于注入井中的磁偶极子源会产生低频响应(10Hz),奥斯汀分校研究人员计划使用延时交叉层析成像技术来进行检测。 

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。