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油气开发水太深?测井进展为你探明套路(二)

【测井】油气开发水太深?测井进展为你探明套路

文章回顾了2017年测井与地层评价行业的发展,简单介绍了几种具有代表性的新技术。

来自丨World oil
编译丨TOM

最近涌现出一些关于测井与岩石物理的著名教科书与参考书,以及关于各种主题的重要评论文章。这些主题包括:致密砂岩孔隙度与孔隙结构的表征、低渗透非常规气藏的实验室测量与图像定量分析以及致密岩石的渗透率标准。本文回顾了2017年测井与地层评价行业的发展,简单介绍了几种具有代表性的新技术。

随钻流体取样

2017年,Baker Hughes公司升级了它原有的随钻采样服务(FASTrak HD),并推出了新一代流体分析与随钻采样服务(FASTrak Prism)。新工具能够单趟收集多达16个独立的单相流样本(所有流体共13.4升),从而大幅减少作业时间并节约成本。在取样作业过程中,能够持续测量与分析井内流体,因此可获得受污染最小的样品。

除了现有的光学传感器外,新一代流体分析服务还增加了可见光至近红外范围的光谱测量与荧光测量,以区分流体类型。新的光谱分析模块由13个光学通道组成,其中6个分配给可见光范围(400至800 nm),7个通道分配给近红外范围(1400至2000 nm)。该工具通过一系列的检波器,来优化流体识别并提供更精确的流体分析,从而获得泵入流体(油,气和水)的光谱图。

由于原油组分表现出强烈的荧光,且发射出的荧光光谱是特定组分的特征,因此荧光测量可以确定这些不同组分的含量,并用于区分油基泥浆与地层原油。荧光测量已被证明是从油基泥浆中识别出原油的最佳方法。

Schlumberger公司的新型流体取样分析服务(Spectrasphere)可提供实验室级别的钻井流体分析:井下流体成分、流体类型、流体组分与气油比。该服务适用于井斜大的大位移井,在这些井中可根据井眼轨迹,将新型扶正器置于各模块间,以避免发生粘卡。这项服务包含三个模块:测压探头、流体测绘模块、样品载体模块。

测压探头可提供准确的地层压力与流动性测量结果,以确定最佳的储层测试段。它可作为一个独立的地层随钻测压工具,或者与其他两个模块组合,用于流体识别与取样作业。流体测绘模块包括泵出模块与一个或两个井下流体分析仪(DFA),每个DFA都包括光学光谱仪、电阻率传感器与温度传感器。DFA利用可见光与近红外的光谱数据来提供样品污染评估、流体电阻率、温度、流体类型与组分分析,以及原位地层气油比测量。

采样作业可以以恒定速率或恒定压降来驱动。样品载体模块可一趟作业取得多达12个PVT级液体样品。样品容器安装在钻具的外部,并由可拆卸的防护罩保护。该服务模块可与6.75in钻铤复配,其额定作业温度可至302华氏度,额定作业压力可至25000psi。

溢流检测

美国能源部国家能源技术实验室(NETL)研发出一种利用随钻测井或随钻测量,来检测钻头处是否发生溢流的方法,并已申请专利,目前正在寻求商业化应用。该方法利用标准或低成本随钻测井技术的数据,以实现早期低成本的溢流检测。它的原理是,高敏感度的随钻测井或随钻测量仪器可以重新聚焦,来检测井筒中的钻井液。该方法利用一套过滤器与算法,实时监测钻头附近的井眼情况。由于钻井液的物理特性(例如密度、电阻率与速度)是由钻井人员调整好的,因此如果发现地层流体混合引起这些特性的显著变化,就可能表明井下发生了地层流体涌入(井涌)。与传统的井涌检测方法相比,可更早的将这些信息提供给司钻,从而在井涌到达地面之前及时启用补救措施。

裸眼电缆测井

1)过钻头测井

Schlumberger公司已经将两种新工具添加到ThruBit的可用服务套件中,分别是高分辨率的侧向阵列测井工具(LAT)与微型电子成像设备。这些直径为2.125in的工具可穿过通径为2.5寸的PDC钻头。该侧向阵列测井工具与大直径电缆LAT结构相同,同样拥有12寸的垂直分辨率,可用于3寸至16寸的井眼。电子成像设备可用于5.5寸至9.75寸的井眼。这两种工具都需要导电钻井液系统(成像设备需要水基钻井液),并且可与其他过钻头服务完美结合。它们的额定温度为300华氏度,额定压力为15000 psi。由于其部署的方式,下入LAT时没有带扶正器,因此可能需要校正偏心率,特别是在水平井中。

过钻头式成像工具专为水平井作业而设计。它采用12臂弓形弹簧设计,能提供0.2寸的空间分辨率,并可覆盖76%的6寸井眼。图像通过内存模式获取。该工具的设计与数据传输需要该工具专用的数据处理方法。

2)爬行器系统

Petromac公司推出了一种新的输送系统,以帮助在井斜角大的井(高达80°)中进行测井。该系统包括一个新设计的井眼定向器与滚轮装置,可以容纳全套Mandel型测井工具,如图4所示。井眼定向器(导向器)拥有一定的角度与锥度,以便能够轻易地穿过裸眼处的台肩或其他障碍物。滚轮装置(托架)安装在测井工具外壳的外部,并沿着管柱等距(3至4米)固定在测井工具上。该装置利用大直径窄轮与低摩擦轴承,以尽量减少阻力与压差卡钻的风险。它还能够以中心模型或偏心模型来优化测井工具的测量值。结合牵引装置,该系统可用于水平井测井。

【测井】油气开发水太深?测井进展为你探明套路

图4. Petromac公司的爬行器系统与四种测井工具组合的连接。

3)伽马测井工具校准

自1959年以来,休斯顿大学一直负责维护美国石油学会的自然伽马电缆测井工具校准设备。但是,该校的校准设备适用的井眼太小,无法容纳钻铤尺寸的随钻测井工具。因此,从来没有标准或推荐的做法来校准随钻伽马测井工具。这也就导致了无法对比电缆与随钻伽玛测井测量结果之间的不确定性。

然而,该大学正计划在测试井眼周围开发房地产,因此很快将无法进行任何测试。近期发表的两篇论文提出了基于建模的方法,通过改变井眼尺寸来匹配正在校准的工具外径,从而适用于线缆测井与随钻测井工具,彻底取代校准设备。

一种方法是将计算机建模、单个实验确定的校准点、以及模拟休斯顿大学地层的“数字API地层”相结合。该方法在电缆与随钻测井之间提供了更好的一致性,因为它们都在相同地层与自然测井位置进行校准。该模型在休斯顿大学地层中,校准电缆测井工具的灵敏度可控制在1%以内。而随钻测井工具的建模灵敏度优于用花岗岩块确定的测量灵敏度。第二种建模方法是直接利用休斯顿大学设备的核与地层参数,以及工具几何形状。

4)NGD与GGD孔隙度测量的对比

文中介绍了关于新型无源密度测井(中子伽马密度)与放射性化学源测井(伽马-伽玛密度)测得的孔隙度之间的对比。德克萨斯大学设计了一个理论无源工具,该工具优化了放射源与检测器的间距,以获得最大精度。综合实例证明,当运用于大段泥页岩地层、高密度地层以及饱和气层时,该工具测得的密度与伽马-伽玛密度测井值相似,而且根据密度估算出的孔隙度也很稳定,上下浮动在1%以内。

5)电阻率测井

科罗拉多矿业大学的研究人员提出了重叠回线瞬变感应电缆测井的理论。与传统的频域感应工具相反,该设备将使用时域电磁方法。研究人员所提出的重叠回线探测,无需发射机与接收机之间的物理隔离与反感应线圈。如果选择准确的定时电路进行测量,这种方法将能有效测量出存在围岩、井眼流体以及侵入时的地层电阻率。

IPGG SB RAS的研究人员已经测试了一种高分辨率多频率设备,以研究电阻率各向异性与薄地层评价。这种“激发-观察”系统在周围地层中激发具有垂直与水平分量的交变电场。环形接收器线圈接收到的信号是井眼周围地层的垂直与水平电导率的函数。这款工具的原型包括一个遥测模块与一个传感器模块。

该传感器模块分为绝缘体与发射-接收器两部分,它包括一个非磁性金属杆与两个环向线圈,这两个线圈在三个环形接收器线圈的两侧,如图5所示。线圈以工具为中心对称分布,探针的长度为12米。T-R线圈的紧密间距可实现高垂直与径向分辨率。作业频率范围为5至500千赫。

【测井】油气开发水太深?测井进展为你探明套路

图5. 俄罗斯科学院薄地层电阻率测井工具的原型。

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