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油气开发水太深?测井进展为你探明套路(三)

【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。

套管井测井

1)固井评价

为了确保井筒完整性,需要准确评估水泥胶结情况,也就是要求水泥与套管之间有良好的声学耦合。有两种并行的方法可以实现这一点:(1)改善与套管的水泥胶结(胶粘强度); (2)在脱粘的情况下,利用新型工具与解释模型改进水泥胶结评估。

对于第一种方法,业内已经拥有相关技术,将各种化学试剂(包括表面活性剂与膨胀剂)作为水泥或其他隔离物的添加剂,以改善声学耦合。最近有两篇论文提出了乳胶,以及优化表面活性剂与除泥纤维的组合。

与上述方法并行的是一些研究套管外表面的方法,这些方法的目的是改善套管与水泥的胶结强度。其中一种方法为喷砂处理,移除光面漆,留下更粗糙的套管表面以改善胶结。但是,新型碳钢套管具有天然疏水性与抗粘结性。壳牌与Oceanit公司合作研发了一种新型钢-水泥纳米层分界面(SCIN),该项专利技术可在喷砂处理后的套管表面形成亲水性的纳米层(该过程改变了钢表面的润湿性),并可以与水泥产生化学反应,如图6所示。现场试验表明在某些条件下,即使在多次热循环与压力循环之后,该工艺也能改善声学耦合性能(水泥胶结评价)。

【测井】油气开发水太深?测井进展为你探明套路

图6. 壳牌的钢-水泥界面纳米层工艺可使钢具有亲水性,从而改善水泥胶结强度。注意处理钢与未处理钢之间接触角(润湿性)的变化。

目前进行的改善评价水泥胶结质量的研究工作,已经开始尝试利用其他声学模式,例如慢速斯通利波与水平剪切。另一项研究提出,结合使用超声波与声波测井数据,以新的处理方法来区分潮湿与干燥的微小环空。

最近一篇论文提出了一种电磁固井评价方法的概念,采用多通道磁敏工具与磁性水泥浆材料。建模研究表明,钻井液对磁性水泥浆进行污染后,产生的微小环隙会降低水泥浆的磁导率。理论上,通过监测磁场强度,研究人员所提出的电磁工具可以分辨出套管与水泥之间由于脱粘引起的变化。回顾近期固井评价测井技术的发展趋势,业内研究了氧活化、中子-中子与X射线测井技术的潜力,但这些技术迄今为止还没真正用于评价固井质量。

2)脉冲中子测井

经过广泛的现场测试后,Weatherford推出了新一代套管井评估系统(Raptor 2.0)。该工具采用五探测器阵列与四个光谱伽马传感器,可进行地层评价、生产、测井以及井筒完整性测量。更大的探测器阵列可提高工具的灵敏度,以及工具的探测深度。溴化镧伽马传感器能够改善峰值分辨率与信噪比,还增加了工具对气体饱和度的敏感度,并实现了含油饱和度的测量。该工具利用增强型西格玛与碳/氧模式,对盐水与淡水层中的油水饱和度进行评估。因此该工具还可识别未波及的油气位置与体积,并且可识别与校正碳酸盐岩的岩性与胶结作用。

独特的N-Vision模式能够在孔隙度低至5%的情况下量化气液饱和度。氧活化模式可用于生产与井筒完整性的测量作业。新的软件可将岩石物性特性整合在一起。直径为1.6875寸的工具可用于任何泥浆体系,适用于2寸至18寸的井眼。该工具的垂直分辨率为12寸,可测量深度为7.6寸至15.8寸,额定温度为300华氏度,额定压力为20000psi。

3)管柱完整性

Halliburton公司推出了一种新的电磁腐蚀检测服务(电磁管柱Xaminer V),可以量化多达五根同心管柱的金属损失。频域感应工具拥有两个低频多频率发射器(在0.5至100 Hz之间多达16个频率)与8个接收器,如图7所示。该工具优化了发射器与接收器之间的间隔分布,并结合多频率作业,使该工具能够评估每根管柱的金属损失。发射器在其周围的金属管柱中引起涡流,产生电磁波导模式与横波模式。接收器测量出由近场、过渡与远场区域的电流引起的电磁场。再利用测得的信号计算出管柱的总壁厚,从而确定管道的完整性。

【测井】油气开发水太深?测井进展为你探明套路

图7. Halliburton的新型腐蚀检测工具(EPX V)拥有两个发射器(8寸与16寸)与八个接收器,主体部分有六个,高分辨率部分有两个。

然后利用反演方法,识别出每个同心管柱中,由于腐蚀引起的缺陷位置与大小,即金属损失。该工具外径为1.0625寸,最大测井速度为15英尺/分钟,可与其他套管井测井工具结合使用。它可作业的第一层管柱外径范围为2.375寸至7寸,最大外层套管尺寸为24寸,最大金属总厚度为2.5寸。该工具的额定温度为350华氏度,额定压力为15000 psi,并可利用单芯电缆或钢丝绳(内存模式)进行连续作业。

4)生产测井

随着井斜角的增加,测量数据的可靠性会大大降低,大多数传统的生产测井方法难以在低速率的水平井中,提供精确的定量流入曲线。Schlumberger报道了一种实验原型工具,用来测量低流速水平井的流入曲线。该工具基于六个热力式风速计组成的阵列以确定流入曲线,并能提供额外的诊断数据集,用于表征流入流体。这些传感器沿着井筒记录过热曲线,而过热曲线取决于流体的局部速度及其相分组成。传感器的周期性加热模式,使其能够测量出未受干扰的流体温度,从而确定过热现象,并获取高分辨率温度曲线。

油藏检测

1)分布式声波检测(DAS)

业内一直在寻求地震检波器的低成本替代品,研究人员发现:1)DAS接收器可提供与检波器类似的时间-深度曲线,但需要精确的深度校准; 2)与地震检波器或水听器接收器相比,DAS接收器更不适合进行振幅研究,因为它的方向敏感性使其首波振幅不太可靠;3)封装的DAS接收器可以产生与地震检波器相同的高质量反射,然而类似于水听器,无封装的DAS接收器会受井筒波干扰影响; 4)对于所有三种接收器类型的物理耦合与被动耦合接收器,它们之间的频率-波数域分析是可类比的。

2)光电混合电缆

光电混合电缆的快速发展,使作业者只需一趟钻,就能同时传输常规电缆测井数据、单组分时间-深度数据以及速度数据,从而显著缩短钻井时间,如图8所示。这种方法优于单独使用地震检波器或浸入式DAS光纤。混合电缆的光纤电缆导体与独立的DAS采集设备相连,该类设备与测井作业可并行收集地震数据。该系统正在进行现场试验。

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图8. 具有两个光电导体与五个标准铜导体的商用七导体混合光电测井电缆。

3)一次性光纤传感器

最近面世了一种新型一次性分布式光纤传感器系统,这为部署光纤传感器提供了一种低成本、低风险的方法。该系统名为Well-SENSE,部署方法就是将 “裸”光纤直接投入井中。数据采集后(通常几个小时),就可在井内处理掉该系统。测试表明,这些光纤可在井中成功可靠地部署,并且可以在安装的每根光纤上进行DAS测量。

4)利用DAS进行多组分地震检测

使用多根螺旋缠绕的光纤可提供方向应变数据,以实现高分辨率多组分DAS数据。科罗拉多矿业学院的研究人员提出了五种等间距、恒定螺距的螺旋纤维与一根直纤维的结构,以获得六种不同的应变投影,来重建纤维上某点的3D应变张量的所有分量。

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