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巧用MSE 及时了解地层变化

巧用MSE 及时了解地层变化

结合新一代井下传感器与高速有线遥测技术,RockSense可实时精确测量MSE,优化井眼轨迹,及时提供地层变化信息。

来自丨E&P
编译丨TOM

优化井眼轨迹是实现油藏采收率最大化的手段之一,工程师们通常利用现有技术来实现这一目标。然而,这些技术并不是最优技术,会影响油井的产量与效益。RockSense技术可提供钻头处的地层界面识别功能,为工程师们提供地层变化的实时信息。该技术将机械比能理论转化为实践。本文介绍了该技术的实际应用效果,并利用邻井的测井资料,验证了结果的可用性与准确性。

MSE应用方法

MSE表示在地层中钻出一定长度的井眼所需的能量,这揭示了地层的组分。随着地层可钻性的变化,破碎它所需的能量也随之变化。尽管该理论有可能彻底改变钻井精度,但迄今为止,可用技术匮乏,MSE的实际应用也受到了限制。这是因为精确计算MSE需要实时测量井下钻压(WOB)与钻头扭矩。

通常这些数据都是依据井口测量数据,考虑浮力与摩擦的影响,再进行经验校正。然而,校正带来的噪点,几乎大于由于地层特征不同而引起的MSE变化。近年来,技术的进步使得井下测量钻压与钻头扭矩成为可能,但泥浆脉冲的带宽限制,又一次成为了MSE成功应用的拦路虎。

最新一代连续油管钻进的底部钻具组合(BHAs),集成了井下传感器与高速有线遥测技术,为最终实现高精度的MSE测量提供了技术平台。

它的工作原理是在钻进时测量泥浆马达的输入功率,以了解所钻岩石的类型。该技术测量压差与流速。知晓泥浆马达的主要作业参数,即可给出关于压力与流速的功率表达式。随着钻进的深入,这种功率被整合在一起,可得到每英尺钻进作业所消耗的能量,因此就能获得地层变化的相应指标。

通过持续监控扭矩、钻压、压力与机械钻速,RockSense可实时提供钻井作业的相关信息。此外,得益于有线遥测具有较高的数据传输速率,每钻一英尺可进行多次测量,作业者能够获得英寸级别的分辨率。随着钻进作业的进行,该技术可帮助作业者了解更多井下信息。

优势

由于缺乏精确测量MSE的能力,传统上使用两种地质导向方法。第一种方法,使用传感器测量诸如伽马、电阻率、孔隙率等系数。虽然这些传感器成熟、可靠且一致,但传感器在底部钻具组合上的位置却很尴尬。钻头是位于BHA的底部,可定向传感器组件却可能位于泥浆马达上部6至7米(20至25英尺)的位置。直到钻头深入地层6至7 米,地层特征才会明显变化。即使不会影响产量,但钻进非产层所浪费的作业时间,也会影响项目的工期。

第二种地质导向方法是岩屑录井分析。然而,循环岩屑至地面、获取岩屑、分析前的准备工作所耗费的时间,都会造成延迟。同样,在地面收到确认之前,早已钻穿了目的层,缩短了完成地质导向作业可用的垂深。环空中岩屑的分散(不同大小与密度的岩屑的上返速度不同),也会对深度分辨率造成不利影响。

这两种方法毫无疑问都代表了当时最好的技术,但这两者终究会被现有的技术所淘汰。

案例分析

第一个案例是北美某口连续油管钻出的侧钻井。该井是该地区的首口水平井,目的是通过增加油藏接触面积来增加产量。

作业者利用三维地震技术对地层进行了评估,并确定出一个可能充当圈闭的地下隆起。设计原则是控制轨迹在地层顶端下方约4.5米(15英尺)处,并保持井斜角,使井眼一直处于地层中。预估的油水界面位于地层顶端下方12米(40英尺)处,如果井眼进入了水层,将会显著影响该井的经济效益。因为仅依靠地震深度无法提供所需的精度,所以应用了伽马传感器来测量井深。在建井阶段,利用单相流钻井液来钻进该井段。

巧用MSE 及时了解地层变化

如图1,利用RockSense处理作业中采集的数据,在绘制孔隙度与垂深(TVD)关系图时,密度测井曲线与RockSense曲线有着惊人的相似性。

第二个案例是北美一口连续油管欠平衡钻进的页岩气井,如图2。在该井4.75寸水平段的钻进作业中,钻井液中混入高达40%的氮气,以尽量减少地层损伤。其作业目的是将井眼控制在确定的储层中。利用RockSense对历史数据进行处理,识别出目的层下方的实际井眼轨迹。如果实时应用该技术,即可采取更为主动的导向策略,避免井眼钻出地层。

巧用MSE 及时了解地层变化

利用RockSense技术,首次实现了钻头处地层边界的识别。这些信息是实时传输的,而且这些数据代表了钻头位置处(不是钻头上方)的情况,从而司钻能够在目的层中钻出更多进尺,钻出最优井眼轨迹。应用该技术提高了采收率,提高了初始产量,并显著增加了项目的经济效益。

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