!国外石油机械#
Baker Hughes 无线随钻多路电阻率测井仪
于 江 李瑞营 杨海波
(大庆石油管理局钻井工程技术研究院)
摘要 介绍了Baker Hughes 公司无线随钻多路电阻率测井仪的系统组成、主要技术参数和工
作原理。该仪器依靠钻井液脉冲传输信号,信号传输速度快,便于定向控制,同时实时传输地层参数数据进行实时测井,具有操作方便、测量准确、应用范围广泛等特点。在50余口水平井的应用表明,该仪器减少了由于钻井液污染地层而造成的测井误差,从而降低成本,节约作业时间,具有广阔的应用前景。
关键词 无线随钻测井仪 多路电阻率 应用
引 言
大庆石油管理局钻井工程技术研究院于2001年初从美国贝克休斯公司(Baker Hughes )引进一套无线随钻多路电阻率测井仪,经过3年多的应用,在国内外及大庆油田内部共完成50余口水平井的随钻测量。该仪器具有操作方便、测量准确、应用范围广泛等特点,它不仅可以完成水平井的定向测量,还可以进行随钻地质参数测量(伽玛及电阻率);依靠钻井液脉冲传输信号,传输速度快(11s ),便于定向控制,同时实时传输地层参数数据进行实时测井,从而实现随钻测井。
系统组成及技术参数
1.系统组成
无线随钻多路电阻率测井仪系统主要由硬件部分和软件部分组成。硬件部分又分为地面控制设备和井下管串工具,软件部分主要由Advantage 和Case 集成软件包组成。
(1)井下管串 井下管串主要由主阀总成、控制阀总成、无磁钻铤、转换头、多路电阻率总成、下部柔性短节等几大模块体组成(见图1)。主阀总成、控制阀总成产生钻井液正脉冲,把信号从井下传输至地面。多路电阻率总成中含有多路电阻率探管,测量地层电阻率。下部柔性短节中含有伽玛探管和近钻头井斜探管,测量岩性和近钻头井
斜,工具总长13102m 。
图1 井下管串示意图
1—无磁钻铤;2—钻铤接头;3—模块接头;4—多
路电阻率总成短节;5—防磨带;6—存储器外接口;
7—上部发送器;8—接收器;9—下部发送器;10—
井斜传感器;11—伽玛传感器;12—下部柔性短节
(2)地面硬件控制设备 地面硬件控制设备
主要由计算机、S ARA 控制箱、传输盒、电源盒、
线路连接转换器、轴编码、司钻显示器以及连接电缆等组成。
(3)软件部分 软件部分主要由Advantage 和
—
86—
石 油 机 械
CH I N A PETROLEUM MACH I N ERY
2005年 第33卷 第12期
Case两个集成软件包组成。
(4)工作流程 无线随钻多路电阻率测井仪系统工作流程如图2所示。
图2 工作流程示意图
2.技术参数
工具外径:17115mm(6?/英寸);
适用井眼:21519～25018mm(8??～9(3英寸);
工具内径:7114mm;
每百英尺狗腿度:<9°(旋转),<16°(滑动);
含砂质量分数:<1%;
含固相质量分数:<14%;
工具联接:4??″I F;
适用温度:<125℃;
钻井液排量:760～3030L/m in。
完整测量序列在开泵55s后开始传输,钻头压降没有限制,工具面更新时间可以设置成11、24、35s。地面转速不受限制,数据通过脉冲信号传输到地面或存储在井下存储器中,传输方式为正脉冲。其中,定向测量性能参数见表1。
表1 定向测量性能参数表
测量项目范围精确度
井斜角/(°)0～180±012
方位角/(°)0～360±110
磁性工具面/(°)0～360±110
重力工具面/(°)0～360±115磁场强度/Gs30000～66000±200
地磁倾角/(°)-90～+90±013
该测井仪的磁性工具面和高边工具面转换角度为5°,可以重新设定,传感器距离工具底部811m。
系统工作原理
由于钻井液以一定的流速冲击通用电源模块中的涡轮,使涡轮高速旋转,切割线圈,形成电磁场,交流发电机输出28～140V三相交流电,经过整流后供S D M(电磁阀驱动模块)来驱动C VA(控制阀总成)引导阀上下运动,调节通过主阀体的流量大小来产生不同的压力脉冲,不同的压力脉冲代表不同的电信号,通过地面管线上的压力传感器把信号输送到仪器房中的S ARA控制箱,然后通过与S ARA 控制箱连接的主机用Advantage软件包来解码成数字并用绘图软件绘制成不同意义的曲线,从而得到各种定向测量数据和地层测量参数。
1.电阻率测量原理
(1)工具基本特点 4个发射极、2个接收极产生高频2MHz、低频400kHz2种电磁波;提供至少2种电阻率测量。
(2)相差电阻率 衰减(振幅比)电阻率,适合各种类型钻井液;具有足够的探测深度(替代有线测量-定量评价地层)。
相差是当波穿过某一地层时波的零相之间的差值,用一个完整波形的一部分来表示(度)。衰减是当波穿过某一地层时波的信号强度的损失,用一个近/远振幅比函数来表示。电磁波传播或辐射涉及到无线电波的发射,发射极向地层中发射电磁波,发射的信号垂直于工具轴线。波形具有交互的正弦波的特点,波的频率为常数,波的相位和振幅与传播介质为函数关系,波的传播形状由传播介质的自然传导率决定。接收极通过波的相位和振幅比例变化的测量,来反映地层的地质参数。
2.主阀总成产生正脉冲原理
利用液压提升阀瞬时间内控制钻井液流量通过工具中的孔内,产生一个小的正脉冲形式的压差,通过立管压力上的传感器进行解码,无线随钻多路电阻率测井仪利用正脉冲方式进行测量。主阀总成产生正脉冲原理如图3所示。
图3 主阀总成产生正脉冲原理图
现 场 应 用
无线随钻多路电阻率测井仪经过3年多的应用,在国内外完成水平井测井共计50余口。现以大庆油田肇60-平33井为例进行说明,该井随钻
—
9
6
—
2005年 第33卷 第12期于 江等:Baker Hughes无线随钻多路电阻率测井仪
测井曲线见图4。从图4可以看出,当无线随钻多
路电阻率测井仪接近油层边界时,电阻率曲线发生明显的偏离现象,此时地面控制人员就可以判断出已接近油层边界,从而调整钻进方向,使井眼轨道保持在油层内,达到较高的砂岩钻遇率。近3年来,大庆油田共钻水平井30余口,除肇45-平56
井用L WD 仪器完井后,进行了裸眼测井,其余水
平井均没有进行裸眼测井。
图4 肇60-平33井随钻测井曲线图存在的问题及认识
由于无线随钻多路电阻率测井仪采用涡轮发
电,所以对钻井液要求较高(不能混有杂物,尤其是条、带状杂物)。现场应用中曾发生过编织袋缠死涡轮发电机的情况,因此除了加强钻井液的管理工作外,还要坚持使用钻杆滤清器。此外,由于无线随钻多路电阻率测井仪的电阻率测井部分没有方向,无法判断出仪器是从哪个方向接近地层边界,必须结合地质情况才能做出判断,这样给现场工作带来一定难度。目前,贝克休斯公司已经开发出带有方向的电阻率测井仪,从仪器上就可以看出接近地层的方向。
随着大庆油田开发步入后期,寻找剩余油、提高采收率、提高油藏的动用程度是油田开发的中心
目标。水平井技术是从工程角度提高原油采收率的有效途径,无线随钻多路电阻率测井仪不仅可以实现定向操作,同时具有随钻测井的功能,可以减少由于钻井液污染地层而造成的测井误差,从而降低成本,节约作业时间。另外国内外水平井市场具有很大的潜力,所以无线随钻多路电阻率测井仪具有广阔的应用前景。
作者简介:于 江,工程师,生于1973年,1994年毕业于石油大学(华东)石油工程系钻井专业,现从事科研及定向井、水平井技术服务工作。地址:(163413)黑龙江省大庆市。电话:(0459)4984404。
收稿日期:2005-03-14
(本文编辑 丁莉萍)
热烈祝贺湖北省科学技术期刊编辑学会
进入全国首批先进社团500强行列
—07— 石 油 机 械2005年 第33卷 第12期
随钻电磁波电阻率测井的“犄角”效应 一、前言 近期，随钻电磁波电阻率测井资料中出现的一种被称为“犄角”的现象，引起了国内外专家教授、工程技术人员乃至地质家的关注，纷纷以极大的兴趣对其进行分析研究，发表文章介绍研究成果与认识，以期对其作出客观正确的阐述与解释。 目前，对于“犄角”的研究仍在深入进行中，对于它的认识和分析尽管不尽相同，甚至尚存争议，但对这一现象的破解必有积极的意义和作用。对“犄角”的地质和工程分析与应用更值得深入探讨与开发。 二、产生“犄角”效应的机理 对于“犄角”效应产生的机理，目前尚存在不同的见解与争论，在此无意参与其中，而仅以认识与分析问题的视角阐发一孔之见， 1、何为“犄角”效应 所谓“犄角”效应，是指井 眼轨迹以一定的交角进入地层 界面时，电磁波电阻率测井响应 在界面处产生的异常突变现象。 如图1所示，当井眼轨迹与 地层界面法线以θ角相交时在 地层界面处产生的“犄角”效应。 “犄角”一词来自英语“HORN” 有号角、角状物之意；其实古代 的号角也是牛角做的。这里是以牛角的形状形容电磁波电阻率测井响应的异常突变现象。 值得一提的是，有人把这一现象称为“极角”或“极化角”是不够妥当的，因为产生“犄角”效应的主要因素并非“极化”或“激化”问题。而是电磁波传播的边界效应与边值问题。 2、导致“犄角”产生的因素 究竟哪些因素导致“犄角”效应呢？一般认为有以下原因： A、地层界面两侧地层电阻率对比度。地层电阻率对比度越大，“犄角”效应越明显。 B、井眼轨迹与地层界面法线的交角大小。交角越大，“犄角”效应越明显。当然，当井眼轨迹一定时，交角大小与地层产状也有关系。 C、井眼尺寸（井径）大小及仪器外径与井壁之间的间隙大小。间隙越大，对“犄角”效应的影响越大。
4地层倾角对随钻电阻率测井的影响 范宜仁等2013年发表文章“倾斜各向异性地层随钻电磁波响应模拟”，文中通过坐标变换的方法，基于柱坐标系时域有限差分（FDTD）模拟和分析了倾斜各向异性地层随钻电磁波响应。为了研究各向异性系数对相位（幅度）电阻率的影响，模拟了不同各向异性系数条件下倾斜地层随钻电磁波测井响应，模拟结果表明：当地层倾角小于30°时，不同水平电阻率条件下，各向异性系数对视电阻率影响较小，随钻电磁波视电阻率主要反映地层水平电阻率；随地层倾角增大，视电阻率受各向异性的影响增大，且地层水平电阻率越低，随钻电磁波测井响应受地层各向异性影响越大，相位电阻率比幅度电阻率更加敏感；当地层倾角较大时，随着各向异性系数增大，视电阻率甚至会超过垂直电阻率。为了研究不同发射频率对各向异性系数的敏感性，模拟了地层各向异性系数为√10，水平电阻率为0.5Ω·ｍ时不同地层倾角条件下随钻电磁波响应，模拟结果显示：随发射频率增大，视电阻率受各向异性影响增强，当地层倾角较大时，随钻电磁波视电阻率甚至会远远超过垂直电阻率。
夏宏泉等2008年发表文章“随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析”，文中分析了随钻电阻率测井中地层倾角（或井斜角）等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。在大斜度井和水平井测井中，大部分仪器的测量值要受到井斜角或地层倾角的影响，实测曲线出现“异常”和“变形”。在直井中，如果地层是水平的，则仪器测量的是水平电阻率。但如果仪器在钻开同样地层的水平井时，则测量电流会流过地层的水平面和垂直面，视电阻率测量值R a是水平电阻率R h和垂直电阻率R v合成的[3-6]。假设在水平井中地层存在各向异性，垂直层界面方向的电阻率为R v，平行层界面方向的电阻率为R h，径向上（与地层平行的方向）为宏观各向同性，可推导出地层视电阻率R a、R h、R v的关系为 ? R a=R?√cos2θ+sin2θλ? 式中，λ为地层电阻率的各向异性系数，λ=（R v/R h）0.5；θ为相对倾角，即井轴与地层面法线的相对夹角，可由井斜角和地层倾角求得。由此可见，地层视电阻率主要与地层电性各向异性系数和相对倾角有关，其值介于R h～（R v·R h）0.5之间。对于2MHz的随钻电阻率测井仪器，相对夹角在0°～30°时影响不大（即在直径中随钻视电阻率等于水平电阻率，可以忽略地层电性各向异性的影响），大于30°时相对夹角影响较大，则必须考虑各向异性的影响。各向异性影响很大程度取决于地层和井眼的相对角度。如忽略各向异性的影响，则在大斜度井中，R ps相位电阻率、R ad衰减电阻率测井曲线的差异可能导致错误的侵入剖面解释，这是因为2MHz电阻率仪器的这2种曲线在各向异性地层中的响应特征是不同的，在θ＞30°时，R ps曲线更多地反映垂向电阻率，从而导致2条曲线的分离。但是如果井眼垂直于地层，即使K值很大，它对随钻电阻率测井值无明显影响，2条曲线基本重合。此外，当相对夹角变大，即使各向异性系数不变，R ps和R ad曲线仍可出现明显的分离，因此2条电阻率曲线分离与否可以间接地指示地层的各向异性。
3地层倾角对感应测井电阻率的影响 刘迪仁等2012年发表文章“非平行界面地层对水平井双感应测井的影响”，文中在三维数值模式匹配法的基础上，通过正演数值分析，研究了地层界面倾斜时界面倾角等对水平井双感应测井响应的影响。结果显示，在水平井中，地层界面倾斜对双感应测井响应具有一定的影响，其影响程度的大小与界面倾角有关。具体如下： 在研究地层界面倾角对双感应测井影响的过程中，忽略井眼和钻井液滤液侵入对测井响应的影响（经验电阻率、侵入带电阻率与目的层电阻率相同），在竖直模拟计算过程中，h=5m，Rs=2Ω·m，Rt=100Ω·m，得到双感应测井响应与界面倾角的关系（见图2）。 图2 双感应测井响应与地层界面倾角关系 由图2可以看出，随地层界面倾角增大，双感应视电阻率逐渐远离目的层电阻率而接近围岩电阻率。井眼中心到倾斜地层界面的实际距离为Hcosθ，随着界面倾角增大，Hcosθ减小。由于深、中感应径向探测深度是一定的，此时双感应测井响应受围岩的影响随之增大，从而使视电阻率接近围岩电阻率。为此，在水平井测井解释工作中，受地层界面倾斜的影响，界面倾角成为双感应测井响应的重要影响因素之一，有必要对该环境下的双感应视电阻率值进行校正。地层界面倾斜的影响程度与深、中感应的径向探测深度有关。 地层电阻率是影响油气评价的重要参数，感应测井是确定水平井中地层电阻率的常用方法。在实际测井环境中，地层上、下界面往往是不平行的，在测井解释过程中，这种非平行界面地层环境对水平井感应测井响应的影响是一个值得关注的问题。
David，Liu Guoqiang等［7-8］通过理论研究，确定了感应测井的主要影响因素，并建立了相应的校正图版和校正方法，以便在评价解释工作中较好地消除围岩、钻井液侵入、井眼等地层环境的影响。 ［7］David N，Shanjun Li，Richard C，et al. Invasion effects on time-Lapsed array induction logs ［C］//SPWLA . SPWLA 48th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2007：1-10. ［8］Liu Guoqiang，Yang Wei，Feng Qining，et al. A new method to correct the effect of skin - effect in induction logs ［C ］//SPWLA . SPWLA 41th Annual Logging Symposium. Houston：SPWLA，2000：1-9.
随钻感应电阻率测井原理浅析 1．电阻率的概念 2．电阻率的测量方法 3．电阻率的电极系分布 4．电阻率测量的数学模型 几何因子理论 摘要：本文通过对Geolink公司TRIM工具测井原理的剖析，详细介绍了感应电阻率测井的原理，并将电缆测井与随钻测井进行比较 主题词：MWD 电阻率感应测井原理浅析 随钻测量（MWD—Measurement While Drilling），是一项在钻井过程中，实时对井底的各种参数进行测量的技术，MWD的最大优点在于它使得司钻和地质工作者实时看到井下正在发生的情况，可以极大的改善决策过程。随钻测量技术极大的推动了钻井技术的发展，为地层评价提供了新的手段，由于可以直接观测井下工程参数，这就为钻井的进一步科学化提供了有利的条件，及时获得地层资料对于准确评价地层和进行地层对比以及油藏描述也具有重要的意义。 MWD系统测量的一个十分重要的方面就是电阻率地层评价测井。自从八十年代中期起，就有许多种不同的MWD电阻率被测试并投入市场，包括16’’短电位电阻率，聚焦电阻率（有活动和被动聚焦能力），基于电极的装置（可利用钻头或接触按钮），目前Sperry-Sun Drilling Service服务公司的多空间1~2MHz“电磁波电阻率相位测井”是工业上唯一商业化的、真正的多探测深度的电阻率测井工具。Geolink公司应广大用户的普遍要求，也制造生产出随钻电阻率工具，它将MWD仪器测井结果与通常使用的电缆感应（20KHZ）测井相关联，用这种方法得到的响应与电缆深感应测井的探测深度相类似，其垂直分辨率优于电缆中感应测井。这种探测深度可以减少井眼环境及泥浆侵入地层对测量产生的影响。因而不需要对在不同泥浆（水基、油基、气基及泡沫基钻液）中作业中所产
国外随钻测井发展历程 提高服务质量，降低服务成本是工程技术服务努力追求的目标，就此而言, 随钻测井相对于电缆测井具有多方面的优势。随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得的，更真实地反映原状地层的地质特征，可提高地层评价精度。随钻测井在钻井的同时完成测井作业,减少了井场钻机占用时间,从钻井-测井一体化服务的整体上节省成本。在某些大斜度井或特殊地质环境（如膨胀粘土或高压地层）钻井时，电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时，随钻测井是唯一可用的测井技术。因此,随钻测井既提高了地层评价测井数据的质量，又减少了钻井在用时间，降低成本。 在过去的近20年里, 随钻测井技术快速发展, 目前已具备对应电缆测井的所有技术，包括比较完善的电、声、核测井系列，以及随钻核磁、随钻压力等等。同时, 全球随钻测井业务不断增长, 已成为油田工程技术服务的主体技术之一，其业务收入和工作量大幅增加。可以预期, 随着石油勘探开发向复杂储集层纵深发展, 随钻测井技术将更趋完善, 电缆测井市场份额将更多地被随钻测井所取代。 一、随钻测井发展历程 随钻测井技术的发展可追溯到1930年前后，当时电缆测井技术开始出现和发展。20世纪30年代早期，Dallas地球物理公司的J.C.Karaher用一段长4-5英尺的绝缘线将钻头与钻柱绝缘，在每根钻杆内嵌入绝缘棒，用一根导线在绝缘 棒中间穿过，通向地面，通过这根导线传输信号。 用这种方法得到了令人鼓舞的结果，测量到连续 的电阻率曲线。1938年采集到第一条LWD电阻率 曲线[1]，这是用电连接方式传输数据的第一条 LWD曲线（图1）。 20世纪40年代和50年代仅有的几个专利文 献表明，许多发明家和研究组织继续致力于实时 的、可靠的随钻测量系统的研究，遗憾的是，LWD 数据传输技术的发展非常缓慢，技术上很难突破。 在测井技术发展开始的50年时间里，在石油工业
文章编号：１６７３－８２１７（２０１３）０３－００５６－０５ 基于高分辨率随钻电阻率成像的 井旁三维构造地质建模 李楚吟１，吴意明１，张永江１，李昭伟１，刘 博２ （１．中海石油深圳分公司开发部，广东深圳５１８０６７；２．斯伦贝谢中国地球科学及石油工程研究院） 摘要：ＬＨ油田是生物礁灰岩油藏，发育于中国南海珠江口盆地中央隆起带东沙隆起碳酸盐岩台地边缘。礁灰岩油藏内部非均质性强，储层复杂多变，裂缝和次生溶孔发育，油层分布和储层物性较难认识和预测。基于随钻高分辨率电阻率（ＧＶＲ）成像测井拾取的沉积倾角，利用Ｐｅｔｒｅｌ平台的ｅＸｐａｎｄＢＧ软件对井旁构造进行模拟。在构造单元划分和构造倾角计算基础上，分析地层构造类型和构造趋势，进行构造倾角的近井投影，得到近井储层构造顶面分布图。通过三维井周构造模拟分析，可以对局部微构造进行精细刻划，分析物性与构造的关系，为后续开发井钻探、地质导向实时决策提供参考依据。同时利用模拟结果对区域构造图进行更新。 关键词：礁灰岩油藏；随钻电阻率成像测井；沉积倾角；井旁构造；三维构造地质建模 中图分类号：ＴＥ１９ 文献标识码：Ａ ＬＨ构造是在台地边缘发育起来的生物礁地层圈闭，灰岩顶面圈闭幅度８１．０ｍ，圈闭面积１４．２５ｋｍ２。轴向为北西－南东，长轴约６ ｋｍ，短轴约４ｋｍ。礁体的高部位两边不对称，向海一侧较陡，向陆一侧具有平缓下倾的趋势。由于礁体生长速度快于围岩，两翼地层见明显的上超现象。小断层、裂缝集中发育在地层起伏较大的部位，如礁顶部位以及沉积突变的部位等。 ＬＨ油田于２０１２年投产，油田初期产量远超ＯＤＰ（油田整体方案）设计，是我国第二个在生产的礁灰岩油藏。该油田共有开发井１０口，其中导眼井为Ａ３ｈｐ井和Ａ３ｈｐ２井，Ａ３ｈｐ２井为导眼井侧钻；水平井为礁核部位的Ａ１ｈ井和Ａ６ｈ井，礁后斜坡区的Ａ３ｈ井、Ａ７ｈ井；礁后平台区的Ａ２ｈ井、Ａ５ｈ井、Ａ８ｍａ井、Ａ８ｍｂ井。全部井采用Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ公司的高分辨率随钻侧向电阻率成像测井仪ｇｅｏ－ＶＩＳＩＯＮ（ＧＶＲ）系列。ＬＨ油田钻遇的几口水平井目的层钻遇率都很高，并且获得丰富的地质资料，从地质角度进行了沉积相划分、地应力分析、井旁构造建模、裂缝定性与定量分析、次生溶蚀定量计算和区域综合评价。本文着重分析随钻电阻率成像技术在ＬＨ礁灰岩油田井旁构造三维构造地质建模中的应用。 １ 随钻电阻率测井原理 ｇｅｏＶＩＳＩＯＮ是Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ公司特有的高分 辨率随钻侧向电阻率测量仪器［１－２］，它包括近钻头、环形电极以及３个方位聚焦纽扣电极。其中，浅、中、深纽扣电极的探测深度分别为１ｉｎ、３ｉｎ、５ｉｎ；环形电极的探测深度为７ｉｎ。 ＧＶＲ的高分辨率侧向测井减小了邻层的影响［１－２］，可应用于高导电性泥浆环境，而且钻头电阻率能够提供实时套管着陆点和取心点的选择。三个方位纽扣电极提供三种深度的微电阻率随钻成像，可解决复杂的地质问题，实时图像被传输到地面可识别构造倾角和裂缝，以更好地进行地质导向。 ２ 礁灰岩沉积特征分析 ＬＨ油田是典型的台地边缘礁型储层发育的油田。台地边缘礁的迎浪面与背浪面沉积特征差异明显。地层沉积层面在电阻率图像上表现为切穿整个井眼的余弦或正弦曲线，通过对界面的拟合、计算可以得到界面的真实产状。在倾角矢量图上，绿色蝌蚪为地层产状即沉积倾角；深红色为高导裂缝产状，蓝色为断层产状（见图１）。 收稿日期：２０１３－０１－０４；改回日期：２０１３－０２－２８ 作者简介：李楚吟，高级工程师，１９６２年生，１９８３年毕业于江汉 石油学院，现从事地质油藏研究工作。 基金项目：“十一五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开 发”子课题“海相礁灰岩稠油油藏（特）高含水期精细开发技术研 究”（２００８ＺＸ０５０２４－００４－０１０）礁灰岩断层与裂缝预测专项技 术研究成果。 石 油 地 质 与 工 程 ２０１３年５月 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＧＥＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 第２７卷 第３期
内容摘要 摘要：随钻测井是在钻开地层的同时实时测量地层信息的一种测井技术,自1989年成功投入商业应用以来得到了快速的发展,目前已具备了与电缆测井对应的所有技术,包括比较完善的电、声、核测井系列以及随钻核磁共振测井、随钻地层压力测量和随钻地震等技术,随钻测井已成为油田工程技术服务的主体技术之一。随钻测井(LWD)技术的萌芽只比电缆测井晚10年。由于基础工业整体水平的制约,随钻测井技术在前50多年发展缓慢。其业务收入和工作量快速增长。勘探开发生产的需要仍是随钻测井继续发展的强劲动力。作为一种较新的测井方法,随钻测井技术仍有许多有待发展和完善的方面,尤其是数据传输技术、探测器性能、资料解释和评价等。 关键词：随钻测井 LWD 研究进展
第一章随钻测井技术现状 迄今为止,随钻测井能提供地层评价需要的所有测量,如比较完整的随钻电、声、核测井系列,随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地震等等。有些LWD 探头的测量质量已经达到或超过同类电缆测井仪器的水平。 1.1随钻测井数据传输技术 多年来,数据传输是制约随钻测井技术发展的“瓶颈”。泥浆脉冲遥测是当前随钻测量和随钻测井系统普遍使用的一种数据传输方式。泥浆脉冲遥测技术数据传输速率较低,为4~10 bit/s,远低于电缆测井的传输速率,这种方法不适合欠平衡水平井钻井。电磁波传输数据的方法也用于现场测井,但仅在较浅的井使用才有效。哈里伯顿公司的电磁波传输使用的频率为10Hz,在无中继器的情况下传输距离约10000 ft。此外,声波传输和光纤传输方法还处于研究和实验阶段。 1.2随钻电阻率测井 与电缆测井技术一样,随钻电阻率测井技术也分为侧向类和感应类2类。侧向类适合于在导电泥浆、高电阻率地层和高电阻率侵入的环境使用,目前的侧向类随钻电阻率测井仪器能商业化的只有斯伦贝谢公司的钻头电阻率仪RAB及新一代仪器GVR。GVR使用56个方位数据点进行成像,图像分辨率比RAB有较大提高。感应类在导电性地层测量效果好,适合于导电或非导电泥浆。新型随钻电磁波电阻率的仪器结构相似,使用多个发射器和多个接收器,测量2个接收器之间的相移和衰减,工作频率相近,只能使用有限的几种频率才能消除钻铤等背景影响而测量到地层信号,如低频20、250、400、500 kHz,高频一般都使用2 MHz。 通过比较随钻电阻率测井和电缆电阻率测井曲线之间的区别可知,在储层内部二者相差不大;在界面处由于受地层界面表面电荷、钻井液侵入等影响,随钻电阻率数值远大于电缆测井数值;在界面附近,二者电阻率数值还受地层界面表面电荷、钻井液侵入井眼轨迹与地层倾角之间的夹角大小影响。 井眼轨迹与地层倾角之间的关系对电阻率有较大的影响,有效地控制井眼轨迹能大大降低钻井成本和提高效益。同时根据电阻率响应特征和其他测井曲线正确地划分地层界面,能有效地提高测井解释精度及为工程施工提供更好地依据。 1.3随钻声波测井 现场服役的随钻声波测井仪器使用的声源有单极子、偶极子和四极子,如贝克休斯INTEQ公司的AP既使用单极子也使用四极子声源,斯伦贝谢公司的Son-icVision使用单极子声源,哈里伯顿Sperry公司的BAT是偶极子仪器。这些仪器可测量软/硬地层纵/横波速度和幅度,测量数据一般保存在井下存储器内,
2003年随钻测井(MWD)和地层评价新进展 David Pat rick M urphy 翻译:潘 宇(大庆油田建设集团管道工程公司)刘 艳(大庆油田有限责任公司设计院) 周利军(大庆石油管理局创业集团) 校对:赵 平(大庆石油管理局测井公司) 张恒发(大庆油田有限责任公司研究院) 摘要 地层评价新进展不但可以提高地 层数据的数量和质量,而且能在提高效率的 同时降低操作成本。所述的29例新进展内 容涵盖了:电缆测井———成像测井、小井眼 高温高压测井平台、核磁共振(NMR)测 井、地层电阻率以及动电测井;存储测井 ———过钻测井;随钻测井———遥测技术、恶 劣环境平台、核磁共振、声波、孔隙度、地 层电阻率及井径测井;泥浆测井———气相色 谱质谱仪泥浆油气测量和岩屑渗透率;测 试———电缆地层测试;取心及分析———岩心 测量仪;综述———服务公司网址和核磁共振 流体特性。 主题词 测井仪器 地层评价 地层数据 降低成本 一、电缆测井 与其他测井仪器相比,电缆测井能够以相对较低的成本(除钻探成本较高外)提供更多的地层评价井眼数据。以下列出了电缆测井的应用。 1,成像测井 推出了两种新的电阻率井壁成像测井仪。一种是Precision Drilling Computalog公司生产的用于水基泥浆的高分辨率微成像仪(HM I),它可以和该公司生产的其他仪器完美组合。HM I的额定工作温度为350℃,额定工作压力为20000lb/in2,适用井径为620in。在标准工作模式下,它有6个极板参与工作,每个极板包含25个微电极。HM I也可以在双模式下工作,这时,参加工作的极板有12个,每个极板同样有25个电极。 另一种是Baker Atlas公司生产的EAR TH成像仪,它是针对油基泥浆设计的高分辨率成像仪。仪器有6个极板,每个极板上有8个传感器,在8in的井眼中一个测程周向覆盖率可达6419%。如在进行第二测程时旋转成像仪还可以获得更高的覆盖率。成像仪可提供01210000Ω?m范围的地层电阻率成像,还可以在12000Ω?m的范围内绘制出精确率达115%的高精度\%R xo曲线。这种成像仪的额定工作温度是350υ,额定工作压力是20000lb/i n2,适用井径为621i n,最大测井速度为600f t/h。 2,小井眼高温高压测井 Schl um berger公司生产的S li m Xt reme小井眼高温高压测井平台是专为小井眼设计的,其适用的最小井眼孔径可小至3(3i n。它在工作温度为500υ、工作压力为30000lb/i n2的额定工作状态下可连续工作58h。一支电缆测井仪器串可包括阵列感应仪、岩性密度仪、补偿中子仪和伽马射线仪。综合加速计可为所有的S li m Xt reme测量提供实时速度校正。所有的仪器均使用先进的电缆数字遥测技术,其温度和压力与整个平台相同,并可经电缆将信号传至36000f t远。如果仪器串遇卡,综合电缆释放能力可以通过电流在人为干预下把电缆从仪器串中脱出。Schl um berger公司的S li m X2 t reme测井仪可与本公司生产的Xt reme和S li mA c2 cess系统完美地结合。 3,核磁共振测井 Schl um berger公司为其新一代核磁共振电缆测井仪做了大量的现场测试。它具有多频、偏心、梯度测量的特性。多频采集模式可以在单测程时即可获得近井眼地层的径向剖面图。该仪器增大了最大探测深度(DO I),以便更好地测量天然流体,降低因井壁粗糙对测井灵敏度的影响。目前,该仪器最大探测深度为6i n。预极化磁铁可在长T1环境中快速测井。Schl um berger还为这种测井仪设计了采样序列可编程功能,这样,可以使那些使用