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录井技术现状调研(阿果石油)

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- 1 - 录井新技术调研报告 阿果 石油网 2020年 5月 - 2 - 目录 1.录井技术的发展历程 3 1.1.国外发展历程 3 1.2.国内发展历程 4 2.录井技术的分类 . 6 3.录井新技术发展现状 . 9 3.1.整体发展特点 9 3.2.录井采集新技术 10 3.2.1地层流体采集 10 3.2.2岩石骨架信息采集 24 3.2.3其他信息采集 38 3.3.录井数据处理技术 41 3.3.1录井数据的校正方法 41 3.3.2录井数据的平滑方法 43 3.4.录井综合解释评价技术 45 3.4.1关于岩性的解释方法 46 3.4.2关于地层流体的解释方法 52 3.4.3综合性与扩展性解释评价方法 60 3.4.4典型的综合解释评价技术 66 3.4.5特殊工艺条件下的录井配 套技术 77 3.5.工程录井技术 80 3.5.1钻井工程预警技术 81 3.5.2溢流监测技术 84 3.5.3随钻地层压力检测技术 86 3.5.4气体钻安全监测技术 88 3.6.工程地质一体化技术 90 3.6.1定测录导一体化 90 3.6.2录井综合地质导向技术 96 3.7.信息技术 . 103 3.7.1井场信息采集传输技术 103 3.7.2专业软件开发技术 105 3.7.3远程录井技术 109 3.8.录井装备技术 112 3.8.1综合录井仪器制造技术 112 3.8.2其他装备制造技术 117 4.技术对比 . 120 5.面临的挑战 . 123 6.发展趋势 . 126 6.1.录井技术发展需求 126 6.2.录井技术发展内涵 127 6.3.录井技术发展领域 127 6.3.1更加全面智能的数据采集 127 6.3.2拓展全新的技术业务 128 6.3.3高分辨高精度一体化的解释评 价 130 7.结论与认识 . 132 参考文献 134 - 3 - 1. 录井技术的发展历程 录井是用岩矿分析、地球物理、地球化学等方法结合现代信息技术,观察、采集、 记录、分析随钻过程中的地质、工程信息,发现油气显示、评价油气层,监测工程异常、 评估钻井风险,并为石油工程其它专业提供井场信息服务的技术。 1.1.国外发展历程 国外录井以工具发展为核心,始终引领行业的技术发展 。 1937-1939 年 , HAYWARD 的录井仪制造 成功并申请 专利, 1969 年综合录井仪器 面世 , 1989 年 IADC(the International Association of Drilling Contractors)/RIM(the Rig Instrumentation and Measuremen)信息传输委员会出版了钻井液录井数据(资料)传 输标准, 此后,以 英国 石油 ( BP) 公司和 斯伦贝谢公司 为代表,开始重点发展远程 作 业 与远程服务 技术系列 , 上个 世纪开始, 英国石油 公司与斯伦贝谢公司合作,发起了 NDS( No Drilling Surprises)无风险钻井计划 。 在 NDS的 基础上,斯伦贝谢公司进一 步发展了 远程 支持业务,在全球范围内 的 各战略区域相继建立了现场 操作 支持中心 ( OSC), 以团队形式开展合作, 并为甲方 提供各种服务 。 王东生 根据设备的发展情况, 将国外录井技术 划分为五代产品,当前以多专业集成化为发展趋势。第一代为气测在 线检测,第二代为脱机综合仪器,第三代为联机综合仪,第四代为快速综合仪,第五代 为智能综合仪。 图 1-1 国外录井发展历程 (王东生) 近年来,国际上对石油、天然气等能源的需求量逐年增加,油气勘探规模随之不断 扩大 , 石油勘探开发难度也 越来越大,勘探开发的 重点向边远地区、油区深层、复杂结 构、非常规产区、深海等领域转移,国内外油田 服务公司不断加强技术研发,提升服务 - 4 - 能力, 并不断 的开展技术 收购 与企业兼并,实现了强强联手,牢牢掌控了大部分国际高 端市场 ,录井 行业最引人注目的是 2008年威德福 公司( Weatherford)兼并 Interlog和 Datalog 公司 , 2010 年斯伦贝谢公司( Schlumberger)收购 法国地质服务公司 ( Geoservice) , 使录井成为一体化服务链中的专业技术之一, 各大 油服公司的 技术 发 展方向与作业模式悄然发生变革 。 1.2.国内发展历程 国内录井技术发展经历 了 手工 、半自动、综合录井等阶段, 实际 应用的技术和装备 也经历了引起 、仿制 、自主研发的过程 。 20 世纪 60 年代以前,肉眼观察识别岩性,以荧光灯为主要工具落实油气显示, 手工采集、定性描述、依靠知识和经验完成录井任务,录井人为新中国各大油气田的发 现做出了重要贡献。 上世纪 50~60 年代开始仿制半自动 SQC-571 型气测仪,改变了 全烃及组分人工测量方式;上世纪 70 年代初, SQC-701 自动气测仪的成功研发,气 体分析由人工记录转变为自动连续记录;上世纪 80年代后期,氢焰色谱、计算机、传 感器等技术引入录井,录井技术有了质的飞跃,九十年代末基本普及了综合录井仪器, 国内同行观念发生了转变,从掌握工程录井技术开始,逐步与国际接轨 ,同时综合录井 技术也为安全高效钻井提供支撑,助推了科学钻井。海上油田、塔里木油田是最早普遍 应用综合录井技术的地区。 本世纪以来各 录井公司均 积极开展信息化建设,基本搭建 起井场数据传输平台, 并逐渐开始探索远程录井体系的建设 。 2013年中石油长城钻探 在全国 录井技术交流会上 首次 公开交流远程录井技术及应用效果,截止 当时 已经完成 了 160 余口井的实际应用 ,该体系提高了 现场数据采集与后台 支持 服务 的地位, 将远 程 录井 体系划分为 远程同步控制、远程决策和技术保障三部分,在录井现场无线宽带 组网、实时远程同步控制、岩屑远程识别等方面取得 技术突破,形成远程宽带网络技 术、数据传输技术、技术支持中心、远程监控技术、远程岩屑采集识别技术、钻井工程 辅助决策技术、地质录井远程专家决策技术、工程智能预警技术等 九项主要技术, 实现 了数据远程采集、录井作业远程控制、基地专家指导与决策。由于 增强了现场数据采 集,增加了后台技术支持力量与支撑力度,组成了现场与基地的双保险 ,在管理提升、 减员增效、保障安全高效钻井等方面发挥 了作用 ,对带动录井行业科技进步和作业模 式的变革有 积极意义 。 中石油王东生将其划分为五个发展阶段:荧光录井、气测录井、综合录井、定量录 井、远程录井等。中石化王志战划分为手工化、多元化、定量化、信息化四个阶段。不 - 5 - 同的划分本质上差异不大。 从发展历程看,录井技术以需求为导向,以追赶国外先进技 术为目标,特别是 2000年以后进入快速发展期,地质录井由定性向定量转变、工程录 井由监测向预测转变、录井信息由数据传输向多专业共享转变,进一步强化了“地质家 眼睛、钻井人助手、决策者参谋”的作用。 表 1-1 国内录井发展阶段划分(王志战) 阶段 第一阶段 ( 80 年代中期 以前) 第二阶段 ( 80 年代中期 —90 年代中期) 第三阶段 ( 90年代中期 — 2000年) 第四阶段 ( 21世纪以来) 手工化阶段 多元化阶段 定量化阶段 信息化阶段 主要 特征 各项数据信息 的收集基本以 人工为主,岩屑 录井的手工化 至今也未改变, 钻时录井的手 工化已被完全 替代。 检测对象多元化:由 泥浆气延伸到罐顶 气。 服务领域多元化:以 综合录井仪的推广 应用为标志,录井技 术服务由地质延伸 到地质与工程一体 化。 定量荧光、核磁 共振等录井新技 术,实现了荧光、 物性等特性的描 述由定性向定量 转变。 定量脱气器推动 气测技术更加准 确。 计算机、数字化 等技术实现了录 井资料的电子 化。 远程传输技术实 现了后方对前方 的实时支持与决 策。 标志 技术 岩屑(心)录井 钻时录井 综合录井仪录井 罐装样轻烃录井 定量荧光录井 P-K录井 井场信息远程传 输 勘探 特征 构造油气藏 复合油气藏 隐蔽油气藏 非常规油气藏 - 6 - 2.录井 技术 的分类 录井主要任务是在实时状态下连续取全取准各项资料,为油气田的勘探和开发提 供可靠的第一性信息。 不同的专家学者,对录井技术系列有不同的划分方法。 中石化张卫等人将 录井技术的 主要作用可以概括为 三 个 方面,一是地质服务,包 括地质剖面建立、油气水识别与评价、综合地质研究(单井与区块评价)、随钻地质导 向、钻井地质设计书的设计等;二是工程服务,包括钻井事故预报、钻井参数优化监控、 钻井液录井、地层压力监测与预报等;三是提供井场信息 服务 ,包括实时数据远程传 输、远程协作与决策 。 图 2-1 录井技术服务分类 (张卫) 中石化王志战按照录井技术的具体应用范围,将录井技术进一步细分为井位测 绘、地质设计、仪器研制、录井采集、远程传输、处理解释、综合应用等七项技术, 其中录井采集技术中又细分为钻井工程参数、钻井液参数、地层流体特性、岩石物理 特性、地球化学特性、岩石力学特性、岩性等七个类别,综合应用技术也细分为采油 工程综合应用、钻井工程综合应用、地层压力随钻预检测、水平井综合地质导向、钻 井地质设计、单井 /区块综合地质研究、油气水层综合解释评价、储层综合评价等 工程服务 地 质 服 务 样品 采集 岩性 描述 烃 类 分析 井场地 质顾问 参数 监控 孔隙压 力检测 井涌 检测 钻井 时效 事故预防 - 7 - 图 2-2 录井技术分类 (王志战) 中石油王东生等人将录井技术体系划分为地质录井、工程录井、录井信息、录井装 备四类。中石油刘应忠等人将中石油录井产品线划分为录井服务、信息服务、地质服 务、装备制造与工程服务五大类,并指出 录井技术体系是指在油气勘探开发活动中与 录井有关的各种技术相互作用、相互联系、按一定目的、一定结构方式组成的技术整 体。它是录井科技生产力的一种具体形式,也是录井技术在石油行业中现实存在的方 式。包括从钻井井位测量、钻井地质设计、录井准备、录井现场施工、资料解释评价、 录井成果存储与管理等录井施工全过程所涉及所有要素。 其 技术定位:勘探开 发技术、 石油工程技术的交叉,与物探、钻井、测井、井下作业并列 。 组成系列 包括 采集、处理 解释、装备、应用、信息 , 应用系列 包括 特种油气藏、特殊钻井工条件录井技术系列、 工程录井系列 。 表 2-1 录井技术组成系列表 ( 刘应忠 ) 1 录井资 料采集 技术 1 地质录井技术 包括岩心岩屑录井技术、荧光录井技术等 2 气测录井技术 包括色谱分析技术、井筒气体采集技术等 3 工程录井技术 包括工程异常监测与预警技术、压力录井技 术、有害气体监测技术等 4 地化录井技术 岩石热解录井技术、轻烃气相色谱录井技术、 饱和烃气相色谱技术等 5 成像录井技术 岩心扫描录井技术、荧光图像录井技术、岩屑 - 8 - 图像技术等 6 定量荧光录井技术 7 核磁共振录井技术 8 元素录井技术 9 同位素录井技术 10 井位测量技术 2 录井资 料处理 解释技 术 1 录井资料处理技术 包括录井资料校正技术、录井制图技术、时 -深 转换技术等 2 录井资料解释技术 包括气测、地化等各类录井解释技术、录井剖 面解释技术、录井油气水层解释技术等 3 录井资 料应用 技术 1 录井地质导向技术 核心为录井实时动态建模技术 2 井筒地质力学应用技术 主要指随钻地层压力预测与分析技术 3 井筒地质综合评价技术 包括井筒地层精细评价技术、井筒油藏精细评 价技术等 4 钻井地质设计技术 4 录井装 备技术 1 综合录井仪制造技术 包括气体分析技术、信息采集技术、录井房安 全设施配置与控制技术等 2 特色录井装备制造技术 包括热解分析仪、组份分析仪、定量荧光分析 仪、核磁共振录井仪等等 3 综合录井仪检测技术 4 录井工具 包括自动取样机、各类传感器等 5 录井信 息技术 1 录井信息远程传输技术 钻井井场无线组网技术、传输协议、录井编码 与数据模型等 2 远程录井技术 包括录井远程控制技术、 RTOC 3 录井应用软件技术 包括井筒数据管理与应用一体化平台、多井对 比系统、远程录井决策支持系统等等 虽然存在多种划分方法,也很难直接评价不同方法之间的优劣,但总体而言,特别 是从行业内的录井生产与技术推广应用情况来看,录井采集、数据应用、信息技术、装 备制造之间存在明显的分界,多数录井公司均由独立的机构或队伍分别承担不同的工 作任务。为避免遗漏,本报告的整体思路按刘应忠的分类方法进行叙述,在具体的单项 技术里,参考了其他 学者 的分类方法。 - 9 - 3.录井 新 技术 发展现状 录井的重要任务是为油气勘探开发决策提供快速、准确的钻探信息和第一手资料。 录井工程采集的数据涉及面广、实时性强,在建立地层剖面、发现和评价油气显示、钻 井安全监测等方面具有不可替代的优势。 3.1.整体发展特点 目前,勘探开发目标逐渐向深层、深水超深水、非常规及新能源领域发展,复杂 油气藏高效开发、剩余油气挖潜增效成为勘探开发的主要阵地。 在 现场的数据采集 方 面,由定性向定量化方向发展,定量化的录井资料,将更趋于准确反应客观情况;资 料采集由地面向井下方向发展,在破坏地层原始状态的第一时间实时采集地 层和油气 信息,实现随 钻地下流体分析、随钻地层压力监测等信息集成 。 ( 1)录井资料由定性向定量化方向发展 传统的录井资料大部分为定性的,很多还是描述性的,资料类型繁杂多样,并且不 同地区、不同井、不同层位的录井资料可比性较差。定量化、标准化的录井资料,将更 趋于准确反应地下油气地质等客观情况,提高油气层发现率和解释精度。 录井信息定 量化采集技术不断进步 , 录井参数校正与 处理 方法不断完善,配套的定量化检测设备 和录井数据标准得到快速 发展 。 今后的录井技术将使已经量化的参数变得更加灵敏、 准确,原来未量化的录井项目或参数,通过新的方法和手段逐渐达到定量化。 ( 2) 录井 数据 采集 范围 不断扩大 传统地质录井的着眼点,是通过钻机的四大系统获取反映井下状态的油气地质等 信息,除岩心、岩屑、钻井液是井下信息的直接携带者外,其他物理量的转换都需要做 相应的推演。而正是这些数据采集处理过程中的误差,导致了资料解释的差异。 目前行 业内均在大量 引进各种新的固体分析技术, 岩屑远程 成像 分析技术有实质进展等。 同 时 积极 探索井下信息采集技术, 资料采集直接到井下,尤其是在破坏地层原始状态的 第一时间获取的信息,其可靠性肯定是毋庸置疑的。在这点上借鉴测井的优势,获取能 准确反映地层性质的数据,使得资料对比性强,后期资料运用可信度高;当前测井向随 钻( LWD)方向发展,其实时性得到加强,录井的技术发展将在地下、实时方向走向 融合,实现以 MWD 作为基本模块,实时采集地层和油气信息,实现随钻地下流体分 析、随钻地层压力监测等信息集成,为快速准确发现、评价油气资源、指导钻井作业发 挥作用。 - 10 - 3.2.录井采集新技术 录井采集技术是近年来发展最快、最多的方面,围绕气体、液 体、固体等目标,从 物理性质、化学性质等不同方面,将实验室分析项目现场化,测井分析项目随钻化,取 得了非常多的应用成果。 3.2.1 地层流体 采集 地层流体包括 地层水、气体、油等的采集与检测。 气体检测是录井关键技术, 也是 录井行业的研究重点。目前的主要攻关方向为两类。一类是常规的地面检测工艺,以提 高检测精度与时效性为目标,研究更快、更准的分析方法。典型代表为法国地质服务公 司的 FLAIR技术。另一类重点攻关井下气体分析技术,采用原位监测工艺,力争获得 地下原始状态条件下的含气信息。 ( 1) FLAIR气体分析技术 FLAIR( Fluids Logging 砂岩长 石含量小于 30%, 黏土矿物含量小于 20%; 泥岩长石含量小于 30%, 黏土矿物含量大 于 20%。该评价方法适合于随钻快速评价岩性 , 同时对于现场地质研究提供了有利技 术依据。 - 52 - 图 3-30 砂泥岩类岩性 矿物录井 划分图版 图 3-31 恩平凹陷 花岗岩、砂岩、泥岩随钻评价图版 3.4.2 关于 地层流体 的解释方法 ( 1) 基于气测 曲线 形态的 解释评价 方法 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20 40 60 石英 +长石含量( %) 粘土矿物含量( %) 砂岩 泥岩 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 石英含量( %) 粘土矿物含量( %) 砂岩 泥岩 - 53 - 历届录井技术交流会均有相关内容,并且发表了大量的相关论文。 以 中石油克拉 玛依录井 的研究成果为典型代表。 在总结准噶尔盆地油(气)、水层气测显示特征的基 础上,发现地层流体性质、能量及物性等特征通过气测全烃形态表现出来。分析形态特 征对油气解释评价具有指导意义。筛选特征参数,储层气测全烃与钻时曲线形态的相 关度反映了储层中烃类充填饱满程度。引入烃相系数度量其关系。烃组分出峰数与地 层流体性质具有一定相关性,因此,引入了烃峰系数。当油层出峰齐全时,用权重平均 法确定烃峰系数;当油层组分出峰不全时,则用权重非平均法确定烃峰系数。由于烃组 分的变化随 C1 至 C5呈递减趋势,可用虚拟非线性函数 --指数函数进行拟合,得到表 征烃组分分布 形态的函数方程。将物性资料与反映含油性的气测资料“量值、形态、组 成” 进行组合开发,创建新的评价参数。建立适合准噶尔盆地油、气层的气测形态评 价方法。 表 3-5 气测曲线形态分析表 形态名称 曲线形态 与储层流体性质的关系 箱状及半 箱状 与低钻时对应 箱状多为气层、油气层显示 半箱状多为含水油(气)层或 油水同层显示 三角形状 (正、反 ) 与低钻时对应 多为油(气)水同层或 含油(气)水层显示 锯齿状 与低钻时对应 受异常幅度、显示厚度的控 制,该形态多为油 (气 )层或干 层显示 尖峰状 与低钻时对应 多为含油(气)层或干层显示 张建山等人进一步研究了 气测曲线峰型形态定量化评价方法 。 将曲线余弦相似度 - 54 - 原理引入全烃曲线峰型形态的评价中 , 通过选取不同流体类型的标准峰型作为计算原 型 , 对每种峰型赋以不同权重值 , 综合计算得出 “ 峰型指数 ”,最终实现对峰型形态的定 量化评价 。 仅仅依靠曲线形态无法进行数学计算 , 需对每种典型峰型形态进行数字化赋 值。在赋值过程中 , 由于不同井段井深、厚度、全烃值差异较大 ,必须进行归一化处理 , 将深度数值归一为 0~10 m, 全烃最高值归一为 10%, 依此统一标准 , 建立 11 维空间。 其中 , 不同峰型归一化后向量值分别为 : 油层 :A油层 =[0, 8.1, 9.7, 10, 10, 10, 10, 10, 9.7, 8.1, 0] 油水同层 :A油水同层 =[0, 8.1, 9.7, 10, 9.7, 7.5, 5, 2.5, 1.25, 0.5, 0] 含油水层 :A含油水层 =[0, 8.1, 10, 6.25, 3.1, 1.9, 1.25, 0.75, 0.4, 0.2, 0] 根据实际气测全烃数据、测井数据及岩性数据 , 划分气测异常层段。对于井深数值 , 必须进行差值处 理 , 地层厚度归一为 10 m, 以达到与标准峰型数值统一为 11 维空间。 对于全烃数值 , 由前面的分析可知 , 两个向量起点为 0时 , 余弦相似度与两个向量的绝 对值大小无关 , 因此无须归一化 , 但需要扣除基值 , 以便达到向量起点为 0, 与标准峰 型起点一致。 利用归一化后的全烃数值 , 根据余弦相似度原理分别计算该层段与标准 油层、标准油水同层、标准含油水层的余弦相似度 , 记为 cos(θ )油层 、 cos(θ )油水同层 、 cos(θ )含油水层 。 对于权重系数 , 不同地区取值不同 , 遵循的原则是 :油层取值最高 , 油水 同层次之 , 含油水层取值最低。所以 , 越接近油层峰型指数就会越高 , 越接近含油水层 峰型指数就会越低。 ( 2) 气测 解释图版评价方法 解释图版分析主要集中在气测解释图版方面,绝大多数图版从法国地质服务公司 上世纪建立的皮克斯勒图版、干燥系数、湿度系数 、 3H图版 等解释方法改进而来。如 采用 干燥系数 C1/C2 反映储层烃类气体的干燥和热裂解演化程度, 湿度系数 ( C2+C3+C4+C5) /( C1 +C2+C3+C4+C5),作为气水分辨指标,表征储层含气含水特性 等 。 不同地区根据地域特色改进或增加部分指标,形成新的特色图版。其中应用最广泛 的是中海油。 中海油东海西湖凹陷低渗层 利用 C1/TG-(C2+C3+C4+C5)/TG 和 (C4+C5)/TG-(C2+C3)/TG进行交汇,通过甲烷、乙烷以上组分相对含量进行油气层区 分,可较好消除不同仪器设备、不同区带,不同物性对图版的影响,便于不同地区的对 比。 中海油渤海油田研究了 复杂储层流体快速识别评价技术 ,主要采用了 基于烃组分 分析的储层流体性质识别技术 、 基于井场录井资料的原油性质判别技术 、 基于 Flair录 井及地化轻烃数据的储层含水性分析技术 、 测录参数耦合图版流体识别技术 、 油气藏 - 55 - 流体类型随钻评价技术 、 烃组分参数储层含油气性定量评价技术 、 录测一体化储层有 效性评价技术 等,研究形成了大量的解释图版,尤其是录井参数与随钻测井参数结合 建立的图版,应用非常广泛,走在了国内陆地油田的前列。 表 3-6 中海油渤海油田 解释图版采用的参数统计表 解释模 板名称 定义的参数 参数计算方法 新皮克 斯勒 C 6 及以 上烃组 分( C 6 + ) C 6 + =nC 6 +nC 7 +nC 8 全烃 - 流 体类型 计算全烃 ( TG ) TG=C 1 +2C 2 + 3C 3 +4 ( iC 4 +nC 4 ) +5(iC 5 + nC 5 )+6n C 6 +7nC 7 + 8nC 8 流体类型 指 数 10×(nC 6 + nC 7 +nC 8 )/(C 4 +C 5 ) 流体指 数 油指数( I o ) I o =10×(n C 5 +nC 6 + nC 7 +nC 8 +C 7 H 14 ) 2 /(C 1 +C 2 +C 3 ) 气指数( I g ) I g =100×C 1 /(C 1 +C 2 +C 3 +C 4 +C 5 +C 6 +C 7 +C 8 +C 6 H 6 +C 7 H 8 +C 7 H 14 ) 水指数( I w ) I w =(C 6 H 6 +C 7 H 8 )/(a ×nC 6 +n C 7 ) 校正系数 a ∑ ((C 6 H 6 ) i +(C 7 H 8 ) i ) / ∑ (a × (nC 6 ) i +( C 7 ) i )=1 …… 公式 1 异常倍 数 TG TG=C 1 +2C 2 + 3C 3 +4 ( iC 4 +nC 4 )+5(iC 5 +n C 5 )+6 ( nC 6 ) +7 ( nC 7 ) +8 ( nC 8 ) C 1 百分比 C 1 百分比 =100 ×C 1 /(C 1 +C 2 +C 3 +.+nC 8 +C 7 H 8 +C 6 H 6 +C 7 H 14 ) C 6 + 百分比 C 6 + 百分比 = 1 0 0 ×(n C 6 +n C 7 +n C 8 +C 6 H 6 +C 7 H 8 +C 7 H 14 )/ ( C 1 +C 2 +C 3 + . +n C 8 +C 7 H 8 +C 6 H 6 +C 7 H 14 ) 烃类衍 生参数 解构法 储层信息指 数 C1/ ∑ Ccor , TG/ ∑ Ccor , (C4+C5)/( C1+C2) ,C1/C3 Y 轴为气测组分值特征 , 在此取 C1 相对百分含量 值或 C3 与 C2 相对百分含量比值 ; Z 轴为全烃曲线峰型形态特征 , 在此取峰型指数。 用以上 3类参数分别作为坐标轴 , 构建三维气测解释 图版 。从这两幅 图版 可以看出 , 不 同性质流体之间区分效果好 , 分界较为明显。 0 . 1 0 .3 0 .5 0 .7 0 .9 1 .1 1 .3 1 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 1 .1 1 .2 C 3 /C 2 电导率指数 ( D z h ) 英西地区电导率 (Dzh) 与 C 3 /C 2 比交汇图版 油层 油水层 含油水层 水层 油区 油水区 水区 0 .0 1 0 .1 1 10 100 1000 10000 1 10 100 1000 10000 100000 含水指数 含气指数 英西地区敏感参数交汇图版 油层 油水层 含油水层 水层 油区 油水区 水区 - 60 - 图 3-36 全烃基值、 C1、峰型指数三维解释 图版 图 3-37 全烃基值、 C3/C2、峰型指数三维解释 图版 3.4.3 综合性与扩展性 解释评价方法 ( 1) 数据挖掘解释评价方法 为适应钻井条件,满足地质油气勘探开发的需求,录井引进、研发形成了数十项技 术,每项技术检测不同的井筒信息 ,取得了良好的应用效果,能对大部分储层做出合理 的解释。 但是由于这些技术分析对象、检测条件的差异,在解释复杂油气层时单项资料 应用会有局限性,多项资料间又有矛盾性 。中石油渤海二录 针对这些难题与录井现状, 采用数据挖掘技术将数学统计方法与录井技术相结合,应用于油气层评价,从海量的 - 61 - 数据中提挖掘出有效信息,并组合 形成综合优势参数,建立多技术相融合的评价标准 或图版,取得了较好的效果。采用 SPSS 工具,主要应用了回归分析、贝叶斯判别、 因子分析以及关联分析等算法。开展了数据归一化处理,消除各录井参数之间的量纲、 量级影响,可以进行参数间的比对及计算,应用回归分析建立了原油密度的回归方程。 应用判别分析方法在气测、热解、定量荧光及测井的孔隙度、渗透率等 20余项参数中 找出显著性变量,形成了二维解释图版。采用因子分析评价低饱和气藏,采用灰色关联 分析方法,利用参数间的灰色关联度求出权重,再对相关参数进行 加权求和得到物性 指数和油气丰度指数建立二维图版评价非均质岩性油气藏。 中石油西部钻探针对二叠系低渗砾岩储层,非均质性强、高压低渗、试油油水共存 居多等地质特点,开展了多参数融合技术的研究。由于传统的气测图版、地化图版,评 价效果差,影响了录井对储层物性、流体性质的评价。通过对录井气测、地化等原始数 据及派生参数的数据挖掘,分离出流体识别敏感参数,将敏感参数融合判别成判别指 数, 通过 单因素方差分析法、均值分析法、因子分析法等 方法, 利用挖掘的敏感参数构 建单项技术图版 ,利用 费歇尔 (Fisher)准则法 构建 构建物性、含油性、含水性评价指数 , 多参数融合 解释模型, 将物性、含水性、含油性指数投入三维空间,构建三维解释模型, 使二维平面中油层、油水同层、含油水层及干层的投影重叠性得到消除,对油气水层特 征刻划更加准确,解释更合理。 - 62 - 图 3-38 物性 -含水性 -含油性多参数三维模型 ( 2) 评价 参数计算方法 录井行业经常面临的问题是评价参数不够,孔隙度、渗透率等储层评价的关键 参数需要钻后实验室分析或开展测井后获取,具有明显的滞后性, 同时这些分析化验 手段往往价格昂贵,大幅增加了勘探开发的成本。因此利用录井参数进行重要评价参 数、派生参数的计算与拓展,成为了研究的热点 ,特别是页岩气井中,充分利用元素数 据计算各种派生参数与评价参数,是众多录井公司竞相研究的方向之一。 中石油长城 录井运用 Al2O3、 K2O等元素拟合出近 GR曲线,现场可用以替代测井 GR曲线,并研 究了变骨架孔隙度计算方法的研究,定义岩石骨架时不再将泥质排除,而是将地层岩 石的所有组成矿物都考虑为岩石骨架的一部分,并认为变骨架密度是随深度和岩性变 化的,相比常规测井方法所使用的固定值更加接 近岩石骨架的真实密度。 计算模型如 下: 𝜌𝑚𝑎 = 2.60+0.0490𝑊𝑆𝑖 +0.2274𝑊𝐶𝑎 +1.993𝑊𝐹𝑒 +1.193𝑊𝑆 同时,首次研究了利用 元素估算地层的渗透率 的方法。 孔隙度、渗透率的计算结果 与元素测井基本一致,为录井评价提供了更多更为丰富的评价参数,极大的丰富了录 井数据的应用范围,发挥了录井技术的应用效果。 图 3-39 长城录井孔隙度与渗透率计算效果图 中石油川庆地研院也开展了类似的研究工作,但求取的参数有所变化,主要参数有 有机碳含量、含水饱和度、有效孔隙度, 通过在长宁地区的应用,随钻解释结果与钻后 - 63 - 测井解释结果整体符合率达到 93.49%,验证了方法的有效性。 中石化王志战等人专题 研究了 基于 XRF 技术的页岩地层多参数随钻求取方法 , 通过元素数据计算岩石组分、 有机碳、岩石密度、含气量、孔隙度 、杨氏模量、泊松比 等地层评价参数,计算结果与 常规方法获得的同类参数相关系数 0.80-0.93,弥补了水平段不取心 、 不测井或测井项 目少导致 评价数据匮缺 的难题。并且大幅度 增强了实时性 、 降低了成本。 除页岩气领域外,其他储层 类型中也开展过类似的研究工作。中海油针对古近系 砂岩储层开展了物性参数的计算方法研究,选择能反映物性及含油气性特征的“厚度 参数”、“工程参数、气测数据”,通过正演研究 ,利用层砂岩厚度与平均砂岩储层厚度 的比值、砂泥比、可钻性指数等建立物性指数计算方程,并利用物性指数与测井孔隙度 之间建立评价关系图版,从而可以求取拟合曲线的计算关系式,进行孔隙度的预测。在 物性评价方程的研究基础上引入气测含烃丰度评价参数,创建立了含油性丰度指数计 算方程,利用含油性丰度指数 与测井、测试解释结论的对应关系,可以建立油气水层解 释评价标准,进行快速流体类型识别,最终形成了利用录井资料进行储层物性定量化 快速评价的方法。 ( 3) 多专业参数集成综合解释评价方法 虽然录井参数种类丰富,但对于储层评价而言,总是有无法直接获取的部分,主要 集中在电性特征方面,因此多专业的参数集成综合评价一直是研究的重点之一。 中海 油 由于 LWD技术普及较早,并且 LWD不仅提供随钻 GR数据,也可以提供随钻中子、 密度、电阻率等数据,因此 在测井录井多专业参数集成评价方法研究方面一直走在行 业前列 ,早期主要用于油气层的识别,目前已经达到利用测录井多专业数据开展水平 井产能评价的阶段。在 曹妃甸 11-1/6 油田 ,通过统计 孔隙度、渗透率、电阻率、气全 量、避水高度、水平段储层长 度、储层厚度、含油饱和度与实际日产油数据,发现明化 镇组的水平井的日产油与单项参数的相关性都不强,通过多种方法的尝试,用 matlab 对 8个参数进行回归拟合,得到日产量计算公式,相关系数达到 0.91-0.96,公式如下: 产量(明化组) =-1763.13+71.60368*孔隙度 -0.06667*渗透率 +11.09544*电阻率 - 2.42488*全烃(校正) -0.04724*水平段砂岩长度 -61.7989*储层厚度 -5.99671*含油饱和 度 +904.5475*避水高度 通过在该区块的新井中应用, 预测日产油数据与实际的日产油数据误差均在 10% 以内,预测成功率较高。 陆地油田也开展了相关的技术探索,中油测井在 英西地区优选双侧向差比值参数 - 64 - 与录井气测参数拟合,建立侧向差比值与气测组份解释图版,采用电法与非电法结合 能够减少矿物成分、裂缝发育程度等因素影响,较为准确地反映流体性质。 在此基础上 选取典型油层、油水层、水层、干层的物性数据,利用孔隙度φ、全烃峰面积数据计算 出含油气丰度,建立录井气测参数与含油气丰度解释图版 ,也取得了较好的效果。但整 体而言,陆地油田起步 相对较晚,且 LWD的测量数据种类不及海上油田,技术的成熟 度与中海油还有一定的差距。 图 3-40 英西地区测录井参数解释图版 中石油大庆录井 研究了致密油水平井产能影响因素及预测方法。针对物性差,油 气关系复杂等特点, 根据录井、测井资料从静态石油地质储量的角度对储层进行产能 评价,对于直井,基本思路是以 单井单位面积石油地质储量为基础, 通过分析, 影响 0 . 1 1 . 0 10 . 0 1 0 0 . 0 1 0 0 0 . 0 10000 . 0 - 1 0 1 2 3 含水指数 侧向差比值 R T C 英西地区 R T C 与含水指数交汇图版 油层 油水层 含油水层 水层 油水区 油区 水区 0 . 1 1 . 0 1 0 . 0 1 0 0 . 0 1 0 0 0 . 0 1 0 0 0 0 . 0 1 10 100 1 0 0 0 含水指数 含油气丰度 英西地区含油气丰度与含水指数交汇图版 油层 油水层 含油水层 水层 干层 油水区 油区 水区无价值区 干层 - 65 - 产能的主要参数为含油砂岩长度、含油性和有效孔隙度。 含油砂岩长度 L1根据实钻 资料可获得;反映含油性的 S2值可通过热解分析获得;φ e可通过测井资料获得。 依据不同的含油产状、储集层物性分别求取了各段的产能系数,通过累加求和确 定了全井的产能系数 。 M=L1·Φ1·S21+L2·Φ2·S22+…+L n·Φn·S2n 式中 M—产能系数 ; L—储集层长度 ; Φ—储集层孔隙度 ; S2—热解分析值 。 通过数理统计,根据已试油井建立产量 Q与产能系数 M的关系图版,进而评价 同一区块新钻水平井的产量。 为了方便生产应用,在各区块产能预测的基础上,建立 了联合产能预测关系图版。经过应用表明该预测方法在实际应用中收到了较好的效 果,可以满足生产的需要。 图 3-41 大庆致密油产能系数与产能关系图版 中海油针对原始气测、地化资料开展的单项油气水评价方法在低孔渗储层储层则 难以充分发挥作用、测井响应特征受环境影响较大等难题, 研究了基于测录井数据的 低孔渗储层流体性质识别方法。 技术研究思路是 在间接的储层岩石物理特性(四性关 系)中,引入直接的录井信息(含烃丰度),进行综合分析,来提高流体识别精度。核 心方法 是 多信息组合,放大“有利信号”,摒除“无用”信息 ,采用 Por*Rt放大流体性 质对电阻率的影响因素, Por*Tg放大有效储层空间的烃类含量 。并利用已有的气测录 井、测井资料,结合的地层测试和测压取样分析结果,及相关的地质资料,分盆地、分 层组研究各种相应的流体识别图版,并对研制的图版综合应用、优化,在此基础上编制 ZP1 Q P 5 ZP 5 A P 5 AP 2 QP3 P P5 QP2 Q P 1 - 2 Z P2 Z P 5 A P3 PP3 AP 1 P P2 P P1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 1 0 0 120 140 160 产能系数 / 1 0 0 0 日产量 t/d Y p1 井 敖南地区 三肇地区 齐家地区 葡萄花地区 - 66 - 相应的软件,实现快速流体识别。采用全概率算法实现软件化智能分区,实现适合应用 于不同区块、层 段的参数系列及组合特征模板。应用表明该方法解决了常规测井对低 孔渗油气层识别
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