鄧少貴 張 楊

(中國石油大學(華東)地球科學與技術學院 山東青島)

地層評價與測井技術新進展＊

鄧少貴 張 楊

(中國石油大學(華東)地球科學與技術學院 山東青島)

為追蹤地層評價與測井新技術的進展,文章從巖石物理、測井基礎理論研究、新開發的測井儀器方法及其現場應用情況、復雜油氣藏綜合評價技術等幾個方面,對近年來地層評價及測井技術的研究現狀進行了初步分析,對國內測井科研生產工作提出了一點建議。

地層評價;測井技術;測井年會;巖石物理

0 引 言

近年來,測井技術及其應用得到飛速發展,本文以第51屆巖石物理學家與測井分析家年會的主要交流內容為基礎,針對電法測井/電磁測井、儲層各項異性和非均質性、聲波測井/井眼地震、核測井、地層測試/井下流體分析、核磁共振/地質導向、巖石物理性質、油藏描述、非常規資源測井研究、地質應用/井眼成像等方面進行追蹤和分析,對近年來地層評價及測井技術研究進展和現場應用情況進行了總結。

1 地層評價與測井技術新進展

1)電法測井/各向異性分析

利用多頻率三維感應測井測量地層的視傾角和視各向異性,一般在薄層處可以較準確確定地層傾角,在厚層可以較準確確定地層的各向異性,根據水平電阻率和垂直電阻率的差異,可以更好地了解地層內部的結構傾角以及生產層段。通過構建多層、橫向各向同性的地層模型,根據標準電阻率測井對水平電阻率進行反演,然后依次加入垂直電阻率和地層傾角進行反演,可以在低傾角井中提高隨鉆電阻率測井的縱向分辨率,在高傾角井中確定橫向電阻率和縱向電阻率[1]。新型泥漿的使用及其對電測井的影響非常值得關注,甚至造成油水層識別和評價依據改變,如在合成油基泥漿井中,由于其泥漿侵入特征明顯不同于水基泥漿,因而,泥漿侵入地層的陣列感應電阻率規律和特征明顯變化。

2)聲波測井

哈里伯頓公司的單芯電纜環形聲波掃描儀(CAST-M)可以通過單芯電纜提供高質量和高分辨率的測量,測量速度在60 ft/min(1 ft=304.8 mm)以上,能夠在180°范圍內獲得樣品,并且具有很高的垂直分辨率。綜合利用井眼超聲成像、斯通利波反射、交叉偶極子各向異性和橫波反射成像技術來評價裂縫的滲透率、傾向及其在井眼周圍的連通性,其基本原理是,偶極聲波儀器發出橫波到達裂縫表面,偏振平行于裂縫面的水平偏振橫波反射對井眼附近的連通裂縫非常敏感。

3)核測井

相對于常規蒙特卡洛模擬方法,利用時間延遲,熱中子通量敏感度方程來描述多層地層對測量到的俘獲截面的影響,可以快速模擬薄夾層脈沖中子俘獲截面測井。在利用體積解釋模型對脈沖中子俘獲測井解釋泥質砂巖儲層時,地層含水飽和度通常偏低,其原因在于粘土的影響考慮過于簡單。利用一種新的干粘土總孔隙度模型,對脈沖中子俘獲測井進行解釋,可以克服這樣的問題[2]。

4)地層測試/井下流體分析

數十年來,地層測試工作者一直采用直線壓力趨勢來確定儲層流體梯度和接觸面,其理論基礎在于認為油氣柱的密度恒定,但“儲層流體密度變化在理想范圍里”這一基本假設是經常無效的,因為非線性碳氫化合物梯度是有規律而不是異常的,因此,需要確定更為合適的流體壓力梯度方案和指導方針。

斯倫貝謝公司在利用井下流體瀝青質分析技術確定儲層連通性時,采用井下流體分析方法測量瀝青質(和氣油比)梯度,與瀝青納米技術結合,模擬從稠油到凝析油的儲層流體重質餾分分布能,拓展了人們對儲層原油的認識[3]。

5)核磁共振/地質導向

核磁共振測井主要用于孔隙度、可動流體分析等,也可以在特定的井眼環境和地層電導率范圍,利用核磁共振測井資料估算地層水礦化度,其原因在于特定條件下,地層水礦化度的變化與核磁共振測井表現出良好相關性。利用核磁共振測井資料估算顆粒分布,比依賴于有限層段的小部分巖心數據更具代表性,這有助于幫助完井工程師們選擇最合適的防砂和網格尺寸,設計膨脹防砂過濾器。

哈里伯頓公司通過使用深探測方位電阻率儀器和方位聲波傳感器等多種傳感器互補技術,在十分復雜的環境中確定地質導向,非常有實際應用意義。

6)巖石物理性質

不同供電頻率下的巖石電性實驗表明[4],黃鐵礦對高頻特性影響明顯,甚至當黃鐵礦晶粒是孤立的,它依然能夠明顯提高樣品導電性和電容率,黃鐵礦導致特征波形的激發極化效應,頻率在100 Hz～10 kHz的頻率范圍內,波的頻散與體積比例成正比。

Munish Kumar等人[5]分析了飽和度指數n與巖石潤濕性和含水飽和度的關系,并強調在低含水飽和度下用微孔隙確定飽和度系數尤為重要,其做法是通過獲取各種尺度的孔隙度信息來顯示碳酸鹽巖孔隙結構與潤濕性特征。

7)油藏描述

儲層壓實、覆蓋層擴張、滑動面的運動以及其它地質壓力能夠產生很大的負荷,威脅井的壽命與生產。殼牌和貝殼休斯公司在陸地套管井中成功地發展了實時壓實監測系統,該系統由一種特殊光纖電纜組成,電纜里有成千上萬的緊密間隔的應變壓力計(光纖光柵),應變壓力計螺旋式地連接在筒形井眼上,同時測量各點處的力,進而根據實時壓實監測系統獲得的壓力分布剖面,連續監測井的變形和完整性,并能夠轉化成井眼形變的三維圖像。

8)非常規資源測井研究

作為一種非常規儲層,致密氣層、頁巖氣層在勘探開發中越來越重要,然而這類儲層的含氣評價非常困難,人們主要采用非電法測井技術[6]。利用三源距探測器中子孔隙度測井儀,采用近/中探測器組合與近/遠探測器組合的計數率比值,對中子孔隙度進行泥質校正,可以有效改善氣體識別以及地層評價能力。在套管井中,利用脈沖中子測井評價非常規氣層時,如果巧妙利用長短源距的探測信息,利用長源距探測以增加對套管外氣的敏感性,測量非彈性伽馬射線以減小井眼和地層流體礦化度對結果的影響,可以提升在套管井中利用脈沖中子測井評價氣層的效果。

9)井眼成像

高分辨率隨鉆成像測井[7],不僅可以圖像識別和分析斷裂、裂縫、地層不整合等特征,而且提供了360°覆蓋和采集環境,有助于更全面理解地層巖相特征。在利用井壁成像來研究井周地層的地質特征時,只要通過選擇在井壁成像中一些具有代表性的點,可以用于識別構造,進而根據井眼軌跡的測量結果和橫截面形狀,與成像深度結合,進行二維井眼成像和三維空間成像,進而直接確定地層傾角和方位角,這種方法在不規則形狀和彎曲井眼中對于精確的傾角分析至關重要。

2 討論與體會

目前,國內測井科研人員及技術隊伍不斷擴大,測井技術得到飛速發展。在諸多測井技術領域,特別是復雜油氣層的測井評價上,國內與國外幾無差距,甚至已部分處于領先水平,但在測井基礎理論、測井新技術、儀器裝備等領域,我國測井屆依然與國外有較大差距,如在隨鉆測井技術上,斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓、威德福和Pathfinder公司等均推出了相應的隨鉆測井技術,涉及到隨鉆電測井、聲測井、核測井、核磁共振等全系列測井儀器,實現了實時處理。而我國隨鉆測井技術和儀器的研發制造雖經十一五等科研攻關,但仍處在初級階段,可以看出,國內與國際隨鉆測井技術差距明顯。同時,國外對核心技術的保密和封鎖,給我國測井技術發展造成巨大挑戰。對比國外測井新技術發展和油公司對測井技術需求,可以看出,我們與國外測井技術差距依然較大,與油公司對測井技術需求的距離甚至有加大趨勢,這無疑對中國測井技術的崛起和外圍服務提出了更嚴酷的挑戰和競爭。

3 結束語

測井基礎理論和方法的創新以及測井新技術裝備研發是我國測井技術發展的根本。一方面,必須積極參加國際交流活動,促進技術交流、技術咨詢和技術合作;另一方面,在大力培養我國測井技術工作者的基礎上,積極引進國內外著名的專家學者,為他們創建優良平臺,以實現對關鍵核心技術的突破;同時,以國家科技重大專項等大項目科研為契機,積累和拓展“十一五”及之前科研成果,加強“十二五”、“十三五”期間對測井基礎理論和測井新方法、新技術的研究,加大對隨鉆測井技術與儀器等測井新技術裝備的研發力度,從而促進我國測井技術跨越式發展。

[1] Keli Sun,Dzevat Omeragic,Chanh Cao Minh,et al.Evaluation of resistivity anisotropy and formation dip from directional electromagnetic tools while drilling[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[2] Gary A.Simpson,Jerome A.Truax.A new dry clay total porosity model for interpreting pulsed neutron capture logs in shaly sands[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[3] Oliver C.Mullins,Julian Y.Zuo,Denise E.Freed.Downhole fluid analysis coupled with novel asphaitene science for reservoir evaluation[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[4] M.Ben Clennell,Matthew Josh,Lionel Esteban,et al.The influence of pyrite on rock electrical properties[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[5] Munish Kumar,Tim J,Senden,Adrian P.Sheppard,et al.Variations in the Archie′s exponent：probing wettability and low Sw effects[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[6] Paul Boonen,Zhipeng Liu,Libai Xu,et al.Applications of triple neutron porosity measurement in gas shales and shaly sands[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

[7] Ray Spicer,David Lund,Michael Dautel,et al.Application of high-resolution LWD borehole images for reservoir characterization in tectonically and geologically complex reservoirs[C].SPWLA 51stAnnual Logging Symposium,June 19-23,2010

Recent advances in formation evaluation and well logging technology.

Deng Shaogui and Zhang Yang.

This paper aims to trace the latest advancement in logging technologies and formation evaluations in the past year,which includes the study of petrophysical theory,the application of newly developed logging tools and methodologies,as well as comprehensive evaluation technologies on complex reservoirs.Based on the primary analysis of theses advancements,some recognitions and suggestions are made for improving domestic logging technology.

formation evaluation;logging technology;logging symposium;petrophysics

P631.8+1

B

1004-9134(2011)06-0067-02

國家自然科學基金資助(41174099)

鄧少貴,男,1970生,博士,副教授。主要從事電測井理論計算及其應用基礎研究。郵編：266555

book=71,ebook=158

2011-02-18

姜 婷)

PI,2011,25(6)：67～68,71

·經驗交流·