地层评价与测井技术新进展＊

邓少贵 张 杨

(中国石油大学(华东)地球科学与技术学院 山东青岛)

地层评价与测井技术新进展＊

邓少贵 张 杨

(中国石油大学(华东)地球科学与技术学院 山东青岛)

为追踪地层评价与测井新技术的进展,文章从岩石物理、测井基础理论研究、新开发的测井仪器方法及其现场应用情况、复杂油气藏综合评价技术等几个方面,对近年来地层评价及测井技术的研究现状进行了初步分析,对国内测井科研生产工作提出了一点建议。

地层评价;测井技术;测井年会;岩石物理

0 引 言

近年来,测井技术及其应用得到飞速发展,本文以第51届岩石物理学家与测井分析家年会的主要交流内容为基础,针对电法测井/电磁测井、储层各项异性和非均质性、声波测井/井眼地震、核测井、地层测试/井下流体分析、核磁共振/地质导向、岩石物理性质、油藏描述、非常规资源测井研究、地质应用/井眼成像等方面进行追踪和分析,对近年来地层评价及测井技术研究进展和现场应用情况进行了总结。

1 地层评价与测井技术新进展

1)电法测井/各向异性分析

利用多频率三维感应测井测量地层的视倾角和视各向异性,一般在薄层处可以较准确确定地层倾角,在厚层可以较准确确定地层的各向异性,根据水平电阻率和垂直电阻率的差异,可以更好地了解地层内部的结构倾角以及生产层段。通过构建多层、横向各向同性的地层模型,根据标准电阻率测井对水平电阻率进行反演,然后依次加入垂直电阻率和地层倾角进行反演,可以在低倾角井中提高随钻电阻率测井的纵向分辨率,在高倾角井中确定横向电阻率和纵向电阻率[1]。新型泥浆的使用及其对电测井的影响非常值得关注,甚至造成油水层识别和评价依据改变,如在合成油基泥浆井中,由于其泥浆侵入特征明显不同于水基泥浆,因而,泥浆侵入地层的阵列感应电阻率规律和特征明显变化。

2)声波测井

哈里伯顿公司的单芯电缆环形声波扫描仪(CAST-M)可以通过单芯电缆提供高质量和高分辨率的测量,测量速度在60 ft/min(1 ft=304.8 mm)以上,能够在180°范围内获得样品,并且具有很高的垂直分辨率。综合利用井眼超声成像、斯通利波反射、交叉偶极子各向异性和横波反射成像技术来评价裂缝的渗透率、倾向及其在井眼周围的连通性,其基本原理是,偶极声波仪器发出横波到达裂缝表面,偏振平行于裂缝面的水平偏振横波反射对井眼附近的连通裂缝非常敏感。

3)核测井

相对于常规蒙特卡洛模拟方法,利用时间延迟,热中子通量敏感度方程来描述多层地层对测量到的俘获截面的影响,可以快速模拟薄夹层脉冲中子俘获截面测井。在利用体积解释模型对脉冲中子俘获测井解释泥质砂岩储层时,地层含水饱和度通常偏低,其原因在于粘土的影响考虑过于简单。利用一种新的干粘土总孔隙度模型,对脉冲中子俘获测井进行解释,可以克服这样的问题[2]。

4)地层测试/井下流体分析

数十年来,地层测试工作者一直采用直线压力趋势来确定储层流体梯度和接触面,其理论基础在于认为油气柱的密度恒定,但“储层流体密度变化在理想范围里”这一基本假设是经常无效的,因为非线性碳氢化合物梯度是有规律而不是异常的,因此,需要确定更为合适的流体压力梯度方案和指导方针。

斯伦贝谢公司在利用井下流体沥青质分析技术确定储层连通性时,采用井下流体分析方法测量沥青质(和气油比)梯度,与沥青纳米技术结合,模拟从稠油到凝析油的储层流体重质馏分分布能,拓展了人们对储层原油的认识[3]。

5)核磁共振/地质导向

核磁共振测井主要用于孔隙度、可动流体分析等,也可以在特定的井眼环境和地层电导率范围,利用核磁共振测井资料估算地层水矿化度,其原因在于特定条件下,地层水矿化度的变化与核磁共振测井表现出良好相关性。利用核磁共振测井资料估算颗粒分布,比依赖于有限层段的小部分岩心数据更具代表性,这有助于帮助完井工程师们选择最合适的防砂和网格尺寸,设计膨胀防砂过滤器。

哈里伯顿公司通过使用深探测方位电阻率仪器和方位声波传感器等多种传感器互补技术,在十分复杂的环境中确定地质导向,非常有实际应用意义。

6)岩石物理性质

不同供电频率下的岩石电性实验表明[4],黄铁矿对高频特性影响明显,甚至当黄铁矿晶粒是孤立的,它依然能够明显提高样品导电性和电容率,黄铁矿导致特征波形的激发极化效应,频率在100 Hz～10 kHz的频率范围内,波的频散与体积比例成正比。

Munish Kumar等人[5]分析了饱和度指数n与岩石润湿性和含水饱和度的关系,并强调在低含水饱和度下用微孔隙确定饱和度系数尤为重要,其做法是通过获取各种尺度的孔隙度信息来显示碳酸盐岩孔隙结构与润湿性特征。

7)油藏描述

储层压实、覆盖层扩张、滑动面的运动以及其它地质压力能够产生很大的负荷,威胁井的寿命与生产。壳牌和贝壳休斯公司在陆地套管井中成功地发展了实时压实监测系统,该系统由一种特殊光纤电缆组成,电缆里有成千上万的紧密间隔的应变压力计(光纤光栅),应变压力计螺旋式地连接在筒形井眼上,同时测量各点处的力,进而根据实时压实监测系统获得的压力分布剖面,连续监测井的变形和完整性,并能够转化成井眼形变的三维图像。

8)非常规资源测井研究

作为一种非常规储层,致密气层、页岩气层在勘探开发中越来越重要,然而这类储层的含气评价非常困难,人们主要采用非电法测井技术[6]。利用三源距探测器中子孔隙度测井仪,采用近/中探测器组合与近/远探测器组合的计数率比值,对中子孔隙度进行泥质校正,可以有效改善气体识别以及地层评价能力。在套管井中,利用脉冲中子测井评价非常规气层时,如果巧妙利用长短源距的探测信息,利用长源距探测以增加对套管外气的敏感性,测量非弹性伽马射线以减小井眼和地层流体矿化度对结果的影响,可以提升在套管井中利用脉冲中子测井评价气层的效果。

9)井眼成像

高分辨率随钻成像测井[7],不仅可以图像识别和分析断裂、裂缝、地层不整合等特征,而且提供了360°覆盖和采集环境,有助于更全面理解地层岩相特征。在利用井壁成像来研究井周地层的地质特征时,只要通过选择在井壁成像中一些具有代表性的点,可以用于识别构造,进而根据井眼轨迹的测量结果和横截面形状,与成像深度结合,进行二维井眼成像和三维空间成像,进而直接确定地层倾角和方位角,这种方法在不规则形状和弯曲井眼中对于精确的倾角分析至关重要。

2 讨论与体会

目前,国内测井科研人员及技术队伍不断扩大,测井技术得到飞速发展。在诸多测井技术领域,特别是复杂油气层的测井评价上,国内与国外几无差距,甚至已部分处于领先水平,但在测井基础理论、测井新技术、仪器装备等领域,我国测井届依然与国外有较大差距,如在随钻测井技术上,斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿、威德福和Pathfinder公司等均推出了相应的随钻测井技术,涉及到随钻电测井、声测井、核测井、核磁共振等全系列测井仪器,实现了实时处理。而我国随钻测井技术和仪器的研发制造虽经十一五等科研攻关,但仍处在初级阶段,可以看出,国内与国际随钻测井技术差距明显。同时,国外对核心技术的保密和封锁,给我国测井技术发展造成巨大挑战。对比国外测井新技术发展和油公司对测井技术需求,可以看出,我们与国外测井技术差距依然较大,与油公司对测井技术需求的距离甚至有加大趋势,这无疑对中国测井技术的崛起和外围服务提出了更严酷的挑战和竞争。

3 结束语

测井基础理论和方法的创新以及测井新技术装备研发是我国测井技术发展的根本。一方面,必须积极参加国际交流活动,促进技术交流、技术咨询和技术合作;另一方面,在大力培养我国测井技术工作者的基础上,积极引进国内外著名的专家学者,为他们创建优良平台,以实现对关键核心技术的突破;同时,以国家科技重大专项等大项目科研为契机,积累和拓展“十一五”及之前科研成果,加强“十二五”、“十三五”期间对测井基础理论和测井新方法、新技术的研究,加大对随钻测井技术与仪器等测井新技术装备的研发力度,从而促进我国测井技术跨越式发展。

[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

国家自然科学基金资助(41174099)

邓少贵,男,1970生,博士,副教授。主要从事电测井理论计算及其应用基础研究。邮编：266555

book=71,ebook=158

2011-02-18

姜 婷)

PI,2011,25(6)：67～68,71

·经验交流·