第59届SPWLA年会综述:地层评价与测井技术新进展

安涛,柴细元,陈宝,陈鹏,杨超登,金平阳

(1.中国石油集团油田技术服务有限公司,北京100007;2.中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;3.中国石油长城钻探工程有限公司,北京100101;4.石油工业出版社,北京100011)

0 引 言

SPWLA第59届年会于2018年6月2日—6日在英国伦敦Old Billingsgate会议中心召开,来自全球石油经营公司、服务公司、科研机构、高校等400多名测井分析家、岩石物理学家参加了本届年会。

大会交流论文51篇(11个部分),张贴论文54篇。有25家公司通过实物、模型或视频展示了其最新的测井仪器、测井软件、岩石物理分析仪器或技术等。斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等公司均参加了展览,中国中海油服作为赞助商首次参加了技术展览。

大会安排了8个专题讨论(workshop):①岩石物理在地球物理中的应用——为地震油藏描述进行岩石特征数据建模;②电阻率和介电测井的优势;③测井数据源和解决方案;④对裸眼井测前设计、采集和资料应用中质量控制的回顾;⑤NMR测井和NMR岩心测量;⑥用于油藏和油井监测的光纤测井简介;⑦旨在提高岩石物理解释和油井地质导向的电阻率测井和核测井资料的数字建模与反演;⑧从工作流程到流程实施再到饱和度高度建模——所有的毛细管压力曲线都不尽相同。

大会邀请了Hurricane能源公司的Robert Trice博士和CNOOC国际公司副总经理Paul Freeman先生就低油价下如何利用技术进步降低作业成本以及如何培养新人等议题开展了研讨,并与现场代表开展了互动。

1 专题学术报告交流情况

1.1 常规储层地层评价

Robert K.Mallan等[1]介绍了利用空间引导法进行岩石物理不确定性分析,提供岩石物理特征曲线的不确定性评价。该方法采用空间引导采样方案,产生了符合核心参考数据的可能物理模型范围。该工作流适用于现场数据,计算出的特征在合理的核心数据方差范围内。

Chelsea Newgord等[2]根据实验岩心应用与模型验证,提出了混合湿岩心电阻率测量的改进解释方法。成功验证了混合湿碳酸盐岩岩心样品的改进电阻率模型的可靠性。该方法的独创贡献是引入一个新的解释图,称为润湿性三角形。如果与其他地球物理测量结合使用,该图可用于量化来自电阻率测量的润湿性。该研究成果对复杂孔隙结构混合湿地层中电阻率测井的可靠解释有很广阔的应用前景,从而以最少的校准工作改善对含烃饱和度的评估。

Liz Davis等[3]以Shah Deniz气田为例,讨论了时间推移随钻测井在改善岩石物理解释和提高操作效率中的应用。介绍了几个LWD时间推移测井如何为Shah Deniz增值的例子。通过细化射孔选择和改善孔隙度估算来促进长期储层管理。通过识别损失区域,调查井眼扩大和为固井计算创建伪卡钳。证明时间推移随钻测井可以提供的总价值远远超过单独钻取数据的价值。

Mark Skalinski等[4]提出了用先进的岩石物理方法定义碳酸盐岩产层有效厚度。开发了核磁共振T2谱形态和二维核磁共振形态分析,以确定具有可检测的烃信号的最小孔隙度和/或渗透率。对世界各地的几个碳酸盐岩油田进行了T2谱形状分析。利用来自碳酸盐岩油田的MICP数据来预测与潜在烃类注入相关的注入孔喉半径。并利用K近邻法对测井渗透率进行了预测,较好地重构了岩心渗透率分布。在不同的碳酸盐岩储层中进行的研究表明渗透率在0.01～0.1 mD[注]非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同之间变化。该方法可以应用于任何常规储层。

Simon Clinch等[5]讨论了由模型选择和仪器响应不确定性引起的多分量感应测井解释误差的三态特征。扩展了多分量感应测井解释模型以考虑宏观各向异性砂岩。所提出的三分量模型,依赖于各向异性页岩组分、各向同性大孔砂岩组分和各向同性微孔砂岩组分,用于产生合成的多分量感应电阻率数据。讨论了4种模型应用于墨西哥深水海湾油井时所得到的结果。

Stefan A.Hertel等[6]进行了全岩心CT扫描直方图与数字岩石孔隙度的相关性研究。表明整个岩心CT扫描可以作为数字岩石的长度尺度和现代测井工具之间的天然联系。当CT扫描包含储层结构的特征时,数字岩石模型显示每个CT扫描体素的微观组成。出于放大的目的,在CT扫描中的灰度值和岩心栓塞上测量的孔隙度之间建立了二次相关。

Ping Zhang等[7]研究了从电磁测量中提取岩石阳离子交换量。在储层和生产工程中,研究表明,复合电导率的纵向(ZZ)同相和正交分量与阳离子交换量CEC岩石物理性质和含水饱和度有良好的定义关系。因此,CEC可以从阵列感应的R和X信号的井下测量中提取出来。建立了利用目标测井的R和X分量提取井下地层CEC的详细工作流程。计算出的CEC值对来自2个来源的公布数据进行校验,并与从元素光谱测量得到的地层矿物学计算的CEC进行比较。2种比较都得到了很好的一致性。

Kai Cheng等[8]提出了一种测定富黏土岩石阳离子交换能力的多物理CS实验方法。将氮吸附解吸、核磁共振(NMR)和X射线衍射(XRD)测量相结合来评价纯黏土矿物的CEC。这一方法还有待于复杂岩石成分的研究。介绍了复杂矿物学和多种类型黏土矿物存在的岩石中CEC评价的新工作流程,从湿化学方法对直接测定的CEC进行交叉验证。

John Y.Banks等[9]用磁化率估计岩心样品和岩屑的渗透率的案例阐述了复杂油藏描述中的约束不确定性。为了提高产能预测,对评价开发井的整个射孔区间快速、独立地估计渗透率。解决方法是将高磁场磁化率测量技术应用于湿岩屑中,得到覆岩的修正渗透率。置信度是通过与覆盖层校正岩心数据集、岩心和湿岩屑在岩心控制段获得的控制集进行比较而建立的。结果与现有的覆盖层校正后的岩心控制数据集具有很好的相关性。因此,该技术被应用于贯穿整个储层岩心控制范围的湿岩屑样品,以提供一个独立的覆盖层校正渗透率剖面。

1.2 复杂油藏与新方法

Iulian N.Hulea等[10]讨论了“滞水”界面的基本控制:从识别到建模。提出了一项研究不同的自由水位(FWL,称为“滞水”)接触的新策略。滞水接触是储层中油气运移过程中水滞留(在侧向流动障碍物之后)的结果。研究了滞水接触形成的基本控制因素为岩石质量和相对渗透率。相反,滞留效应不会在劣质岩石中发生,只有在相当高的障碍高度下才能看到这种影响。关于过渡地带,结果表明,与无约束部分相比,滞留地带上方没有显著差异。现场观察和动态模拟用于识别滞留的控制和诊断滞留。

Mauro Palavecino等[11]提出了一种用于致密砂岩的综合岩石分类方法,综合考虑粒径分布,晶粒排列和流体输运性质。研究了颗粒排列对颗粒大小不同的碎屑岩渗透率和毛细管压力的影响。推导出计算各种情况渗透率的方程。此外,在计算分层和多分散颗粒排列的渗透率时,还考虑了泥质的影响。构造了一个三维图来说明岩石类型和泥质对渗透率的影响。最后,介绍了一种考虑颗粒排列、毛细管压力、泥质和渗透率的岩石分类方法,并通过对德国北部石炭纪致密气砂岩的测量结果进行了验证。

Bonter D.等[12]讨论了英国Shetland西部巨型石油裂缝性基底地层评价难题。2017年初,飓风能源公司在英国Shetland群岛西部的大兰开斯特地区钻了3口探井和1口开发井,结束了最新的评估活动。该地区位于罗娜山脊,是一个突出的NE—SW向基底隆起。目的层是经历了复杂构造历史的断裂构造、花岗岩基底。断层带宽度为30～70 m,具有较强的孔隙度和渗透率;这些目的层是水平生产井。本底裂缝基底也有较强的裂隙,显然对油气生产力有贡献。不同学科、不同测量尺度的井数据的开放思维和专家整合,在兰开斯特油田裂缝性基底油藏的地层评价中得到了应用和验证。

Yngve Bolstad Johansen等[13]以挪威中部北海IVAR AASEN油田案例,阐述了利用先进的电缆测井来减少复杂储层评价的不确定性。Ivar Aasen(IA)油田位于挪威北海维京地堑东侧的Gudrun Terrace。该油田发现于2008年。油藏位于中侏罗纪至晚三叠世的沉积层序中,该层序由浅海相至河流相,冲积层,泛滥平原和湖相沉积层组成,覆盖在局部广泛的断裂的钙质沉积层之上。2015年,3个地质导向仪器使用油基钻井液(OBM)钻井、取心,然后用先进的电缆测井仪器进行测井。基于对电缆测井数据的解释,对储层性质的认识得到了提高,增加了Triassic Skagerrak油藏的储量。

Christoph H.Arns等[14]将复杂碳酸盐的孔隙类型进行划分,探讨了有效孔隙度、总孔隙度和电导率的应用。微CT技术应用的最新进展允许以不同尺度成像这种孔隙系统。提出的工作流程,以确定不同孔隙类型的有效孔隙度和总孔隙度,并以一致的方式将实验和模拟结合起来,通过集成岩心分析,提高对电性能的理解。

1.3 大斜度井与水平井

Michael Rabinovich等[15]以北海应用实例阐述了地质导向中信息评估的量化处理。信息评估(VOI)已成为现代钻探领域一项重要内容。所研发的专用人工智能(AI)算法,帮助作业小队评估超深方位电阻率仪器提供的测量数据。该技术需要利用地区作业小队获取的3D地层模型来实现。该算法能够模拟方位电阻率仪器响应、智能模拟来实现总开采量最大化的钻井方案。在7个未开采地层模型中应用了该技术,结果显示相对于常规几何钻井预测手段,采用该技术的总钻采量平均提高42%。在阿伦德尔油田应用超深方位电阻率仪器时,这些评估数据可以帮助作业小队提前制定钻井方案,后期的钻井、地质导向技术实现总钻采量43%的提升。

Frank Antonsen等[16]阐述了复杂成熟油气田中综合利用多种3D随钻资料、地质模型、地面地震和时移地震资料的地质导向技术。创新的整合技术、先进的2D反演技术,可以实现井周数十米内的地层结构、流体分布的横向识别。以前所未有的方式提出定向识别地层构造、流体分布技术的可能性,在此之前只有在钻开产油层后才能实现这种操作。应用实例说明随钻测量数据、超深方位电阻率反演资料及地面地震、时移地震、沉积学模型、构造模型对于海水淹没的复杂地质结构中储层识别的重要性。利用不同方式获取的测量资料得出的解释评价结论,对于提高水平井3D储层构造、流体分布的认识极为重要。这种解释作业流程有利于水平井规划、施工,尤其对计划通过优化地质导向实现插补井产量的复杂成熟油田非常有利。

Hanming Wang等[17]进行了方位电磁波电阻率仪器探测敏感性研究及测量不确定性的量化处理。系统研究了仪器探测敏感性,对不同地层模型中仪器测量的不确定性提出了量化处理方法。研究了2层地层介质中以Picasso曲线形态呈现的探测深度特性,通常产生Picasso曲线基于仪器测量数据失真的噪声阈,能反映仪器测量数据的质量,而不能反应由反演计算得到的边界距离D2B的数据质量。进而研究基于探边计算误差的仪器探测深度特性。采用一种创新的统计分析方法——马尔可夫链蒙特卡罗方法,利用SPWLA电阻率兴趣协会分会提出的一套1D地层模型,对边界距离、地层电阻率、倾角等参数的不确定性进行量化处理。

Michael Thiel等[18]探讨了深探测方位电阻率仪器方位成像技术展示的3D储层构造。深探测方位电磁波随钻测井技术目前被广泛应用于边界或油水界面识别的地质导向、储层定位、油藏描述。所提出的新型反演技术,可以提供垂直井眼方向的2D方位电阻率成像资料,可以识别横向储层非均匀性。

1.4 井筒测井新技术

Carlos Maeso等[19]讨论了适用于油基钻井液的新型高分辨率声电随钻成像测井仪现场测试结果。新仪器传感器安装在旋转钻铤上,从而在传感器和地层之间形成隔绝。一种新的处理算法将多个个体频率组合在一个较宽的地层电阻率范围内产生一个超棒的图像。电阻率成像的2个传感器安装在径向上彼此相对的位置。4个超声波传感器靠近电阻率传感器放置。传感器的高采样率和传感器的聚焦提供了在所有钻井液类型(OBM/WBM)的超声图像中可与有线超声成像工具相媲美的分辨率。

Andy Ronald等[20]探讨了利用定向LWD电阻率测量,准确定井位并降低复杂浊积岩地层的成本问题。测量包括:减小地震深度不确定性的同时增加储层边界的置信度;对油藏的沉积架构提供更多的信息辅助地下描述。该测量通过减少先导孔和非计划侧钻,增加钻井过程中地质模型的置信度,从而增加钻井机械钻速、减少井架占用时间(例如等待解释生物地层数据进行井的规划更新的耗时)。

Atsushi Oshima等[21]提出了一种新型随钻声波测井仪的偶极横波测量方法。介绍了一种新研制的LWD多极声波测井仪在快速地层中钻探时获取的偶极子场数据,它获得了与单极和四极子波型标准采集相同的数据密度的四分量偶极波形。用高低频处理算法评估横波慢度,以及相应的偶极频散曲线,将得到的LWD偶极子横波慢度测井曲线与电缆偶极子测井资料进行对比,证明了在随钻环境中获取可靠的偶极子数据是可行的。

Hsu-Hsiang Wu等[22]介绍了一种用于储层勘探的超深方位电磁随钻测井仪,井眼周围的3个维度上传播电磁场,具有超深的探测深度。一个稳健的反演过程从传播场引起的测量中得到仪器测量范围内地层的位置和电阻率。这一信息为地质学家提供了对周围地质更清楚的了解,可以及时进行地质导向决策,优化井位,更有效地进行油田开发。理论建模和现场测试结果表明,新仪器能够解决探测深度大于60 m的多个地层。

1.5 油气数据学与分析学

Lalitha Venkataramanan等[23]提出了非常规储层NMRT1—T2测井流体体积的无监督学习算法,通过在体积分数中假设一个动态范围,解决了BSS算法中常见的2个局限性。

Sandra Buzini Duarte等[24]探讨了把人工智能用于预测盐下碳酸盐中的严重流体漏失。在碳酸盐岩油藏钻井过程中,严重的流体漏失大大增加了井的施工时间和成本。该研究目的在通过减少关键资源配置的不确定性,如管理压力钻井(MPD)和损失控制材料(LCM),改善可能导致严重的流体漏失并影响钻井成本的地质构造预测(与传统的基于专家经验的方法相比)。人工智能技术在盐下碳酸盐的严重流体漏失预测方面具有很大的潜力。

Paul W.J.Glover等[25]提出了非均质各向异性油藏的分形建模问题。描述了高级分形油藏模型(AFRMs)的创建和验证,该模型使用分形数学来表示从模型单元到整个油藏各个尺度下的储层非均质和各向异性变化。AFRMs的通用模型显示了油藏非均质性如何减少高达69%的油气和水产量,如果采用常规的油藏模型,则不会出现这种效果。此外,各向异性对原油和水的累积产量和产量都有额外的影响,同时也对地层的渗透率和含水率产生影响。

Ridvan Akkurt等[26]提出用机器学习(ML)的办法加速和增强岩石物理分析,用于测井异常检测与重构的自动化系统实例研究,介绍了数据科学和机器学习(ML)系统的概况及其在59口井多领域研究中的应用。该工作流程的主要目标是识别出体积密度和纵波慢度中的异常值,并利用数据驱动的预测模型对其进行重构。该项目的第2个用途是预测不存在此类数据的区域的横波时差。

1.6 非常规储层地层评价

Aidan Blount等[27]通过对二叠纪盆地全直径岩心、井壁取心、增压井壁取心的对比分析,寻求保持、还原原始地层饱和度的途径,列举二叠纪盆地利用不同取心技术的对比结果,在同一储层中使用全直径取心、井壁取心、增压井壁取心技术获取地层岩心,设计了可降低岩心流体流失的实验,来帮助岩石物理学家还原原始储层孔隙精确流体饱和度。

Zheng Gan等[28]阐述了利用快速压力衰减法进行致密岩心渗透率测量方法,提出快速压力衰减渗透率方法。新测量方法优势:①利用该方法测量得到的渗透率值不受张开缝、连贯裂缝的影响,比用脉冲延迟、稳态法测量得到的渗透率值精度高出3个数量级。②进行压力衰减渗透率测量比脉冲延迟法测量快1倍,比稳态法快2倍。③在压力延迟测量过程中,可以同时得到气体孔隙度、裂缝发育度等参数。页岩储层的数十到数百纳达西的超低渗透率,在实验室测量其岩心渗透率难度较大,超致密岩石的新压力延迟渗透率测量方法可用于解决该难题。这种压力延迟测量技术可测量得到超致密岩石的精确渗透率,实验可在1 h内完成,测量范围覆盖1.0×(10-1～10-6) mD。

Richard Merkel等[29]提出了美国威利斯顿盆地中巴肯、斯里福克斯地区的可变润湿性测定方法。利用基于饱和度模型的电阻率测井资料,测定可变润湿性地层的油气含量存在一定难度。这是因为润湿性由亲水、亲水亲油混合润湿到亲油,阿尔奇公式中的饱和指数n会逐渐增加,而该地区地层具有高可变润湿性。测试核磁共振、介电、岩心数据来确定润湿性及阿尔奇公式饱和度指数n。孔隙中流体组成可作为T1/T2谱分布的一个函数,润湿性可作为岩石矿物成分、孔隙度、孔隙大小及埋藏深度的一个函数。

Archana Jagadisan等[30]对作为热成熟度函数的干酪根润湿度进行了实验室量化。干酪根润湿性的假定,将会影响地球物理参数测量结果的解释评价,如电磁波电阻率测井资料等。因此量化干酪根润湿性,将其作为热成熟度的函数非常重要。首先从富含有机物的泥质岩样中分离干酪根,这些岩样来自2个不同地层、具有不同热成熟度。提取出的干酪根被进一步处理,然后用X射线光电子能谱仪和高温分解技术量化其化学组分。使用悬低法测量其润湿边界角,达到量化干酪根润湿度的目的。然后进一步研究了热化度和干酪根化学组分度其润湿度的影响。实验结果表明:干酪根在高热熟度时亲油气,在低热熟度时亲水。

Labib Mohsin等[31]介绍了Natih B碳酸盐岩从储层评估到生产井测试的作业流程和经验。Natih B白垩纪碳酸盐岩地层的油气产量与测井资料的综合解释评价和后期岩心地球化学性质分析密不可分。基于非常规储层评估的井位选取、水平井设计及优化、压裂试油结论都在文中详细介绍和讨论。测井工具包含用于直井试验的随钻地面测试。在综合多种可用的测量数据后评估储层性质和完井质量。

1.7 核磁共振测井技术

Wei Shao等[32]通过随钻T1测井或电缆固有T2测井对大孔隙白云岩进行孔隙分类和评价。目前用碳酸盐NMR解释技术计算白云岩孔隙大小仍然有一定困难。对电缆NMR测井来说,其T2分布谱会被仪器梯度显著缩短;对随钻测井来说,其T2分布谱同样会被钻井引起的横向振动扰乱。讨论了利用电缆和随钻NMR测井检测和评价大孔白云岩储层的2种方法。

Sunday Adole等[33]对非洲西部Agbami油田进行了利用随钻NMR测井减少孔隙度、饱和度和完井最优化的不确定性研究。随钻核磁共振测井的应用可以减少仪器装配时间和测井成本,但同样可获取对油田最优化发展有价值的信息。该研究形成了一套工作流程,可以得到最佳数据获取顺序以及决定最佳的钻进速率(ROP)从而获得高质量数据。形成了一套解释软件的处理流程,可以帮助确定最优的处理参数和解释方案。

Ravinath Kausik等[34]研究了二维核磁共振T1—T2图谱与温度的相关性,建立页岩中不同流体的分子流动性和温度的函数关系,并分析它对二维核磁共振T1—T2图谱的影响。为实现这一目的,他们对页岩的体积组分萃取物进行NMR弛豫实验,如干酪根、沥青和轻质油,并对它们在约束条件下进行了研究,如有机物孔隙中的沥青和油、无机物孔隙中的油和水,不包括黏土相关水,获得不同流体的通用图版,这些流体包括在不同孔径和不同表面弛豫率下分散状态和在亲油或亲水约束条件下的不同流体。

Artur Posenato Garcia等[35]提出了一种利用核磁共振和电阻率测井综合解释,通过量化岩石结构来估算渗透率的综合流程,引入了一个工作流程来评估岩石结构特性。作为渗透率评价的参数,NMR测量将用于估算孔隙率和有效孔径。电介质介电常数和电阻率测量来估计迂曲收缩因子,从而根据估算的收缩因子和有效孔径计算孔喉尺寸分布。定量岩石结构参数将用于估算渗透率,而无需基于岩心或基于图像的刻度工作。新方法通过对岩石结构进行表征和量化,消除了渗透率评价过程中需要的截止值。

Gabor Hursan等[36]介绍了在复杂的碎屑岩和碳酸盐岩储层钻探的小井眼中首次取得的随钻核磁共振(NMR)磁化累积数据。使用的新工具是业内首个在直径从5到6in[注]非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同不等的裸眼井中进行T1测量的LWD NMR传感器。该新仪器是业界LWD NMR技术的最新成员。它在3个不同油田的3口井径为6in的井中进行了试验。其中2口井在碳酸盐岩储层中钻探,而最后一次试验在砂岩中进行。在碳酸盐岩井中,实时核磁共振测井记录提供了石灰岩和白云石层段的孔隙大小信息,并有助于优化随后的地层测试作业,其结果与测井结果一致。在砂岩井中,该仪器反映了粒度大小的变化并提供了总孔隙度,束缚水体积和储层渗透率。

1.8 储层生产监测技术

Hani Elshahawi等[37]进行了提高油井完整性评估的新型智能水泥研究。研究了一种具有特殊增强声信号的智能油井水泥,这种信号可以被传统的声波测井仪器和下一代超声波仪器检测到。这种灵敏的声学响应水泥利用特殊的工程颗粒填充剂,作为声波带隙过滤器和特定频率的对比剂。因此,可以分析合成的声信号,以确定水泥的力学完整性以及水泥所受的机械应力。结果表明,水泥胶结仪器提高了声波探测能力,包括识别水泥位置、增强对胶结无效的分辨力和对胶结好的区域的定位。声学响应水泥能区分流体和轻质水泥,监测地层损耗和储层压实,并提高对油田井眼应力的认识。此外,该材料有被连续监测的潜力,通过声波访问系统,对水泥应力和区域完整性进行远距离实时监测。

Maryam A.Mousavi等[38]讨论了岩石物理监测优化钻井性能的关键驱动因素。储层质量和完井效率是影响油井性能的关键因素。对于套管井砾石充填和分形充填的完井情况,关系变得更加复杂。在大多数情况下,完井质量和油藏描述都是分开进行的,不同的程序采用不同的监测方法。这可能会对决策和数据获取的成本产生负面影响。多探测器脉冲中子(MDPN)技术的发展和核属性提取的改进(光谱处理)使我们能够简化数据采集程序,同时扩展应用到储层和完井评价中。来自墨西哥湾的2个案例进显示多探测器脉冲中子技术节省了大量的钻井时间,缩短了生产周期。

Luis F.Quintero等[39]开展了利用三维电阻率成像和脉冲中子测井相结合来识别油气层的方法研究。如果井眼周围的流体具有不同的物理性质,对特定的的源传感器组合敏感,那么就可以实现井眼附近流体饱和度的三维电阻率成像。这种不同表现在孔隙地层的盐水电阻率,碳氢化合物,或二氧化碳中。测井分析用于确定电阻率与饱和度之间合理的岩石物理关系。

Ding Zhu等[40]提出了利用生产测井/井下传感器的温度测量来诊断多段压裂井的流体剖面。温度测量压裂诊断的关键环节是解释模型。为了正确地模拟裂缝传播过程中的热传导,将具有适当泄漏裂缝的几何模型集成到模型构建中。对于压裂井的流动问题,可以用分析模型、流线法和油藏模拟来解决。文中比较了每种方法的优点。

1.9 储层特征研究案例

James Bunce等[41]介绍了利物浦湾地区的石油产业——成功复兴战略的驱动力。伦诺克斯油田是一个具有油环和主干气顶的碎屑岩储层,位于利物浦湾地区,其特点是含水层薄弱。这是一个有缺陷的油藏,它的水位不断上升,导致了煤气生产商的关闭。将获得的数据与现有的岩石物理模型、流体分布和历史的油藏生产相结合,可以对油藏规模的流体分布及其关系进行详细可靠地更新。特别是对油井完井完整性、当前储层流体分布、优化气体输送能力的策略、减少水的生产和液体装载问题的不确定性,对生产测井资料、P&T剖面和脉冲中子捕获(PNC)的结果进行了综合管理。在过去3年里进行了超过50次的测井,重点优化产层段和关水,结果有大约40%的天然气产量的增长。

Anand Selveindran等[42]进行了一种集成的并由CO2驱动提高石油采收率的分析研究。这项研究提出并验证一个工作流程,该工作流程将地质和岩石物理的理解完全纳入一个CO2驱动提高采收率技术界定框架。研究的关键参数是沉积背景、河道几何形状、岩石物理参数分布、储层非均质性和构造特征。在亚洲的某油田利用CO2驱动提高石油采收率研究中,证明了改进工作流程的重要性。改进的利用CO2提高石油采收率工作流集成了地质、岩石物理、油藏工程、经济和地面设施设计等学科。

Alan Johnson[43]研究了从测井曲线到地质模型尺度的典型饱和度高度函数的提升方法。该研究使用2个模拟井测井数据集,其不同的储层特性设计用于涵盖一系列储层。在测井曲线尺度下,利用各种饱和度高度模型计算饱和度,从真实的毛细管数据集推导出来。将测井尺度的岩石性质数据放大到模型层厚度范围内,并将测井尺度和放大尺度的油气孔隙体积进行比较,研究不同的尺度放大方法可能造成的体积误差,讨论了为各种函数类型定义最合适的放大尺度的方法,根据应用的饱和度高度函数,对渗透率、孔隙度或其他岩石质量参数使用定制的尺度放大方法,通常比使用标准、默认方法能更准确地表示地层饱和度。

Tobi Kosanke等[44]讨论了利用高分辨率高光谱成像技术,通过多学科集成进行地下表征的方法。高光谱成像(HCI)最初是为采矿业开发的,它利用短波红外光(SWIR)和长波红外光(LWIR)相结合的方法,在岩心中创建矿物的视觉“地图”,以响应反射原理。HCI不需要特殊的准备,只要岩心是干净和干燥的,就可以快速应用。HCI提供了一个常规全岩心的详细、高分辨率的矿物学和结构信息,用于制作解释的矿物图,以改进地层模型,解释岩石物理反应,并指导常规和特殊岩心分析的塞孔位置的选择。

2 技术展览情况

有来自全球25家企业参加了展览。在测井仪器方面,斯伦贝谢公司主要以视频方式介绍了全新的声波扫描仪器、三维取样仪器(5 in小直径仪器)、高分辨率成像随钻测井仪、旋转导向以及多相流井口分析技术;贝克休斯公司主要展示了储层导向和分析仪(VisiTrak)、超声波成像仪、阵列介电地层评价仪(Array Dielectric eXplorer)、固井水泥评价仪;哈里伯顿公司公司展示了声波成像仪和新型核磁共振技术、随钻超深方位电阻率与导向软件(RoxC)等技术;中海油服主要展示随钻旋转导向、电缆地层测试、超声波固井水泥胶结扫描、大颗粒井壁取心等技术。

在测井软件方面,斯伦贝谢公司展示了Techlog软件的新进展;CGG公司的Powerlog是基于岩石物理、相分析和统计矿物学开发的岩石物理分析解释软件;Geolog18、KAPPA、Hampton、Eriksfiord、DataCo Ltd等公司展示了数据综合处理技术服务能力。

另外,Digital ROCK和ALS Oil & Gas等2家展商展示了先进的岩心分析技术;SODILOG公司展示了其高性能的测井用111/16in中子管,其指标为耐温150 ℃、工作时间超过1 000 h。

3 讨论与体会

(1)虽然低油价对测井行业冲击较大,但测井技术发展依然生机勃勃。连续几年的低油价确实对全球测井行业的冲击较大,例如该届参加展览的公司只有25家,低于上届的33家,参展内容也少于去年,威德福公司没有参加技术展览。但测井技术的发展依然生机勃勃,该届年会涌现出了不少测井新仪器、新方法,例如大会正式论文交流中有2个专题介绍新的井筒测井技术,有1个专题介绍了油气数据学与分析学。在随钻测井、核磁共振测井等方面也有很多新技术的出现。利用测井技术帮助油公司降低作业成本已成为广泛共识。

(2)非常规储层测井技术已经是当前测井的主体技术。大会安排2个专题,研讨非常规储层的测井技术,其他几个专题例如NMR等有不少测井方法研究也是针对非常规油气领域,同时随钻测井技术随着多参数采集以及数据的多维、多尺度也开始涉及到非常规储层了。非常规储层测井技术也从测井方法、测井采集、测井数据处理、测井解释等全过程覆盖。

斯伦贝谢、哈里伯顿公司、贝克休斯等公司经过多年的发展都推出了针对非常规油气的测井配套技术(或称解决方案),包括新的测井仪器以及配套的采集技术、处理技术与解释技术等。很多油公司围绕非常规储层的地质特点,也综合了测井、录井、地质、岩石物理等资料,取得了储层评价上的突破。

非常规储层的勘探开发已经是中国石油近年来的重点发展方向,其测井技术也取得了长足进步,但在技术配套上距离国外还有差距,应该在测井探测方法、基础研究与岩石物理、装备与软件、测井解释方法等方面配套攻关,满足非常规油气勘探开发的需求。

(3)测井新技术发展长足进步。电缆测井技术还在不断向前发展。斯伦贝谢公司Matthieu Simon等[45]的《一种基于X射线仪器的真正的无源密度测井技术及其完美使用》,阐述了过去使用137Cs放射源测量地层体积密度存在放射源储存、运输、使用中的安全风险,而用替代的仪器又存在资料品质达不到要求等问题。基于此研发了一种新的仪器使用革命性的X射线技术,通过射线控制以及PEF处理方法等核心技术,资料精度以及解决泥饼等响应问题的能力达到了137Cs源的测井水平,现场应用效果显著。挪威国家石油公司的Jan Henrik等[46]的《介电渗透率测井技术》,认为以往的测井技术对于复杂孔隙结构地层渗透率的评价几乎是个空白点,因此提出了利用介电扩散测井的方法精确预测碳酸盐岩或其他复杂岩性地层的渗透率,其技术核心就是使用基于kHz范围内的相移和振幅的扩散经验模型,通过在北海油田的应用研究已经可以从介电测井中得到连续的、与渗透率相关联的测井曲线。例如威德福公司的Mark Bacciarelli等[47]的《聚焦型核磁共振测井技术》,介绍了一种新的测井核磁共振仪器,该仪器由于聚焦在90°扇区内的静磁场,可以最大化地层信号,并将井眼噪声降到最低。新的观测模式与处理技术对于在非常规储层中的T2—D和T1—T2流体分型特别有用,通过超过50口井的现场试验,应用效果十分理想。

(4)随钻测井技术已经逐步成为水平井完井、非常规储层钻完井的主流技术。几大测井服务公司如斯伦贝谢、哈里伯顿公司、贝克休斯等,其LWD测井仪器配套完整,既有常规的声、电、核等测井,也有多种成像仪器、NMR仪器、地层测试仪器等,除了油气评价功能外,还有深或超深探边界、前探等功能。该届年会斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿等公司继续展示新的LWD装备。例如斯伦贝谢公司推出了高分辨率声、电成像LWD测井仪以及多极子随钻声波测井仪,贝克休斯公司展示了储层导向与评价(VisiTrak)LWD测井仪,哈里伯顿公司展示了其超深方位电阻率LWD测井仪。斯伦贝谢公司介绍的LWD多极子声波测井仪,可以实时获得地层单极子和四极子获得的四分量波形,用高低频处理算法评估横波慢度,以及相应的偶极频散特征,声场数据的多种分析结果为LWD测量的各种新应用打开了大门。不少油公司如雪弗龙、壳牌等都把LWD测井作为水平井、深海钻井、非常规油气钻井的主流测井技术。

中国的LWD测井技术与国外相比差距很大,研发速度慢,推广应用慢,高端的LWD测井仪器研发还是空白,需要迎头赶上。

(5)基础研究仍然是测井技术发展的基础与重点,特别重视岩石物理研究。例壳牌国际勘探与生产公司的Stefan A.Hertel等[6]的《全岩心CT扫描直方图与数字岩石孔隙度的相关性研究》,认为数字岩石技术的发展,增加了传统的岩心分析,并使人们对许多岩心类型的微观结构有了更深入的认识。为了产生储层的放大描述,人们必须使测量尺度增加6个数量级,在CT扫描中的灰度值和岩心栓塞上测量的孔隙度之间建立了二次相关,这种相关性能够产生毫米级分辨率的合成孔隙度测井曲线。

中国的测井技术的发展还是要协调好仪器研制与基础研究的相互关系,突出做好岩石物理研究,研究中各单位间要各有侧重,只有产、学、研的紧密结合才能加快我国测井技术的研发速度,才能产生更多的技术创新。

(6)安全环保以及质量控制也有越来越多的国外测井同行重视。在日益关注安全环保的今天,测井的放射源管理已经是行业的一大隐患,在无源测井技术方面,斯伦贝谢公司已经拥有了无源中子测井仪器,本届年会推出了新型基于X射线的无源密度测井技术。展会上还有一家法国Sodern公司展示的密封中子管技术,适合于42 mm的脉冲中子测井仪,工作寿命超过1 000 h,耐温150 ℃。因此,真正意义的测井无源作业,是测井技术发展的必然。

在测井质量控制方面,年会有4篇论文涉及到测井的API刻度、不确定性分析与质量控制,另外展会上有2家公司也展示了其质量控制技术。

中国测井行业在放射源安全管控方面投资巨大,社会关注度与承受的安全压力也巨大,应该在无源测井方面开展技术攻关研究。另外在测井的质量控制方面也要倾力关注。

(7)油公司与服务公司共同努力推动了测井技术的向前发展。从本届年会发表的论文可以看出,有1/5的论文是油公司与服务公司共同完成的,还有5篇论文是大学与油公司共同完成的,还有斯伦贝谢等服务公司提交的论文都有油公司的实际应用,很多论文作者都有在油公司与服务公司的工作经历。

中国的测井技术也要关注服务公司与油公司的共同配合与发展,强化测井解决复杂地质难题的能力,促进测井行业的技术进步。