智能录井技术研究进展及发展展望

录井具有样品条件及制样工序复杂、采集项目多而离散、人工经验依赖性强且人均产值低等特点,亟需加强智能化转型,但相比于其他石油工程技术,智能录井技术进展缓慢,且局限于应用层面。为此,从智能钻井的进展与成效入手,分析了国内外智能钻井在硬件系统、控制系统、应用系统方面的进展与差距;然后,从地质录井、工程录井、智慧平台3个方面分析了智能录井的主要技术进展,包括“数据+”驱动和视觉驱动的岩性识别、流体识别、井下与地面风险识别及预警等。通过对比智能钻井与智能录井的现状,提出智能录井应强化井下智能录井、智能录井机器人等硬件系统及多场数字孪生、多元采集智能控制、多模态录井大模型、智能解释评价等软件系统的研发。同时强调,既要高度重视,又要理性看待智能录井的发展,要在回顾评价、横向对比的基础上,做好战略定位与研发流程优化,实现进度追赶与作用发挥。这些分析与观点,对推动智能录井实现良性、快速发展具有指导意义。

MIT测井数据的点云转换及井筒形变诊断

针对多臂井径仪(MIT)采集井筒内壁空间位置参数可视化需求,现提出将其转换为点云数据,再通过对数据模型诊断分析得到井筒的形变类型。建立MIT测井过程可视化模型,通过引入柱面坐标来标定每个测点三维坐标;将每个测点的空间位置信息由极坐标转换为直角坐标,形成点云模型。采用所提方法将SH54井风险段处MIT数据成功转换为点云数据,并对该井470~471 m处的点云模型以类似CT横断扫描诊断的方式进行平铺展开,利用曲线拟合、面积计算得到SH54井在470~471 m处每个横断面的实际轮廓线和实际面积。结果表明:利用该方法生成的点云模型通过图表对比分析,可推断出该井段产生了非对称挤压缩径形变。

烃源岩测井识别与评价方法研究进展

烃源岩测井识别与定量评价对油气资源潜力勘查、储量评估及非常规油气勘探开发至关重要。烃源岩自身岩性和成熟度等差异、测井序列对烃源岩响应灵敏程度不同以及不同方法适用性区别等导致烃源岩测井评价工作仍受到限制。目前亟需进一步挖掘地球物理测井资料中蕴含的烃源岩信息,搭建烃源岩品质与测井信息之间桥梁,并实现以自生自储为特性的非常规油气烃源岩品质测井精细表征。笔者等首先阐明烃源岩分类及其地质表征参数,并分析不同类别烃源岩在常规测井序列及成像和核磁共振等新技术测井序列上响应特征。烃源岩通常表现为“四高一低”(高GR、高AC、高CNL、高RT和低DEN)测井响应特征。除单因素分析外,可优选交会图及构建敏感参数等实现烃源岩定性识别。而烃源岩有机碳含量(TOC)等参数测井定量预测方面则可采用ΔlgR法、修正ΔlgR法(变基线和变系数)、自然伽马能谱测井法、多元回归法、Litho Scanner测井资料法以及人工智能方法实现。在分别评述不同TOC含量测井计算方法的优缺点和适用条件的基础上,指出通过TOC结合生烃潜量等参数计算可实现烃源岩品质测井综合评价。最后解析烃源岩测井识别与评价工作中存在的问题与发展趋势,以期为油气资源评价及非常规油气勘探开发提供理论指导与技术支撑。

深层中低煤阶储层煤层气含量测井计算方法

深层中低煤阶煤层气作为目前的勘探热点,相应研究技术亟需突破,以往煤层气的研究方法均基于浅层建立,无法评价深层煤岩含气性特征。通过岩心实验及试气分析,发现深层煤岩具孔隙结构特征好、吸附气和游离气共存等特征。含气饱和度评价对深层煤岩研究至关重要,发现拟合的水层和吸附气层阻抗可很好解决气层定性识别和定量计算。对吸附气含气饱和度计算考虑了兰氏体积和兰氏压力温度校正,并在两个模型中加入含气饱和度及变骨架孔隙度参数,使吸附气和游离气的计算更加准确,为中低煤阶煤岩深层勘探提供测井技术支撑。

基于深度残差网络的随钻方位电磁波电阻率测井反演方法

随钻方位电磁波电阻率测井可以提供丰富的地下信息,帮助完成储层位置确定和边界探测等任务,但常用的基于物理方程的迭代反演方法计算效率较低,在实时地质导向中受到诸多限制。为此,提出了一种基于深度残差网络的随钻方位电磁波电阻率测井资料智能反演方法。该方法将残差块中的卷积层和池化层替换为全连接层,并使用多头注意力机制来理解输入数据的关联性,以解决非线性回归问题;通过评估模型深度和宽度,并使用贝叶斯超参数调优算法找到随钻电磁波电阻率反演方法中最优的超参数,以提高反演模型的性能。该方法在模型试验中的平均准确率达到98.5%;在实际测井资料的平均准确率达到97.2%,单点反演时间约为0.01 s。研究表明,随钻方位电磁波电阻率测井反演方法能够快速准确地反演测井资料。

玲珑金矿田蚀变裂隙系统分析与矿体定位预测

玲珑金矿田区域范围内发育大面积的玲珑花岗岩,成矿期构造作用过程中,处于浅部的岩石常常是以脆性变形为主,形成以主断裂带为核心的构造裂隙网络体系,控制成矿物质的运移、沉淀、富集与分布。同时,构造带中心也是金矿体赋存的主要构造空间;远离构造带中心部位的岩石变形逐渐减弱,从碎裂岩逐渐过渡到网脉状裂隙密度减少。为了方便、快捷、准确、有效地开展玲珑金矿田盲矿体定位预测,发现有价值工业金矿体,缓解老旧危机矿山资源不足的状况,在解剖岩石变形机制及岩石变形与构造发育之间的对应关系等基础上,开展玲珑金矿田典型蚀变裂隙网脉带的宽度与矿体的空间定位相关性统计分析。构造剖析及蚀变裂隙统计分析结果表明,在玲珑金矿田,蚀变裂隙网脉密度参数可以大致判断所观察的岩石在构造带所处的构造部位,进而推断隐伏区岩石的变形特征,建立玲珑金矿田矿化蚀变带成矿期蚀变裂隙系统与矿体空间分布模式。同时,可以推测成矿作用的强度、矿体大小和矿体赋存部位。构造蚀变裂隙网脉的发育程度是开展深部找矿预测和矿体空间定位预测的标志性地质信息。开展构造矿化带内蚀变裂隙密度测量统计,总结构造蚀变裂隙密度分布规律,可以有效开展盲矿体及深部找矿预测,推测矿体的发育程度与赋存部位,达到对矿体进行定位预测的目的。

基于增强多头注意力机制的Optuna-BiGRU测井岩性识别

测井岩性识别是油气勘探开发中至关重要的内容。针对现有算法模型在处理测井曲线数据时,无法有效捕获曲线内部深层关联和深度方向关系、拟合能力较弱、难以准确提取关键特征、噪声干扰以及模型超参数调优过程复杂困难等问题,提出了一种通过Optuna超参数优化双向门循环单元(Optuna-BiGRU)结合增强多头注意力机制(EMHA)的测井岩性识别模型——Optuna-BiGRU-EMHA模型。该模型引入残差机制和层归一化以改进多头注意力机制模块,并结合双向门循环单元(BiGRU)解决了处理测井数据时的问题,同时使用Optuna超参数优化框架和小波包自适应阈值方法分别解决了超参数调优和噪声干扰问题。首先通过交会图分析和敏感性箱线图分析选取自然伽马、深感应电阻率、中子-密度孔隙度、平均中子-密度孔隙度和岩性密度5个特征参数的测井数据,通过小波包自适应阈值方法对数据进行去噪,并将测井数据分割成数据块,然后利用Optuna框架优化BiGRU-EMHA模型超参数,最后通过实验对比K-近邻算法(KNN)、随机森林(RF)、极端梯度提升算法(XGBoost)、长短期记忆(LSTM)神经网络、BiGRU、双向长短期记忆(BiLSTM)神经网络、BiGRU-MHA、Optuna-BiGRU-EMHA等8种模型在测井岩性识别中的精度。结果表明:Optuna-BiGRU-EMHA模型识别准确率达到80%,相对于传统机器学习模型和深度学习模型,综合岩性识别准确率分别提高15.94%~23.14%和3.93%~15.94%,该模型为常规测井岩性识别提供了坚实的理论支持。

利用测井资料评价煤层气可采性

精准评价煤层气可采性,对于制定压裂排采方案至关重要。本文以鄂东气田韩城矿区煤储层为研究对象,充分利用测井、煤岩心化验分析及排采动态测试资料,对影响煤储层完井品质的煤体结构指数、煤岩脆性指数、地应力差异系数进行了计算,并构建了煤储层完井品质指数预测模型;详细分析了煤层气排采出水量与各影响因素间的内在关系,建立了煤层气排采出水量预测模型;有机融合煤储层完井品质指数和出水量预测指数,建立了煤层气开采性评价指数预测模型和划分标准,进而基于该套技术方法进行了煤层气开采性评价。研究结果表明:本文所述技术既充分考虑了完井品质对煤层气开采的影响,又兼顾了排采出水量,所评价的煤层气可采性与煤层气开采实际生产情况较为吻合。

轴对称连续电性模型激电测井二维有限元数值模拟

激电测井是将电极排列置于钻孔中进行探测的一种测井方法,由于电极排列接近目标体,使得观测的异常信号较强,能够较好地划分目标体的埋藏深度。为了提高激电测井正演精度和方便激电测井电极排列的优化设计,笔者研究了轴对称连续电性介质模型的激电测井曲线二维有限元数值模拟方法。首先在轴对称坐标系下推导了稳恒电流激励异常电位满足的边值问题和变分问题,然后,根据轴对称连续电性介质模型,推导了激电测井曲线二维有限元数值模拟的理论公式,并在此基础上编制了激电测井二维有限元模拟程序,可用于模拟二极、三极和四极观测装置的激电测井曲线。最后,通过模型算例检验了程序的正确性,并分析了不同网格单元剖分尺度对激电测井曲线形态特征的影响,以及不同观测装置、不同极距下测井曲线的响应特征。研究为激电测井的电极排列设计提供了有利的辅助工具。

砂岩型铀矿多参数组合测井探管研制

针对我国砂岩型铀矿测井作业需多次下井测量,随着钻孔深度增加,占钻耗时增加,成本增大,且存在塌孔、卡管等风险,提出研制满足砂岩型铀矿勘查阶段测井需求的多参数组合探管。通过优选参数,解决了三侧向电阻率、自然电位等参数间相互干扰影响,研制了数字化、模块化的独立控制、独立响应各参数模块,结合连接结构设计和多参数独立响应并行工作机制的开发,最终实现了井温、井斜、井径、自然伽马、自然电位、三侧向电阻率、声波、井径和定量伽马等多参数组合探管研制,其中伽马测井模块通过了计量检定,取得了检定证书。经测井应用,研制的多参数组合探管能够实现1次下井作业获取多种测井数据的目的,提高了砂岩型铀矿测井作业效率,降低成本,符合高效、低成本发展需求,并且多参数组合探管测井数对岩性界面具有较高的识别能力,对于交互薄层、夹层等地层岩性变化的指示效果明显。

井下油基泥浆电阻率和介电常数测量方法与测量探头设计

随着油气勘探的发展,油基泥浆应用越来越广泛,适用于油基泥浆环境的电成像仪器也获得了大量应用。油基泥浆电阻率与介电常数对电成像仪器的测量影响很大,需要利用探头附近油基泥浆电阻率和介电常数数据对成像测量结果进行补偿。介绍了一种实时测量井下油基泥浆电阻率与介电常数的方法及其探头的设计,利用发射电极、接收电极及充满在环形间隙的油基泥浆形成同轴圆柱电容器,建立油基泥浆电阻率与电容器等效电阻的定量关系及油基泥浆介电常数与电容的定量关系,从而确定油基泥浆电阻率与介电常数。该技术为补偿油基泥浆对电成像测量数据的影响提供了理论依据和技术支持。

元素俘获测井在页岩储层古沉积环境辨识中的应用

元素俘获测井可以获取地层中的岩石元素含量,为了查明页岩气储层发育和展布规律,以中扬子地区保靖区块寒武统牛蹄塘组首口页岩气参数井—BY2井为研究对象,通过对伽马元素俘获测井仪(Gamma Elemental Mineralogical Analysis Logging Tool,GEM)资料的解释和处理,获取精准的页岩储层元素组成及含量,建立牛蹄塘组地球化学指标剖面,利用元素地球化学指标开展古沉积环境的辨识和反演。研究结果表明:牛蹄塘组页岩中元素以Si、Al、Fe为主,少量的K、Ca、Mg、S等,页岩中Si、Fe、S等元素含量较高,页岩可压性较好;牛蹄塘组页岩属活动大陆边缘沉积,沉积物源岩的原始物质应来自西北端康滇古陆,基本为活动大陆构造带、有热液参与的正常沉积;牛蹄塘组上段沉积期气候干燥,为缺氧的滞留盆地边缘缓坡沉积,水体盐度高,陆源供给充分,古生产力低下;牛蹄塘组下段沉积期气候湿润,为深水滞留型盆地沉积,陆源供给不足,水体盐度较高,具有较高的古生产力,有利于有机质的形成,水体环境以贫氧相为主,有利于有机质保存,为页岩气形成和富集的有利沉积环境。

物探测井在贵州省瓮安县草塘镇地热勘查井中的应用研究

通过贵州省瓮安县草塘镇地热井的地球物理测井案例,综合分析了自然伽马、电阻率、自然电位、补偿时差、井径等物理参数在不同岩石上的测井响应特征。对井中的实测曲线进行了综合地质解释,解译了地层层位、岩性、井斜、井温、典型标志层和含水层等,为地热井下实管、下筛管等提供了科学依据,提高了地热井勘探的成井率,从而确定了地球物理测井是提高开发地热井成井率的一项重要措。

基于四电极电磁流量计的水平井油水两相流实验研究

在水平井油水两相流测量中,传统的两电极电磁流量计在流量1~40 m^(3)/d时测不到准确的流量数据。为扩大其适用范围,研发了四电极电磁流量计。该流量计由2个呈90°交叉排列的两电极电磁流量计构成,在油水两相流模拟水平井中,采用全集流方式进行流量测量实验。结果表明:四电极电磁流量计解决了在流量1~5 m^(3)/d、含水率90%以上时两电极流量计因传感器在油相中而得不到准确流量数据的问题;在流量5~40 m^(3)/d、含水率80%~90%时解决了流量测量值波动较大的问题。与两电极电磁流量计相比,四电极电磁流量计扩大了测量范围,提高了测井成功率和测量精度。

随钻核磁仪器数字电路在系统编程实现方法

受钻井过程中冲击和振动的影响,随钻核磁测井仪器的内部电路需要特殊封装,使得DSP和FPGA组成的数字电路系统不能正常通过JTAG接口升级程序。本文提出了一种基于串口总线的在系统编程技术。根据FLASH的配置特性和JTAG接口协议的特点,以DSP作为主控制器,利用自编写的底层程序将串口传输的配置文件分别烧写进DSP和FPGA内部FLASH中,实现了DSP和FPGA的在系统编程(ISP)。利用对TI TMS320F2812和Actel A3P1000的数字电路的系统调试,证明这种方法可靠性高、现场操作方便。

核磁共振测井仪主控电路高温化设计

核磁共振测井技术能测量地层孔隙度和渗透率,并对地层孔径分布做定量分析,在国内外测井行业中得到广泛应用[1]。近年来,海上油气勘探逐渐走向深海深地等区块,原有的一维核磁共振测井技术难以满足要求。对此,该研究中首次提出将SIP技术和MCM技术应用于核磁共振仪器中,将原有的DSP和FPGA晶圆成功封装在模块内部[2],研发出了高温主控电路,其耐温指标从150℃提升到205℃,并在高温环境下验证了模块的可靠性。

基于K-means聚类分析和多元线性回归的相关流量数据处理方法

相关流量计在油井产出剖面测量中得到了成功的应用。但因传感器、调理电路以及流体本身噪声的影响,相关流量计所测量的渡越时间值会出现少量异常数据,使瞬时流速的计算结果与实际值相差很大,进而平均流量计算也出现较大的测量误差。对此提出基于K-means聚类算法对渡越时间样本数据聚类分析,并根据聚类结果建立多元线性回归预测模型,合理预测渡越时间值,以修正渡越时间的异常值。对预测值与实际值进行比较,最终获得准确的相关流量数据。采用多相流装置的实验数据对所建立的方法进行验证,结果表明,该方法可有效消除渡越时间的异常,优化流量测量的数据,对两相流流量测量有一定的实践意义。

南海神狐海域天然气水合物储层参数定量评价方法

海洋型天然气水合物以固态形式赋存于尚未固结的泥质粉砂和粉砂质泥地层中,不同于常规油气藏在固结砂岩地层中的赋存模式,因此造成水合物储层测井评价的难题。2007年以来我国南海神狐地区实施了4次水合物钻探,取得丰富的地球物理与岩心资料并且证实该区存在着巨大的天然气水合物资源潜力。本文通过对神狐地区常规测井、特殊测井资料以及取心资料的研究分析,总结水合物地层各项测井响应特征,利用岩心数据刻度测井,建立储层岩性、物性以及水合物饱和度计算模型,形成一套适合神狐地区天然气水合物储层参数的定量评价技术。利用本文方法对研究区部分井进行综合评价,水合物地层孔隙度平均为49.91%,水合物饱和度平均为29.75%,孔隙结构以小孔隙为主,渗透性较差,评价结果与岩心实验结果基本一致,符合率达85%。该研究成果为神狐海域水合物资源量评价及成藏研究提供了新的参考。

中国地球物理测井、地球物理测井专业教育奠基人——王曰才先生

王曰才先生(1923-2016)于1923年5月出生于北京,原籍江苏省崇明,汉族、中共党员;曾担任过中国石油学会第一、第二届常务理事,山东省第二、第三届政协委员,华东石油学院勘探系系主任,是中国地球物理测井、地球物理测井专业教育奠基人之一。

利用电成像测井资料定量评价储层分选及渗透率研究

储层分选系数是评价碎屑岩沉积物分选的一个重要参数,而地层颗粒粒度大小及分布特征是计算分选系数的基础,沉积物的粒度通常是利用岩心样品在实验室中获取。当电成像测井资料分辨率足够高时,其电阻率值与粒径大小有一定的相对关系,那么电阻率频率分布曲线可以表示岩石粒度总体趋势分布,通过电阻率频率分布曲线,统计电阻率频率分布曲线上频率累积到25%、50%、75%处所对应的电阻率值的相对关系判断储层的分选性,建立公式计算储层“分选系数”;依据“分选系数”大小把储层划分为三种岩石物理相并建立渗透率评价模型。实际处理渤海油田LD井,计算得到的“分选系数”与岩心实验室测量分选系数在趋势上吻合较好,验证了该方法的可靠性与正确性,建立基于岩石物理相约束下的渗透率模型,提高了渗透率的计算精度,为地质油藏评价提供了更可靠的物性参数。