大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料实时反演方法

水平井钻进过程中,地层边界的准确预测对地质导向决策至关重要.但水平井测井环境复杂,随钻方位电磁波测井响应不直观,储层性质、地层界面等信息的精确、定量评价困难.本文提出了一种适用于大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料的电阻率及地层界面信息的实时提取方法.该方法主要基于以下几个技术:(1)引入滑动开窗策略将高维随钻方位电磁波测井资料的反演问题转化为多个连续窗口的一维反演问题;(2)对反演参数进行多初值初始化,结合正则化Levenberg-Marquardt算法保证解的全局最优性;(3)充分利用随钻方位电磁波测井多种探测深度信息,采用分级反演策略提高反演速度.数值和实测资料反演结果表明:降维反演方法可实现对地层界面的实时、准确提取,且适用于多数复杂地层结构和任意井眼轨迹;利用浅探测地质信号可实现随钻方位电磁波测井资料的分级反演,最终反演速度可提升10倍以上.

随钻方位电磁波测井反演模型选取及适用性

随钻方位电磁波测井可提供邻近地层界面的准确位置信息而被广泛运用于实时地质导向钻井,但如何选取合适的反演模型和最优化算法则是决定随钻方位电磁波测井资料反演速度和精度的关键。为此,首先基于降维策略将复杂地层随钻方位电磁波测井资料3D反演问题简化为一系列1D问题,然后探讨不同1D反演模型、反演算法的可行性与反演效果,并给出了两者组合的最优选取方法。数值模拟结果表明,1D反演模型的选取取决于靶层的厚度,而反演算法的选取则依赖于反演模型的层数,即对靶层厚度为4.0 m以上的厚层,应选用单界面反演模型和梯度反演算法组合;当靶层厚度为1.0~4.0m时,仅需将单界面反演模型替换为双界面反演模型即可提供准确的邻近上、下地层界面;对薄层随钻方位电磁波资料,则需采用多界面反演模型和Bayesian反演算法。

洞穴型地层双侧向测井响应模拟与特征分析

为研究碳酸盐岩、火山岩等洞穴型储集层双侧向测井响应特征,基于数值模拟优化设计实验室缩小比例物理模拟系统的仪器及地层模型参数,并用物理实验数据标定数值模拟结果,进而研究原始地层条件下洞穴型储集层的双侧向测井响应特征。结果表明:实验室地层径向半径和纵向长度分别为1.0 m和2.0 m,双侧向测井仪器纵向及径向分别缩小为1/20和1/6时,即可满足实验室缩小比例物理模拟的需要,且缩小比例物理实验结果与数值计算结果对应性好。利用物理模拟实验刻度后的数值模拟参数,研究洞穴型原状地层双侧向测井响应特征,结果表明:井旁洞穴双侧向测井曲线在洞穴中心深度位置视电阻率达到最低,双侧向测井值无法准确反映洞穴真实电阻率值;洞穴半径越大、充填物电阻率越低、洞穴距井壁越近,双侧向测井对井旁洞穴敏感性越强;深侧向测井可识别的洞穴边界至井壁径向距离小于0.5 m,浅侧向测井可识别最大距离为0.3 m。

水平井随钻电磁波测井实时正反演方法

基于层状地层随钻电磁波测井伪解析公式,提出边界最优匹配技术,来实现对钻遇地层结构的自适应截断;同时提出散射场一次反射/透射波高阶渐近与扣除方法,极大地提高了索末菲积分的收敛速度,克服了传统数字滤波积分方法精度低、适用性弱等问题,实现了对随钻电磁波测井正演的加速。利用邻井或导眼井等先验信息,通过对地层模型进行交互式调整,为地层界面的预测提供最优反演初值。结合梯度寻优算法形成水平井随钻电磁波测井实时交互式反演方法。实际资料处理结果表明,随钻电磁波测井实时交互式反演方法很好地解决了井周地层边界位置确定的难题,为水平井钻井轨迹最优化和油藏解释提供了依据。

基于实验分析的泥质砂岩T_2截止值确定方法研究

核磁共振T2截止值(T2,cutoff)的确定主要通过离心法和经验值法得到,在实际应用中具有极大的局限性。根据泥质砂岩的渗流特性和Coates-cutoff模型建立了泥质砂岩的T2,cutoff计算模型。核磁共振T2,cutoff与岩石的孔隙结构、渗流特征有关;泥质砂岩的T2,cutoff分布范围较大。通过对渗透率模型的对比分析,得到了T2,cutoff与阳离子交换容量QV的理论模型;泥质砂岩的T2,cutoff随着QV的增大而减小,但其减小幅度随着QV的增大而不断减小。研究表明,岩石的核磁共振T2,cutoff与阳离子交换容量QV呈幂函数的关系;可通过该模型进行T2,cutoff的精确计算,为T2,cutoff的计算方法提供了一个新的思路。在实际应用中需要考虑阳离子交换量如何准确计算的问题。

裂缝性储层阵列侧向测井响应反演研究

建立了裂缝性储层阵列侧向测井响应的三维有限元正演模型。利用三维有限元方法计算不同角度、不同裂缝孔隙度裂缝的阵列侧向测井响应,得出裂缝性储层的阵列侧向测井响应与裂缝孔隙度、裂缝倾角的关系。随裂缝孔隙度增加,阵列侧向视电阻率降低。低角度裂缝的阵列侧向深浅视电阻率呈现负差异,高角度缝呈现正差异。将阵列侧向测井反演问题转化为无约束的非线性全局优化问题,利用差分进化算法对阵列侧向测井进行反演,为阵列侧向测井资料反演裂缝性地层参数提供了理论基础。

利用多极子阵列声波测井资料计算横向各向同性地层破裂压力

准确计算各向异性地层中岩石破裂压力在石油勘探开发中有着十分重要的作用。针对常见的横向各向同性介质地层,推导了三轴地应力计算公式,提出了利用多极子阵列声波测井资料来求解其相关参数,从而计算岩石破裂压力的方法。同时开发了相应的计算软件,给出了在某油田碳酸盐岩储层的应用实例。实际资料处理表明,利用该计算公式处理的结果与各向同性模型相比,更符合破裂压力实际监测结果。

基于时域有限差分亚网格与共形网格技术的随钻电磁波测井响应数值模拟

为适应大斜度井/水平井钻井需求,提高复杂地层随钻电磁波测井响应数值模拟的计算速度和精度,引入了三维柱坐标系亚网格技术及共形网格技术。亚网格技术针对线圈、井眼等精细结构处采用局部自适应细网格剖分,模拟均匀无限厚地层随钻电磁波测井响应;与传统时域有限差分(FDTD)计算结果进行了精确性对比验证;采用三维柱坐标系共形网格算法,模拟随钻电磁波仪器偏心时的测井响应,与阶梯近似、一维半数值解进行对比。均匀无限厚地层亚网格技术模拟结果相对误差控制在0.8%以内,计算时间约为传统FDTD的19%;仪器偏心时,在计算时间保持稳定的前提下,共形网格技术将模拟精度提高至阶梯近似的3.42倍。以上2种算法可为复杂地层的环境校正和随钻快速反演提供支持。

各向异性介质多分量感应测井三维Born几何因子理论研究

几何因子理论被广泛运用于感应测井仪器设计、响应特征分析及高分辨率曲线处理,现有的感应测井几何因子主要适用于二维各向同性介质,难以满足各向异性介质多分量感应测井的研究需要.本文基于Born近似方法将Born几何因子扩展至各向异性介质,推导了各向异性介质多分量感应测井三维Born几何因子表达式,随后进一步考察了多分量感应测井对地层各向异性的敏感性和探测能力.数值模拟结果表明,各向异性系数越大,多分量感应测井几何因子空间分布越复杂,其对各向异性的敏感性越高.多分量感应测井仪器在不同倾斜角度对各向异性均具有较高的敏感性.直井条件下,xx共面分量受各向异性影响严重,井斜角在40°—60°时,xz/zx交叉分量对各向异性的敏感性高,水平井中zz同轴分量则对各向异性的探测能力最强.各向异性介质三维Born几何因子弥补了现有几何因子理论的不足,可为国内新型多分量感应测井仪器研发及储层各向异性评价方法的发展提供有利条件.

脉冲中子-中子测井影响因素的数值模拟

利用蒙特卡罗方法建立各种条件下的套管井计算模型,模拟相应的热中子时间谱,进而计算地层宏观吸收截面。模拟结果表明:地层的宏观吸收截面随着孔隙度和含水饱和度的增加而增加,且源距越小、地层水的矿化度和泥质含量越高、套管的尺寸越大、仪器越居中、俘获截面越高的岩性地层条件下,地层的宏观吸收截面值也越大;套管壁厚和水泥环对地层宏观吸收截面没有影响,但套管壁越厚、水泥环厚度越小,热中子总计数越低。利用脉冲中子测井数据确定地层含水饱和度时应对各种影响因素作相应的校正。

天然气水合物储层测井响应与评价方法综述

介绍了天然气水合物的物理化学性质、形成条件及赋存模式,以及天然气水合物储层的测井响应特征和测井评价方法。自然伽马、井径、密度、中子、声波和电阻率测井在天然气水合物层段均有明显反应。电阻率与声波测井组合被认为是识别天然气水合物最有效的方法。指出现阶段测井技术对天然气水合物评价存在的困难。水合物容易富集在冻土层,高频介电测井是区分天然气水合物和冰的最好途径,最好使用随钻测井;在松散的海洋沉积环境下电缆测井响应的可信度大大降低;可以通过随钻测井改进和改进测井分辨率使其解释结论更加可靠;天然气水合物储层孔隙度偏大且质地疏松,钻井取心困难;岩心从井口向实验室运输、被放入岩心室以及二次取样和保存过程中都有可能存在天然气水合物分解,造成实验数据不准确。

应用小波分析估计核磁共振测井信噪比

核磁共振的信噪比在T2谱反演中起着重要作用,但是常规的估计方法依赖于奇异值的截断值选取以及控制方程组的系数矩阵,因而给噪声方差的估计带来一定的任意性,并且不能自适应于信号的变化。提出了一种小波估计方法,该方法估计的噪声方差仅仅与信号有关,与控制方程组无关,并且能够自适应于信号的变化,由其给出的噪声信号具有高斯分布特性。

多极子阵列声波测井资料在塔河油田酸压设计施工中的应用

由于塔河油田灰岩裂缝性储层非均质性强、横向连通性差,需要对其进行有效的酸化压裂改造以获得具有经济价值的油气产能.近几年来,多极子阵列声波测井仪(主要DSI和XMAC)已投入塔河油田测井现场服务,这些新的声波测井资料经合适的软件处理后可获的极为丰富的地层信息.本文讨论了我们编制的多极子阵列声波测井资料处理软件及其在塔河油田酸压设计施工中的应用.通过多极子阵列声波测井资料处理得到的岩石力学特性分析,确定了地层应力的大小和方向,计算出酸化压裂所需的压力以及压裂后压裂缝的高度.计算结果在实际施工中得到了很好验证.

倾斜层理地层随钻电磁波测井响应特征

为实时反演、快速重构地层真电阻率,消除常规随钻电磁波测井正演基于含垂直对称轴的横向各向同性(VTI)地层模型仅考虑水平和垂直方向电阻率的局限性,基于并矢格林函数给出一套含倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)地层的随钻电磁波测井正演计算方法。采用各向异性角和各向异性方位来表征TTI地层的各向异性特性,通过数值算例验证了算法的正确性,分析了不同介质情况下的半空间电磁波反射和透射特征,指出使用新算法的必要性。数值模拟结果还表明,TTI地层中,存在临界井斜角和临界各向异性角,在这两个临界角的两侧,随钻电磁波测井响应随井斜角与各向异性角的变化规律相反;此外,在界面处的“犄角”不仅与井斜、电阻率对比度等因素有关,还与各向异性角和各向异性方位有关。

一种核磁共振测井信号强度的确定方法

核磁共振测井信号较为微弱,其信号强度直接决定着探头设计的成败,同时也为电子线路设计的重要依据。从核磁共振理论出发,结合互感概念提出一种确定核磁共振信号的方法,该方法可有利于核磁共振探头设计和电子线路设计。

低孔隙度储层碳氧比测井灵敏度提高方法

碳氧比能谱测井技术在确定储层剩余油饱和度及评价水淹层方面得到了广泛应用。为提高碳氧比测井在低孔隙条件下对含油饱和度的响应灵敏度,采用高斯与线性组合模型,拟合实测伽马能谱特征峰获取特征系数,并结合碳、氧元素标准伽马能谱,形成一种碳氧比值计算新方法;通过处理已知组成的混合伽马能谱验证了新方法的准确性。采用蒙特卡罗数值模拟方法建立不同孔隙度及含油饱和度的地层模型,研究低孔隙度储层条件下常规能窗法及新方法计算的碳氧比值与含油饱和度响应关系。结果表明:碳氧比值计算新方法能够减小中子与其他元素作用产生伽马射线对碳氧比值的影响,明显提高低孔隙度条件下碳氧比测井对含油饱和度的响应灵敏度。研究成果为碳氧比测井数据处理方法改进及其在低孔隙度条件下的应用提供了重要技术支持。

水平裂隙发育储层垂直井声波测井响应研究

裂隙在地壳中广泛存在,裂隙检测及裂隙油气藏的识别是当前石油勘探与开发中急需解决的难题。在各向同性岩石的背景上,裂隙的存在会导致各向异性。裂隙的形态及发育程度不同,其岩石物理性质及声波测井响应也不同。在Eshelby-Cheng裂隙介质模型的基础上,结合横向各向同性介质实轴积分全波模拟方法,研究了水平裂隙分布介质储层(VTI)声波测井响应特征,模拟了裂隙参数对声波测井的影响。从理论上为利用声波测井方法寻找油气提供了模拟结果根据,也为裂隙储层裂隙参数反演提供了一种有效手段。

致密地层岩石脆性指数的测井优化建模

脆性评价是页岩油气、致密油气等非常规油气藏的大型压裂、开发等储层改造工程中的关键工作。根据岩石力学、动态弹性参数和岩石物理、X-射线衍射、地球化学等资料,分析了国内外几种常用脆性指数之间的相互关系,研究了弹性参数法脆性指数与岩石矿物组分及含量的关系,明确了矿物及组分对脆性的影响并应用多元回归法建立了基于权重矿物组分的脆性指数模型。构建新的岩石物理体积模型,应用最优化测井方法得到岩石的矿物和孔隙含量,实现了基于常规测井资料的脆性指数精确计算。研究表明:岩石脆性指数与矿物组分及含量有关,不同区块、不同地层的矿物具有不同的脆性特征;该工区方解石是使岩石脆性增强和裂缝产生的主要矿物,有机碳、黏土、石英和斜长石是降低脆性的重要矿物;基于常规测井资料的优化计算所得岩石组分及含量与实验数据一致性高;将处理结果与矿物组分模型相结合得到的脆性指数与弹性参数法脆性指数基本一致,为无横波资料井的岩石脆性评价奠定了基础。

随钻方位电磁波测井多参数快速反演

大斜度井/水平井随钻测井技术已被广泛的应用于各种复杂油气藏中,但传统随钻电磁波测井仅提供仪器轴向磁场分量,井斜和各向异性对测井响应影响耦合在一起,难以剥离,无法基于反演同时获取多个参数,进行相应的地层评价,且不能提供方位信息,难以实现地质导向功能.随钻方位电磁波测井在提供仪器轴向磁场分量的基础上,还提供了仪器横向磁场分量,其提取的地质导向信号,对地层界面非常敏感,受井斜、地层电阻率对比度和各向异性影响弱,可以反演得到准确的界面位置.此外,额外的磁场分量信息,有效降低了井斜与各向异性的耦合程度,可基于反演算法实现多参数联合反演,满足电阻率测井精细解释评价需求.

洞穴型地层双侧向测井响应数值模拟与特征分析

基于有限元素法,采用边界局部加密技术,实现对球形、椭球形洞穴的精确剖分与双侧向测井响应快速数值模拟,分析不同洞穴尺寸、填充类型及不同填充程度条件下双侧向测井响应特征,对比纵向、径向延伸椭球形洞穴与球形洞穴响应异同,从而研究洞穴发育形状对双侧向响应影响。结果表明:洞穴的存在导致双侧向测井响应明显降低且存在正差异,深侧向受洞穴尺寸及围岩影响严重,一定程度上可反映洞穴发育规模与填充情况,浅侧向测井可较好反映洞穴内填充物电阻率;椭球形洞穴的长轴若沿纵向延伸,其响应由球形洞穴过渡为类似侵入带特征,若沿径向延伸,其响应由球形洞穴过渡为类似薄层特征。