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鞍皇甫
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随钻储层成像技术 Øystein Bø 康菲石油公司挪威斯塔万格 Jean-Michel Denichou Uchechukwu Ezioba Ettore Mirto 美国得克萨斯州舒格兰水平井钻井技术的新突破为一些新远景区的成功钻探以及许多老油气田的挖潜铺平了道路然而, 水平井钻井和大位移井钻井的成功并非由所钻距离来衡量, 而是由在多大程度上能够使井保持在储层中钻进来衡量

1 随钻储层成像技术 Øystein Bø 康菲石油公司挪威斯塔万格 Jean-Michel Denichou Uchechukwu Ezioba Ettore Mirto 美国得克萨斯州舒格兰水平井钻井技术的新突破为一些新远景区的成功钻探以及许多老油气田的挖潜铺平了道路然而, 水平井钻井和大位移井钻井的成功并非由所钻距离来衡量, 而是由在多大程度上能够使井保持在储层中钻进来衡量一种新型的深探测随钻电磁测井服务通过识别流体界面断层以及井筒外地层的变化, 正在帮助地质导向人员最大程度地扩大井筒与储层的接触范围 James Donley James Telford Santos 有限公司澳大利亚南澳大利亚州阿德莱德 Christophe Dupuis 挪威斯塔万格 Laura Pontarelli Grant Skinner Mauro Viandante 澳大利亚西澳大利亚州珀斯 Jean Seydoux 巴西里约热内卢 Matthew Spotkaeff 法国格拉贝尔 Petter Vikhamar 康菲石油公司得克萨斯州休斯敦油田新技术 27 卷, 第 1 期 (2015 年 5 月刊 ) 2015 斯伦贝谢公司版权所有在编写本文过程中得到休斯敦的 Paul Mitchell 的帮助, 谨表谢意 adnvision,geosphere,periscope 和 TeleScope 等是斯伦贝谢公司的商标 1. Constable MV,Antonsen F,Olsen PA,Myhr GM, Nygård A,Krogh M,Spotkaeff M,Mirto E,Dupuis C 和 Viandante M: Improving Well Placement and Reservoir Characterization with Deep Directional Resistivity Measurements,SPE , 发表在 SPE 技术年会暨展览会上, 美国得克萨斯州圣安东尼奥,2012 年 10 月 8 10 日 2. Dupuis C 和 Mendoza-Barrón V: Avoid Pilot Holes,Land Wells,and Optimize Well Placement and Production with Deep Directional Resistivity Logging While Drilling,SPE , 发表在 SPE 一日研讨会上, 挪威卑尔根,2014 年 4 月 2 日 38 油田新技术

钻头设计旋转导向系统井下传感器以及随钻测井技术的新进展帮助钻井人员在扩大储层接触范围的同时创造了新的水平井钻井距离纪录这些成就又大幅度地提高了油气产量然而, 对目标储层进行刻画所使用的数据的局限性为作业公司最大限度地提高在储层中的水平井进尺带来了不小的挑战地震分辨率以及测井仪器探测深度 (DOI) 的限制都给确定储层位置方位以及总体构造带来不确定性最初,

2 钻头设计旋转导向系统井下传感器以及随钻测井技术的新进展帮助钻井人员在扩大储层接触范围的同时创造了新的水平井钻井距离纪录这些成就又大幅度地提高了油气产量然而, 对目标储层进行刻画所使用的数据的局限性为作业公司最大限度地提高在储层中的水平井进尺带来了不小的挑战地震分辨率以及测井仪器探测深度 (DOI) 的限制都给确定储层位置方位以及总体构造带来不确定性最初, 地学家根据地面地震数据以及可用的邻井数据对地层进行刻画 [1] 地面地震数据的特点是 DOI 很深, 可达数百米, 但分辨率比较低比较而言, 测井数据的特点是 DOI 较浅, 通常为几厘米, 但分辨率很高考虑到井筒的直径与地震子波相比相对较小, 地震分辨率低很可能导致井筒错过目标层通常情况下, 在钻井过程中或是在钻井后才能得到测井数据以及其他数据, 以用于对地震构造图进行细化 ; 根据地震数据得到油藏的大致轮廓, 测井数据则能够对油藏细节进行刻画地震与测井数据之间分辨率和 DOI 的差异可能促使作业者先钻垂直领眼井以确定地层层顶和流体界面, 优化地震模型, 然后再钻水平井穿过储层在这一过程中, 作业者先钻领眼井穿过储层顶部和底部领眼井得到的测井数据帮助地质导向人员确认关键地质标志层的构造倾角和深度, 以用来更新现有地层模型并调整大位移井钻井靶点然后, 将领眼井回填至较浅深度, 该深度可以建立造斜点确保顺利着陆进入目标地层 [2] 然而, 这一方法也存在一定的不确定性或风险或许最大的风险源于以下实际情况, 即在一定范围, 地层及其小层层面往往在横向上发生变化 ( 右上图 ) 在距离领眼井较远的地方, 领眼井中测得的地层几何形态岩性或流体饱和度特征可能不再适用地层模型可能与实际情况相去甚远 : 不整合以及地层尖灭可能改变储层的厚度 ; 颗粒大小以及含水饱和度经常随 E D B A C ^ 实际地质情况通过领眼观察到的储层构造 (A) 不一定能反映在着陆点 (B) 处遇到的构造情况领眼井与着陆层之间出现明显的倾角变化 ( 黄色线 ) 领眼井未穿过断层(C), 该断层两侧地层倾角不同该剖面的另外两个特征是地层尖灭 (D) 和不整合 (E), 这两个特征都对设计井眼轨迹没有影响, 但可能对油田模型以及后续的钻井设计产生影响深度或距离而发生变化 ; 裂缝微断层以实时地质导向决策提供及时的数据地质及地层倾角或其他构造特征的变化可能使导向人员使用 GeoSphere 服务准确进行着得模型在得到钻井验证前就变得无效陆, 避免意外钻出储层, 对多个地层进行成像, 对储层构造进行解释并降低钻井风尽管存在这些地质不确定性, 作业公险, 与此同时降低了对钻领眼井的需求司必须在假定基于领眼井数据的模型还能使用 GeoSphere 成像数据可以对作业公司反映着陆点及着陆点以外的地层特征的前的储层模型进行更新和完善提下继续钻井作业除了钻井成本外, 领眼井还存在与其他钻井项目一样的风险 : 本文介绍了 GeoSphere 工具结构和使井漏卡钻以及工具遇卡等深水钻井的用情况, 该服务在世界各地 200 多口井中快速增加以及页岩气远景区开发所面临的进行了现场应用北海以及澳大利亚等地经济性挑战, 都为消除领眼井成本提供了的实例说明了该服务提供的数据是如何指强大的推动力导作业公司最大限度地扩大井筒与产层接触范围的在进行了广泛的现场实验后, 引入了一种新型的 LWD 服务, 有助于对地层着陆进行成像并在目标地层内精确控制轨迹水平井的成功需要定向井工程师将井这一服务帮助消除了地面地震数据与测井底钻具组合 (BHA) 着陆在合适的位置, 以数据的分辨率和 DOI 间存在的矛盾, 其使井筒与储层的接触范围最大化在直井中地面地震数据用来规划油藏开发, 测井段开始造斜后, 定向井工程师增大井斜角数据用来进行钻井地质导向和地层评价直至井眼达到钻入储层目标所需的轨迹 GeoSphere 随钻储层成像服务使用深探测之后, 在钻进切线段时定向井工程师再进方向性电磁测量来探测距井筒 30 米 (100 行稳斜随着钻头不断接近储层, 地质导英尺 ) 以内的流体界面和多个地层边界这向人员对实时数据进行评估, 以决定何时些油藏尺度的测量结果为指导作业者作出实施完成着陆所需的最终井斜角调整地 2015 年 5 月 39

3 ^ 着陆点不当的后果恰当的着陆点几乎无需对井眼轨迹进行修正便可使井筒保持在储层中 ( 左图 ) 如果着陆点相对于储层顶部过浅, 则不得不在上覆非生产层中钻进较长的水平段 ( 中图 ) 如果着陆点太深, 水平段的顶部会有剩余阁楼油 ( 右图 ), 无法得到开采改变井眼轨迹使之重新穿过甜点可能形成低洼段, 造成生产困难或是底水锥进, 或过早见水质导向人员作出这一决策主要是基于近钻头自然伽马或钻头处侧向测井 LWD 数据, 有时还结合泥浆录井数据和生物地层学分析然而, 大多数常规 LWD 仪器的 DOI 都比较浅, 测量地层探测深度只有几厘米或几米由于 DOI 较浅, 因此地质导向人员几乎没有时间进行地质导向调整探测深度可能会影响着陆的准确度, 因此可能对水平井或大位移井的产能产生重大影响着陆点选取不当可能导致无法在储层段内实现地质导向优化 ; 相比之下, 选取合适的着陆点能够减少导向调整指令, 并使井保持在目标储层内着陆点过浅或是过深都会减少水平段与储层接触范围, 最终导致产能损失 ( 上图 ) 一旦 LWD 仪器进入储层段, 其很浅的 DOI 可能不足以及时预测钻头正在靠近地层边界或是流体界面发生变化, 从而可能钻出产层需要进行精确的地质导向以使井筒与产层的接触范围最大化, 与此同时高质量的井眼对于最大限度地提高产量也是必要的为此, 定向井工程师的任务不仅仅是命中目标并将井筒保持在储层中, 还必须钻出最小迂曲度的光滑井眼 [3] 考虑到钻遇地层的构造与地层复杂性, 上述目标可能无法完全实现无论其原因如何, 对井设计进行必要调整以保持足够的储层接触面积都会迫使定向井工程师改变井方位或是增斜或降斜以重新回到目的层错过目的层或是偏离产层都可能需要对井眼轨迹进行修正进而增加井筒的迂曲度通过降低迂曲度, 作业公司可避免影响钻井完井和生产作业的问题在钻井过程中, 迂曲度能导致井眼清洁效果差以及钻柱弯曲等问题 ; 在严重的情况下, 因为扭矩和阻力的增加导致无法传送向前钻进所需的钻压, 可能使井无法钻至设计深度狗腿度还给下套管以及固井作业造成困难, 并可能影响井下完井设备的安装即使在井投产后, 迂曲度也可能影响低洼处流体的流动, 因为在低洼处流体和岩屑可能产生堆积这些低洼处还可能引起段塞状流动和液体滞留等问题作业人员判断井眼周围情况的能力对井眼轨迹和质量都产生影响在这方面, 直井要简单得多 : 一旦钻头进入目标地层, 接下来要做的通常是在钻穿该地层底部比较而言, 水平井或大位移井则要求作业人员在不断变化的储层中改变井眼轨迹迂回钻进以前钻水平井遇到的难题之一是确定距离井筒多远能够探测到重要的地质特征如果距离很近, 则无法在最后时刻对井眼轨迹进行适当修正, 造成着陆点不当, 从而对井筒与储层的接触面积产生不利影响为了避免这些问题, 作业公司需要及时探测地层和构造变化, 以进行有效的轨迹修正仪器串设计为确定地层电阻率, 许多 LWD 以及电缆测井服务都进行多分量电磁 (EM) 测井测量 GeoSphere 随钻储层成像服务利用 EM 信号的方向敏感性和深探测能力对地层几何形态进行模拟并对相关特性进行三维描述利用该 LWD 仪器能够获得多间距多频率方向电阻率测量结果地质师和定向井工程师利用这些数据识别构造细节和流体界面, 从而优化井眼轨迹并细化储层模型虽然 GeoSphere 服务不是第一个能提供 3D 可视化服务的仪器, 但该工具串的设计特点使其比以前 LWD 仪器的地层探测深度要深很多该仪器串由一个发射器短节和两个相同的接收器短节组成在某些情况下可能使用三个接收器短节 ( 下一页, 右上图 ) 发射器短节有一个倾斜的天线, 能够以低于 100 khz 的六种频率向地层发射 EM 信号选择这些频率可以得到最优信噪比和 3. 迂曲度是指偏离直线的程度, 可用来描述井眼轨迹在一口井中, 可利用两点间实际钻进距离 ( 包括任何钻遇的曲线段 ) 与这两点之间直线距离的比值来定量分析迂曲度因此, 随着井筒偏离直线轨迹, 其迂曲度增加 4. 随方向变化的特性被称为各向异性电阻率各向异性, 即水平方向测量的电阻率与垂直方向测量的电阻率存在差异, 这是岩石中很常见的一种现象 40 油田新技术

4 IIIIIII IIIIIII IIIIIII 测量敏感度每个接收器短节有三个倾斜天线进行方向性探测发射器和接收器短节有两种直径 6 3 / 4 和 8 1 / 4 英寸能够在 8 1 / 2 至 14 3 / 4 英寸井眼中进行作业每个短节的长度是 4 米 (19.7 英尺 ) 为了消除扶正器对 BHA 性能影响的疑虑, 钻铤上没安装扶正器这些短节可配置安装在 BHA 的不同位置, 并可由其他 LWD 或 MWD 仪器隔开 ; 接收器短节可位于距发射器短节 5 至 35 米处 (16 至 115 英尺 )( 下图 ) 在 BHA 中的位置决定了发射器 - 接收器间距, 该间距是影响 EM 信号 DOI 的关键因素在高阻地层中,DOI 基本上与最大天线间距相当 ; 在低阻地层中,DOI 约为天线间距的一半 DOI 可能受下列因素的影响, 包括从仪器到地层边界的距离地层电阻率地层厚度以及层间电阻率差异等, 电磁波频率也对 DOI 有影响 ; 高频率测量通常用于短发射器 - 接收器间距和较浅的 DOI, 而低频率测量用于长发射器 - 接收器间距和较深的 DOI 可灵活配置发射器输出功率以及接收器增益以适应变化的发射器 - 接收器间距和地层电阻率差异, 从而提高了仪器串的深探测能力考虑到待钻地层的变化情况, 钻前模拟对于评估不同仪器串配置的性能极为重要发射器 - 接收器间距以及预计电阻率环境将对井下使用的最优频率范围 2 1 ^ GeoSphere 模块式短节仪器串由一个发射器短节和两个相同的接收器短节组成钻铤护罩上的沟槽可使电磁场能够穿过钻铤, 并为下部的发射器和接收器线圈提供定向能力产生影响钻前模型可帮助 LWD 工程师评估间距和频率对 DOI 以及仪器串分辨地层特征能力的影响发射器和接收器短节的具体位置取决于客户的目标以及决定发射器 - 接收器间距的地层特征在复杂的 BHA 配置中, 电源的可用性以及遥传信号带宽会对 BHA 设计产生影响在钻前模拟中必须考虑上述所有因素实时多层反演为了使井筒与储层接触范围最大化, 地质导向人员在水平井钻井过程中必须密切监控地层构造并根据岩性变化做出反应 GeoSphere 电磁测量具有方向敏感性, 因此可为地质导向和储层特征描述提供宝贵的数据利用实时随机反演算法对这些数据进行处理, 以建立多层地层电阻率模型该模型在钻井过程中不断更新, 使地质导向专家在识别流体界面或其他地层边界的同时能够跟踪钻井进展情况 GeoSphere 技术能够在不同频率和不同发射器 - 接收器间距下获得定向电磁测量对于给定的频率和发射器 - 接收器间距配置, 仪器串测量发射器和接收器之间的九分量张量对这些测量进行实时反演以提供多层模型结果, 其中的层数层厚度和电阻率与仪器测量相匹配, 并与频率间距敏感度以及每个测量的 DOI 相一致此外, 根据模型还可评估井筒周围地层电阻率各向异性倾角和其他构造特征 [4] 2 1 IIIIII IIIIII IIIIII IIIIII LWD LWD ^ 仪器串的连接 GeoSphere 短节可安装在 BHA 上的任何位置, 可将其他 LWD 或 MWD 仪器置于发射器与接收器之间该间距影响探测深度, 探测深度与发射器和接收器之间的距离成正比有关短节在仪器串内位置的钻前模型与地层电阻率差异模型相结合, 将有助于确定准确描述地层所需的频率 ( 根据 Seydoux 等人的资料修改, 参考文献 5) 2015 年 5 月 41

随机反演算法采用很少的模型约束条件电阻率视倾角以及各向异性数值的总体边界结合最大简约法原则来计算与数据一致的最简单模型 [5] 该算法根据需要迭代添加或删除层, 以满足张量分量的约束条件, 每个张量分量都有各自的 DOI 和敏感度该过程使用概率方法来估算地层参数 ; 该过程不是要求反演仅得出可能性最大解, 而是计算出每个反演站点与数据拟合的模型解的分布 ( 下图 )

2 4,740 4,760 4,780 4,800 4,820 4,840 4,860 70 m 5,400 MD 4,740 5,500 MD A 5,600 MD 5,700 MD 5,800 MD 2 5,900 MD 6,000 MD B 4,820 4,840 B P05 6,100 MD P75 P95 P50 P15 6,200 MD 6,300 MD 6,400

模拟地层由电阻率为 2 欧姆米的上部页岩 ( 棕色 ) 电阻率为 30 欧姆米的储层 ( 棕褐色 ) 以及电阻率 1 欧姆米的下部页岩组成此处给出了反演点 (A 点和 B 点 ) 的两个电阻率剖面分布直方图在每一测量深度, 根据统计反演生成电阻率剖面,P50 中值 ( 插图, 紫色 ) 在整个轨迹长度上以彩色图显示四个其他分位数 ( 插图, P05 至 P95)

5 随机反演算法采用很少的模型约束条件电阻率视倾角以及各向异性数值的总体边界结合最大简约法原则来计算与数据一致的最简单模型 [5] 该算法根据需要迭代添加或删除层, 以满足张量分量的约束条件, 每个张量分量都有各自的 DOI 和敏感度该过程使用概率方法来估算地层参数 ; 该过程不是要求反演仅得出可能性最大解, 而是计算出每个反演站点与数据拟合的模型解的分布 ( 下图 ) 该分布由数万个地层模型组成, 定量分析出估算 4,780 可能性最大的地层模型解过程中的不确定性尽管反演计算出的地层模型解数量很大, 但用不到一分钟的时间就能计算出其分布, 提供最新的反演结果甚至在很高的机械钻速条件下 4, m DOI ,740 4,760 4,780 4,800 4,820 4,840 4, m 5,400 MD 4,740 5,500 MD A 5,600 MD 5,700 MD 5,800 MD 2 5,900 MD 6,000 MD B 4,820 4,840 B P05 6,100 MD P75 P95 P50 P15 6,200 MD 6,300 MD 6,400 MD 6,500 MD 6,600 MD 4,880 4,760 1 A 4,900 1,300 1,400 4,780 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2, m DOI 4,800 P05 P50 P75 P95 P15 ^ 模拟数据的 GeoSphere 反演模拟地层由电阻率为 2 欧姆米的上部页岩 ( 棕色 ) 电阻率为 30 欧姆米的储层 ( 棕褐色 ) 以及电阻率 1 欧姆米的下部页岩组成此处给出了反演点 (A 点和 B 点 ) 的两个电阻率剖面分布直方图在每一测量深度, 根据统计反演生成电阻率剖面,P50 中值 ( 插图, 紫色 ) 在整个轨迹长度上以彩色图显示四个其他分位数 ( 插图, P05 至 P95) 提供有关分布不确定性的信息, 因此显示的是测量结果的敏感度范围反演还对地层相对倾角进行求解在 A 点, 根据分位数的分布可推断 DOI 为 20 米在 B 点, 反演电阻率剖面分布表明仪器在储层内, 由于探测范围的电阻率增高,DOI 增加至 28 米与此同时, 在仪器位置下面形成呈下降趋势的电阻率斜坡剖面在这两幅图中, 可解释出储层顶部位置储层电阻率以及储层厚度等的不确定性当仪器串靠近储层时, 随着分位数的聚集, 这一不确定性在降低 ( 根据 Seydoux 等人的资料修改, 参考文献 5) 42 油田新技术

^ Ekofisk 油田综合设施针对生活压缩钻井处理以及其他作业任务建造的平台构成了这一北海油田的生产中心该概率反演提供了井筒周围地层电阻率的无偏估算结果反演适用于复杂的地质环境, 因为它不需要用户输入信息, 因此降低了由于错误假设而对地质构造或其中包含的流体做出错误解释的风险通过将无偏反演结果与以前勘探与生产模型进行结合, 作业公司可以更有信心地对其解释结果进行实时更新

6 ^ Ekofisk 油田综合设施针对生活压缩钻井处理以及其他作业任务建造的平台构成了这一北海油田的生产中心该概率反演提供了井筒周围地层电阻率的无偏估算结果反演适用于复杂的地质环境, 因为它不需要用户输入信息, 因此降低了由于错误假设而对地质构造或其中包含的流体做出错误解释的风险通过将无偏反演结果与以前勘探与生产模型进行结合, 作业公司可以更有信心地对其解释结果进行实时更新基于这些更新模型, 地质导向人员能够根据地下条件的变化情况对井眼轨迹进行确认或做出调整在 Ekofisk 油田避免钻入水层的实例 Ekofisk 油田位于挪威大陆架, 由菲利 5. Seydoux J,Legendre E,Mirto E,Dupuis C,Denichou J-M,Bennett N,Kutiev G, Kuchenbecker M,Morriss C 和 Yang L: Full 3D Deep Directional Resistivity Measurements Optimize Well Placement and Provide Reservoir-Scale Imaging While Drilling, SPWLA 第 55 届测井年会论文集, 阿联酋阿布扎比 (2014 年 5 月日 ), 论文 LLLL 普石油公司于 1969 年发现,1971 年投入生产 ( 上图 ) 该北海油田由狭长隆起构造中的多个裂缝性白垩岩地层组成, 作业公司是康菲 ( 北欧 ) 公司该油田的产层是 Ekofisk 组地层和下伏的 Tor 组地层这些白垩岩地层的孔隙度高 (25% 至 45%), 渗透率低 (1 至 10 毫达西 ) 一个致密层 (EE 层 ) 将下 Ekofisk 地层与 Tor 地层分开 [6] 该油田自 1987 年以来经历了注水开发 1977 年产量达到峰值, 超过 2000 万立方米油当量 (1.26 亿桶 ), 在八年的时 Sun K,Omeragic D,Cao Minh C,Rasmus J, Yang J,Davydychev A, Habashy T,Griffiths R,Reaper G 和 Li Q: Evaluation of Resistivity Anisotropy and Formation Dip from Directional Electromagnetic Tools While Drilling, SPWLA 第 51 届测井年会论文集, 澳大利亚珀斯 (2010 年 6 月日 ), 论文 I 间内该油田的产量下降了一半以上局部注气结合大范围注水以及在油田安装一些新的设施, 使产量在上世纪 90 年代后期恢复到接近峰值的水平 ; 但在 10 年后, 产量再次开始下降虽然 Ekofisk 油田白垩岩地层的基岩渗透率低, 但却具有较高的基岩注水驱替效率储层的裂缝性层段较早被水淹, 其余层段之后被水淹随着时间的推移, 储层水和孔隙压力的分布变得复杂, 使得难以确定剩余油的分布情况 6. Bø Ø,Vikhamar P,Spotkaeff M,Dolan J,Wang H,Dupuis C,Ceyhan A,Blackburn J 和 Perna F: Shine a Light in Dark Places:Using Deep Directional Resistivity to Locate Water Movement in Norway s Oldest Field, SPWLA 第 55 届测井年会论文集, 阿联酋阿布扎比 (2014 年 5 月日 ), 论文 EE 2015 年 5 月 43

IIIIII IIIII IIIIIII IIIIII IIIII IIIIIII 2 IIIIIIIII IIIIIIIII 1 IIIIIIIII IIIII IIIIIIIII IIIIIIIII ^ 利用深探测测量确定着陆点在钻头穿过地层前进行探测 GeoSphere 仪器的信号 ( 蓝色和棕褐色圆圈 ) 以发射器与接收器天线之间中点为圆心向外扩散一旦探测到储层顶部,

7 IIIIII IIIII IIIIIII IIIIII IIIII IIIIIII 2 IIIIIIIII IIIIIIIII 1 IIIIIIIII IIIII IIIIIIIII IIIIIIIII ^ 利用深探测测量确定着陆点在钻头穿过地层前进行探测 GeoSphere 仪器的信号 ( 蓝色和棕褐色圆圈 ) 以发射器与接收器天线之间中点为圆心向外扩散一旦探测到储层顶部, 则根据井眼轨迹角度估算从钻头到与储层的交叉点的距离这样可以使定向井工程师做出及时调整以优化着陆点 ( 根据 Dupuis 和 Mendoza-Barrón 的资料修改, 参考文献 2) 康菲石油公司的井设计团队决定采用 GeoSphere 服务选择着陆点并进行水平井钻井该团队首先试图确定 Ekofisk 组与 Tor 组地层之间致密 EE 层的位置, 这是选择着陆点使用的关键标志层着陆后, 根据地层水饱和度情况调整钻井轨迹目标是在上 Tor 地层中进行地质导向, 但保持最佳位置不仅仅是沿地层构造进行导向那么简单储层模型表明, 水平段可能在上 Tor(TA) 层最上部的裂缝性层段钻遇注入水这是作业公司希望能避免的情况井设计团队的目标是 TA 层含油部分, 需要使用 GeoSphere 服务来指导产层中的地质导向, 识别水平段上下的任何水层, 并确定井筒下方致密中 Tor(TB) 层的位置作业公司还担心 TA 层水淹可能迫使过早做出完钻决定, 因此需要不断对水平段进行评估以便继续进行钻井作业仪器在井筒周围进行深度成像的能力对于观察较远处的断层情况以及确定合适的完井层段 ( 如确定最佳射孔层段 ) 也是很有用的在钻出套管时使用了 GeoSphere 服务, 以探测井筒下方垂深 50 英尺 (15 米 ) 处的高阻标志层在定向井工程师继续增斜至 60 度的过程中, 利用该项服务在大约距井筒垂深 60 英尺 (18 米 )( 测量深度 100 英尺 (30 米 )) 处确定了 Ekofisk 组内的地层在井筒下方 79 英尺 (24 米 ) 处探测到 EE 层 (Tor 组地层之上的薄层 ) 的顶部利用该服务分辨 EE 层与上 Tor TA 层之间的接触面, 尽管该接触面在钻头前方 50 英尺 ( 测深 ) 处 ( 上图 ) 在井筒穿过 Tor TA 层中部时, 井设计团队命令定向井工程师将井斜增加至 89.6 度, 以便在 TA 层下部着陆在钻水平段过程中, 该井钻遇一条断距 40 英尺 (12 米 ) 的断层, 井设计地质师建议将井斜增至 94 度以保持轨迹在目标储层中 GeoSphere 反演结果表明, 尽管穿过断层, 井筒仍旧保持在 TA 层内物性较好的储层中还在井筒下方探测到一个低电阻率层, 该层是 Tor 组被水淹的 TB 层随着对水平段的钻进,GeoSphere 仪器串继续对井筒下方约 40 英尺垂深处 TB 层的位置进行追踪之后探测到陡倾的低阻边界, 被解释为是一条断层, 而此时断层仍在 BHA 之上 90 英尺 (27 米 ) 处电阻率测量表明断层外的地层可能含水, 后来在井筒穿过断层时进行的常规 LWD 测量证实了这一推断考虑到可能还存在其他低阻层以及孔隙压力可能增大的情况, 井设计团队决定在多钻 1800 英尺 (550 米 ) 的含油气水平段后完钻 ( 下一页图 ) 44 油田新技术

X,100 X,200 X,300 X,400 X,500 X,600 X,700 X,800 W,500 W,600 W,700 Measured depth EE W,800 W,900 X,000 X,100 X,200 X,300 X,400 X,500 X,600 X,700 X,800 X,900 Y,000 TA Y,100 Wellbore 3 TB X,900 4,800

8 X,100 X,200 X,300 X,400 X,500 X,600 X,700 X,800 W,500 W,600 W,700 Measured depth EE W,800 W,900 X,000 X,100 X,200 X,300 X,400 X,500 X,600 X,700 X,800 X,900 Y,000 TA Y,100 Wellbore 3 TB X,900 4,800 5,000 5,200 5,400 5,600 5,800 6,000 6,200 6,400 6,600 6,800 7,000 7,200 7,400 7,600 7,800 8,000 8,200 1 Y,200 Y,300 Y,400 Y,500 Y,600 Y,700 Y,800 Y,900 Z,000 Z,100 Z,200 Z,300 Z,400 Z,500 Z,600 Z, Z,800 Z,900 X,100 X,200 X,300 X,400 2 X,500 EE 1 X,600 X,700 TB TB GeoSphere X,800 3 X,900 ^ 尺度的问题油藏尺度成像的分辨率比只使用地震数据的分辨率要高得多 GeoSphere 仪器串的深探测能力提前探测到了位于井筒下方 79 英尺处的 EE 层, 提示作业人员在下 TA 层准备着陆冷色 ( 蓝色和绿色 ) 指示页岩或含水砂岩等低电阻率地层暖色 ( 橙色和红色 ) 指示含油或含气砂岩等高电阻率地层 ( 上图 ) 除了对 TA 层的构造和流体含量进行成像外,GeoSphere 反演还对 TB 层进行了成像, 尽管井筒尚未钻穿该层段这一信息帮助作业人员在 TA 储层中继续水平钻进, 与此同时与含水 TB 层保持适当的距离 GeoSphere 反演探测到的 TB 层 ( 下图, 红色线 ) 与地面地震显示拾取的 TB 层 ( 黄色线 ) 吻合较好 2015 年 5 月 45

1,550 1,600 / / ^ 确定储层尽管从领眼中得到的资料确认了储层的存在并且识别出了领眼进入点处的倾角, 但使用从领眼以及其他邻井中得到的数据还不足以评估储层顶的总体几何形态

9 X,080 0 gapi ,000 X,090 X, X,110 / 1 X, ,000 1,050 1,100 1,150 1,200 1,250 1,300 1,350 1,400 1,450 1,500 1,550 1,600 / / ^ 确定储层尽管从领眼中得到的资料确认了储层的存在并且识别出了领眼进入点处的倾角, 但使用从领眼以及其他邻井中得到的数据还不足以评估储层顶的总体几何形态为了减少储层地震建模中存在的深度不确定性,Santos 地质导向团队依靠定向深探测测量来确定储层的上下边界随着钻井的继续, 作业人员对储层的横向延伸情况进行了成像其他 LWD 仪器得到的自然伽马 ( 上图, 绿色 ) 和电阻率 ( 红色蓝色橙色和黑色曲线 ) 读值显示为纯净砂岩产层, 与 GeoSphere 成像结果 ( 中图 ) 吻合较好下图突出显示了根据地震钻前模型确定的储层顶和油 / 水界面与根据 GeoSphere 随钻储层成像服务确定的结果之间的差异 46 油田新技术

10 在提前确定轨迹接近着陆层后, 该项服务帮助井设计团队对井筒周围 100 英尺范围水淹层含油富集区进行了成像 GeoSphere 测量结果也让作业公司确信井眼轨迹没有偏离预定目标此外, 利用 LWD 仪器串测得的含水饱和度变化帮助确定完井阶段的射孔层段澳大利亚海上储层边界成像实例在对澳大利亚西北部海上远景构造进行钻井时,Santos 有限公司的地学专家在进行地震深度控制时不得不面对近 10 米 (33 英尺 ) 的深度不确定性 Santos 地质导向团队试图在尽可能靠近储层顶的位置着陆, 然后控制井眼轨迹, 使其与油 / 水界面 (OWC) 保持适当的距离领眼井的测井资料帮助确认了厚砂层的存在, 显示出 OWC 的深度, 并确定了领眼井位置的地层倾角然而, 储层的方位以及储层顶部的几何形态却不能进行准确推断虽然构造控制不太理想, 但 Santos 地质导向团队必须选择合适的着陆点以实现井筒与储层接触范围最大化 Santos 选择使用 GeoSphere 技术以降低地质不确定性, 并对构造倾角流体界面以及储层边界等进行成像 BHA 包括了旋转导向系统 GeoSphere 发射器和接收器 PeriScope LWD 仪器 TeleScope 高速遥传服务以及 adnvision 方位密度中子仪器等在钻出管鞋后, 仪器串在设计轨迹下方 6 米 (20 英尺 ) 垂深处探测到储层顶, 并在储层顶以下 19 米 (62 英尺 ) 垂深处识别出油水界面因此, 地质导向人员得以确定构造几何形态并在进入着陆点之前对钻井井眼轨迹进行调整 ( 前一页图 ) 田开发方案未来展望发射器与接收器之间的间距影响测井仪器的探测深度,GeoSphere 仪器串利用这一关系来实现比常规 LWD 仪器更深的 DOI 其深探测方向性测量结果可连续实时地进行自动多层反演, 使地质导向人员从更广泛的视角观察井筒周围的地质情况这有助于地质学家和定向井工程师填补常规 LWD 数据与地面地震数据之间的空白, 以识别流体界面微断层以及其他通过地面地震数据不能确定的地质细节通过实时显示随钻成像信息, GeoSphere 服务能够对地质导向决策产生重大影响, 而地质导向决策最终会影响到产量可沿着井筒上下观察到的边界确定的轨迹进行导向通常是储层顶作为上边界, 油 / 水界面作为下边界这一更广泛的视角帮助定向井工程师以平滑的井眼轨迹钻进更长的生产层段, 从而提高产层的采收率随钻成像数据随后可用作制定优化复杂或边际油气田开采策略的依据还可使用这些数据来识别邻近砂岩中新的目标层 GeoSphere 油藏尺度测量的分辨率高于地面地震数据的分辨率, 从而能够更好地与其他储层信息结合使用地面地震数据以及常规 LWD 或电缆测井数据能够与 GeoSphere 反演结果进行结合, 以建立或细化构造模型, 从而加深对储层及储层流体的认识 MV 实例证明, 储层和 OWC 实时成像对于优化和维持井筒在储层构造中的位置至关重要后来把根据 GeoSphere 服务得到的储层构造和流体界面解释结果整合到作业公司的 3D 地质模型中, 以更新钻井和油 2015 年 5 月 47

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é ê 廖光洪朱小华杨成浩徐晓华基于南海年夏季调查航次诊断计算的流函数场选取越南以东偶极子发生海域进行不同的声层析观测站位设置实验模拟计算声线传播时间信息然后应用基函数重建方法进行了流函数场的模拟反演研究讨论了不同随机观测误差对反演结果的影响研究结果表明该方法是可行的在所选取的约海域内在观测海域外围配置个声层析观测站位就能够很好地重构原流函数场空间分辨率约为可以分辨模拟海域中尺度涡场结构