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09 第09章 其它测井简介.pptx

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本课件介绍三类其它测井方法:地层倾角测井说明地层产状要素、坐标系、四臂高分辨率倾角仪的测量原理与矢量图等成果显示;电缆地层测试器说明其测量方式、与常规测井的四点区别、RFT/FMT/SFT/MDT 等产品与压力取样资料应用;随钻测井说明从泥浆脉冲到电磁传输的发展历程、在地层未被侵入时测井与地质导向方面的优点及主要测量方法。

第九章目录页,列出地层倾角测井、电缆地层测试器与随钻测井三节内容
倾角测井概述页,说明其测量地层面产状并列出基础、原理与成果显示三部分内容
产状要素页,给出走向、倾斜方位角与倾角的定义
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第1页:第九章 其它测井简介目录

本章介绍三类其它测井方法,分别用于解决地质构造解释、储层产能快速评估与钻井过程中的实时评价问题。

  • 9.1 地层倾角测井
  • 9.2 电缆地层测试器
  • 9.3 随钻测井

第2页:地层倾角测井概述

地层倾角测井是通过在井内测量地层面产状(倾角和倾斜方位角),从而解决地质构造和沉积等地质问题的一种测井方法,它对油气田的开发具有重要意义。地层倾角测井要取得的基本资料就是地层层面的倾角和倾斜方位角,从而确定地层层面在空间的位置。

  • 一、倾角测井基础
  • 二、倾角测井原理
  • 三、成果显示

第3页:地层产状要素

空间一平面可以用与其垂直的单位法向矢量来表示它的倾斜情况。

  • 地层走向:地层面与水平面交线(AA’)的方位,即顺时针偏离正北的角度
  • 倾斜方位角:地层倾向线按顺时针偏离正北方向的角度(φ),也称倾向
  • 倾角:地层倾斜线与倾向线的夹角(θ),也等于法矢量与垂直方向的夹角

第4页:坐标系

  • 大地坐标系:水平面上北、东方向与铅垂线组成的 OVNE 坐标系
  • 仪器坐标系:以仪器面(垂直于仪器轴的面)为平面,仪器轴为垂直轴组成的 OADF 坐标系
  • 柱坐标:空间一点 M 在柱坐标下可表示为 (r, φ, z)

第5页:倾角测井原理

根据数学知识,空间三个点可以确定一个平面,只要得到地层面上至少三个点的空间坐标,即可唯一确定地层面,从而获取其产状。地层倾角测井即根据此原理,测量并处理得到仪器坐标系下地层面上至少三个点的柱坐标,然后将其转换到大地坐标系下,最终确定地层面倾角、倾向(倾斜方位角)等产状要素。

常用四臂高分辨率地层倾角仪(SHDT),可以得到地层面上四个点的坐标。目前的电成像测井也可以提供地层倾角测井资料。

第6页:四条微聚焦电导率曲线

  • 仪器装有复杂的几何臂,以保持四个极板的测量电极记录点始终在垂直于仪器轴的同一平面内,仪器坐标轴的纵轴与仪器轴及井轴同向;四个极板顺时针编号为 1、2、3、4,相邻极板间隔 90°
  • 测量时贴井壁移动,测得四条微聚焦电导率曲线 DIP1、DIP2、DIP3、DIP4,通过曲线相关对比可得到岩层面上四个点 M1、M2、M3、M4 沿井轴方向的高度 Z1、Z2、Z3、Z4
  • 两条井径曲线:四个极板贴井壁测量,由 I-III 和 II-IV 可同时测得两条井径曲线 d13 和 d24,故可得四个点在径向的位置 d13/2、d24/2、d13/2、d24/2

第7页:三条角度曲线

  • I 号极板方位角曲线:仪器坐标系与大地坐标系不重合,转换时需要极板的方位角;实际测 I 号极板方位角 μ,由磁罗盘连续测量,各极板的方位角即为 μ、μ+π/2、μ+π、μ+3π/2
  • 井斜角:即井轴倾角 δ,井轴与铅垂方向的夹角,用作斜井校正
  • 井斜方位角:正北方向顺时针转至井轴在水平面的投影形成的夹角,常用 I 号极板相对方位角 β 替代

地层面上四个点在柱坐标系下的坐标为:M1(d13/2, μ, Z1)、M2(d24/2, μ+π/2, Z2)、M3(d13/2, μ+π, Z3)、M4(d24/2, μ+3π/2, Z4)。

第8页:倾角测井成果数据表

地层倾角测井利用计算机调用各种显示程序将计算结果打印成数据表和绘制各种图件,以供地质解释人员使用。数据表包括原始数据表和最终成果表。

第9页:矢量图

矢量图:箭头尾部横坐标位置是地层倾角,纵坐标为深度,箭头方向为地层倾斜方向,箭头符号表示质量等级(最佳、良好、较差)。

第10页:矢量图颜色模式

  • 绿模式:随深度增加,倾角、倾向都相对稳定,反映构造倾角
  • 红模式:倾向基本一致,倾角随深度增加而增大,反映断层、不整合等
  • 蓝模式:倾向基本一致,倾角随深度增加而减小,反映沉积构造、古水流方向等
  • 杂乱模式:倾角倾向杂乱变化,反映不整合面、破碎断裂等

第11页:方位频率图与施密特图

  • 方位频率图:一定井段中以统计方法建立的用于确定倾角和倾向的极坐标图
  • 改进的施密特图:也是用统计方法确定倾角和倾向,并区分构造倾角和沉积倾角的极坐标图

第12页:杆状图与柱面展开图

  • 杆状图(棍棒图):表示沿剖面线的地层视倾角随深度变化的图件
  • 柱面展开图:相当于岩心素描展开图,用于研究层面倾角、观察层理等

地层倾角测井资料的地质应用(略)。

第13页:地层倾角成果图件实例

本页源文件仅见页码标记,未提取到文字内容,页面主体为图片。内容位于「杆状图与柱面展开图」与「第九章 其它测井简介目录(二)」之间,疑为矢量图、方位频率图或施密特图的实际显示,建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第14页:第九章 其它测井简介目录(二)

本页为章节目录,标示本章由地层倾角测井转入电缆地层测试器。

  • 9.1 地层倾角测井
  • 9.2 电缆地层测试器
  • 9.3 随钻测井

第15页:电缆地层测试器的作用

根据测井、地震、地质、钻井等资料可以确定具有商业价值的油气层并对其进行评价。一旦识别出了这些具有潜在能力的目的层段后,就有必要对这些层的生产能力进行评估,电缆地层测试器是完成这一任务的快速、经济的方法。应用它评价储集层的生产能力已成为测井进行地层分析与油气评价的重要工具。

第16页:电缆地层测试器测量方式

电缆地层测试器一般是在测量 SP 或 GR 测井曲线以后再进行测量。在测试以前,设计人员根据 GR 或 SP 测井曲线确定井筒内储集层所在深度,结合地质设计和施工情况,确定要进行流体取样的深度和预测试若干个深度的位置,一般要设计几十个预测试深度点。以这个设计为基础,将井下仪器下放到井中的一个设计深度,定位并开始推靠仪器,探头被挤进储集层,然后抽取地层流体和测量探头处的压力变化、取样等,测量完后收回推靠器,井下仪器上升或下降至第二点、第三点,重复测量,直到所有的设计深度测量完为止。

第17页:与其它测井方法的不同

  • 它测量的资料是压力随时间变化的坐标图,而不是深度与某种测井物理量的坐标图
  • 它是在深度上对人们感兴趣的个别深度点进行测量,而不是连续记录深度上的某一物理量
  • 它是测量某一储集层经过抽吸后压力场的变化,压力是地层的直接地质参数,不像其他测井方法那样测量的是间接的物理量
  • 它测量时井下仪器定位在井中某一深度位置上静止不动,而其他测井在测井时井下仪器是沿着井筒匀速运动

第18页:电缆地层测试器种类

  • Schlumberger 的仪器称为重复式电缆地层测试器 RFT
  • Atlas 的仪器称为地层多次测试器 FMT
  • Halliburton 的仪器称为选择式电缆地层测试器 SFT
  • 九十年代初,斯仑贝谢推出了组件式地层动态测试器 MDT,它是 MAXIS-500 上的一支重要井下仪器,代表了当代电缆地层测试技术的最高水平
  • Halliburton 有套管井地层测试器 CWFT,国内中原油田也制造出电缆地层测试器

第19页:主要用途与测得资料

  • 了解地层内流体的性质,油、气、水(地层水)的含量,油气比,原油的比重与粘度等
  • 计算地层的有效渗透率
  • 预计地层生产油、气的能力,以及产水地层的产水率等
  • 建立单井压力剖面,确定气、油、水界面和评价储集层的纵向连通性
  • 各井地层压力资料的对比,还可以研究油田范围内储集层的延伸性和流通性

测得的资料包括:测试深度;一定数量的流体样品;原油比重、粘度;天然气体积;油气比;各种压力数据(泥浆柱静水压力、最初关闭压力、流动压力、地层压力等)等。

第20页:仪器组成

以 FMT 为例,仪器由地面控制的仪器推靠系统、液压系统(地层密封板和支撑板、吸管)、取样罐(筒)组成,可配备不同容量的取样罐(3 或 6 gal,2.5 或 5.5 gal)。Schlumberger 的 RFT 还配有两个预测试室,用来估算地层渗透率。

第21页:基本工作原理

仪器下到目的层后,打开泥浆阀门,使井内流体进入仪器;在泥浆柱的静水压力作用下液压推靠系统开始工作,使地层密封板和支撑板与井壁接触;吸管和筛孔吸管压入地层,或使用聚能弹(双枪体)射入地层,这时地层中的流体便可进入仪器,并经管线流入取样筒(罐),由管线中的压力记录装置测量初始压力和流动压力;取样以后,液压系统使取样罐阀门关闭,把取样罐内的流体密闭在地层压力下,并由压力测量系统测量最后关闭压力,即地层压力。

第22页:取样后的回收与地面处理

液压系统压力释放后,密封板脱离地层或套管表面。静水压力作用在密封板的活塞上,使密封板和支撑板收拢,地层测试器带着密封好的流体返回地面(上述整个下井仪器操作的全过程都记录下来)。在地面用各种仪器,从取样罐中把天然气取出,然后再取出油、水、凝析油等进行计算,同样记录下来。

第23页:第九章 其它测井简介目录(三)

本页为章节目录,标示本章由电缆地层测试器转入随钻测井(LWD)。

  • 9.1 地层倾角测井
  • 9.2 电缆地层测试器
  • 9.3 随钻测井

第24页:随钻测井概况

随钻测井 LWD(Logging While-Drilling)即在钻井的过程中,同时进行用于评价所钻穿地层的地质和岩石物理参数的测量,包括地层电阻率、岩性、孔隙度、流体饱和度、井径等测量。

第25页:随钻测井的早期探索

30 年代,试图采用将测量电极和导电钻杆绝缘的办法测量井底电极附近的地层电阻率;与此同时,也有人试图在钻杆中埋电缆的方法进行随钻测量,由于在钻杆和钻杆的联结部位很难保证绝缘而导致失败。

40 年代和 50 年代,人们的注意力从地面设备和井下设备的硬联结转向考虑用电磁波或无线电波通过地层输送到地面的方法,但由于地层除极低频信号外均严重衰减,此项努力也无结果;这时考虑过用声信号通过地层或钻杆传输信息的办法,也因地层和钻杆接箍对声信号的衰减,只能在有限的距离内传输而无实用价值。

第26页:泥浆脉冲与电磁传输

到了 60 年代,转向用在钻井液柱中产生压力脉冲的方法传输信息,但直到 1978 年才推出第一个商用系统,该系统是用来进行随钻测量(MWD)而不是随钻测井(LWD)。商用的钻井液脉冲传输 LWD 到 80 年代初产生,首先是电阻率测量,而后是中子、密度等。

从 80 年代到 90 年代,MWD、LWD 随着大斜度井、水平井和侧钻井等勘探和钻井技术的发展而应运发展。电磁(EM)传输方法能替代泥浆脉冲传输方法将 LWD 数据传输到地面,在不利于泥浆脉冲传输的空气、泡沫或充气泥浆欠平衡钻井过程中能使用 EM 传输系统。Grant Prideco 公司的智能钻杆通信系统是一种通过钻杆连接井下 LWD 仪器与地面系统的高速传输系统,采用无需专门定向的非接触式耦合器通过钻杆传输测量数据。

第27页:随钻测井的优点

  • 当井发生意外时,如遇到超压层钻井,不能正常进行电缆测井,使用 LWD 不致于失去昂贵的井的信息
  • 在地层被钻井液侵入前测井,有助于确定地层真电阻率,尤其在高渗透性地层和水平井中意义更大
  • 提高水平井钻井的效率:在水平井和大斜度井中,采用 LWD 作为“地质导向”,即在钻井过程中实时测量地质和油层参数,引导钻进沿着特定的地层界面进行
  • 在困难条件下(高温高压、海上和沙漠等)测井,用 LWD 可比用常规测井更节省钻时
  • 可进行时间推移测井,比较这些多次测井曲线,可获得区别油、水层的宝贵信息

第28页:随钻测井方法

  • 电阻率测井:钻头电阻率 RAB(Resistivity-at-the-Bit);多发射、接收阵列电阻率,包括电磁波电阻率 EWR、补偿双电阻率测井仪 CDR、阵列电阻率补偿测井 ARC
  • 方位井眼补偿地层密度-中子 ADN(Azimuthal Density Neutron)
  • 声波特性参数测量技术 APX(Acoustic Properties eXplorer)
  • 核磁共振随钻成像 MRILWD(Magnetic Resonance Imaging Logging While Drilling)
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