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测井技术的现状和发展.ppt

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测井技术的现状和发展,测井服务公司测井仪器介绍测井面临的难题测井新技术,三大测井服务公司,1、斯仑贝谢公司2、贝克休斯公司3、哈里伯顿公司,,,,,,,,,,,,,,,测井仪器介绍,1、快速平台测井系统2、EXCELL-2000成像测井系统简介3、CSU-D数控测井系统,测井面临的难题,一、地质方面1、超低电阻率油气2、多变的地层水砂岩油气层3、砾岩、火成岩油气层评价4、裂缝性油气层藏5、碳酸盐岩裂缝性油气层6、孔隙低渗透致密砂岩油气层。 7、稠油层8、中高含水期的水淹层,一、测井解释面临的难题,1、 低电阻砂岩油气层难点: 电阻率曲线不能或很难区分油(气)水层 形成原因: a.岩性细,束缚水饱和度高 b.矿化度很高的泥质砂岩 c.伊泥石、蒙脱石、伊/蒙混层含量高的泥质砂岩 d.菱铁矿,一、测井解释面临的难题,2、地层水矿化度低且多变的油气层 油气层与水层的电阻率都高,难区分3、砾岩、火成岩油气层评价非均质性特别严重,物性差。4、复杂岩性裂缝性油气层非均质性和各向异性特别严重,一、测井解释面临的难题,5、碳酸盐岩裂缝性油气层非均质性和各向异性特别严重6、低孔隙低渗透致密砂岩油气层。,测井面临的难题,二、工程方面1、超饱和盐水泥浆测井2、恶劣井眼环境测井3、水平井测井,超声波成像测井 井周声波成像测井,Ultra Sonic Imager、Ultra Borehole ImagerCBIL- 西方阿特拉斯 CAST-哈里伯顿 BHTV-华北测井公司,§1 测井原理及仪器结构,通过测量井壁岩石(套管)对超声波的反射情况(回波的幅度和传播时间)来获得井壁或套管壁的图象。其物理基础是:不同声阻抗的物质、表面的粗糙程度不同,对声波的反射能力不同。,一、井下超声电视的发展,69年由Mobil研究室的Zemanek研制出BHTV(Borehole Televiewer),但性能不好,没广泛应用。 80年代-改进后被西方广泛应用 80年代末和90年代初-我国研制成功井下声波电视。 90年代-世界各大测井公司有了自己的声波电视,二、声波在界面的反射和折射,USI超声换能器发出的声波 在界面的反射和折射,超声换能器,反射系数和透射系数,脉冲-回波法,三、仪器原理,四、数据采样,v为测井速度 n为转速 fr为声脉冲频率,以脉冲回波的方式,对整个井壁进行扫描,记录回波幅度图象回波传播时间图象扫描采样250个点/转 扫描频率6转/秒 两个250千赫兹的聚焦陶瓷换能器一个直径为1.5英寸 另一个直径为2.0英寸,测量方式,声成像,数字声波井周成像测井(CBIL),,裸眼井套管井,电成像 回波幅度图象,N E S W N,N E S W N,CBIL技术指标,直径 3.265英寸(92.2mm) 长度: 14.9ft(4.55m) 重量: 270b(122.5Kg) 最高温度: 400 °F(204 °C) 最大压力: 20000psi(137.9MPa) 额定速度: 600ft/h(182m/h) 扫描速率: 6转/分 采样扫描: 250个样/转,UBI技术指标,直径 3.6-11.2英寸 长度: 20.3ft(6.30m) 重量: 210b 最高温度: 350 °F(175 °C) 最大压力: 20000psi(137.9MPa) 最大泥浆密度: 16lbm/gal(水基) 11.6lbm/gal(油基) 井眼范围: 5.5-12.5in 推荐测速: 2100ft/h (1in采样率)800ft/h (0.4in采样率)400ft/h (0.2in采样率) 成像分辨率:0.4in 250kHz0.2in 500kHz,五、图象生成,象素的着色,幅度成象(声阻抗) 幅度低(阻抗小) 黑(深 ) 幅度高(阻抗大) 白(浅) 传播时间成象(井眼半径成象) 时间长(半径大) 黑(深 ) 时间短(半径小) 白(浅),六、其它显示方法,立体柱状图 纵截面图 横面图,六、其它显示方法,螺旋图,§2 声波井周成像测井地质应用,一、 CBIL的应用,识别裂缝、不整合面、断层等地质构造。确定裂缝产状及发育方向,确定最大水平主应力方向。 描述沉积特征─层状层理、交错层理、冲蚀、结核、沉积韵律。 划分砂泥岩薄互层及有效厚度。 确定井眼几何形状。 检查套管变形,确定套管变形位置。 检查射孔井段,确定射孔孔眼位置。 检查对套管爆炸整形后的套管形状。 确定套管断裂位置。,二、USI的应用,水泥胶结质量评价 套管检查 套管腐蚀 评价损坏情况 确定和识别射孔位置,三、UBI的应用,在油基泥浆中成像 探测裂缝、孔洞 井眼稳定性分析 键槽井眼 井眼垮塌 剪切滑动 泥岩蚀变 确定水平应力 井眼形状分析,裂缝性地层中微电阻扫描成像测井 FMI-方位电阻率成像 ARI-UBI图象的比较,,键槽井眼,键槽井眼,井眼垮塌,井眼垮塌,沿裂缝面的滑动,井眼垮塌与滑动,井眼垮塌与剪切滑动,剪切滑动,剪切滑动,检查 取心位置,STAR 与 CBIL 比较,三、分区水泥胶结测井(SBT),确定套管与水泥、地层与水泥两个界面的水泥胶结状况。 提供整个套管周围全方位的水泥胶结状况,克服了常规水泥胶结测井的多解性。 判断窜槽的位置。 确定水泥返高和混浆带井段。 能有效地评价大直径套管井(直径406毫米)的水泥胶结状况。 不受快速地层的影响。,,,,,,,36,37,38,39,全方位固井质量评价,泉 241 井,试油 油水同出,底部为水层,窜槽,磁定位,6分区声幅 衰减曲线,平均声幅 衰减曲线,全方位声幅 衰减图象,变密度 曲线,平均衰减量4-8dB/ft 平均幅度30、70-80mV,分区水泥胶结测井提供全方位井眼水泥胶结评价,胶结良好,第一界面 部分胶结,侯101井,核磁共振测井,CMR--Combinable Magnetic Resonance MRIL--Magnetic Resonance Imager Log,,内容,?,?,§1 核磁共振测井的理论基础 §2 应用,结束,§1核磁共振的理论基础,核磁共振现象 NMR信号的检测 弛豫时间及其测量 核磁共振测量区的选择 孔隙流体中的核自旋弛豫 核磁共振资料的处理,一、核磁共振现象,1.动量矩 2.核磁矩为旋磁比 3. 拉莫尔进动(Larmor),原子核在外磁场中的运动(类似于陀螺在重力场中的进动),4. 宏观磁化量 单位体积内核磁矩的和,称宏观磁化量5. 核磁共振 对于被磁化的自旋系统,再施加一个与静磁场垂直、以角频率0振荡的交变磁场B1,此时处于低能态的核磁矩吸收交变磁场的能量,跃迁到高能态,磁化强度相对于外磁场发生偏转,这种现象被称为核磁共振,二、NMR信号的检测,弛豫:脉冲结束后,核磁矩摆脱了外加磁场的影响,而只受主磁场的作用,进行自由进动,磁矩力图恢复到原来的热平衡状态,这一从不平衡到平衡的过程称为弛豫。 纵向弛豫(自旋-晶格弛豫):磁化矢量M的Z分量逐渐增大 横向弛豫(自旋-自旋弛豫):磁化矢量M的XY分量逐渐增小,施加射频脉冲之后M的行为,三、弛豫时间及其测量,1. 纵向弛豫时间T1,反转恢复法测T1的脉冲序列,三、弛豫时间及其测量,2. 横向弛豫时间T2,自旋回波法脉冲序列,自旋回波法原理示意图,脉冲序列和散相重聚过程,四、核磁共振测量区选择,磁场强度B0在纵向和横向上都是变化的,因此,通过调整射频磁场的频率,可以改变能够发生核磁共振的空间位置,即核磁共振测井的探测范围。,MRIL的探测范围,CMR的测量范围,CMR的测量范围,CMR的测量范围,五、岩石流体中的核自旋弛豫,1. 颗粒表面弛豫2. 扩散弛豫 在梯度磁场中,由分子运动造成的弛豫,只导致T2弛豫,对T1不影响。 3. 体积弛豫 邻近分子的自旋运动产生的局部磁场波动造成的。,孔隙尺寸与T2的关系,颗粒表面弛豫示意图,六、核磁共振资料的处理,由回波串得到如下信息: T2分布谱 孔隙度MPHI、可动流体体积MBVM、不动流体体积MBVI等,MRIL的自旋回波串,测量的是NMR信号幅度, 需要的是T2分布曲线,总衰减是所有孔径中流体衰减之和,多指数拟合,测量数据与拟合结果,自旋回波串的多指数拟合及T2分布谱,识别孔隙大小和储层好坏,利用T2分布曲线识别储层的好坏,两块孔隙度相近的砂岩,MRIL-C技术指标,直径 6英寸(152mm) 长度: 10.75ft(3.27m) 重量: 600b(238Kg) 最高温度: 310 °F(115 °C) 最低环境温度: -4 ° F(-20 ° C) 最大压力: 20000psi(137.8MPa) 垂直分辨率:24英寸(0.6096m) 额定速度: 3-30ft/min(取决于地层的TR值和采样率) 探测范围: 以仪器为直径的8-10in的范围(20.32-25.4cm) 最小井径: 7.5英寸(190.5mm) 最大井径: 13英寸(330.2mm) 最大井斜: 90 °,CMR技术指标,长度: 14ft(4.3m) 重量: 300磅 最高温度: 350 °F(175 °C) 最大压力: 20000psi(137.8MPa) 探测深度:1in 最小井径: 6.5英寸或7.8in(带弓形弹簧) 测量孔径: 6英寸,一、提供精确的物性参数 二、综合常规测井资料进行油气水的定量评价 三、用于孔隙结构研究 四、用谱差分和谱位移法可区分油、气、水及流体的粘度。 五、估计流体粘度 六、其它应用,§2 核磁共振测井的应用,核磁测井孔隙度模型,一、提供精确的物性参数,包括:地层有效孔隙度、渗透率、束缚水饱和度。,烃,孔隙度 22.4% 可动流 体 66.8% 截止值 28.2ms,孔隙度 21.9% 可动流体 75.9% 截止值 12.9ms,100%饱和 100psi下离心,100%饱和 100psi下离心,幅度,幅度,岩心离心前后弛豫时间谱,T2 弛豫时间 (s),T2 弛豫时间 (s),确定T2截止值,岩心刻度核磁测井,,,T2截止值,可动流 体部分,束缚水 部分,计算可动流体孔隙度、束缚水孔隙度,求渗透率,根据密度、中子和CMR孔隙度之间的差异可确定粘土束缚水体积,不受岩性影响的孔隙度,渗透率,有效 孔隙度,T2谱,毛管 束缚水,可动流体,渗透率,有效孔隙度,自 然 伽 马,泥质 束缚水,CMR计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比,赵 80井对比曲线图,核磁渗透率,计算渗透率,岩心分析渗透率,核磁孔隙度,计算孔隙度,岩心分析孔隙度,核磁共振测井资料与岩心分析资料对比,岩心分析孔隙度-核磁孔隙度交会图,核磁有效孔隙度,岩心分析孔隙度,岩心分析渗透率-核磁渗透率交会图,核 磁 渗 透 率,岩心分析渗透率,核磁孔隙度与岩心孔隙度误差统计表,核磁共振测井资料与岩心分析资料对比,赵 113 井 对 比 曲 线 图,孔隙度,渗透率,二、利用核磁测井油气水评价,需要常规电阻率、中子、密度测井曲线 解释方法考虑了砂泥岩地层泥质附加导电的影响。 计算有效孔隙系统下的含水饱和度Sw 核磁测井直接提供了束缚水饱和度Swir 油层: Sw= Swir 无可动水 或 可动水含量少 识别高束缚水饱和度的低阻油层和泥质含量高、物性差的低阻油层十分有效,,典 型 油 层,T2谱,渗透率,束缚水 饱和度,含水 饱和度,有效 孔隙度,油 气 水 评 价 成 果 图,CMR对轻烃的指示,油气水评价的应用效果,赵县南翼低电阻油层与中高阻油层并存,通过应用核磁测井资料,大大的提高了测井对低阻油层的识别能力和测井解释的信心,先后发现了一批低阻油层。有效的杜绝了漏失油层现象的发生,由此产生的经济效益是巨大的。 对于低孔低渗、砾岩等复杂岩储层,核磁共振测井解释精度显著高于常规测井资料,保证了储层及油气水评价的可靠性。 提高了对薄层的分辨和油气评价能力,增加了油层的有效厚度。,三、储层特征分析,,储层类型,中高孔-中高渗,中低孔--低渗,孔隙结构,,,Shg(%),R(μm),0.063,0.16,0.4,2.5,6.3,10,16,25,0,10,20,30,1,赵71井 10号层,R=10.4396μm 双组孔径发育 以大孔径为主,核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料,0.063,0.1,0.16,0.25,0.4,0.63,1,1.6,2.2,10,0,20,30,40,50,R(μm),Shg(%),赵57井 35号层,R=1.3575μm 以小孔径为主,核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料,Shg(%),R(μm),0.063,0.16,0.4,2.5,6.3,10,16,25,0,10,20,30,1,赵71井 10号层,R=10.4396μm 双组孔径发育 以大孔径为主,核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料,0.063,0.16,0.4,1.0,2.5,6.3,R(μm),Shg(%),R(μm),0.063,0.16,0.4,2.5,6.3,0,1,20,40,赵61井 7号层,R=4.3815μm 双组孔径发育 以中孔径为主,核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料,,,,,16,17,18,利用核磁测井资料 进行储层评价,赵80井,中高阻油层,16 、17、18层合试为油层,累计产油61.2t,四、用谱差分法区分油、气、水,五、估计流体粘度 (流体粘度与T2的倒数成正比),五、估计流体粘度,CMR对储层 的综合评价,,低阻油层的评价 中低孔、低渗储层的评价 薄层评价,六、其他应用,赵 113 井,低阻油层,典型油层,赵113井 32、33层 合试累计 产油51.9t 气3340m3,,,油2.96 水0.2,油61.2 气107207,,赵80井核磁解释成功实例,低阻油层,,,81,物 性 差 的 低 阻 油 层,赵86井 试油为油层,累计产油0.81t,81,常规解释为 含油水层,中低孔低渗,赵87井解释成功实例,油0.04 水18.36,油35.6 气1580 水1.58,赵86井解释成功与失利的实例,水33.72 Cacl2 cl=58493 sum=97686,油53.48 气35280 d=0.8705 u=3.54(Ek2),(Ek2),Es4+Ek1,,,,,薄 层 评 价,核磁共振,成像测井,薄层电阻率,孔、渗、饱、 厚度等参数,,赵 61 井,,赵 61 井,1:50,CBIL 1 薄层电阻率 1000,GR,赵61井 核磁共 振与双 向量感 应解释 成果图,赵61井 核磁共 振与薄 层电阻 率解释 成果图,,利用核磁共振测井资料 进行多井综合评价,岩心分析资料,核磁测井资料,刻度,常规测井资料,区块研究与解释,,,,,赵80井,核磁束缚水饱和度,计算束缚水饱和度,岩心分析粒度中值,计算粒度中值,赵 60 井,
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