新一代快速平臺綜合電纜測井PEX適應性分析

林有志, 曹志鋒, 張浩, 李梅, 蔣勇, 王先虎

(1.中國石油集團西部鉆探工程有限公司測井公司, 新疆 克拉瑪依 834000; 2.中國石油股份有限公司新疆油田公司勘探事業(yè)部, 新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

為了適應新疆油田復雜儲層勘探的需求和提升測井評價技術服務能力,2015年中國石油集團西部鉆探工程有限公司測井公司先后引進了3套斯倫貝謝公司多任務采集成像測井系統(tǒng)新一代快速平臺綜合電纜測井PEX(Platform Express Integrated Wireline Logging),在新疆油田勘探開發(fā)市場進行了推廣應用。通過對不同儲層類型的測井資料分析和評價,將PEX與傳統(tǒng)的測井裝備相對比,新一代快速平臺測井技術縮短了從井場安裝到最終結果輸出的時間,同時提供了豐富的地質(zhì)信息,比傳統(tǒng)儀器更有優(yōu)勢。

1 快速平臺綜合電纜測井PEX的特點

引進的快速平臺綜合電纜測井PEX井下儀器主要有放射性測井儀(中子孔隙度測井儀HGNS、三探頭巖性密度測井儀TLD),電阻率測井儀器(陣列感應測井儀AIT、陣列側向測井儀HRLA、微柱聚焦電阻率測井儀MCFL),陣列聲波測井儀ASLT,井斜方位儀GPIT,四臂井徑測井儀PPC,自然電位測井儀SP,遙傳伽馬測井儀EDTC,磁性定位測井儀CALY等。

井下儀器采用了貫通線設計,儀器組合能力強,可按照客戶要求或者現(xiàn)場需要進行組合。儀器在設計上還移除了魚雷、電阻率地面魚線和加長電極,增加了測井的可靠性。部分儀器自帶撓性短節(jié),滿足了非直井情況下對井下儀器靈活度和彎曲度的要求。

快速平臺井下儀器串可與陣列成像測井儀(AIT)或高分辨率方向側向儀(HALS)電阻率測井儀組合。三探頭巖性密度(TLD)探頭和微電阻率柱狀聚焦探頭(MCFL)裝置在高分辨率(HRMS)電控井徑短節(jié)之中。高度集成的補償熱中子自然伽馬和單軸加速器計接于HRMS之間[1]。

快速平臺井下儀器串應用改進后的TLD極板減少了井徑不規(guī)則的影響;傳感器的硬件軟件一體化提高了系統(tǒng)的可靠性;單軸加速器計提供的實時速度校正使得所有傳感器即使儀器移動不暢也能做到與深度的精確匹配;電阻率、密度和微電阻率測量都具有高分辨率輸出,快速平臺測井速度3 600 ft*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同/h,是標準的三組合測井的2倍。

1.1 陣列側向測井儀HRLA

HRLA高分辨率陣列側向儀提供5個獨立、自動聚焦、與深度和分辨率相匹配的測量數(shù)據(jù),用以解釋薄層和深侵入帶地層的真實電阻率。貫通線式設計不需要電流返回地面,也不需要馬龍頭,大大提高了現(xiàn)場時效。陣列側向測井儀可提供6種測井模式,其中,mode0深度最淺,反映泥漿和井眼的電阻率;mode1～mode5發(fā)射電流由發(fā)散端水平進入地層,探測深度依次增加,反映不同徑向深度的地層電阻率。

儀器技術特點:①沒有地面的電流回路,消除了格羅寧根影響,同時減少了圍巖的影響;②儀器實現(xiàn)了陣列化側向測井,曲線分辨率更高,有利于薄層的識別;③侵入剖面分析。

1.2 陣列感應測井儀AIT-M

AIT-M測井儀專門為快速平臺測井設計,儀器使用了1組多頻感應線圈,將接受到的感應信號轉換成一系列隨測量深度變化的電阻率測井值,多道信號處理提供了可靠的徑向與垂向分辨率和環(huán)境校正,大量的測量信息可生成地層電阻率定量二維圖像,圖像可清晰、定量表征層理和侵入帶的特征,侵入帶參數(shù)可描述過渡帶和環(huán)帶,同時侵入帶的定量信息可以轉化為含水飽和度Sw的二維圖像,在井場上可以用彩色來標繪。

儀器技術特點:①改進了傳統(tǒng)的雙感應測井,實現(xiàn)了陣列測井;②儀器長度是AIT-B和AIT-C的1/2;③Maxwell軟件采用了更先進的算法,電阻率測量更為準確和真實。

1.3 微柱聚焦電阻率測井儀MCFL

MCFL和三探頭巖性密度(TLD)測井儀同時配置在快速平臺上。MCFL布局在一塊窄的抗磨金屬板上,其測出的基本參數(shù)有沖洗帶電阻率Rxo、泥餅厚度hmc和泥餅電阻率Rmc。

MCFL測量侵入帶電阻比先前的儀器有優(yōu)勢。MCFL采用雙聚焦方法形成圓柱形等勢面,是圓柱形井眼、泥餅的最佳形狀;該儀器對于泥餅的厚度和井眼的幾何形狀不敏感,3 ft深度探測對0.4 in厚的泥餅不敏感,可以對較厚的泥餅進行校正(見圖1)。

圖1 微柱聚焦電阻率測井儀

儀器技術特點:①垂直分辨率超過1 in;②對泥餅不敏感,泥餅影響小;③采用雙聚焦系統(tǒng),提高了測量精度;④和密度共用一塊極板,提高了極板與井眼的接觸能力;⑤與密度組合,具有較好的深度匹配性,同時使儀器更短。

1.4 三探頭巖性密度測井儀TLD

密度測井儀測量地層體積密度、地層光電吸收截面指數(shù)和井徑。三探頭巖性密度測井儀器,安裝在高分辨率機械探頭(HRMS)上,TLD在近源處采用了第3個探頭,算出泥餅密度、泥餅光電指數(shù)和泥餅厚度,對含重晶石泥餅的井眼密度值有效校正。

儀器技術特點:三探測器密度測井儀器極板上有3個探測器,其中長、短源距探測器與傳統(tǒng)密度測井儀器相類似,第3個探測器是反散射探測器,放置在離放射源很近的位置。加入第3個探測器可利用高計數(shù)率改善測量的統(tǒng)計起伏,增強了垂向分辨率,提高在低孔隙度地層的測量精度;同時,可對泥餅進行定量補償(見圖2)。儀器采用基于大量數(shù)據(jù)的遞變回歸程序算出泥餅密度、泥餅光電指數(shù)和泥餅厚度,提供重晶石泥餅的補償密度和光電指數(shù)以及含重晶石泥餅的補償密度。

圖2 三探頭巖性密度測井儀

1.5 中子孔隙度測井儀HGNS

高集成度伽馬中子探頭HGNS是快速測井平臺儀器串的一個組成部分,測量中子孔隙度。HGNS包括確定中子孔隙度、產(chǎn)生自然伽馬和儀器加速測量的傳感器。原理與標準CNT測量中子孔隙度的一樣,HGNS儀采用速度校正,有益于增強快速測井平臺的穩(wěn)定性。

儀器技術特點:①具有更強的組合能力;②儀器具有更高的可靠性;③儀器加入了α校正,提高了短源距的分辨率以及使長源距具有更穩(wěn)定的基線。

1.6 四臂井徑測井儀PPC

PPC是多功能四臂井徑測井儀,分動的四臂即使在偏心的情況下也能精確計算井眼體積。PPC的測前設置決定于測井目的(包括可調(diào)力度的居中器、井眼短軸測量、偏心器等)。PPC不僅是精確的井徑測量工具,還能輔助其他測井儀器提高測井數(shù)據(jù)質(zhì)量,如聲波測井儀器、密度測井儀器等。

裝備好下測配件,PPC可以通過調(diào)節(jié)電流改變各臂推靠力的大小。如大斜度井眼需要達到居中的效果就必須通過加大推靠力實現(xiàn)。在同一儀器串里最多能組合4個PPC,滿足在同一儀器串里的不同作用,如保證聲波測井儀器的居中和克服密度測井儀器的偏心。

儀器技術特點:當PPC的2個井徑臂加壓,這2個臂對應橢圓井的長軸,推靠式儀器的極板對應在橢圓井的短軸上。這樣一種工作方式,既能穩(wěn)定儀器,又能使極板很好帖靠井壁,取得很好的測井質(zhì)量。

2 測井資料分析與評價

2.1 測井時效大幅提高

新一代快速平臺綜合電纜測井PEX與傳統(tǒng)的三組合測井相比,縮短了井場占用時間。對38口井的測井采集時效進行統(tǒng)計分析,PEX儀器組合將CSU測井時的儀器下井次數(shù)由3趟作業(yè)降為2趟或1趟,測井時效明顯提高。由于儀器的集成化程度較高,測井資料作業(yè)成功率100%,測井時效平均提高48%,滿足了油田公司服務質(zhì)量與時效的需求。

2.2 測井資料品質(zhì)高

PEX測井儀器已在各類油井(常規(guī)井眼、大井眼、小井眼、水平井、高溫高壓、深井等)進行了資料采集,資料合格率100%,曲線優(yōu)質(zhì)率96%;評價和解釋了不同油藏類型(砂礫巖、火山巖、低電阻率油層、致密油等)的探井、開發(fā)評價井,由于獲得的測井資料分辨率高,對薄層、非均質(zhì)性強的砂礫巖儲層、低電阻率油氣層的評價具有明顯的優(yōu)勢。

快速平臺綜合電纜測井PEX通過運用集成傳感器和技術創(chuàng)新改進極板與井壁之間的推靠,測井輸出為高分辨率成像測量結果,同時進行深度匹配和速度校正,測井資料品質(zhì)更高。

圖3為CP×井井眼垮塌處仍然獲得高質(zhì)量的密度測井曲線,曲線深度匹配性好,保證了資料的品質(zhì)。

圖4為PEX陣列側向測井儀器測量的深淺電阻率曲線(RLA3、RLA5)與CSU雙側向測井儀器測量的電阻率曲線(Ri、Rt)進行的對比分析,從曲線疊加圖顯示近乎一條曲線,曲線形態(tài)和數(shù)值完全一致,底層界面響應一致,相關性非常高。同時,PEX陣列聲波測井儀器的分辨率更高,在硬地層可以提取橫波曲線,增強了儲層的評價能力。

2.3 測井資料的應用

2.3.1 石炭系火山巖氣藏的快速識別

利用陣列側向測井儀器提供豐富的侵入帶電阻率信息可以快速高效地識別火山巖流體性質(zhì),解決長期以來火山巖流體性質(zhì)識別的技術難題。

圖3 CP×井井眼垮塌處的測量曲線圖 圖4 PEX與CSU深淺電阻率曲線平行對比圖

陣列側向測井結合微柱聚焦電阻率測井可反映儲層的侵入特征。圖5為DX××井石炭系測井解釋綜合成果圖。圖5中石炭系頂部3 546～3 557 m段陣列側向電阻率曲線重合,巖性為熔結泥灰?guī)r,反映了凝灰?guī)r滲透性差的侵入特征;3 557～3 578 m段巖性為含角礫流紋巖,在角礫發(fā)育層段電阻率呈現(xiàn)齒狀,反映儲層的非均質(zhì)性,基質(zhì)孔隙較發(fā)育,不同探測深度電阻率曲線呈現(xiàn)正差異;3 578～3 594 m段巖性為流紋巖,基質(zhì)孔隙發(fā)育,微電阻率成像顯示氣孔發(fā)育,陣列側向測井曲線正差異幅度大,呈現(xiàn)減阻侵入特征,陣列側向測井曲線差異的幅度充分反映了火山巖體孔隙的發(fā)育程度,在3 556～3 590 m段試氣,獲得日產(chǎn)氣14.78×103m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流。

2.3.2 非均質(zhì)性和薄層的識別

PEX三探頭巖性密度測井和微柱聚焦測井可提供縱向分辨率為1 in的高分辨率巖石體積密度和沖洗帶電阻率,陣列側向測井儀可提供多條不同探測深度的測量曲線,可清晰反映地層侵入剖面,且能提供更為豐富的測井曲線,為后續(xù)測井解釋奠定基礎。

圖6為HA×-×井陣列側向測井與雙側向測井曲線的平行對比,陣列側向縱向分辨率明顯比雙側向的分辨率高,可以清晰反映該套砂層組的非均質(zhì)性和薄層,實現(xiàn)對該儲層的測井精細解釋評價。

圖5 DX××井石炭系測井解釋綜合成果圖 圖6 HA×-×井陣列側向測井與雙側向測井曲線對比圖

2.3.3 低電阻率油層識別

PEX高分辨率陣列側向測井提供5條不同探測深度電阻率曲線,包含了豐富的侵入帶電阻率信息,微柱聚焦測井提供了沖洗帶電阻率。泥漿濾液電阻率與地層水電阻率的差異、泥漿侵入引起儲集層電阻率在徑向的變化,更加有利于開展不同儲層的反演技術識別儲層流體性質(zhì),即一維反演、二維反演、二維迭代反演?？梢酝ㄟ^泥漿侵入特征結合反演技術在縱向上根據(jù)陣列側向電阻率的數(shù)值和差異幅度,劃分儲層流體性質(zhì),充分體現(xiàn)在低電阻率氣層識別的優(yōu)越性,提高儲量計算的精度。

圖7為MN××××井2 499.5～2 503.5 m段,其陣列側向測井電阻率曲線呈現(xiàn)正差異且幅度差大,呈現(xiàn)減阻侵入特征,儲層電阻率8～12 Ω·m,中子和密度測井曲線呈鏡像的挖掘效應,反演電阻率18～27 Ω·m,具有典型的氣層特征;2 507.0～2 509.5 m段儲層電阻率6 Ω·m,陣列側向測井電阻率曲線幅度差減小,反演電阻率12 Ω·m,測井解釋為氣水同層;2 514.5～2 518.5 m段儲層電阻率3.5～6 Ω·m,陣列側向有微弱的幅度差,反演電阻率小于8 Ω·m,測井解釋為含氣水層。

2.3.4 井眼環(huán)境分析

PEX采用微柱聚焦和三探測器巖性密度測井聯(lián)測技術,獲取泥餅厚度、泥餅密度以及泥餅的光電吸收截面指數(shù)等井眼參數(shù),可對泥餅、重晶石有效校正。MN××××井儲層巖性為粉砂巖、細砂巖,根據(jù)泥餅厚度、泥餅密度以及泥餅的光電指數(shù)可清晰反映井壁泥餅的形成情況(見圖8),砂巖段2 444.0～2 472.0 m段滲透層泥餅形成好,泥餅厚度平均3.2 cm,泥餅體積密度平均2.55 g/cm3,泥巖段泥餅形成差,因此,可對重晶石有效校正。

圖7 MN××××井二維反演成果圖 圖8 MN××××井紫泥泉子組測井曲線圖

3 結束語

(1) 新一代快速平臺綜合電纜測井PEX儀器推靠器自帶柔性短節(jié),井眼適應能力更強,保證了測井資料的品質(zhì)。

(2) 采用微柱聚焦和三探測器巖性密度測井聯(lián)測技術,獲取泥餅厚度、泥餅密度以及泥餅的光電吸收截面指數(shù)等井眼參數(shù),實現(xiàn)真正意義上的泥餅、重晶石有效校正。

(3) 利用陣列側向測井提供的侵入帶電阻率信息可以有效識別各類儲層流體性質(zhì);通過反演技術求得地層真電阻率,保障低電阻率油藏儲量計算的準確性。

(4) PEX采用三探測器高分辨率密度測井結合陣列側向測井,可清晰反映砂巖分選和非均質(zhì)性,實現(xiàn)薄層有效評價。

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