巖屑成像技術在遠程地質協(xié)助中的應用及效果

翟月凱，曾祥龍

中石油集團長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦

巖屑成像技術在遠程地質協(xié)助中的應用及效果

翟月凱，曾祥龍

中石油集團長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦

巖屑成像技術在錄井現(xiàn)場應用于巖屑實物的數(shù)字化、圖像化信息及時有效地傳回基地，實現(xiàn)基地專家進行遠程地質協(xié)助。由現(xiàn)場巖屑圖像采集入庫、數(shù)據(jù)實時遠程傳輸、基地圖像自動接收、圖像資料瀏覽監(jiān)測4個分系統(tǒng)組成。主要解決巖屑實物資料圖像的高清采集，巖屑白光、熒光、點滴試驗3種圖像和定量熒光、地化2種圖譜資料的實時傳輸，為基地專家分析決策提供詳實圖文并茂資料，提高巖屑錄井資料的分析和應用水平，達到遠程地質協(xié)助目的；利用巖屑實物圖像資料進行地層對比，進一步確保鉆探井位目的層、取心層位的準確卡??；巖屑實物和相關地質資料信息的電子化永久性保存，為實現(xiàn)油田數(shù)字化勘探、開發(fā)提供更廣泛的應用范圍。

巖屑成像，遠程傳輸，圖像監(jiān)測，地質協(xié)助，分析應用，巖屑實物

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Received: Apr.15th, 2017; accepted: Jul.6th, 2017; published: Oct.15th, 2017

AbstractThe cuttings imaging technology was used in the logging site to transmit digital and image information of real cuttings to the base timely and effectively to achieve remote geological assistance by experts in base.It was composed of four sub-systems, namely the collection of on-site cuttings and images and then entry to the database, real-time remote transmission of data, automatic reception of images in base, and scanning and monitoring of image data.It can collect and send the high definition images of cuttings, quantitative fluorescence and geochemical data of two kinds of mapping data, and three images of cuttings, white light, fluorescence, and drop test in real time.With the detailed graphic and text information for analysis, the level of analysis and application of cutting logging data can be improved with the help of experts on the base, and the goal of remote geological assistance is realized.The cuttings physical image data are used for stratigraphic correlation to locate the target layer and core interval accurately.Digital cuttings and related geological information in digital form can be kept permanently, and used in a wider range of applications in digital exploration and development of oilfields.

KeywordsCuttings Imaging Technology, Remote Transmission, Image Monitoring, Geological Assistance,Analysis and Application, Real Cuttings

1.引言

利用巖屑成像技術進行巖屑特征信息數(shù)字圖像化采集、分析、存儲、應用，提高地質錄井技術含量。巖屑成像圖的查看對比，有助于地質專業(yè)人員地層劃分的準確判別、地層小層的對比分析。巖屑成像整套系統(tǒng)解決了巖屑實物資料圖像的高清采集，巖屑白光、熒光、點滴試驗3種圖像和定量熒光、地化 2種圖譜資料的實時傳輸，為基地專家分析決策提供詳實圖文并茂資料，提高巖屑錄井資料的分析和應用水平，達到遠程地質協(xié)助目的。

2.巖屑成像技術功能及特點

巖屑成像技術是借助顯微圖像分析及其系統(tǒng)分析，實現(xiàn)錄井巖屑的數(shù)字化采集、處理與分析[1]。應用遠程傳輸技術將現(xiàn)場的圖形化錄井綜合信息實時回傳到基地技術支持中心，為基地專家分析決策提供準確的巖屑圖件，通過專家集體辨識認證，提高了現(xiàn)場巖性及油氣顯示識別的準確性，提升了地質錄井信息、成果應用時效，為勘探開發(fā)決策提供依據(jù)。

2.1. 功能組成

軟件系統(tǒng)由現(xiàn)場圖像采集、圖像數(shù)據(jù)入庫、圖像實時回傳、基地圖像自動接收、基地資料瀏覽5部分組成[2]。實現(xiàn)巖屑的3種圖像實時傳輸；白光巖屑、直照熒光、點滴試驗圖像高清采集及實時回傳基地。

2.2. 技術特點

巖屑圖像拍攝后自動保存在指定數(shù)據(jù)庫中，利用網(wǎng)橋或 4G無線網(wǎng)卡傳輸?shù)交剡h程地質數(shù)據(jù)庫，單包巖屑約3000 kB成像數(shù)據(jù)，傳輸時間6～7 s，傳輸穩(wěn)定。通過基地數(shù)據(jù)中心，分配給基地服務器及客戶服務端，達到實時瀏覽現(xiàn)場巖性高清圖像及數(shù)據(jù)。其技術特點包括：① 巖屑3種圖像及圖像報告實時遠程傳輸；② 基地圖像自動接收、保存；③ 基地資料監(jiān)測、綜合瀏覽；④ 巖屑成像錄井圖發(fā)布。

3.巖屑遠程識別監(jiān)測與地質協(xié)助

3.1. 巖屑成像模板

巖屑成像模板采用了巖屑圖像的“橫向攤開”描述的摸式，采取橫、縱主副顯示，巖屑圖片逐包放大，白光、熒光、滴照圖像同時顯示查看，對比分析增強觀看的效果，協(xié)助現(xiàn)場巖性與油氣顯示綜合定名。

一主多輔模板的“顯示方式”設置了任意選擇白光、熒光、點滴試驗，定量熒光，地化圖譜橫、縱主副顯示，該設置設計使錄井長圖顯示的比例適中(圖1)。

3.2. 基地巖屑遠程監(jiān)測

3.2.1. 巖性遠程識別

將巖屑圖片逐包放大，圖片按井深索引可根據(jù)基地監(jiān)測人員的需要任意選擇(圖2)。通過巖屑圖像采集技術對現(xiàn)場巖屑實時跟蹤了解與識別，基地專家通過巖屑圖像采集技術及時與現(xiàn)場技術人員交流，結合現(xiàn)場巖屑錄取情況，根據(jù)鉆時、全烴、地化、核磁、元素等參數(shù)變化，能夠較好地幫助現(xiàn)場技術人員識別復雜巖性、特殊巖性及PDC鉆頭下的細小巖屑巖性，進一步準確識別現(xiàn)場巖性。

細小巖屑(PDC鉆頭等特殊條件破碎)巖性識別：通過巖屑圖像采集技術的巖屑拍攝倍數(shù)調節(jié)及圖像自動分析(圖3，圖4，圖5)，有效解決了細小巖屑的巖性識別難題。

Figure 2.The continuous well depth display in cuttings images圖2.巖屑圖像井深連續(xù)顯示

Figure 3.The cuttings at 2950 m of Well SG XX (14 times)圖3.SG XX井2950 m巖屑(14倍)

Figure 4.The cuttings at 2950 m of Well SG XX (100 times)圖4.SG XX井2950 m巖屑(100倍)

Figure 5.The cuttings at 2710 m of Well DG XX (100 times)圖5.DG XX井2710 m巖屑(100倍)

3.2.2. 含油性遠程識別

將熒光圖片、滴照圖片及熒光亮度分布圖同時顯示，觀察油氣顯示特征，進行巖性與油氣顯示綜合定名(圖6)。利用巖屑遠程成像分析系統(tǒng)，分析熒光面積、產(chǎn)狀、熒光顏色，利用同一區(qū)塊同一層位油質相同，熒光強度相同的特性，確定熒光的顏色，扣除其他的假熒光顏色，在巖屑遠程成像系統(tǒng)的計算機上實現(xiàn)巖屑熒光面積的量化分析，消除傳統(tǒng)目估熒光面積精確度不高的現(xiàn)象(圖7，圖8)，解決鉆井液混油、礦物發(fā)光和新員工難以辨別真假油氣顯示的困擾，確保油氣顯示發(fā)現(xiàn)及時及顯示級別定級準確無誤。

Figure 6.The data display of single pack cuttings圖6.單包巖屑圖像數(shù)據(jù)顯示

Figure 7.The analysis of total fluorescent area圖7.總的熒光面積分析圖

Figure 8.The analysis of true fluorescent area by subtracting the pseudo-fluorescence圖8.扣掉假熒光后真正熒光面積分析圖

3.2.3. 礦物成分及復雜巖性遠程識別

利用巖屑圖像技術中成像放大倍數(shù)功能，根據(jù)巖屑不同成分鏡下顯現(xiàn)的不同特征識別礦物成分及含量(圖9)，基地專家能夠細微地觀察礦物成分，結合現(xiàn)場巖屑錄取實際情況，消除了因現(xiàn)場技術水平、巖屑細小等影響礦物成分及復雜巖性(圖10)準確識別的因素。

Figure 9.The identification of mineral composition圖9.識別礦物成分

Figure 10.The offwhite altered amygdaloidal andesite圖10.灰白色蝕變杏仁狀安山巖

3.2.4. 井壁取心特征識別

利用巖屑圖像采集技術中高清圖像及成像放大倍數(shù)功能，可以實時準確地辨識井壁取心巖性，清晰地觀察裂縫(圖11)，層理形態(tài)、構造特征(圖12)等，還可以較精確地判斷滲油面積(圖13)等。

Figure 11.The shape of wellbore coring cracks圖11.壁心裂縫形態(tài)

Figure 12.The feature of wellbore coring structure圖12.壁心構造特征

Figure 13.The oil penetrated area on wellbore cores圖13.壁心滲油面積

3.2.5. 巖性界面識別分析

現(xiàn)場圖片及時回傳后，瀏覽遠程錄井平臺中巖屑成像錄井圖，細致觀察巖屑形態(tài)、顏色變化，準確識別巖性，結合現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料、地層對比、巖性組合、區(qū)域油氣水顯示特性，根據(jù)遠程錄井成像系統(tǒng)巖性和油氣顯示的落實等情況，集成基地專家的現(xiàn)場經(jīng)驗，綜合判斷分析，實現(xiàn)巖性界面識別(圖14)。

Figure 14.The lithologic interface taking from cuttings image in Well SG XX圖14.SG XX井巖屑圖像對比卡取巖性界面

3.3. 巖屑成像錄井圖發(fā)布

可以選擇不同的井段生成巖屑成像錄井圖后打印出圖。利用巖屑成像錄井圖的發(fā)布技術實現(xiàn)巖屑圖像及時、快速、清晰輸出，為地層對比、完井匯報提供更為真實的、有價值的圖像和數(shù)據(jù)資料(圖15)。

Figure 15.The mud logging diagram of cuttings imaging in Well XXXX圖15.XXXX井巖屑成像錄井圖

4.遠程地質協(xié)助應用效果

巖屑成像技術遠程地質協(xié)助在遼河油區(qū)26口重點探井推廣應用，累計回傳巖屑圖片160000多幅，基地專家可依據(jù)回傳的巖屑圖像資料指導現(xiàn)場小隊巖性定名、層位卡取，協(xié)助識別特殊巖性，提高巖性剖面符合率。

2016年完成DG89、C128、SG192、W120、C128等18口井現(xiàn)場巖屑成像技術支持工作，單幅圖像巖性識別率達到90%以上，18口井的巖性剖面平均符合率達到88.2%。利用巖屑成像技術可解決偏遠地區(qū)跑井困難，減少跑井次數(shù)，降低車輛使用成本；巖屑圖像的實時傳輸可以監(jiān)督現(xiàn)場巖屑錄取、熒光錄井工作質量，滿足各方實時、快速瀏覽巖屑實物圖像的需求。

N99井2800～3400 m為沙河街組一、二段地層，巖性以砂泥巖互層為主?；貙＜疫h程對2974～3016 m巖屑進行復查時，發(fā)現(xiàn)2978～2982 m、2988～2992 m、3006～3016 m三段井段巖屑顏色變淺，砂巖逐漸變純，結合鉆時、全烴數(shù)據(jù)，認為該三段為砂巖，對現(xiàn)場進行遠程支持，更改為淺灰色細砂巖，后期通過電測曲線證實為砂巖層。

DG89井鉆進至井深2994 m鉆時突然變大，碳酸鹽含量降低，現(xiàn)場撈取巖屑較雜。基地專家利用巖屑成像技術遠程辨識巖屑，通過50倍高清顯微圖像可以比較清晰地分辨出巖屑以石英巖為主(圖16，圖17)，暗色的巖屑為沙四段灰色泥巖掉塊，綜合分析巖屑定名為石英巖，已進入上元古界地層。

Figure 16.The cuttings at 2994 m of Well DG89 (14 times)圖16.DG89井2994 m巖屑(14倍)

Figure 17.The cuttings at 2994 m of Well DG89 (50 times)圖17.DG89井2994 m巖屑(50倍)

5.結語

巖屑圖像采集技術的 3種圖像、2種圖譜資料的實時傳輸，可大大增強遠程協(xié)助能力，提高巖屑錄井資料的分析和應用水平，非常適用于重點探井、偏遠地區(qū)、海上平臺的錄井任務。在圖像采集過程中要充分考慮各種影響因素，采用合適的采集參數(shù)，獲取高質量的巖屑圖像，才能確保運用巖屑圖像錄井技術在各種復雜鉆井條件下準確識別巖性，及時發(fā)現(xiàn)油氣層。培養(yǎng)優(yōu)秀的現(xiàn)場操作人員，增強該技術的監(jiān)督、指導能力，確保圖像的采集效果，通過數(shù)據(jù)積累、模板建立保證該項資料的應用效果，將為油氣田勘探開發(fā)發(fā)揮越來越重要的作用。

References)

[1]劉志剛.巖屑圖像分析新技術簡介[J].錄井工程, 2004, 15(4): 11-14.

[2]李金鎖.巖屑實物錄井成果網(wǎng)上應用研究[J].錄井工程, 2017, 28(1): 70-73.

[編輯]黃鸝

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The Application of Cuttings Imaging Technology in Remote Geological Assistance

Yuekai Zhai, Xianglong Zeng
Logging Company of Great Wall Drilling Engineering Co.Ltd., CNPC, Panjin Liaoning

2017年4月15日；錄用日期：2017年7月6日；發(fā)布日期：2017年10月15日

翟月凱(1975-)，男，工程師，現(xiàn)從事錄井現(xiàn)場生產(chǎn)管理。

文章引用: 翟月凱, 曾祥龍.巖屑成像技術在遠程地質協(xié)助中的應用及效果[J].石油天然氣學報, 2017, 39(5): 113-123.

10.12677/jogt.2017.395073