电法测井简介PPT课件.ppt

1 二 2009年海外工作重点 2008年海外运营状况 一 汇报提纲 电法测井仪器简介 总体介绍聚焦型电阻率测井仪器电阻率成像测井仪器技术发展方向展望 汇报内容纲要 2 测井是地质家的 眼睛 测井技术是准确发现油气储层和精细描述油气藏必不可少的手段 是油气储量参数计算 产能评估及开发方案制定与调整的重要科学依据 测井的作用 3 储层分类 分类依据 岩性 储集空间结构 1 碎屑岩 主要是孔隙型储层2 碳酸盐岩 主要是裂缝型储层3 特殊储层 岩浆岩 变质岩 泥岩 储层结构比较复杂储层参数 储层厚度 孔隙度 渗透率 饱和度1 储层厚度 根据测井曲线特征划分2 孔隙度 总孔隙度 有效孔隙度3 渗透率 绝对渗透率 有效渗透率 相对渗透率4 饱和度 含水保和度 含油 气 饱和度 储层分类和储层参数 4 测井技术面临的挑战 缝洞性碳酸盐岩储层测井与评价技术裂缝型火成岩储层测井与解释技术低孔 低渗 低阻砂岩储层测井与解释技术砾岩储层测井与解释技术薄储层测井与解释技术页岩气层测井与评价技术煤层测井与解释技术大斜度井 水平井测井与解释技术 随着非常规油气田的大规模勘探开发 大斜度井 水平井钻井技术的广泛应用 测井面临的地质对象 井下条件越来越复杂 给测井技术的发展与应用带来了严峻的挑战 今后一段时间内测井技术将面临以下挑战 5 测井面临的地质难题 低阻油气藏 含油饱和度低 储层薄且束缚水含量高 泥质含量高 地层水矿化度变化大 低孔低渗油气藏 储层薄且非均质严重 孔隙结构复杂 储层的敏感性强 及易造成伤害 裂缝性油气藏 碳酸盐岩 砂岩 储集空间复杂多变 非均质性强 地层压力变化大 非常适合电成像测井 复杂岩性油气藏 储层目标隐蔽 非均质性强 岩性复杂特殊 如砂砾岩体 火成岩等 6 项目前期研究 863重点项目研究 成套装备ELIS 实验测试 应用推广 发展提高 1985 1995 2000 2001 2005 2002 2005 2005 2007 2006 2010 自主创新 选择性自主创新 先进技术跟随 技术跟随 ELIS I ELIS II HCS 87 10年 5年 ELIS 1000 3年 ELIS发展历程 7 电法测井的典型仪器 8 各类测井仪器对比 9 极低频小于1Hz过套管电阻率测井 低频1 1kHz侧向测井 中低频1k 200kHz感应测井 水基泥浆电成像 中频400k 200MHz电磁波测井 油基泥浆电成像 高频1 2GHz介电测井 低频 高频 光频1015Hz光纤测井 电法测井仪器工作频率对比 10 测量对象等效图 11 感应与侧向测井适应范围选择图 一般在淡水泥浆中多选择感应测井 在盐水泥浆中多选择侧向测井 在Rt 20 m或Rt Rm 250时也考虑选择侧向 12 钻井液侵入对电法测井的影响 钻井液侵入地层后 井壁附近地层水矿化度 含油饱和度发生径向变化 导致地层电阻率变化 钻井液侵入地层影响涉及冲洗带 过渡带 原状地层不受钻井液影响 根据冲洗带电阻率Rxo与原状地层电阻率Rt的相对大小 将储层特征分为高侵 Rxo Rt 低侵 Rxo Rt 和无侵三种情况 淡水泥浆钻井 一般情况 水层高侵 油层低侵 13 HydrocarbonSaturation ResistivityLogs CapillaryPressure UncertaintyinRtfromResistivityLogs ArchieTransform J function Saturation Residual measuredfromcoreplugs Hydrocarbonsaturationisdeterminedfrom Resistivitylogs Capillarypressuremeasuredfromcoreplugs Oilsaturationmeasuredfromcoreplugs 电法测井的目的 14 微球形聚焦测井仪双侧向测井仪方位侧向测井仪阵列侧向测井仪 聚焦型电阻率测井仪器 15 图中A0是主电极 A1是屏蔽电极 M0是测量 测井 电极 M1 M2是监督电极 它们都固定在用硬橡胶制成的极板上 只有回流电极B在电极系的底部 主电极A0流出总电流It It I0 I1 其中I1为屏蔽电流 I0称为主电流 由于屏流的聚焦作用使主电流I0不沿着泥饼流动 通过调整主电流I0 保持两个监督电极M1 M2电位近似相等 那么主电流I0在冲洗带中将呈辐射状均匀散开 形成球形等位面 微球形聚焦测井简介 16 仪器设置了测量电极M0 测量M0与M1 或M2 之间的电位差 根据公式 仪器一般采用恒压工作方式 即保持电极M0与M1之间电压恒定 式中 VREF为一恒定参考电压 当冲洗带电阻率变化时 只有I0随之变化 由下公式求出冲洗带电阻率 微球形聚焦测井简介 17 双侧向测井方法由于具有较好的聚焦特性 并可以同时进行深 浅两种探测深度的电阻率测量 是目前广泛使用的一种聚焦式电阻率测井方法 根据阿尔奇公式计算地层中含水饱和度 一般需要有深 中 浅三种探测深度的地层电阻率数据 双侧向测井仪通常和微球形聚焦测井仪 或者微侧向测井仪 临近侧向测井仪 组合测量 双侧向测井简介 18 由于双侧向测井探测深度比三侧向深 同时 深 浅双侧向的纵向分层能力相同 因此 曲线便于对比 划分岩性剖面 可用双侧向曲线对地层进行大致划分 确定地层真电阻率及孔隙流体性质 判断油水层 双侧向测井简介 19 双侧向测井简介 20 双侧向测井原理示意图 21 项目研究的目的 意义 技术发展现状 项目研究目标 内容 关键技术 技术路线 项目技术 经济效益分析 项目实施计划 经费预算 考核指标 项目分工 管理及必要的支撑配套条件 项目组成员及分工 标准模式测井原理 22 项目研究的目的 意义 技术发展现状 项目研究目标 内容 关键技术 技术路线 项目技术 经济效益分析 项目实施计划 经费预算 考核指标 项目分工 管理及必要的支撑配套条件 项目组成员及分工 增强模式测井原理 23 当上下围岩的电阻率相同时 双侧向测井曲线关于地层中心对称 随地层厚度的减小 围岩电阻率对视电阻率的影响增加 若围岩电阻率小于地层电阻率 则视电阻率小于地层电阻率 反之 若围岩电阻率大于地层电阻率 则视电阻率大于地层电阻率 在这两种情况下 二者差异均随地层厚度的减小而增加 读取数据的方法 取地层中点的视电阻率值或取地层中部的几何平均值 深侧向视电阻率曲线主要反映原状地层的电阻率 而浅侧向视电阻率曲线主要反映侵入带的电阻率 双侧向测井曲线的应用 24 与普通电阻率测井类似 深 浅侧向测量结果也是地层视电阻率 与地层电阻率有一定差异 为了利用双侧向视电阻率确定地层的真电阻率 需考虑双侧向视电阻率的影响因素 根据测量原理及测量环境 可把影响因素归结为井眼 井眼尺寸 井内介质的电阻率 围岩 层厚 围岩电阻率 地层厚度 侵入 侵入特征 侵入半径 应用图版或相应的计算公式 即可对双侧向视电阻率按上述顺序依次进行校正 得到地层电阻率 双侧向测井曲线的应用 25 双侧向测井曲线的校正 26 双侧向测井曲线的校正 27 双侧向测井曲线的校正 28 方位侧向测井仪 29 方位侧向测井仪 30 深侧向和方位电阻率 浅侧向和方位电阻率 方位侧向测井仪 31 高分辨率深模式 辅助模式 方位侧向测井仪 32 阵列侧向测井仪 33 阵列侧向测井仪 34 阵列侧向测井仪 35 阵列侧向测井仪电场分布 36 阵列侧向测井仪曲线差异性分析 37 阵列侧向测井曲线示例 38 总体介绍 为什么需要电成像测井 水基泥浆电成像测井仪油基泥浆电成像测井仪 电阻率成像测井仪器 39 所谓成像测井技术 就是在井下采用传感器阵列扫描测量或旋转扫描测量 沿井眼纵向 周向或径向大量采集地层信息 传输到地面后通过图像处理技术得到井壁或井周的二维图像或井眼周围某一探测深度以内的三维图像 特点是比常规测井方法更精确 直观 方便 为解决非均质问题提供了有力工具 电成像测井是复杂岩性 包括碳酸盐岩 孔洞 裂缝性储层精细评价的技术保障 主要用途如下 1 帮助岩芯定位与描述 2 缝洞性储层评价 3 局部构造特征分析 4 沉积现象识别与分析 5 地应力分析 项目概述 地质家的需求 40 效益分析及预测 Resistivity Gamma Density Neutron MRI Sonic Testing Imaging Other 1999 2004fromSpearsreportQ12005 2005dataestimated 成像测井占有较大的市场份额 是电缆测井方面的重要高端技术 油基泥浆电成像技术是整个ELIS系统的短板 这项高端技术有时是竞标的准入门槛 41 挑战 在非常低的泥浆电阻率和非常高的地层电阻率的条件下具有高质量的井壁成像 碳酸岩储层 Rt Rm最高可高达百万倍 碳酸盐岩储集层特点 岩性复杂 孔隙结构复杂 非均质性强 裂缝分布规律复杂 碳酸盐岩缝洞研究一直是国际性攻关难题 ERMI面临的挑战 42 碳酸盐岩难题 世界碳酸盐岩油气储量 油气储量占世界总储量的52 油气产量约占油气总产量的60 世界目前已确认的7口日产量达到1万吨以上的油井 也都产自碳酸盐岩油气田 在剩余油气资源中 常规储层13 复杂储层28 低渗42 低阻17 中国碳酸盐岩油气储量 中国也有近300 104km2的碳酸盐岩分布 约占陆上国土面积的1 3 其中塔里木盆地 四川盆地 鄂尔多斯盆地和华北地区广泛发育 为潜在的油气勘探区 中国碳酸岩探明石油15 2亿吨 探明天然气1 36万亿方 43 碳酸盐岩储集层特点 1 岩性复杂 2 孔隙结构复杂 3 非均质性强 中国石油经济技术研究院江怀友在2008年7月有一篇交流报告 世界海相碳酸盐岩油气勘探开发现状与展望 谈到技术展望 储层研究方面 碳酸盐岩的岩性变化大 储集空间类型多 次生变化明显 非均质性强 成岩作用的复杂性使碳酸盐岩储层的非均质性增强 其孔隙度和渗透率的分布难以预测 裂缝的分布规律复杂 所以碳酸盐岩缝洞研究一直是国际性攻关难题 碳酸盐岩难题 44 微电阻率扫描成像测井通过高分辨率阵列扫描 彩色成像显示 把由岩性 物性变化以及裂缝 孔洞 层理等引起的岩石电阻率变化 转化为伪色度 从而得到地层二维视电阻率图像 由电成像仪器下部的推靠器和极板发射交变电流 电流通过井内泥浆柱和地层回到仪器上部的回路电极 钮扣电极接触的岩石成分 结构及所含流体的不同引起电流的变化 电流的变化反映了井壁各处地层的电阻率变化 ERMI仪器原理 45 测量原理 测量时极板推靠在井壁上 每个电极发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石及井壁条件的不同而变化 因此每个电极记录到的电流强度反映了井壁周围微电阻率的变化 电阻率成像 利用井壁电阻率的变化实现成像 电阻率的相对高低用灰度或色度表示 井壁就可表示成黑白或彩色图像 可以反映井壁上细微的岩性 物性及井壁结构 如孔洞 裂缝 井眼崩落 层理 层界面等 电成像测井的测量原理 46 电成像测井原理及仪器简介 测量原理和地层倾角测量相类似 阵列电扣电流经适当处理可刻度为彩色或灰度等级图像 反映地层微电阻率的变化 微电阻率扫描成像仪示意图 47 XRMI效果图 哈里伯顿 48 XRMI测井图像 哈里伯顿 49 通过微电阻率扫描成像测井技术研究 JSB07YF001 项目的开展 中海油已经完全掌握了水基泥浆井况的电成像测井技术 ELIS系统的声成像测井仪ECBL也已经研制成功 并且声成像技术能同时适用于水基泥浆和油基泥浆 ERMI水基泥浆电成像测井仪对于油基泥浆井眼的电成像测井无能为力 目前 中海油尚不具备油基泥浆电成像测井能力 这在一定程度上限制了油气田开发 钻井 测井等主营业务的拓展 项目概述 我们已经做成了什么 50 理论研究 井壁电成像测井的数值仿真 井壁电成像测井的物理模拟与试验 井壁电成像测井的图像处理技术及资料定量评价 理论研究与资料应用 51 电成像测井仪电路结构框图 52 电成像测井仪工作原理 53 信号检测原理 54 微电阻率扫描处理解释流程 55 ERMI与XRMI STAR 对比图像 56 自主研制ERMI图像 进口仪器XRMI图像 ERMI与XRMI图像对比 57 ERMI与FMI图像对比 58 电成像测井的应用 该层测试结果产气6万多方 日 龙会3井石炭系高角度天然缝 59 裂缝识别与评价方法 钻井取心 测井识别裂缝最有效的方法是成像测井 声电成像 和双侧向测井 这两种方法均有优缺点 成像测井 能直观解释裂缝 并能识别裂缝类型 产状 不足之处就是测井费用高 双侧向测井 测井费用低 但识别裂缝精度较低 难点 在没有钻井取心和成像测井资料的情况下 如何利用双侧向测井资料识别裂缝 60 缝洞性碳酸盐岩储层测井评价技术 储层 裂缝识别 低孔裂缝型储层 成像测井裂缝发育 常规三孔隙度测井显示不明显 如没有成像测井 储层 裂缝识别困难 61 裂缝识别 电阻率下降 62 裂缝识别 电阻率反向 63 裂缝定量识别 裂缝渗透率与裂缝孔隙度具有一定的相关性 通过裂缝孔隙度与裂缝渗透率相关性分析 可研究裂缝渗透率计算方法 裂缝孔隙度小于0 5 裂缝孔隙度大于0 5 64 裂缝定量识别 测井定量识别裂缝标准 LI 1 L 0 652 I 0 35辅助判别标准 1 MSFL 18 0 m2 f 0 005 65 裂缝定量识别 66 裂缝定量识别 67 三低砂岩储层测井解释技术 三低砂岩储层测井解释技术技术难点 储层有效性评价流体性质判别饱和度参数计算 三低储层 尤其是低阻 对储层流体性质判别影响很大 电阻率方法效果往往很差 另外 低孔 低渗储层的有效性评价也一直是测井领域的技术难题 68 薄储层测井解释技术 薄储层储层测井解释技术技术难点 围岩影响校正有效储层识别流体性质判别参数参数计算 薄储层 由于围岩的影响与测井仪器纵向分辨率的限制 导致薄储层测井响应不能有效反映储层本身的地球物理特征 直接影响到薄储层测井评价的可靠性 69 A区 B区 0 5 1m薄层 15 20 0 5 1 5m 50 左右 薄储层压裂试油获工业产能 薄储层测井解释技术 阵列感应 成像测井在薄储层测井评价方面有良好的应用效果 70 油基泥浆钻井具有保护储层 增强井眼稳定性 利于解决低压储层的欠平衡问题等优点 特别是在强水敏性储层区块 如果采用水基泥浆钻井 水基钻井液在液柱压力的作用下会不可避免地进入储层 造成泥页岩的水化膨胀 从而堵塞储层油流孔道 使得储层受到水敏性严重伤害 ELIS测井系统除电成像测井外 油基泥浆井况的其它测井需求均能满足 研制出我们自己的油基泥浆电成像测井仪可扩展整个系统的服务能力 油基泥浆电成像测井技术研究的目标是研制能够适用于油基泥浆井眼的电成像测井仪 解决油基泥浆井况的电成像测井问题 为公司的可持续发展做出贡献 到目前为止 世界三大油田服务公司均已开发出了同类仪器 应用效果良好 为什么需要油基泥浆电成像 71 国内外研究现状 电成像测井技术 72 斯伦贝谢公司1997年将油基泥浆电阻率成像仪 OBMI 的研制作为地层评价和开发项目的首选 经过4年攻关 历经多次试验和改进 2001年OBMI仪器正式推向市场 在2001年一年中 斯伦贝谢公司在用30多种油基泥浆所钻的227口井使用了OBMI 2003年贝克 阿特拉斯公司推出了该公司自行研制的油基泥浆电阻率成像测井仪 EARTHIMAGER 哈里伯顿公司在2003年成功推出水基泥浆成像测井仪 XRMI 的基础上 也研制成功了适用于油基泥浆的电阻率成像测井仪 OMRI 目前该仪器也已经正式推向市场 世界各大油田服务公司都是在推出电成像仪器后立即投入油基泥浆电成像仪器的研发 并推出各自产品 国内外研究现状 油基泥浆电成像 73 微电阻率扫描成像测井方面的国内专利检索到7项 其中油基泥浆方面的专利1项 专利名称为 用于油基泥浆内张量微电阻率成像的方法和设备 申请者为美国贝克休斯公司 水基泥浆电阻率成像测井方面的专利6项 其中中石油2项 中石化2项 美国贝克休斯公司2项 在电成像测井技术方面 中石油起步早 已经研制出了水基泥浆电成像测井仪MCI 目前 国内尚未见油基泥浆电成像测井技术研究方面的报道 国外电成像测井方面的专利多达上百项 光是2000年后申请的油基泥浆电成像测井方面的专利就多达几十项 申请者涵盖了斯伦贝谢 哈里伯顿 贝克休斯等世界各大油田服务公司 油基泥浆电成像是新世纪各大油田服务公司的一个研究热点 国内外研究现状 专利查询情况 74 油基泥浆电成像测井技术研究最大的难点在于解决成像电极与井壁间在高阻抗条件下的地层微电阻率测量问题 测量方法研究 采用有限元方法建模与仿真 边界条件建立 激励信号产生 高频激励信号 低频正弦包络 测量响应检测 调制信号 动态范围大 测量极板设计与加工 测井数据处理与成像显示等 油基泥浆电成像的特殊性 75