斜井泥浆侵入仿真及其阵列侧向测井响应数值模拟

为了研究斜井泥浆侵入储层的井周岩石物理特征,采用广义曲线坐标系统模拟斜井泥浆侵入特性,进而研究泥浆侵入过程的阵列侧向测井响应.数值仿真表明,采用广义曲线坐标系消除了笛卡儿坐标系统在斜井边界处网格划分的锯齿现象;储层非均质造成泥浆侵入不均匀,储层渗透性越好,泥浆滤液侵入越深;泥浆滤液侵入使得井周地层饱和度、孔隙水矿化度的分布发生变化,进而造成斜井井周岩石电阻率分布剖面复杂变化;泥浆侵入过程中阵列侧向视电阻率变化以及深浅视电阻率的幅度差异,有效反映了斜井泥浆侵入特性;文中采用了基于Marquardt方法的阵列侧向测井四参数反演,有效恢复了斜井储层侵入剖面,得到了原状地层电阻率.斜井泥浆侵入特征及其阵列侧向测井响应模拟分析,有助于正确认识斜井井周岩石物理特征和利用阵列侧向测井进行斜井储层评价.     

基于解释单元的水淹层原始电阻率反演及应用

注水开发油田储层水淹后的电性特征主要表现为电阻率下降,准确恢复其原始电阻率是进行水淹级别判断的关键.研究区渤海LD油田地层原始电阻率受沉积环境和构造高度影响,因此提出了基于解释单元进行水淹层原始电阻率反演方法.该方法以测井资料为基础,首先通过图论多分辨率聚类分析结合沉积微相将关键井划分测井相,接着在此基础上细分解释单元,然后建立每一个解释单元原始地层电阻率模型,最后将建立的方法模型应用于实际新钻的调整井.准确恢复地层原始电阻率后求取原始含油饱和度,并结合目前剩余油饱和度得到储层的驱油效率,达到水淹级别定量评价的目的.新钻21口井的资料处理表明:水淹层定量解释与实际生产情况符合率高达93.7%,是渤海油田复杂水淹层定量解释的一种有效手段.     

数值模拟方法驱动的数据流过套管电阻率测井技术

过套管电阻率测井在寻找剩余油、油藏动态监测方面是一种重要的测井技术.文中依据大数据流技术原理,建立以Hadoop架构为核心、集成仪器响应模拟、仪器关键参数设计、影响因素分析校正、岩石物理参数获取与测井评价为一体的过套管电阻率测井系统.这将打破了测井方法、仪器制造、测井采集、岩石物理与测井解释之间的部门界限,实现了不同用户实时访问统一的数据库,实时解决仪器刻度、数据采集与校正,以及综合解释中的岩石物理参数的选择等问题.基于"众包算法"实现测井解释专家的知识共享.根据过套管电阻率测井各种模拟方法特点,建立对应全空间、半空间、三层模型、径向分层纵向分层所对应不同地层模型所对应的解析法、传输线方程法、边界元、模式匹配法、有限元法所的优化高效模块,在系统中快速实现仪器响应分析、影响因素校正及仪器刻度等功能.实例表明,基于这种模拟方法驱动的大数据流过套管电阻率测井技术,能从过套管电测井数据源头上保证数据质量,从而准确求取剩余油饱和度,实现过套管测井地层评价,进而为油藏监测提供可靠的保证,最终为油藏开发方案的决策提供可靠依据.     

通过岩石物理模拟改进北黄海盆地中生界致密砂岩储层的地震刻画

北黄海地区多年来受困于储层预测精度欠佳,分析实测纵波、横波和密度曲线不能很好的反映储层岩性和物性.本次研究通过采用岩石物理模拟方法,以Xu White模型和岩心分析数据为基础,模拟出实际地层条件下的弹性测井响应,并以此分析研究储层岩性、物性、含油气性对弹性参数的影响,结合对井眼环境和泥浆侵入对弹性测井曲线的影响进行校正,获得了高质量的弹性测井曲线,在此基础上运用实际测量的纵波阻抗曲线和岩石物理模拟的纵横波速度比曲线,建立了储层和有利储层的弹性解释框架,指导地震叠前反演结果的量化解释,与已知钻井结果对比解释精度较高.参考本次储层的预测结果部署了新的钻井,后钻井实钻结果在储层、有利储层方面都与预测结果保持一致,说明了岩石物理方法对改进的储层解释模板的重要性.     

骨架导电的混合泥质砂岩通用孔隙结合电阻率模型研究

在水介质中顺序添加分散粘土颗粒、油珠、导电骨架颗粒、层状泥质,并对每一种成分进行连续积分,建立了一种适用骨架导电及含有分散粘土和层状泥质的泥质砂岩通用电阻率模型.通过对该模型的影响因素分析,发现泥质分布形式对模型计算的含水饱和度有很大影响;对应两个不同粘土颗粒电阻率或骨架颗粒电阻率的地层电导率之差,几乎与总含水饱和度无关,而对应两个不同层状泥质电阻率的地层电导率之差,随总含水饱和度增大而增大;骨架胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最大,而粘土胶结指数变化对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响最小;饱和度指数对地层电导率与总含水饱和度关系曲线的影响随总含水饱和度的增大而减小.通过一组骨架导电的人造岩样的试验,表明当地层水电阻率.小于颗粒电阻率时,该模型可以用于不含粘土的骨架导电的岩石.通过两组分散泥质砂岩岩样实验测量数据和一组层状泥质砂岩测井资料及实际测井资料的计算,表明本文给出的电阻率模型既适用于分散泥质砂岩地层解释又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时,还适用于含有分散粘土和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.     

水平井随钻电阻率与双侧向响应差异影响因素分析

在大斜度井和水平井中,不同电阻率测井系列测量的结果并非完全一致,测量结果的差异性分析对于正确认识和评价地层非常重要.依据双侧向测井和随钻电磁波测井原理,采用三维有限元素法模拟双侧向在水平井中的测井响应特征,采用积分方程法模拟随钻电磁波电阻率在水平井中的测井响应特征,通过对比分析值模拟结果,造成大斜度井和水平井随钻电阻率与双侧向电阻率测井响应差异的主要因素有:井斜、各向异性、地层界面以及泥浆侵入.随钻电阻率一般受泥浆侵入影响小,但是它在水平井中容易产生极化现象,有助于地层界面识别,同时受各向异性影响明显;而双侧向电阻率在水平地层中对地层界面不敏感,且受各向异性影响相对较弱,但会受泥浆侵入影响严重;正确认识这些差异,可以有效指导水平井的合理解释.     

过套管地层电阻率曲线环境影响校正方法研究

过套管电阻率测井是在金属套管井中测量地层电阻率的一种电法测井技术,其测量结果受套管、层厚/围岩、水泥环等井眼环境因素的影响,所以在进行过套管电阻率测井资料解释时必须进行测井环境影响因素校正.本文在论述过套管电阻率测井原理的基础上,针对大庆油田引进的俄罗斯过套管电阻率测井仪器ECOS,分别考察了层厚/围岩、水泥环对测量结果的响应规律,利用正演模拟方法研制完成了层厚/围岩影响校正图版以及水泥环影响校正图版.在计算机上实现了层厚/围岩、水泥环影响校正的算法,并利用模型算例和测井实例验证了本文方法的合理性.该方法能够减少水泥环的影响,提高层厚小于1.0 m薄层电阻率的测量精度,为过套管电阻率测井资料正确解释提供了保障.     

利用注聚合物泥浆伤害岩电实验参数变化评价特低渗透储层

针对鄂尔多斯盆地陕北斜坡长6特低渗透储层受聚合物泥浆伤害,微电极电阻率曲线在渗透层上的正幅度差异不明显,直观指示油气层和水层的深、中,浅探测电阻率在常规储层的有序排列基本消失.通过注聚合物泥浆驱替前后岩石电阻率与孔隙度及含水饱和度实验关系分析,驱替后岩样电阻率显著增大,岩样电阻率随含水饱和度增大而减小的基本规律不复存在.归纳其岩性系数a、电阻率系数b比驱替前大得多,饱和度指数n由正变负,反映出注聚合物泥浆驱替破坏了储层孔隙结构及其基本特征,测井中造成了范围较小的高侵和特高侵地层电阻率带.从而提出在较为致密的低渗砂、致密砂聚合物泥浆伤害储层中,利用微电极负差异及其电阻率曲线不规则增高变化划分特低渗透油层有效厚度,并以实例阐明了利用岩电实验参数变化评价特低渗透储层的方法.     

PNN测井方法的蒙特卡罗模拟结果研究

PNN（脉冲中子-中子）测井是利用He-3管记录热中子时间谱,通过获取地层宏观吸收截面来确定含水饱和度的方法.本文利用蒙特卡罗方法（MCNP-4C）模拟了不同地层水矿化度、孔隙度、饱和度和井眼等条件下的热中子时间谱,研究了地层宏观吸收截面与地层水矿化度的关系,从理论上确定PNN测井适合的地层水矿化度范围约为10～100 g/L,在地层水矿化度为50 g/L时适于测井的孔隙度下限约为10%.井眼流体不同,地层的热中子计数率不同,但对地层宏观吸收截面影响较小.利用远近探测器热中子计数比值可以确定孔隙度,并提出了根据不同岩性和饱和度的地层宏观吸收截面与孔隙度的交会图来评价骨架、含水饱和度以及确定油层、水层和气层的方法.PNN测井方法在低地层水矿化度、低孔隙度地层比其他方法具有优势.     

钻井液侵入海洋含水合物地层的一维数值模拟研究

本文以墨西哥湾水合物区域为背景,利用数值模拟方法研究了过平衡钻井条件下,当钻井液温度高于地层中水合物稳定温度时,水基钻井液侵入海洋含水合物地层的动态过程及其一般性规律.与侵入常规油气地层相比,耦合水合物分解和再形成是钻井液侵入海洋含水合物地层的主要特征.模拟结果表明,钻井液密度、温度和盐度都对侵入过程有影响.在一定条件下,钻井液密度越大,温度和含盐量越高,则钻井液侵入程度越深,热量传递越远,水合物分解程度越大.分解的水气在合适条件下又会重新形成水合物,影响了钻井液进一步侵入.而重新形成的水合物的饱和度甚至可能高于原位水合物饱和度,在井周形成一个"高饱水合物"环带.这一现象归因于钻井液侵入的驱替推挤、水合物分解的吸热以及地层传热的滞后等因素共同作用.在地层物性一定的条件下,高饱水合物环带的出现与否主要受钻井液温度和盐度控制.水合物分解以及高饱水合物环带的出现对井壁稳定和电阻率测井解释有很大影响.因此,为维护井壁稳定、确保测井准确和减少水合物储层伤害,就必须对钻井液密度、温度和滤失量进行严格控制,防止地层中的水合物大量分解.最好采用控制压力钻井(MPD)和深侧向测井方式,同时尽量选用低矿化度的含水合物动力学抑制剂的钻井液体系,采取低温快速循环方式.     

A new look at multiphase invasion with applications to borehole resistivity interpretation

In well log interpretation, it is frequently necessary to correct logs for invasion. Invasion occurs in permeable formations when there is a radial differential pressure (RDP) between the borehole and formation. Other factors on which invasion depend include saturation, mobility, pressure (RDP) and capillary pressure, permeability and viscosity of fluids, and temperature transient effects associated with the mud filtrate injected into the formation. Thus, simulation of realistic invasion is not an easy task. This work reviews the famous Buckley–Leverett mathematical model in cylindrical coordinates appropriate for borehole geometries. The model predicts multiphase invasion in porous media when gravity, capillary pressure, and mud cake can be neglected. One application is to correct logging while drilling (LWD) and wireline resistivity logs for time-dependent invasion and formation temperature effects. This is important, for example, when there are possible large differences in formation and mud temperature. Modeling studies show these effects can be large enough to noticeably influence resistivity logs. However, after correction, difference in LWD and wireline logs arising from the time-dependent heat process are explained. Thus, the method, when coupled to a time-dependent heat flow model, and a response function formulation of resistivity, yields new insight into the influence of thermal and electrical transients in log interpretation.     

井环境对阵列感应测井响应的影响分析

阵列感应测井资料经常出现与井眼环境有关的质量问题.采用三维矢量有限元法分别在椭圆形井眼、仪器偏心及斜井条件下的阵列感应测井原始响应进行了模拟,并对环境校正和合成聚焦后的数据进行了分析.结果表明,线圈距较短的原始测量信号更易受井眼椭圆度、仪器偏心、泥浆电阻率及与地层电阻率反差的影响;而合成聚焦后的浅探测曲线虽然经过了环境校正和合成聚焦等数据处理,但仍然受这些因素的影响,这反映出阵列感应测井的数据处理是不完善的或采用的校正模型是理想化的;在井斜影响方面,浅探测曲线受井斜角大小影响相对较小,深探测曲线在井斜角为60°以上时受其影响较大而必须进行进一步处理.     

新型贴井壁式阵列方位侧向测井数值模拟与响应特性

在现有侧向测井仪器基础上,提出了一种新型贴井壁式阵列方位侧向测井电极系,该仪器能提供径向和周向方位电阻率测量.该电极系采用贴井壁测量方式,提供5种径向探测深度.利用三维有限元方法模拟了阵列方位侧向测井电极系的井眼影响特性、径向探测特性、纵向分层能力、方位分辨能力,并模拟其对井周地层、水平井非对称泥浆侵入和倾斜地层的响应.在导电泥浆中最大探测深度为1.23m,纵向分辨率为0.3m,可以识别出0.1m薄层,方位分辨率为20°.贴井壁测量时,纵向分辨率不受泥浆和围岩电阻率的影响,能够准确测量井周方位电阻率,较不贴井壁测量具有很大优势,同时利用12条方位电阻率曲线能够反映出水平井泥浆非对称侵入特性,倾斜地层倾角和倾斜方向.     

基于三维正演的音频大地电磁阻抗相位不变量校正技术

复杂地形、地质条件的大地电磁数据解释容易出现假象,采用三维正演技术模拟地形和地表不均匀体的背景响应,对实测数据阻抗相位不变量进行校正,实现更准确的定性分析;对三维异常体模型的合成数据进行一维、二维多参数反演试算,以确定地形剧变区选择反演技术的最佳方案.合成数据的试反演结果显示一维反演水平切片假异常较多,二维反演能压制测向假异常,但不能压制走向的假异常,水平切片多出现测向条带.使用本文提出的阻抗相位不变量校正法扣除地形、地表背景响应,结合一维、二维反演,能使实际资料解释成果更加可靠.     

Response simulation and theoretical calibration of a dual-induction resistivity LWD tool

In this paper, responses of a new dual-induction resistivity logging-while-drilling （LWD） tool in 3D inhomogeneous formation models are simulated by the vectorfinite element method （VFEM）, the influences of the borehole, invaded zone, surroundingstrata, and tool eccentricity are analyzed, and calibration loop parameters and calibrationcoefficients of the LWD tool are discussed. The results show that the tool has a greater depthof investigation than that of the existing electromagnetic propagation LWD tools and is moresensitive to azimuthal conductivity. Both deep and medium induction responses have linearrelationships with the formation conductivity, considering optimal calibration loop parametersand calibration coefficients. Due to the different depths of investigation and resolution, deepinduction and medium induction are affected differently by the formation model parameters,thereby having different correction factors. The simulation results can provide theoreticalreferences for the research and interpretation of the dual-induction resistivity LWD tools.     

Dual laterolog borehole correction based on dynamic tool constants

The positive and negative difference of deep and shallow resisitivity in formation without invasion is caused mainly by the fixed two tool constants from numerical simulations. A dynamic calibration method for tool constants is proposed based on the effects of the mud and formation resisitivity ratio on the two constants calculated using the finite element method (FEM). Finally, four specific examples are given to validate the dynamic calibration method. It is an automatic borehole correction method and can give more accurate formation resistivity. The method is useful for dual laterolog logging.     

Static-shift suppression and anti-interference signal processing for CSAMT based on Guided Image Filtering

Shallow conductive heterogeneity can lead to static shifts ain the apparent resistivity sounding curve of controlled-source audio-frequency magnetotellurics (CSAMT). The static effect will shift the apparent resistivity curves along with axial log-log coordinates. Such an effect, if not properly processed, can distort the resistivity of rock formation and the depth of interfaces, and even make the geological structures unrecognizable. In this paper, we discuss the reasons and characteristics of the static shift and summarize the previous studies regarding static shift correction. Then, we propose the Guided Image Filtering algorithm to suppress static shifts in CSAMT. In detail, we use the multi-window superposition method to superimpose 1D signals into a 2D matrix image, which is subsequently processed with Guided Image Filtering. In the synthetic model study and field examples, the Guided Image Filtering algorithm has effectively corrected and suppressed static shifts, and finally improved the precision of data interpretation.     

利用阵列感应测井进行储层渗透率评价

钻井过程中储层受到泥浆侵入影响的程度与储层岩性有着密切关系,其中储层渗透率对侵入深度有着较大影响,因此若可以获知泥浆侵入深度,则有望对储层渗透率进行评估.本文首先建立含泥饼增长的泥浆侵入数值模型,然后建立阵列感应测井数值模型,两者的联合正演模拟显示泥浆侵入对地层的影响可以反映在阵列感应测井响应上,利用阻尼最小二乘法对阵列感应测井响应进行反演可以得到侵入深度.对侵入深度和储层渗透率的关系进行分析发现：在渗透率为1~100 mD（1 mD=0.987×10-3μm2）数量级的储层中,渗透率的变化可以在侵入深度上得到反映.以储层和井数据进行二维数值模拟发现：利用阵列感应测井响应反演出来的侵入深度曲线反映了渗透率在地层上的变化趋势,采用解释图版的方法可以对储层各层段的渗透率进行粗略估算.