水平井随钻电磁波响应特征分析及应用实例

随着致密油气非常规油气的大规模勘探开发,水平井数量增长较快,但仪器的响应方式与直井存在较大差别,尤其是电阻率,因此必须弄清楚水平井中随钻电阻率仪器的响应规律才能较好地进行水平井资料解释。通过数值模拟分析,系统模拟了随钻电阻率受层界面、围岩、各向异性以及相对井斜角变化的响应特征,总结了水平井中随钻电阻率的响应规律。结果表明,随钻电阻率受围岩层厚及各向异性影响最为严重,频率越高,各向异性和围岩影响越大。根据这些特征结合实际资料,依托交互式正反演技术,精细确定井眼轨迹与地层空间关系,从而对射孔试采方案的设计进行指导。     

倾斜电各向异性介质大地电磁正演研究

研究地层电各向异性性质能够圈定沉积地层中的油气储层和与地球动力学过程、地震预报有关的深部线性构造。通过得到的N层倾斜电各向异性介质大地电磁响应公式,在不同的电各向异性系数、地层倾角、倾斜层厚度参数下,对电各向异性倾斜地层模型进行了正演计算。结果表明:当电各向异性系数、地层倾角、地层厚度三者中任一变量改变时,视电阻率曲线的形态基本保持不变,但视电阻率曲线振幅值变化较大;视电阻率曲线对地层倾角参数的变化反应最为敏感;电各向异性系数的增加,能突显薄层电阻率异常。这有助于以后的电各向异性介质大地电磁反演和应用研究。     

白云岩声电各向异性实验测量及分析

四川盆地高石—磨溪地区灯影组白云岩各向异性强,导致该地区水平井与直井测量的声波和电阻率曲线差异大,测井响应规律解释不清,影响水平井技术在实际储层中的应用效果。本文以高石—磨溪地区野外露头白云岩为实验对象,设计并开展高温高压下岩心不同方向电阻率和声波同步测量实验,分析声各向异性系数与电各向异性系数实验关系。实验结果表明在60℃和60MPa下,电各向异性系数与声各向异性系数呈正相关线性关系;随着含水饱和度的上升,纵波速度上升,电阻率下降,声电各向异性系数均上升。该实验结果为声电各向异性的相关性分析和声波、电阻率差异校正提供实验依据。     

随钻方位电磁波电阻率成像模拟及应用

随钻方位电磁波电阻率成像资料在地质导向中起着至关重要的作用。利用三维有限差分数值模拟方法计算随钻电阻率仪器激发的电磁场随仪器方位变化的规律,分析实现方位电阻率测量以及成像的原理及方法。数值模拟结果表明：在常规随钻电磁波仪器的基础上,增加倾斜或横向接收(发射)天线,可以实现地层方位的预测和判断,同时方位电磁波电阻率成像结果受相对井斜角、地层电导率对比以及地层地质构造的影响;利用方位电阻率成像以及定向信号成像结果可以预测和判断层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向;幅度比电阻率成像效果优于相位差电阻率成像;在均匀各向异性介质中,线圈距和工作频率越大,视电阻率受垂向电阻率影响越大;线圈距越大,定向幅度信号越强,能预测的层界面的距离越大。     

随钻电磁波测井数据处理新方法

在有限元素法分析的基础上,根据图版中数据对(地层视电阻率,介电常数)和(幅度衰减,相位差)之间的对应关系,给出了一种采用交汇解释图版的方法,可把随钻电磁测量的相位差和幅度衰减同时转换为地层视电阻率和地层介电常数。同时,通过三维数值模拟不同地层模型的仪器响应,系统地分析了地层各向异性、地层倾角和地层厚度等环境因素对随钻电磁测量视电阻率的影响,结果表明,地层倾角越小,地层厚度越大,测量结果也就越准确。同时绘制了相应的校正解释图版。     

用快速汉克尔变换计算各向异性层状介质中点电流源的电位响应

针对任意各向异性地层,利用快速汉克尔（Hankel）变换导出了点电流源在地下介质中的电位响应关系,计算了各向异性地层的直流电视电阻率,重点分析了电阻率测深方法对地下各向异性介质的探测能力。这里采用二维傅立叶变换,首先导出了均匀各向异性层的电位一般解函数,利用各层界面电位和电流密度垂向分量的连续性及地下电流源的耦合条件,推导出不同层之间电位和电流密度垂向分量的传递函数,建立了空间电位和电流密度的递归计算关系。针对源点附近电位函数的奇异性,采用柱坐标变换,将二维傅立叶变换转化为汉克尔（Hankel）变换,并用快速汉克尔（Hankel）变换计算所有的位函数值。采用均匀各向异性半空间的解析解,验证了文中算法的正确性,给出了多层各向异性地层模型的视电阻率响应曲线,分析了直流电法探测裂缝性地层,估计裂缝分布性状的可能性。     

各向异性地层有限长线源电磁场响应研究

深部探测理论和勘探设备发展需求近年日益增加,对非常规地层的研究也越来越受关注。这里采用有限长导线源作为井地电磁法测井激励源,通过对不同各向异性层的垂直电偶极子源线积分来研究层状各向异性地层,求解线源在不同地层中的磁矢位量,推导出地面测点电磁场响应的求解公式;并通过Comsol Multiphysics软件仿真解与解析式滤波解对比,论证公式正确性和计算的高效性;分析典型简单模型得到结论:线源对油气藏的敏感度高,电磁异常响应大;沿测线方向的径向电场响应主要受油气层的纵向电阻率的影响,而对横向电阻率不敏感;覆盖层纵向电阻率的变化对径向电场响应影响较大,而基底层纵向电阻率变化对径向电场响应几乎无影响。     

水平层状电各向异性介质大地电磁正演研究

电各向异性现象在地球内部是普遍存在的,通过理论上推导的电各向异性介质的张量电导率的表达式及水平层状电各向异性介质的大地电磁正演公式,对一些地电模型进行数值计算,同时与电各向同性地电模型进行对比分析。结果表明,电各向异性介质的张量电导率的大小不仅与介质的固有电阻率性质有关,还与测量的方向有联系;电各向异性系数和相对测量角的变化都对地层的视电阻率和相位曲线振幅有较大的影响,但其曲线形态基本保持不变;当野外观测方向和电各向异性介质的电性主轴重合时,电各向异性介质模型可以看成两个独立的电各向同性介质模型。这些结果有助于以后的电各向异性介质实验研究和其大地电磁反演研究。     

水平井中随钻电阻率实时确定地层界面方法

实时确定地层界面是水平井地质导向钻井中的重要问题之一。考虑到泥浆电阻率、井眼在一定范围内对随钻电磁波影响较小,把三维地层模型简化为一维地层模型,大大减少了正演计算量。利用马奎特方法对其进行了实时反演计算,获得了仪器与地层界面之间的距离。实验表明,所确定的地层界面位置与实际相吻合,能够控制仪器的运行轨迹,使井眼保持在期望的地层内,有效提高了水平井的随钻地质导向能力。     

裂隙介质电性各向异性的研究

文中提出了一个一般介质的裂隙集中体积模型,由此导出了裂隙介质以及作为特例的EDA介质的各向异性电导率表达式。然后,从大地电磁测深法的角度,详细地推导了双层地层 (含裂隙)结构的视电阻率正演公式。最后,利用所得结果进行了数值模拟。本文的结果有助于进一步开展电性各向异性及其与地震的联合解释的研究。      

DX14井区火山岩气藏水平井适应性分析

KL气田DX14井区为一火山岩气藏,现有4口水平井。通过对该区火山岩气藏水平井地质条件适应性和设计适应性进行分析,结合已投产2口水平井的生产情况,预测即将投产2口水平井生产效果。提出了该区水平井适应性的评价指标：1、应从气藏类型、气藏深度、气层有效厚度、气层各向异性指数等8个方面,来分析气藏水平井开发的地质适应性;2、认为该区水平井段应沿气层上部部署,水平段长度应根据火山岩体范围控制在600--800m左右,效果较好。     

不同井眼条件下的水平井双侧向测井响应

为解决油气开发中水平井中井眼对双侧向测井响应的影响,建立了上、中、下三层介质的水平井模型,采用三维有限元方法进行研究。数值计算结果表明,水平井眼处于目的层不同位置、不同井眼尺寸以及泥浆电阻率等都对水平井双侧向测井响应有不同程度的影响,特别是对非厚层影响更加明显。井眼尺寸越大和泥浆电阻率越高,对双侧向测井响应的影响就越严重。当目的层小于6 m时,水平井中的深、浅双侧向测井响应都不同程度地受到层厚围岩的影响;当层厚分别大于36 m和6 m时,深侧向和浅侧向测井几乎不受围岩影响;在15°的范围内,不同的井眼倾角对双侧向测井响应影响不大。     

黄土湿陷过程中微结构变化规律的电阻率法定量分析

针对现代土力学中土的微结构定量分析的困难,考虑到电阻率法在土的微结构研究中的突出优点,引入电阻率法进行黄土湿陷过程中的微结构变化规律定量分析,探讨土电阻率法在土的微结构定量研究中的应用。以典型的非饱和黄土为研究对象,通过同步测定黄土湿陷过程中土样的竖向与横向电阻率大小,计算出土电阻率结构性参数指标,包括土的竖向与横向结构因子、平均结构因子、各向异性系数与平均形状因子的大小,分析了黄土湿陷过程中土电阻率结构性参数的变化规律,建立了定量描述黄土微结构变化规律的电阻率评价方法。试验研究表明,土的电阻率法具有连续、快捷与测试方便等诸多优点,通过土的电阻率结构性参数指标的研究,可有效进行土的微结构变化定量分析。     

水泥土结构特性的定量化研究

采用电阻率测试技术,通过测试水泥土在强度增长以及压缩过程中的竖向、水平向电阻,探求水泥土在强度增长过程和压缩过程中电阻率特性参数--平均结构因子F、平均形状因子f以及各向异性系数A变化的基本规律,分析了F, f, A与水泥土物理力学特性之间的关系,证实了这3个参数能对土的结构性进行定量分析。     

大地电磁(MT)自适应有限元各向异性正演

电各向异性在自然界中普遍存在,特别是沉积盆地中的部分岩层经过压实变质作用,表现出很强的各向异性导电性,采用基于各向同性模型对实测资料进行正反演解释必然会造成困难甚至结果的错误,只有基于各向异性理论的正反演解释才更为合理准确。本文通过自适应有限元对大地电磁各向异性进行正演计算,分别模拟水平、垂直和倾斜各向异性介质在不同偏转角和主轴电阻率下的响应结果。结果表明：自适应有限元能够在后验误差的控制下得到合理的网格,使计算结果更加接近解析解;在各向异性介质中,大地电磁TE极化模式的视电阻率和阻抗相位与垂直于层面的电阻率无关;二维电各向异性结构中,大地电磁TM极化模式响应结果总是由主轴上的电阻率在y轴方向上的分量所决定。     

低渗非达西渗流煤层气羽状井开发机理研究

建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型,模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流;考虑了储层的压力敏感性;考虑了煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响;考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理,指出羽状水平井的主支和分支在地层中广泛均匀延伸,使整个控制区域地层压力均匀、快速下降,增大了气体解吸扩散的机会,是羽状分支水平井促使煤层气产量提高的根本原因;启动压力梯度的存在使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而使煤层气的产量减少。     

煤层气羽状水平井开采数值模拟研究

建立了煤层气定向羽状水平井开采的数学模型,该模型考虑了地层非均质和各向异性的影响、渗透率的压力敏感性和主支、分支井筒内压降影响;本文给出了数值模拟方法,实现了数值模拟计算;并分别对理论模型和樊庄区块煤层气试验区所设计的羽状水平井进行产能预测,证明了模型及算法的正确性。      

基于电阻率孔压静力触探的浅层气可靠度识别

地下浅层气的存在会对地铁项目的勘察、施工以及后期正常运营构成安全隐患。采用基于地质统计学和可靠性分析的概率方法,对杭州某地铁站场地的电阻率静力触探测试数据进行分析。通过回归分析移除电阻率数据的趋势项,以变差函数为工具,描述电阻率残差在竖向和水平向上的各向异性,采用克里格插值对未采样点参数值进行最优线性无偏估计,采用一阶可靠度方法获取基于电阻率的地下浅层气分布三维概率图。分析表明：电阻率残差具有显著的各向异性,在竖直和水平方向的自相关距离分别为5.1 m和55.6 m。在考虑不同土体电阻率背景值不同的前提下,采用一阶可靠度方法建立了浅层气三维概率分布图。该场地竖直方向上浅层气分布于25 m附近及30～35 m深度区间内,水平方向上则集中分布于RCPTU1点位附近。可基于该结果提出针对性的防治对策,为布设排气孔、浅层气监测等治理措施提供依据。     

基于BP神经网络的底水油藏控水压裂选段新方法

随着水平井压裂技术的普遍应用,压裂段的选择成为影响增产效果的主要因素之一,但针对底水油气藏,在压裂时同时考虑控水同样重要。影响底水油气藏压裂效果的因素很多,因素之间具有高度不确定的非线性关系,给控水压裂选段分析带来了诸多不便。利用传统的单因素回归等方法,显然不能满足底水油藏多种影响因素下水平压裂段的选择。针对此问题,通过油藏工程理论和现场经验,确定了避水高度、地层各向异性、天然裂缝发育程度、地应力差值、水平井曲直偏差、储层与水层之间隔层发育程度六个参数作为影响控水压裂段选择的主要因素,建立定性分析方法。通过底水脊进模型确定了参数界限,结合BP神经网络系统的原理,建立定量分析。利用计算机语言编制底水油气藏水平井压裂段控水选择软件,通过实际应用,表明其对现场施工具有一定的指导作用。     

翻156-平158水平井优质固井技术

分析了目前水平井固井的施工难点,并结合大庆油田翻156-平158井介绍了大庆油田的水平井固井技术以及采取的各种措施,最终翻156-平158井固井质量为优质,为今后各油田提高水平井固井质量提供了参考。