井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
第24卷?第5期测 井 技 术?355?井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
曾文冲
(胜利油田石油管理局) 陈序三 赵文杰(胜利油田测井公司)
摘要
曾文冲,陈序三,赵文杰.井间电磁成像测井的应用研究与现场试验.测井技术,2000,24(5):355～367
井间电磁成像测井是实现井间电阻率信息的直接测量,以提供反映井间构造、储层和油、气、水分布的二维乃至三维的电阻率图像。它不仅是传统测井技术的重大发展,而且也将引发油藏研究工作的革命性变化。自1997年起,胜利油田与美国E M I公司开展此项技术应用方法的合作研究,主要是在E M I公司多年研究形成的软、硬件技术的基础上,以油田地质应用为研究目的,进行现场工业性试验。其内容:在大井间距条件下,进一步验证仪器性能;分析应用于油藏研究的可行性和适用性;以系统、完整的现场实测数据为依据,加快处理、解释方法和软件的开发;开展穿透金属套管的系统试验,探讨金属套管条件下的电阻率成像方法,促进井间电磁成像测井技术走向实用化。为此,利用E M I公司提供的XBH2000型仪器,分别在孤岛、埕东油田的3对井中,成功地进行了10个井次井间电磁成像工业性试验。试验是选择在对于井间电磁技术难度大的条件下进行的:一是地层为典型的低电阻率剖面,地层背景电阻率仅为115～28?m,地层对电磁能量的衰减作用很大;二是进行穿透一层和二层金属套管的系统试验。3次试验达到了预期目的,不仅证明仪器性能的稳定和可靠,并首次在世界范围内取得井间距达434m(裸眼井—裸眼井)和150m(裸眼井—金属套管井)、重复性好、精度高的完整井间电磁测量数据。反演得到的井间电阻率成像图在分析井间油气分布方面见到较好的地质效果,标志着井间电磁成像测井技术在实用化方面有了重要的进展。
主题词: [井间电磁成像测井] 应用 现场试验 电阻率
ABSTRACT
Zeng W enchong,Chen Xusan,ZhaoW en j ie.Appl ica tion Study and F ield Test of Crosshole Elec-tromagnetic To m ography.WL T,2000,24(5):355-367
T he m ajo r ai m of cro ssho le electrom agnetic tom ography is to m ake a direct m easu rem en t of cro ss2 ho le resistivity so as to p rovide a2D o r even3D resistivity i m age w h ich can tell u s in ter w ell structu re, reservo ir locati on and distribu ti on of o il,gas and w ater.It no t on ly is an i m po rtan t developm en t of traditi onal logging techno logy,bu t w ill also cau se a radical change fo r the study of reservo ir.Since 1997,Shengli O ilfield has coop erated w ith E M I on the techn ical app licati onof E M tom ography.T hat is to m ake a fu ll2scale field test on the basis of E M hardw are and softw are m ade by E M I ai m ing at ge2 o logical app licati on.T he pu rpo se of th is co2operati on is to verify the p erfo r m ance of the too l under the conditi on of b ig w ell2to2w ell distance,to analyse the feasib ility and adap tab ility of app lying E M to2 m ograp hy to reservo ir study,to p rom o te the developm en t of p rocessing and in terp retati on softw are, to study resistivity i m aging in m etal casing and to p ragm atize cro ssho le electrom agnetic tom ography techno logy.T hu s XBH2000m ade by E M I is u sed in th ree w ell p airs in Gudao and Chengdong O il2 fields,Shengli and ten run s are successfu lly m ade fo r fu ll scale test of cro ssho le electrom agnetic to2 m ograp hy.A ll the tests are m ade under difficu lt environm en t,i.e.①the fo r m ati on is the typ ical low resistivity p rofile.T he fo r m ati on background resistivity is as low as115～28?m,and the electro2
;②
tw o layers of m etal casing.A ll the tests m ade ach ieve the expected goal.T he tests no t on ly p rove the stab ility and reliab ility of the cro ssho le E M too l,bu t also fo r the first ti m e in the w o rld ob tain a com2 p lete set of good cro ssho le E M m easu rem en ts w ith w ell2to2w ell distances as b ig as434m(openho le-openho le)and150m(openho le-m etal cased ho le).T he cro ssho le resistivity i m age from inversi on is u sed to analyse o il and gas in ter w ell distribu ti on and good geo logical resu lt is ob tained indicating a b ig step fo r w ard tow ards p ragm atis m of cro ssho le E M tom ography techno logy.
Subject Ter m s:cro ssho le electrom agnetic tom ography app licati on field test
resistivity
引言
油藏研究的重要技术手段——井间电磁(E M)成像系统是当代地球物理应用技术发展的重要前沿,也是一项极具挑战性的重大研究课题。它采用10H z～10kH z的频率,以较高的精度和分辨率直接测量井间岩石的导电特性,通过对实测数据的反演,得到井间电阻率分布的二维乃至三维图像。可广泛用于研究井间油藏的构造形态、储层展布和裂缝的发育方向;描述油气富集区及井间的流体分布;监测油田的开发动态,指示水驱、蒸汽驱和聚合物驱的波及前沿和方向,分析井间剩余油分布。从而可大幅度提高油田滚动勘探和开发调整中钻探高效井的成功率,达到优化开发方案和提高最终采收率的目的。
众所周知,油藏研究的核心问题,是建立一个与地下地质情况相逼近的油藏模型。以形成描述与预测功能兼备的模拟工具——油藏模拟器,用于指导钻探,优化开发方案和油藏管理,达到提高最终采收率的目的。虽然现代物探、测井和试井技术已能为达到这一目标提供强有力的技术支持,但是限制其精度和效果的主要障碍来自两个方面:一是如何分析与描述地层和油藏的非均质性;二是如何解决井孔与井间信息的不平衡。以井作为油藏特性的分析窗口,突出关键井的作用,结合三维地震数据反演,以井为数据链,推演与预测井间的油藏属性,形成以油藏属性参数为表征的三维数据体,是现今油藏研究(油藏表征与数值模拟技术)的基本模式。但由于地层与油藏实际存在的非均质性,往往使得这种推演与预测的精度受到很大的限制,大大影响了油藏研究的精度与效果。其原因就在于目前石油地球物理的技术系列中,缺乏能对井间地层特性进行直接、有效测量的实用技术,导致在油藏研究的数据库中,以井孔为载体的信息丰度很大,而直接测量的井间信息甚少。为此,必须解决井孔与井间所采集到的信息类型和信息量极不平衡的问题。井间测井技术的重要意义就在于实现井间地层与油藏特性的直接测量,尤其是井间电磁成像测井更能提供反映井间地层流体性质及其它地质特性变化的信息。因此人们普遍认为,这项技术一旦达到实用化阶段,将会引起油藏研究工作的革命性变化。
此外,从测井技术自身的特点来看,精细描述井及其周围地层的地质特性是测井固有的优势,而横向探测能力不足是它的传统弱势,因此井间测井技术的应用,将是当代测井技术的重大突破,它将从根本上改变测井技术横向探测能力不足的固有弱点,把发现油气藏与描述油气藏特性的能力提高到一个新的高度。
井间电磁成像系统除了能实现井间地层导电特性的直接测量,同时还可将发射器与接收器组合在同一口井中,测量井筒周围深处的电阻率,并实现过金属套管测量地层电阻率并成像,展现出在油藏动态监测应用方面的重要前景。
正是具有重大的技术意义和实用价值,美国能源部把井间电磁成像,特别是金属套管井间电磁成像列为“面向21世纪的石油科技战略发展规划”的重点技术研究项目。
井间E M系统的方法原理
1.基本原理
井间E M成像测井系统是将发射器和接收器分别置于两口井中,接收由发射器发射并经地层传播的电磁波,反演后获得有关井间地层电阻率的分布信息,从而实现井间电阻率的直接测量[1](见图1)。由于发射器采用的频率较低,为10H z～10kH z,使得地层电导率(Ρ)对信号的贡献远大于介电常数(Ε)的贡献,即ΞΕνΡ。
发射器一般采用磁偶极子源。若发射器磁偶极矩为M(单位为Am2),在均匀介质中,则接收器B z分量的磁感应强度(单位为nT)
?
6
5
3
?测 井 技 术2000年
图1 井间E M 测量原理示意图
B z =ΛM 4Πr
3e -P -iP
(1+P +iP -2iP 2)(1)式中,r 为发射器—接收器间的距离(单位为m );P 为传播系数,定义为
P =r
1
2ΞΛΡ=r
?
(2)
其中
?=
2 ΞΛΡ
(3)
称为趋肤深度;Λ为磁导率,对于非磁性介质,Λ=4Π×
10-7H m 2。由式(1)可以看出,B z 的幅度近似以e -P
r 3
形式随频率f (角频率Ξ=2Πf )和距离r 衰减,相位
角近似为r ?,表明幅度和相位角都是地层电导率或电阻率的函数。因此,测量B z 的幅度和相位,通过反演则可得到地层电阻率及其变化的信息。
2.
测量准则
为了保证测量结果对地层有一定的分辨率,要求满足
P ≥2,即r ≥2?
(4)
其道理可由式(1)的计算结果(见图2)看出。图2的纵坐标为磁感应强度B z ,横坐标是发射器与接收器间的最小距离即井间距,曲线模数为Ρf 。从图2上可看出,所有的曲线都趋于一个共同的渐近线(最上面的实线),其方程是令P =0时的B z ,即
B z =ΛM 4Πr 3
(5) 与渐近线相平行的虚直线为P =2。当P =0～2时,由于井间距过小或频率太低,这时到达接收器的信
号直耦成分(一次场)过强,
二次散射场太弱,难于区分
图2 发射器偶极矩为1Am 2时,磁感应强度B z 与井间距
r 、
电导率Ρ和频率f 之间的关系(图中横粗线是在偶极距为1000Am 2的情况下接收器的
噪音水平)
不同介质电阻率的变化。因此,为了保证测量结果对地层有符合要求的分辨率,必须设置P ≥2这样一个下限。
另外,只有当B z 值高于接收器的噪声水平或灵敏度,测量结果方可信,为此还必须对B z 设置下限值。接收器对单位发射器强度的灵敏度是10-6
nT ,井中放
置的发射器强度为1000～4000Am 2时,接收器的噪
声水平是10-9nT 。因此B z 应满足
B z ≥10
-9
nT
(5)
分析图2可以看到,对于固定的井间距,Ρf 越小时接收器所接收到的信号B z 越大。意味着当频率f 为定值时,电阻率越小的地层,电磁波所能穿越的井间距越小;或者当地层电阻率一定时,采用的频率f 越低时,电磁波所能穿越的井间距越大,但其分辨率也越低。根据式(4)和式(5)规定的每个测量准则表现在图2上为一个所划定的三角形,相当于井间测量适用的
理论范围。当然,它远远大于实际的有效范围。
测井时,将接收器固定在接收井目的层的某一位置上,通过连续移动发射井中的发射器,完成一条剖面的测量;然后将接收器固定在另一位置,再连续移动发射器完成另一条剖面的测量。如此往复,直到接收器的位置覆盖整个测量井段。一般要求测量井段的长度应为井间距的2倍,如果井间距较大,也要使测量长度尽量接近井间距,以保证有较好的横向分辨率。同时为了
?
753? 第24卷?第5期曾文冲等:井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
保证测量信号的强度和分辨率,要求井间距满足:4?≥
r≥2?。接收器的采样间隔为井间距的5%,测量数据的采样密度一般为019～112m 点。
3.成像原理与分辨率
通过对测量数据的反演获得井间地层二维乃至三
维的电阻率图像。三维成像处理是在假定地层基本满
足轴对称的条件下进行的,这时可把地层电阻率的空
间分布简化为二维子午面上的分布。由于接收器的响
应是二维子午面上电阻率的泛函,如果把子午面离散
化,即把子午面分为许多方格(称为像素,并假定每个
像素的电阻率各为一固定值,响应则为各个像素数值
的多元函数)。这是一个非常复杂的非线性函数,只有
当各像素的电阻率都相等时,其响应方程才趋于方程
(1)。测量过程中,以一定的深度间隔固定接收器的位置,发射器以连续测量的方式进行采样,这样可以得到数量众多的响应方程。通过反演求解方程的未知数,达到计算各像素电阻率值的目的。当然,为了保证求解能取得可信的结果,方程个数必须等于或大于未知数,即符合适定或超定的原则。但是应该指出,信息量巨大、方程结构的非线性和复杂性决定了成像处理方法研究和数据反演工作的难度。
如何提高电磁法的分辨率,是人们普遍关注的问
题。井间E M测量系统的分辨率是应用成像技术通过
计算理论模型的图像分辨率定义的。根据前期的研究
成果(模型反演),初步得到如下的经验法则:垂直分辨
率为井间距的1 10～1 20,而水平分辨率是1 5～1 10的井间距。但随着目前仪器性能的改善,将使分辨率有较大提高。
4.金属套管E M测量与成像
由于金属套管对E M信号产生的强烈衰减和相
移作用,使得实现金属套管井的E M测量成为另一个
技术难题。从当前的实际出发,首先应把实现穿透一层
金属套管作为主要的技术目标。通过前一阶段的研究
工作,在这一领域已经取得较大的进展[2]。主要是:
?基本搞清了金属套管的磁导率、电导率和厚度
对测量结果的影响。研究表明,若存在一层金属套管,
将会导致磁场强度迅速下降,如当频率为45H z时,其
强度相当于没有钢套管时的10%;频率越大则衰减也
越大。
?在胜利油田的现场试验,取得了突破一层金属
套管的重要成果。
?在数据处理方面,如何校正金属套管的影响也
有一定进展,已经初步设计出一层金属套管的处理程
序。
但是加强这方面的研究力度,仍然是今后技术开发的重点。
主要进展
进入90年代,以E M I公司为中心,美国加州伯克利大学及由该校毕业,目前在各国家实验室和工业界工作的科学家、工程师们,开始进行井间电磁成像系统的研究。基本完成了基础理论、数值模拟和可行性研究的大部分工作,并设计和制造了相应的仪器设备,在井间距为25～100m,频率为500H z～20kH z的条件下,进行了一系列有成效的现场试验。在处理方法和软件开发方面,也初步具备二维处理能力。在金属套管井中的井间电磁成像研究也有较大的进展。总之,前期的研究工作证明目前有可能设计制造出工作频率10H z ～10kH z、用于非金属套管井(裸眼井、玻璃钢或塑料套管井)、井间距达400～500m的测量系统;可在典型的油藏岩石剖面中获得井间电阻率成像;分辨出至少相当于1 10～1 20井间距的目标特征,能有效适用于较大范围的油藏单元划分、饱和度的变化和提高采收率开发过程中的动态监测。为此,自1997年胜利油田和E M I、LAU R EL公司合作,开展井间电磁成像系统的应用研究。合作研究包括:由E M I公司根据胜利油田的地质特点进行仪器的设计和制造,在油藏低电阻率剖面中,即地层背景电阻率为1～108?m的裸眼井条件下,开展井间距达400～500m的井间电磁成像工业性试验,并争取在穿透金属套管方面有较大的突破。显然这两个方面都是颇具难度的课题,因为当工作频率一定时,电阻率越小的地层,井间电磁成像系统所能穿越的井间距也越小。若该系统能够在低电阻率的地层剖面中,取得大井间距条件下精度高、质量好的测量结果,仪器性能则能得到具有说服力的验证;由于金属套管对电磁信号产生强烈的衰减和相移作用,使得实现金属套管井的井间电磁测量成为一个很大的技术难题。从实际的情况出发,当前把实现穿透一层金属套管作为现场试验的主要技术目标。
经过双方的共同努力,井间电磁成像系统的应用研究取得明显进展。由美方公司负责设计、制造的XBH2000型井间电磁成像测量系统通过现场验收。该系统由井下大功率谐振式发射器、高灵敏度反馈式3分量接收器和地面采集工作站等组成,采用模块化设计,由台式计算机进行系统控制。共有10个测量频率,
?
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?测 井 技 术2000年
图3 XBH 2000井间E M 成像系统发射器结构图
应用数字遥测装置进行井下—地面—控制微机之间的通讯。井下发射器和接收器的示意图见图3、4。
1998年11月和1999年6、7月,XBH 2000型仪器
分别在胜利油区孤岛、埕东油田的3对井中,成功地进行了10井次井间电磁成像大型工业性试验。地层背景电阻率仅为115～28?m 。三次试验都采集到高精度、高质量的井间电磁数据,达到预期试验目的。
孤岛油田中一区现场试验
孤岛油田是一个大型披覆背斜构造油气藏,基底为古生界奥陶系灰岩突起。构造轴向近北东—南西,南、北部各为断层所封闭,具有构造简单、平缓和油气层埋藏浅的特点。储层为上第三系馆陶组的弱胶结砂岩,属于河流相沉积。是一个高孔隙、高渗透、高粘度、高饱和的疏松砂岩油气藏。
选择的试验井(对)为中92409与中102更409井
,
图4 XBH 2000井间E M 成像系统接收器结构图
属于孤岛油田中一区注聚合物先导试验区,位于油田构造的顶部。上馆陶组油层发育,埋藏深度为1120～1320m ,共划分5个油层组。该井区自1971年10月投产后,先后经历了弹性能量开发、水驱开发和聚合物开发3个阶段。其中尤以水驱开发阶段最长,从1974年9月开始延续约22年,造成油层高度水淹。
1.
信息采集
中92409和中102更409井按设计同步完钻,两井间水平距离147119m ,完钻井深为1380m 。两口井均钻穿上馆陶的5个油层组,其中以主力油层N g 3、N g 4组连通性好,分布稳定,如图5的测井曲线所示。选取N g 3、N g 4作为试验的目的层,测量井段1075～1325m 。地层背景电阻率约为115
～28?m ,目的层电阻率约108?m 。
试验是在1998年11月9～15日进行的,目的是:(1)验证硬件系统的性能;(2)验证井间电磁系统监测油田水淹状况、剩余油或聚合物分布的适用性;(3)探索和分析在金属套管中进行井间电磁测量的可行性与可信性。
?
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图5 中92409中102更2409井的测井曲线
共进行3种不同方式的电磁测量试验:第一种方式,两口井都为裸眼井,工作频率370H z ,测速10m
m in ,采样间隔111m
点,采集28条剖面。第二种方式,一口井下了金属套管,另一口仍为裸眼井,工作频率90H z ,测速8m m in ,采样间隔019m 点,同样采集28条剖面。第三种方式,两口井都下了金属套管,工作频率为10H z 时,采集9条剖面;后采用24H z ,测速6m m in ,采样间隔017m 点,采集14条剖面。测量结果如图6、7所示。
2.井间电磁测量响应分析分析测量结果,可得如下的认识:
●当发射器和接收器处于同一深度时,在每一条剖面上都会出现幅度和相位的极大值显示。
●在测量剖面上,相位比幅度更能反映地层电阻率的变化。
●
在裸眼井—裸眼井的条件下,获得精度高、质量好、能如实反映井间地层电阻率纵横向变化的测量结果。主要根据是:测量结果与正演模型十分逼近;剖面的变化特点与试验井的电阻率测井响应有良好对比性;测量结果有极好的重复性和一致性(见图8);根据
实际统计的重复测量误差为幅度<1%,相位<015°。●在金属套管—裸眼井的条件下,虽然通过对比,表明一层金属套管将吸收80%～90%的电磁能量,使接收信号的强度呈数量级衰减,但同样取得精度甚高、质量好、能较好反映井间地层电阻率变化的测量结果。主要表现在:测量结果(见图7)与裸眼井状态下的响应(见图6)有良好的对比性;根据实际资料统计,自身的重复测量误差(见图9)为幅度<1%,相位<1°
。
图6 孤岛一区两口均为裸眼井的井间E M 试验结果
(T x 表示发射器位置,A 表示信号幅度,Η表示信号相位,下同)
?063?测 井 技 术2000年
图7 孤岛一区裸眼井—金属套井井间
E M 试验结果
图8 裸眼井—裸眼井测量重复性检查,平均幅度差为0168%,平均相位差为013°
(接收器位置R x =1150m
,两次测量时间相隔10h )
图9 裸眼井—套管井测量重复性检查,平均幅度差为117%,平均相位差为115°
(两次测量时间相隔6h ,接收器位置R x =1280m )
?
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图10 套管井一套管井测量重复性检查,平均幅度差为211%,平均相位差为3°
(
两次测量时间间隔215h ,R x =1250m )
图11 孤岛中一区井间E M 试验测量的幅度和相位等值图
●当两口井均下了钢套管后,由于双层金属套管对电磁能量的强烈吸收作用,大大降低信噪比。测量结果实际是反映金属套管的非均质性,如导磁率、导电率和壁厚变化的影响,而基本不是地层电阻率的响应。但自身测量的重复性仍然较好(见10),说明随机干扰较小。
●每种方式的测量时间均持续20～30h ,仪器始终正常工作,证明硬件系统性能稳定、可靠。
3.数据处理与解释
对所采集的大量数据进行反演,包括现场预处理(如图11的幅度和相位等值图),以及采用已开发的软件,对裸眼井—裸眼井和裸眼井—金属套管井两种方式的测量数据进行成像处理等,取得甚为接近油藏实际情况的处理结果。图12、13分别为两种测量方式的
电阻率成像,显示出二者有良好的一致性。
虽然不同版本的软件处理结果不完全一样,但所显示两个主力油层组N g 3、N g 4的电阻率分布模式却基本相同,主要的特点是:呈明显的高电阻显示,并有良好的连通性;N g 4油层组的电阻率数值普遍大于N g 3油层组;N g 3油层组的井间电阻率有明显的变低
现象。
分析表明,这一处理结果比较接近油田开发的现状,与两个主力油层组N g 3、N g 4目前的采收动态相吻合。
如上所述,试验井是属于中一区聚合物驱先导试验区,由于先前长期的水驱开发,使两个主力油层组均已高度水淹,含水率都达90%以上。又因为是长期采用污水回注必然会造成油层电阻率降低。而图12、13
?263?测 井 技 术2000年
图12 孤岛中一区井间
E M 裸眼井—裸眼井试验成像图
图14 埕28-91和埕27-93井的测井曲线图
中N g 3、N g 4的高电阻率显示则是由于近期采用聚合物驱开发的结果。实验室测定表明,聚合物(聚丙烯酰胺)具有高电阻率特点,因此注入聚合物的结果
,将会
图13
孤岛中一区井间E M 裸眼井一套管井试验成像图
图15 埕东油田井间电磁测量数据
引起水淹层电阻率的增高。N g 3是从1992年9月开始进入聚合物驱开发,1997年10月又转注污水(转为后续水驱开发)。N g 4是从1997年7月开始至今仍在进行注聚试验。这样就不难理解,N g 4的井间电阻率普遍明显高于N g 3的原因。最近已经对中102更409井进行测试,日产油016t d ,综合含水达9818%,证明
上述解释的正确性。另外,中92409是属于该试验区的边角井,容易保留相对较多的剩余油和聚合物,才会造成该井N g 3的电阻率由井点向井间明显变低的趋势。总之,通过这次的现场试验,系统验证了仪器性能,各项技术指标均已达到或超过设计要求,并取得突
?
363? 第24卷?第5期曾文冲等:井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
破一层金属套管的重要成果,同时证明了井间电磁成像技术是研究油藏特性的有效技术手段。
埕东油田西区现场试验
埕东油田西区的主要含油层系也为上第三系馆陶组,储层属于河流相砂岩。由上往下分为10个砂层组,地层水矿化度也有明显变大的趋势。目前除第3砂层组系统注水外,其它砂层组基本以天然能量为主进行开发。试验井埕27293和埕28293井位于该区埕2829至埕48井之间的开发空白区,属于滚动扩边井。地层南倾,构造位置较低,处于第3砂层组油水边界外。由于周围无注水井,可以认为钻遇的各油层组基本未受注水影响。设计的主要目的层为N g 5、N g 7,并兼探测N g 8以下的含油气情况,两井的测井曲线图如图14所
示。由于井区内含油砂体多,储层厚度较小相变又较大,油水关系复杂,因此试图通过井间电磁测井,利用井间电阻率成像剖面,了解两井之间含油性的变化,为搞清区块油气层分布特点提供直接依据。
1.
试验情况
埕28291和27293井的井间电磁试验是在1999年6月22～26日进行的,井间距为30916m ,测量井段1140～1460m ,地层背景电阻率约为115～28?m ,目的层电阻率约78?m ,选用的测量频率190H z ,
测速10m m in ,采样间隔111m
点,共采集28条剖面。试验目的:一是了解两井之间含油性的变化,为搞
清区块油气层的分布特点,为寻找油气富集区提供直
接依据。二是在大井间距的条件下,进一步验证硬件系统的性能。三是在井间砂体多、厚度又较小的条件下,考察仪器的分辨率。实测数据示于图15,共采集28条剖面。试验结果表明,在310m 井间距的条件下,由于选用的工作频率偏高,导致接收信号明显减弱,影响实测数据的精度。但总体来说,数据质量仍然较好,幅度
重复误差<115%,相位重复误差≤2°
(见图16)。不仅进一步证实第一次大型试验所取得的认识,而且用实际资料证明,在埕东油田这种典型的低电阻率砂泥岩剖面中,井间距达300m 的条件下,采用井间电磁测量进行油藏研究的可行性。
2.数据处理与解释
反演是在对实测数据进行刻度校正、剔除失真数据点和光顺处理等基础上进行的。成像图比较精楚地显示各砂层组有较好的连通性,以及井间电阻率的变化(见图17)。虽然这是在处理人员不了解地质背景条件下的处理结果,但仍能较好地与油藏的实际情况吻合,表现在:N g 5(1190～1216m )与N g 7(1350～1370m )砂层组不仅连通性较好,而且电阻率相对较高,为油水同层的显示;N g 5砂层组的下部,主要砂层的电阻率由西向东有明显的变低,说明其岩性和含油性均有变差的趋势;N g 7砂层组东西向的电阻率则变化不大,说明其含油性基本相近。分别射开埕28291、27293井N g 7砂层组顶部的2m 及3m 进行测试,油水同出,含水率为76%～72%,与上述认识基本一致。但处理结果的不足之处也比较明显,
主要是分辨率较
图16 埕东油田井间E M 测量重复性检查
(平均幅度差为1.6%,平均相位差为2.1°,两次时间间隔为3h ,接收器位置R x =1200m )
?463?测 井 技 术2000年
图17
埕东油田井间电磁成像图图19 孤岛东区井间电磁测量数据
低,造成层厚明显大于实际地层,同时也反映不出埕东油田下馆陶组主要砂层组上油下水的分布特点。虽然这与处理人员不了解地质背景有一定关系,但是重要的还在于必须进一步提高仪器的分辨率,并进行高分辨率处理
。
图18 东19-16、19-19井的测井曲线图
孤岛油田东区现场试验
孤岛油田东区位于孤岛披覆构造的东翼,是一个
人为划分的不封闭开发单元。主要含油层系为馆陶组的N g 3、N g 4砂层组,属曲流河沉积,储层物性好,胶结疏松,平均孔隙度30%～33%,空气渗透率(1460～
1782)×10-3Λm 2
,原油粘度大,地面原油粘度1500
～4864Pa ?s ,地面原油密度0197～0199g c m 3。该区
于1975年6月投产,1978年投入注水开发。试验井东19216、东19219井位于东区边部的稠油热采开发区,未受注水波及,钻遇N g 3、N g 4油层组,深度1260～1292m 。其中东19219井已钻穿油水界面(约为129015m ),测井曲线图见图18。
1.
试验情况
目的是在前两次现场试验的基础上,加大井间距,以进一步验证仪器性能和检测井区剩余油分布的可行性。试验于1999年7月4～6日在东19216、19219井
进行,井间距达43316m ,地层背景电阻率115～28?m ,目的层电阻率10～208?m ,测量井段1075～1325m ,测速10m m in ,采样间隔111m
点。图19是井间电磁实测数据,共测量18条剖面。由于是在典型低电阻率地层中进行大井间距测量,电磁信号衰减强
?
563? 第24卷?第5期曾文冲等:井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
图20 孤岛东区井间电磁重复性检查
(
平均幅度差为0184%,平均相位差为0198°,两次测量时间间隔为4h ,R x =1225m )
图21 孤岛东区井间电磁成像
烈,但采用24H z 的工作频率,仍然取得精度高、质量
好的测量结果。其中,幅度重复误差<1%,相位重复误
差<115°
(见图20),达到试验目的。应该指出,由于受地层和井况客观条件的限制,选用的工作频率偏低,纵
横比(测量井段与井间距的比值)偏小(约为0131,理想值≥1),在一定程度上影响了成像的纵、横向分辨
率。
2.
数据处理与解释
在预处理的基础上经过数据的反演获得的井间电阻率分布成像图(见图21)能十分清楚地反映目的层的有关地质特性。
?目的层N g 3、N g 4砂层组井间电阻率呈明显、
图22 东19-16、东19-19和东19-18井的电阻率测井曲
线对比图
连续的高电阻显示,表明储层分布稳定,具有良好的连通性。由于该井区基本不受注水的影响,因此从井点—井间都是较好的油层显示,属于剩余油富集区。?从图21中显示出砂层组井间的构造位置,由东
19216井向东19219井(即由南南东—北北西)略有变低的趋势。这一认识是符合实际的,从测井图上可以看出,东19219井N g 3、N g 4砂层组底部1m 已钻遇油水
?663?测 井 技 术2000年
界面。
?井间电阻率由东19216井向东19219井有变高的趋势,主要是与砂层组中的泥质夹层变薄和物性相对变好有关。
事实证明,以上认识与实际的地质情况相符,特别是在2口井之间钻探的东19218井,可作为很好的验证井。图22展示了东19216、19218、19219等3口井的电阻率测井曲线对比图,通过对比分析就可以看出,图21的井间电阻率分布图像与3口井电阻率的横向变化吻合得甚好。同时测试资料也证明,3口井N g 3、N g 4砂层组均为较好的油层,其中构造位置较低的东19219、19218井,由于受底水和油稠的影响,投产后含
水率上升较快外,而东19216井初产为1214t d ,含少
量乳化水。
结论与展望
?在胜利油田的3次大型现场试验,是迄今为止最系统、最具有实用意义的井间电磁试验,是首次在世界范围内取得在典型的低电阻率剖面中、井间距达43316m (裸眼井—裸眼井)和150m (裸眼井—金属套管井,套管壁厚9113mm )、重复性好、精度高的完整测量数据。这意味着井间电磁系统在高电阻率剖面中将有更大的跨孔能力。但由于地层属于典型的低电阻率剖面,造成在大井间距条件下所采用的工作频率偏低,在一定程度上会影响成像的分辨率。
?现场试验的成功,证明井间电磁成像系统是油藏研究的重要技术手段。可用于监测油田的开采动态,
分析剩余油分布,寻找油气富集区,提高钻探高效井成
功率和油田的采收率。
?有了5对井次完整、系统的实测数据为依据,井间电磁数据处理、解释方法的研究将突破单纯的试验模拟和计算机推演状态。特别是在同一对井中,同时取得裸眼、一层和二层金属套管共三套完整、可对比的井间电磁实测数据,为突破金属套管的测量,分析和研究金属套管的影响和校正方法,提供了系统和可靠的依据。
?在试验的基础上,对井下接收器又进行了重大改进,这将使井间电磁成像系统的噪声水平大幅度下降,穿透井间的距离和金属套管的能力有明显的增大。若这些性能得到实践的证实,并在提高仪器分辨率、抗震性能及工艺方面作进一步优化,则井间电磁成像系统的硬件技术将达到实用化的水平。
?目前的关键在于加快井间二维电阻率成像处理方法的研究和软件开发,继续探索校正金属套管影响的有效方法,进一步实现井间电磁的高分辨率的反演,以满足油藏研究的要求。
参
考
文
献
1M W ilt ,K iha L ee ,D A lum baugh .C ro ssho le E lectrom ag 2netic Tomography :A N ew T echno logy fo r O ilfield Charac 2terizaton .T he L ead ing E d g e ,1995,3
2W u X ,T H abashy .Influence of Steel Casings on E lectro 2m agnetic Signal
.Geop hy sics ,60(3):871—8853魏宝君,张庚骥,曾文冲.井间电磁成像的迭代反演算法.地
球物理学报,1999,42(5)
(收稿时间:2000207230 本文编辑 缪文芳)
中国石油学会测井专业委员会射孔分会第二届年会召开
2000年9月11日～16日,由中国石油学会测井专业委员会射孔分会主办、江汉测井工程处承办的射孔分会第二届年会在湖
南省张家界市召开。来自全国各油田、研究院所、厂矿企业以及石油工业出版社、《测井技术》编辑部等26个单位的46名代表参加了会议。胜利石油管理局副总工程师、射孔分会主任王志信及江汉测井工程处陈大华处长出席会议并作了重要讲话。
本届年会共发布论文22篇,经过专家组的评审,分别评出一等奖5篇,二等奖10篇,优秀论文7篇。
会上,代表们审议通过了王志信主任所作的射孔分会第二届年会工作报告及孙吉兴秘书长所作的财务工作报告。根据部分单位提交的入会申请,委员们讨论审批了蓬莱石油机械厂、西安佳特公司及西安通源公司为新的会员单位。同时还通过了分会部分委员变更的名单。
会议期间,与会代表还对二十一世纪射孔技术的发展前景、如何在开发西部战略中发挥射孔技术的作用及如何加强国内外射孔技术的交流与合作等问题进行了富有成效的座谈;对下届年会的工作安排等事宜进行了商讨,初步拟定2001年9月在西安召开“射孔新技术、新产品交流展示会”,并争取邀请国外有关专家参加,将会议扩展成为国际型的学术会议。
(原宏壮 李兴俭 供稿)
?
763? 第24卷?第5期曾文冲等:井间电磁成像测井的应用研究与现场试验
作者简介
赵文杰 高级工程师,1963年生。1989年毕业于石油大学应用地球物理测井专业,获硕士学位。现在胜利石油管理局测井公司从事测井资料解释和研究工作。(地址:山东东营胜利测井公司资料解释研究中心 邮编:257096 电话:0546-8761771)
史建忠 工程师,1969年生。1993年毕业于石油大学勘探系测井专业。现从事地质综合研究工作。(地址:山东省东营市胜利石油管理局地质科学研究院 邮编:257015)
韩志明 硕士,1971年生。1993年毕业于石油大学(华东)矿场地球物理测井专业。目前在辽河石油勘探局测井公司研究所从事测井解释与研究工作。(地址:辽宁省辽河石油勘探局测井公司研究所 邮编:124011)
赵 军 博士,1970年生。1992年毕业于西南石油学院测井专业,1998年获西南石油学院石油工程博士学位。现主要从事测井资料综合解释及储量参数研究工作。现任塔里木油田分公司勘探开发研究院测井中心副主任。(地址:新疆库尔勒市塔里木油田勘探开发研究院测井中心 邮编:841000 电话:0996-*******(O) 2172247(H))
刘继生 工程师,1967年生。1989年毕业于四川大学数学系,1996年获吉林大学理学硕士学位。现为吉林大学物理系博士研究生。曾完成“模拟固井水泥胶结方法研究”、“固井水泥胶结刻度井群研制”、“套管井偶极子横波测井方法研究”项目。现从事油、水井固井质量综合评价方法研究工作。(地址:黑龙江省大庆市萨尔图区丰收村生产测井研究所计算站 邮编:163153)
邵维志 高级工程师,1963年生。1987年毕业于石油大学(华东)地球物理测井专业。一直从事测井处理与解释的生产和科研工作。近年来主要从事成像测井解释工作。(地址:天津大港测井公司资料评价中心 邮编:300280 电话:0222 25962668)
周永新 1963年生。1988年毕业于江汉石油学院测井专业。现从事生产测井解释及研究工作。(地址:中原油田测井公司解释中心 邮编:457001 电话:0393-*******)
曾文冲 1938年生,1958年毕业于北京石油学院矿场地球物理专业,教授级高级工程师。曾任胜利油田副总工程师,国家矿产资源委员会油气储委委员等,是多所高等院校的兼职教授,第九届全国人大代表。长期从事测井分析与地层评价工作,先后完成20多项科研课题,解决诸多学科性难题。获国家科技进步特等奖一项,国家科技攻关先进奖1项,省、部级科技进步一等奖2项、二等奖2项、三等奖1项等。在国内外发表论文55篇,撰写专著4部。1986年被授予国家级有突出贡献的中青年科技专家,享受国务院特殊津贴。(地址:山东东营胜利油田石油管理局 邮编:257015)
余卫东 工程师,1968年生,1992年毕业于上海同济大学计算机应用专业,现在江汉测井研究所从事核测井软件与理论计算工作。发表过多篇专业论文和译文。现为西安交通大学核能科学与工程专业研究生。(地址:湖北潜江市向阳村江汉测井研究所 邮编:433123 电话:0728-*******-2617)
运华云 高级工程师,1959年生。1982～1992年在胜利地质院从事地质研究工作,1992年至今在测井公司从事测井资料解释和研究工作。现任胜利测井公司副经理。(地址:山东省东营市胜利油田测井公司 邮编:257096 电话:0546—8761775)
王连生 工程师,1966年生。1989年毕业于长春地质学院石油地质专业,从事钻井地质技术研究和管理工作。现为吉林大学98级在读硕士研究生。(地址:黑龙江省大庆市钻井二公司地质室 邮编:163413)
宋延杰 硕士,副教授,1963年生。1988年毕业于大庆石油学院测井专业并获硕士学位。现从事测井资料解释及研究工作。(地址:黑龙江省安达市大庆石油学院勘探系 邮编: 151400)
尤 征 工程师,1969年生。1993年毕业于石油大学(华东),1996年毕业于石油大学(北京),获煤田、油气地质与勘探专业硕士学位。主要从事储层沉积学研究。现在中油测井公司工作,主要从事成像、倾角等测井地质学研究。(地址:北京石景山区京原路3号4351# 邮编:100043 电话:010-******** 或010-********-60289或60411)
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第24卷?第5期作 者 简 介