駱慶鋒,陳輝,李留,范宇翔,王飛,袁曉波

(中國石油集團測井有限公司隨鉆測井中心,陜西西安710054)

0 引 言

隨鉆測井技術主要用于地質導向和地層評價,是當今石油勘探開發(fā)中不可替代的技術之一[1]。隨鉆方位伽馬測井是隨鉆測井中的首選項目,當伽馬成像儀器在儲層中鉆進時,根據(jù)實時方位伽馬曲線以及伽馬成像圖反映出軌跡與地層接觸關系,指導地質導向作業(yè)。伽馬成像隨鉆測井儀采用多個探測器,測量井周不同方位的自然伽馬,通過實時傳輸數(shù)據(jù)能夠判斷地層巖性,分辨上下界面巖性特征,有效發(fā)現(xiàn)儲層的上部蓋層。除了識別巖性、計算泥質含量等常規(guī)伽馬測井應用外,還可對伽馬測量值進行成像處理,計算地層傾角,用于構造分析研究[2]。

伽馬成像隨鉆測井儀配套的數(shù)據(jù)處理軟件主要分為測井數(shù)據(jù)實時成像、存儲數(shù)據(jù)成像處理、環(huán)境影響因素校正、成像解釋等模塊,根據(jù)現(xiàn)場施工情況能夠選擇各處理模塊的工作方式,提高現(xiàn)場資料處理及解釋效率。

1 軟件架構

隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件主要包括4個模塊:實時成像模塊、存儲數(shù)據(jù)成像處理模塊、成像解釋模塊及環(huán)境影響因素校正模塊(見圖1)。

圖1 軟件基本架構

實時成像模塊針對隨鉆測井過程中實時上傳的4條伽馬及深度、工具面等數(shù)據(jù),克服縱向及軸向數(shù)據(jù)稀疏的困難,通過有效的二維插值(深度方向、井周方向)豐富數(shù)據(jù)[3],然后基于計算機成像技術,實現(xiàn)伽馬成像;針對儀器滑動鉆進情況,通過近似計算算法實現(xiàn)儀器測量值在儀器坐標系與大地坐標系之間的轉換,使儀器滑動鉆進時測量數(shù)據(jù)以大地坐標系為基準。

存儲數(shù)據(jù)成像處理模塊針對隨鉆伽馬成像儀器井周8或16個方位存儲數(shù)據(jù),實現(xiàn)縱向等時采樣到等深采樣的轉換,并針對儀器滑動鉆進情況存儲數(shù)據(jù),利用近似計算算法實現(xiàn)坐標轉換。

成像解釋模塊基于隨鉆伽馬成像儀器機械設計,近似計算出地層自然伽馬貢獻點與各個伽馬傳感器測量點的距離,結合伽馬傳感器的測量數(shù)據(jù),計算出地層傾角。

校正模塊基于井眼尺寸、鉆井液比重環(huán)境因素等校正圖版,校正環(huán)境因素影響下的測井資料,使得測量數(shù)據(jù)可以較為精確地反映地層信息[4]。

2 功能模塊實現(xiàn)

2.1 實時成像模塊

該模塊輸入數(shù)據(jù)為隨鉆測井實時傳輸數(shù)據(jù)文件,主要數(shù)據(jù)包括深度、4條帶有方位信息的伽馬曲線以及工具面等數(shù)據(jù)。

(1)井周二維插值。首先利用二維插值算法,豐富井周和井軸方向的伽馬測量值,形成二維數(shù)據(jù)矩陣(深度、伽馬);然后基于C++語言編程進行圖像化轉換[5],實現(xiàn)伽馬成像。

(2)坐標轉換。其主要作用為將儀器坐標系下測得的伽馬數(shù)據(jù)轉換為大地坐標系下的伽馬數(shù)據(jù)。首先基于大地坐標系,確定扇區(qū);其次基于儀器坐標系,得到隨鉆方位伽馬儀探測的數(shù)據(jù)及其方位;然后根據(jù)磁力計測量的某一個伽馬傳感器的方位信息及其與其他傳感器的位置關系,確定其他傳感器的方位;最終將儀器坐標系旋轉到大地坐標系,得到大地坐標系下的伽馬數(shù)據(jù)信息。

(3)采樣方式轉換。由于實際的鉆井過程受到多種因素的影響,鉆進速度不恒定,存儲數(shù)據(jù)如果為等時采樣,那么在同一口井中,相同的時間采樣間隔內,采樣點之間的實際深度是變化的。同理,在相同的距離內,采樣點的數(shù)目也不一致,這對數(shù)據(jù)處理解釋(如深度校深、地層對比等)造成諸多不便。有必要對采樣方式進行調整,按照等深度采樣,有利于測井數(shù)據(jù)的后期處理及對比分析。

2.2 存儲成像模塊

該模塊的輸入數(shù)據(jù)文件為鉆后隨鉆方位伽馬測井儀存儲的數(shù)據(jù)文件。文件中包括了井周8方位或者16方位的存儲數(shù)據(jù)、深度及工具面等信息。首先基于輸入的測井數(shù)據(jù),進行采樣方式轉換,即由儀器測量的等時采樣數(shù)據(jù)轉換為等距采樣數(shù)據(jù);然后利用二維插值方法,豐富井周方向和井軸方向的測井數(shù)據(jù);根據(jù)實際情況分析是否需要進行坐標系轉換;最終形成一個大型二維矩陣,基于計算機成像技術,實現(xiàn)方位伽馬成像。

由于鉆后隨鉆方位伽馬測井儀器存儲數(shù)據(jù)較為豐富(8或者16方位伽馬數(shù)據(jù)),因此利用該模塊得到的方位伽馬成像比實時成像模塊(4個方位)得到的方位伽馬成像精度要高,可用于構造研究。

2.3 成像解釋模塊

該模塊的輸入數(shù)據(jù)文件為處理后的成像數(shù)據(jù)資料,包括實時數(shù)據(jù)成像以及存儲數(shù)據(jù)成像資料,還需要井眼、井斜以及儀器參數(shù)等信息。該模塊主要設計思路為首先基于處理后的成像資料,由處理解釋人員人工拾取地層的層位信息(類似于電成像資料的處理解釋);然后基于伽馬傳感器的位置、儀器的設計參數(shù)及井徑等數(shù)據(jù),計算地層自然伽馬貢獻點與各個伽馬傳感器測量點的距離,結合伽馬傳感器的測量數(shù)據(jù),計算出視地層傾角;最后結合井斜等數(shù)據(jù),計算出真地層傾角(見圖2)。

圖2 成像解釋模塊

圖3 ×1井實時地質導向圖

3 軟件應用

隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件在配合隨鉆伽馬成像儀器現(xiàn)場應用中表現(xiàn)突出,取得顯著成績。2018年隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件在四川、長慶、塔里木、青海等地共完成22井次資料處理,累計處理水平作業(yè)進尺31 000 m,為地質導向提高可靠的數(shù)據(jù),實現(xiàn)鉆遇率90%。

2018年9月,公司在四川頁巖氣×1井進行示范井作業(yè),采用“伽馬成像+機械螺桿”的方式,進行水平段作業(yè)?！?井屬于威遠構造,位于川中隆起區(qū)的川西南低陡褶帶。目的層屬于構造單斜坡,由高點向構造低點鉆進,鉆進方向地層傾角在5°～8°。層厚3～4 m,最佳位置層厚2 m。

利用隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件實時進行處理,在定向和復合2種鉆進模式下,軟件均能得到4條準確的方位伽馬曲線,現(xiàn)場作業(yè)人員利用軟件處理結果進行處理分析和成像解釋,對井眼軌跡做出及時的調整,完成3 929～4 587 m水平井段的作業(yè)(見圖3)。伽馬成像測井技術的應用較前期該平臺作業(yè)時長節(jié)約30%以上,同時鉆遇率達到新高。

圖4 ×2井實時地質導向圖

設計水平段長1 500 m,隨鉆作業(yè)過程中利用隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件,對現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進行實時處理,指導進行軌跡與地層接觸關系判斷,同時利用伽馬成像圖進行地層傾角拾取,為導向決策提供可靠的依據(jù)。經過多次及時準確井眼軌跡調整,水平段總體油氣顯示好。甲方在原設計基礎上決定水平段加深300 m,水平段總長1 800 m(見圖4)。儲層鉆遇率100%。

4 結論與認識

(1)隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件將測井資料實時傳輸和綜合分析應用,實現(xiàn)快速、準確認識油氣層展布情況和油藏特征,達到隨鉆解釋評價油氣層的目的。

(2)現(xiàn)場應用表明,隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件可以有效解決地質導向入靶及水平軌跡控制的難題,采用鉆前建模與數(shù)據(jù)處理軟件相結合方式進行地質導向,可以很好地解決水平段軌跡控制問題,有效降低鉆井成本。