駱慶鋒,陳輝,李留,范宇翔,王飛,袁曉波

(中國石油集團(tuán)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(shù)主要用于地質(zhì)導(dǎo)向和地層評價(jià),是當(dāng)今石油勘探開發(fā)中不可替代的技術(shù)之一[1]。隨鉆方位伽馬測井是隨鉆測井中的首選項(xiàng)目,當(dāng)伽馬成像儀器在儲層中鉆進(jìn)時(shí),根據(jù)實(shí)時(shí)方位伽馬曲線以及伽馬成像圖反映出軌跡與地層接觸關(guān)系,指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)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(shí)時(shí)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(jì)算泥質(zhì)含量等常規(guī)伽馬測井應(yīng)用外,還可對伽馬測量值進(jìn)行成像處理,計(jì)算地層傾角,用于構(gòu)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?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(gòu)

隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件主要包括4個模塊:實(shí)時(shí)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(gòu)

實(shí)時(shí)成像模塊針對隨鉆測井過程中實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)成像技術(shù),實(shí)現(xiàn)伽馬成像;針對儀器滑動鉆進(jìn)情況,通過近似計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)儀器測量值在儀器坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換,使儀器滑動鉆進(jìn)時(shí)測量數(shù)據(jù)以大地坐標(biāo)系為基準(zhǔn)。

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(shí)現(xiàn)縱向等時(shí)采樣到等深采樣的轉(zhuǎn)換,并針對儀器滑動鉆進(jìn)情況存儲數(shù)據(jù),利用近似計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

成像解釋模塊基于隨鉆伽馬成像儀器機(jī)械設(shè)計(jì),近似計(jì)算出地層自然伽馬貢獻(xiàn)點(diǎn)與各個伽馬傳感器測量點(diǎn)的距離,結(jié)合伽馬傳感器的測量數(shù)據(jù),計(jì)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(shí)現(xiàn)

2.1 實(shí)時(shí)成像模塊

該模塊輸入數(shù)據(jù)為隨鉆測井實(shí)時(shí)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(jìn)行圖像化轉(zhuǎn)換[5],實(shí)現(xiàn)伽馬成像。

(2)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。其主要作用為將儀器坐標(biāo)系下測得的伽馬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的伽馬數(shù)據(jù)。首先基于大地坐標(biāo)系,確定扇區(qū);其次基于儀器坐標(biāo)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(jì)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(guān)系,確定其他傳感器的方位;最終將儀器坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到大地坐標(biāo)系,得到大地坐標(biāo)系下的伽馬數(shù)據(jù)信息。

(3)采樣方式轉(zhuǎn)換。由于實(shí)際的鉆井過程受到多種因素的影響,鉆進(jìn)速度不恒定,存儲數(shù)據(jù)如果為等時(shí)采樣,那么在同一口井中,相同的時(shí)間采樣間隔內(nèi),采樣點(diǎn)之間的實(shí)際深度是變化的。同理,在相同的距離內(nèi),采樣點(diǎn)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(jìn)行調(diào)整,按照等深度采樣,有利于測井?dāng)?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?dāng)?shù)據(jù),進(jìn)行采樣方式轉(zhuǎn)換,即由儀器測量的等時(shí)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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?dāng)?shù)據(jù);根據(jù)實(shí)際情況分析是否需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換;最終形成一個大型二維矩陣,基于計(jì)算機(jī)成像技術(shù),實(shí)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(shí)時(shí)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(gòu)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(shí)時(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)參數(shù)及井徑等數(shù)據(jù),計(jì)算地層自然伽馬貢獻(xiàn)點(diǎn)與各個伽馬傳感器測量點(diǎn)的距離,結(jié)合伽馬傳感器的測量數(shù)據(jù),計(jì)算出視地層傾角;最后結(jié)合井斜等數(shù)據(jù),計(jì)算出真地層傾角(見圖2)。

圖2 成像解釋模塊

圖3 ×1井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向圖

3 軟件應(yīng)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(yīng)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(jì)處理水平作業(yè)進(jìn)尺31 000 m,為地質(zhì)導(dǎo)向提高可靠的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)鉆遇率90%。

2018年9月,公司在四川頁巖氣×1井進(jìn)行示范井作業(yè),采用“伽馬成像+機(jī)械螺桿”的方式,進(jìn)行水平段作業(yè)?！?井屬于威遠(yuǎn)構(gòu)造,位于川中隆起區(qū)的川西南低陡褶帶。目的層屬于構(gòu)造單斜坡,由高點(diǎn)向構(gòu)造低點(diǎn)鉆進(jìn),鉆進(jìn)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(shí)時(shí)進(jìn)行處理,在定向和復(fù)合2種鉆進(jìn)模式下,軟件均能得到4條準(zhǔn)確的方位伽馬曲線,現(xiàn)場作業(yè)人員利用軟件處理結(jié)果進(jìn)行處理分析和成像解釋,對井眼軌跡做出及時(shí)的調(diào)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(shù)的應(yīng)用較前期該平臺作業(yè)時(shí)長節(jié)約30%以上,同時(shí)鉆遇率達(dá)到新高。

圖4 ×2井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向圖

設(shè)計(jì)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(jìn)行實(shí)時(shí)處理,指導(dǎo)進(jìn)行軌跡與地層接觸關(guān)系判斷,同時(shí)利用伽馬成像圖進(jìn)行地層傾角拾取,為導(dǎo)向決策提供可靠的依據(jù)。經(jīng)過多次及時(shí)準(zhǔn)確井眼軌跡調(diào)整,水平段總體油氣顯示好。甲方在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)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(jié)論與認(rèn)識

(1)隨鉆伽馬成像數(shù)據(jù)處理軟件將測井資料實(shí)時(shí)傳輸和綜合分析應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確認(rèn)識油氣層展布情況和油藏特征,達(dá)到隨鉆解釋評價(jià)油氣層的目的。

(2)現(xiàn)場應(yīng)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(zhì)導(dǎo)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(jié)合方式進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)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。