王小寧

(中國石油集團(tuán)測井有限公司測井技術(shù)研究院,陜西西安710077)

0 引 言

巖石物理學(xué)家和測井分析家協(xié)會(huì)(Society of Petrophysicists and Well Log Analysts,SPWLA)成立于1959年,總部設(shè)在美國休斯頓,是石油地球物理測井領(lǐng)域非常權(quán)威的國際學(xué)術(shù)組織。SPWLA致力于石油地球物理學(xué)科的發(fā)展,旨在提升石油天然氣行業(yè)和科學(xué)界對(duì)巖石物理學(xué)的認(rèn)識(shí)和價(jià)值,為石油和礦產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)人員提供信息服務(wù)。1960年以來,SPWLA每年都會(huì)召開一次測井年會(huì),由于年會(huì)上交流的論文都是最新研究成果,因此,年會(huì)被看作是了解國際先進(jìn)測井技術(shù)進(jìn)展的窗口。

第62屆SPWLA測井年會(huì)于2021年5月17日至20日由美國波士頓分會(huì)承辦,線上召開。來自全球40多個(gè)國家和地區(qū)的油公司、測井服務(wù)公司、科研單位及高校的1 000多位巖石物理學(xué)家、地層評(píng)價(jià)專家和工程技術(shù)人員在線參加了年會(huì),其中來自中國石油集團(tuán)有限公司、中國海洋石油集團(tuán)有限公司、中國石油大學(xué)等單位的作者有11人。

會(huì)議安排了4個(gè)專題講座:①巖石物理中的不確定性:統(tǒng)計(jì)分析方法;②巖石物理在能源轉(zhuǎn)型中的作用;③SPWLA機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能研討會(huì);④從經(jīng)驗(yàn)方法到概率方法的巖石物理巖石分類(包括驗(yàn)證)等。第62屆SPWLA測井年會(huì)從機(jī)器學(xué)習(xí)、案例研究、完井巖石物理與儲(chǔ)層監(jiān)測、深層儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、套管外地層評(píng)價(jià)、常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、非常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、測井新技術(shù)、老油田的油層巖石物理等9個(gè)方面進(jìn)行了技術(shù)報(bào)告交流和論文展示。

2021年的SPWLA技術(shù)委員會(huì)由38位巖石物理學(xué)家和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)專家組成,每篇收到的摘要獲得至少14個(gè)專家的評(píng)分,錄用標(biāo)準(zhǔn)為50分。第62屆年會(huì)共收到論文摘要251篇,正式錄用論文129篇,最終在線交流118篇。年會(huì)評(píng)選出2020年第61屆SPWLA測井年會(huì)優(yōu)秀論文,同時(shí)宣布,第63屆SPWLA測井年會(huì)將于2022年6月11日至15日在挪威的斯塔萬格(Stavanger)召開。

1 專題學(xué)術(shù)報(bào)告交流

1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)展(21篇)

受新冠肺炎疫情和低油價(jià)的影響,2020年世界測井服務(wù)業(yè)務(wù)受到很大影響,降低作業(yè)成本,提高生產(chǎn)效率成為各大測井公司運(yùn)營的主要目標(biāo)之一。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)在測井行業(yè)的深入應(yīng)用,降低測井成本、提高測井時(shí)效的智能化測井技術(shù)得到快速發(fā)展。第61屆SPWLA年會(huì)共交流機(jī)器學(xué)習(xí)方面的論文7篇,第62屆年會(huì)機(jī)器學(xué)習(xí)的論文增長至21篇。

挪威科技大學(xué)的Kurdistan Chawshin等[1]提出了一種使用3D全巖心CT掃描圖像進(jìn)行巖性分類的深度學(xué)習(xí)方法,研究了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在巖相自動(dòng)分類中的應(yīng)用;通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí),了解卷積衍生的3D特性與專家判斷出巖相類別之間的關(guān)系;使用經(jīng)過訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器預(yù)測挪威大陸架的一組未知的3D巖心CT數(shù)據(jù)的巖相,訓(xùn)練模型可以進(jìn)行高精度的巖相分類,誤差約為3%。該方法與手動(dòng)巖心分類相比,能夠更準(zhǔn)確地描述巖石各向異性,減少巖心分析的時(shí)間和成本,提高整體決策水平。

非常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)一般是利用測井資料計(jì)算總有機(jī)碳含量、巖石密度、孔隙度和飽和度,通過調(diào)整解釋模型參數(shù),實(shí)現(xiàn)測井曲線計(jì)算的飽和度與密閉取心飽和度匹配?？捣剖凸镜腅dwin Ortega[2]采用了自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的非常規(guī)儲(chǔ)層巖心數(shù)據(jù)計(jì)算流程,所有巖心測量得到的礦物、地球化學(xué)和飽和度等數(shù)據(jù)都使用Spotfire?軟件按照相同條件集成到數(shù)據(jù)庫中;將集成巖心數(shù)據(jù)庫引入數(shù)據(jù)科學(xué)軟件包JMP?,建立基礎(chǔ)礦物和流體的關(guān)系,快速識(shí)別儲(chǔ)層非碳酸鹽無機(jī)化合物,簡化礦物體積計(jì)算。

隨鉆偶極聲波測井儀器是單極和四極測量的補(bǔ)充,可提供橫波的各向異性測量。斯倫貝謝公司的Lin Liang等[3]開發(fā)出一種基于物理驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,以提高隨鉆測井偶極聲波數(shù)據(jù)的解釋精度。用一種各向異性尋根模式搜索算法生成地層縱波色散曲線,該曲線可將高角度井和水平井中強(qiáng)各向異性地層中的色散測量結(jié)果與已知的工具模型相匹配。經(jīng)過質(zhì)量控制和驗(yàn)證,將綜合數(shù)據(jù)集用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練。利用這種高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,將反演算法與聚類算法相結(jié)合,從寬帶色散分析算法中標(biāo)記和提取地層彈性波(或縱波)模式。這種新方法可以自動(dòng)標(biāo)記地層彈性模式,并同其他相關(guān)參數(shù)(如鉆井液慢度)一起自動(dòng)轉(zhuǎn)換為地層撓曲波形式,無需用戶干預(yù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法的最新進(jìn)展以及Python中圖像處理模塊的可用性表明,訓(xùn)練裸眼井測井?dāng)?shù)據(jù)識(shí)別紫外線熒光巖心圖像的變化,可識(shí)別復(fù)雜儲(chǔ)層中碳?xì)浠衔?。Universidad de America的Angelica Castro等[4]提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的新方法,類似于使用面部識(shí)別算法,用于預(yù)測砂巖中碳?xì)浠衔锱c基本測井?dāng)?shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系,無需使用任何明確的解析表達(dá)式。這項(xiàng)研究介紹了巖石物理學(xué)新方法:在不依賴明確解析表達(dá)式的情況下預(yù)測油氣產(chǎn)出。通過基本測量和熒光照片預(yù)測復(fù)雜巖石性質(zhì),為石油公司在減少人員和開支的同時(shí),快速有效地做出勘探和評(píng)估決策,開辟了一條新途徑。

對(duì)地質(zhì)情況復(fù)雜的儲(chǔ)層進(jìn)行巖相分類需要很長時(shí)間。斯倫貝謝公司的Yuki Maehara等[5]將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于日本東北部陸上火山巖地層測井曲線巖相分類,輝綠巖和板狀熔巖有類似的硬度/阻抗,手動(dòng)分類困難;機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)選定的5個(gè)測井參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚類分析,交叉熵聚類首次使用K均值聚類輸出進(jìn)行初始化,由此產(chǎn)生的類由高斯混合模型進(jìn)一步細(xì)化,隨后由隱藏的馬爾可夫模型進(jìn)一步細(xì)化,該模型考慮了連續(xù)深度之間的類的序列依賴性,成功識(shí)別出板狀熔巖和輝綠巖之間的測井響應(yīng)差異。這一結(jié)果通過巖心薄片觀測得到證實(shí),無人監(jiān)督方法有助于在缺乏成像測井資料的油井中確定區(qū)域巖相分布以及油藏流體動(dòng)態(tài)特征。

1.2 案例研究(14篇)

隨著技術(shù)飛速發(fā)展、人員不斷變化以及COVID-19大流行對(duì)石油和天然氣行業(yè)的影響,技術(shù)人員學(xué)習(xí)模式已經(jīng)從現(xiàn)場結(jié)構(gòu)化課程轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€、按需短期課程培訓(xùn)。SPWLA教育小組,編寫了“未來巖石物理學(xué)家的技能指南”[6]。該指南涵蓋地球科學(xué)和工程作業(yè)、基礎(chǔ)巖石物理數(shù)據(jù)采集、綜合地層評(píng)價(jià)、地層評(píng)價(jià)中的隨鉆巖石物理和地質(zhì)導(dǎo)向、儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)監(jiān)測、綜合巖石物理建模和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的巖石物理等主題。它對(duì)于有興趣通過學(xué)習(xí)成為巖石物理學(xué)家的學(xué)生、有興趣為巖石物理學(xué)家制定培訓(xùn)計(jì)劃的公司以及有興趣為巖石物理學(xué)家制定技能評(píng)估計(jì)劃的組織來說,都非常有用。

哥倫比亞Casabe油田的出砂量大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)井質(zhì)量和施工安全,斯倫貝謝公司的Cristian Andrés Escarraga等[7]采用新一代水泥評(píng)估和孔隙度儀器,通過對(duì)測井?dāng)?shù)據(jù)綜合分析,得到裸眼井壁的幾何形狀,識(shí)別與套管變形、腐蝕和水泥退化有關(guān)的套管外的孔洞發(fā)育情況。修復(fù)孔洞,并優(yōu)化生產(chǎn)流程后,油井停止工作時(shí)間從40%減少到10%,油井除砂操作從每年3.4次減少到1.4次。

哈利伯頓公司的Roddy Hebert等[8]利用井周超聲波掃描儀器獲得的阻抗數(shù)據(jù)和脈沖渦流儀器測量到的光纖電纜夾具位置,定位光纖具體位置,保證在不損壞光纖電纜的情況下實(shí)施定向射孔。

1.3 完井巖石物理與儲(chǔ)層監(jiān)測(6篇)

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Mehdi Teymouri等[9]開發(fā)了一套孔隙尺度的數(shù)值模擬軟件,能夠可靠評(píng)價(jià)各向異性和非均質(zhì)碳酸鹽巖地層在孔隙壓力和動(dòng)態(tài)流動(dòng)下的力學(xué)性質(zhì)。

儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)飽和度準(zhǔn)確監(jiān)測對(duì)于優(yōu)化儲(chǔ)層管理至關(guān)重要。沙特阿美公司的Yahia Eltaher等[10]介紹了2家測井供應(yīng)商的最新脈沖中子測井儀器,并進(jìn)行了比較研究,評(píng)估其能力和性能。新型儀器提高了測井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量,改進(jìn)了能譜數(shù)據(jù),可獲得更好的地層孔隙度響應(yīng)結(jié)果。

1.4 常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)(28篇)

常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方面,第62屆SPWLA年會(huì)注重對(duì)基礎(chǔ)地球物理理論的討論和分析,以及對(duì)常規(guī)測井參數(shù)的深入研究和探討。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Isa Silveira Araujo等[11]采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,對(duì)儲(chǔ)層條件下巖石的潤濕性進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果包括:量化純礦物的潤濕性,量化儲(chǔ)層溫度對(duì)潤濕性的影響,確定石油組分對(duì)潤濕性的影響,用實(shí)驗(yàn)結(jié)果交叉驗(yàn)證分子動(dòng)力學(xué)模擬的潤濕性結(jié)果。結(jié)果表明,石英、方解石和長石在室溫下的癸烷-水-礦物之間的交會(huì)角在20°～70°,表明這些礦物的表面親水。溫度對(duì)水滴形成的交會(huì)角有顯著影響,溫度從300 K升高到380 K會(huì)使石英、長石和方解石表面的接觸角度減少約30%。通過了解原油組分、儲(chǔ)層溫度、巖石結(jié)構(gòu)等多種因素對(duì)巖石潤濕性的綜合影響,可以改進(jìn)儲(chǔ)層模型,更準(zhǔn)確地評(píng)估流量特性。

科威特大學(xué)的Ali Garrouch等[12]應(yīng)用維度分析,推導(dǎo)出使用裸眼井測井資料估算滲透性的替代模型。該模型基于基本的巖石結(jié)構(gòu)參數(shù)和巖石類型,構(gòu)建了反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過測量體積密度、光電吸收截面指數(shù)、核磁共振測井屬性和地層水視電阻率等裸眼井測井資料估算流動(dòng)區(qū)域指數(shù)FZI。反過來,FZI可用于估算離散的巖石類型和平均特征孔喉半徑。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Andres Gonzalez等[13]采用基于圖像的特性、RCA數(shù)據(jù)和基于CT掃描的體積密度,通過迭代工作流程優(yōu)化巖石分類;引入了一種魯棒性優(yōu)化方法評(píng)估巖石類型和巖石物理特性;自動(dòng)使用全巖心CT掃描圖像來增強(qiáng)對(duì)石油物理特性的估計(jì),并將全巖心CT掃描圖像與測井?dāng)?shù)據(jù)和RCA數(shù)據(jù)集成起來進(jìn)行巖石自動(dòng)分類。

哈里伯頓公司的Bin Dai等[14]演示了一種新型壓縮感應(yīng)寬帶光譜儀,可提供精確的高分辨率光譜測量;專門設(shè)計(jì)的寬帶濾波器簡化了光譜儀的機(jī)械、電氣、光學(xué)和計(jì)算結(jié)構(gòu),保證高信噪比、穩(wěn)定性和更廣光譜范圍的流體光譜測量;重建光譜的波長為450～3 300 nm;討論了壓縮感應(yīng)寬帶光譜儀設(shè)計(jì)、流體分類和光譜重建算法,以及該技術(shù)對(duì)流體連續(xù)性評(píng)估、樣品污染評(píng)估和數(shù)字取樣的適用性。

井下斷裂程度和裂縫網(wǎng)絡(luò)分布對(duì)于了解井下地層特征和未來井位布置至關(guān)重要,是建立動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層模型的關(guān)鍵參數(shù)。斯倫貝謝公司的Harish B Datir等[15]建議在儲(chǔ)層中進(jìn)行綜合工作流程測試,利用井眼聲學(xué)數(shù)據(jù)和超聲波成像描述井壁外的斷裂網(wǎng)絡(luò),確定井周的透水和斷裂區(qū)域。這些數(shù)據(jù)輔之以核磁共振、介電掃描和光譜學(xué)數(shù)據(jù),可深入了解儲(chǔ)層石油物理特性。

1.5 非常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)(23篇)

為了評(píng)估非常規(guī)儲(chǔ)層中的礦物組成、巖石物理參數(shù)和氣/油/水飽和度,中國石油大學(xué)的張峰等[16]開發(fā)了一種多探測器脈沖中子測井儀,該儀器由2個(gè)He-3熱中子探測器和1個(gè)LaBr3伽馬探測器組成。近遠(yuǎn)探測器之間的熱中子計(jì)數(shù)比與元素含量相結(jié)合可以得到中子孔隙度,消除復(fù)雜巖性的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測得的一些刻度井?dāng)?shù)據(jù)以及數(shù)值模擬方法,研究了不同巖性特征和礦物類型對(duì)熱中子計(jì)數(shù)比的影響。

巖心實(shí)驗(yàn)室Core Lab的Harry Xie等[17]開展了使用固體20 MHz核磁共振技術(shù)測量非常規(guī)致密烴源巖的干酪根、固體有機(jī)物等方面的研究工作,無損固體核磁共振方法為研究固體有機(jī)物提供了一種替代和快速的方法。

挪威大陸架上鉆井的成本很高,碳?xì)浠衔锿ǔＮ挥趶?fù)雜儲(chǔ)層中,因此,實(shí)時(shí)優(yōu)化地質(zhì)導(dǎo)向測井井位至關(guān)重要。NORCE Norwegian Research Centre As的Nazanin Jahani等[18]將近似LM-EnRML的方法集成到地層評(píng)價(jià)工作流程中,通過降低測井?dāng)?shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模擬測井?dāng)?shù)據(jù)之間的統(tǒng)計(jì)不匹配度,估計(jì)電阻率、密度測井?dāng)?shù)據(jù)和邊界位置模型參數(shù)的相關(guān)不確定性,以及石油物理地層特性及其不確定性,實(shí)時(shí)解釋測井資料。

W.D.Von Gonten Laboratories的John Degenhardt等[19],利用全巖心的高采樣率地球物理掃描,對(duì)非常規(guī)儲(chǔ)層和層壓砂頁巖儲(chǔ)層進(jìn)行化學(xué)地層學(xué)和巖相建模;對(duì)美國2個(gè)有機(jī)頁巖盆地多個(gè)巖心的地球物理特性進(jìn)行高分辨率實(shí)驗(yàn)室測量,利用機(jī)器學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)以構(gòu)建新的高分辨率測井相、化學(xué)相和巖相模型;將孔徑測量(NMR、SEM、BET等)與巖心尺度的化學(xué)測定相結(jié)合,建立了研究區(qū)的有機(jī)頁巖盆地模型和巖相模型。

斯倫貝謝公司的Harish B Datir等[20]提出了一種提高復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層測井解釋精度的方法。提出從放射性能譜中直接定量測量地層氯離子濃度的技術(shù),有助于解決地層表面水鹽度問題,為刻度地層熱中子俘獲截面提供了途徑,并可利用介電色散和地層熱中子俘獲截面進(jìn)行聯(lián)合反演。

1.6 測井新技術(shù)(23篇)

斯倫貝謝公司的Tian Hua Zhang等[21]提出了一種基于偽速度的圖像處理方法,可以降低隨鉆成像測井解釋的不確定性;利用合成數(shù)據(jù)研究了2個(gè)圖像處理中的不同步問題;重力效應(yīng)和BHA黏滑效應(yīng);該研究建議使用帶通濾波器和窗口閾值來恢復(fù)壓縮和拉伸的圖像,以提高圖像質(zhì)量,減少圖像解釋的不確定性。

新型雙粒子探測器CLYC(Cs2LiYCl6:Ce)可以同時(shí)測量伽馬射線和熱中子信號(hào),為利用脈沖中子測井進(jìn)行氣體飽和度評(píng)價(jià)提供了新手段。中國石油大學(xué)(華東)的梁啟軒等[22],研究了由2個(gè)LaBr3探測器和1個(gè)CLYC探測器組成的新型脈沖中子測井儀,其CLYC探測器的間距為75 cm。除了傳統(tǒng)的C/O和宏觀俘獲截面測量功能外,CLYC探測器還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體飽和度的定量評(píng)價(jià)。

中國石油大學(xué)的陳雪蓮等[23],采用滑移邊界理論,將套管井聲波建模應(yīng)用于水泥膠結(jié)評(píng)價(jià),可以對(duì)膠結(jié)不良、水泥缺失、接口粗糙和不規(guī)則、微螺桿等引起的各種膠結(jié)問題進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于剛度參數(shù)與水泥膠結(jié)強(qiáng)度直接相關(guān),因此,基于剛度的新方法優(yōu)于現(xiàn)有的波浪振幅法,可以更好地對(duì)水泥膠結(jié)質(zhì)量進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)。

現(xiàn)有的地下基礎(chǔ)設(shè)施可能對(duì)新油井的鉆探構(gòu)成重大危險(xiǎn)。哈里伯頓公司的Nigel Clegg等[24],研究了基于隨鉆電磁波超深探測儀器的鄰井探測技術(shù)。使用超深電磁波測量識(shí)別舊井,可以引導(dǎo)新油井遠(yuǎn)離危險(xiǎn),防止碰撞。這種超深電滋波技術(shù)在井位和地層評(píng)估方面超越了傳統(tǒng)方法,可提高鉆井安全性。

2 年會(huì)概況

受到全球新冠疫情影響,2021年第62屆SPWLA年會(huì)同2020年一樣,還是在線上舉行。會(huì)議承辦方SPWLA波士頓分會(huì)通過技術(shù)手段,通過APP和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直播,參會(huì)作者通過預(yù)先錄制的視頻展示論文內(nèi)容,并實(shí)時(shí)在線與參會(huì)者進(jìn)行技術(shù)討論。線上會(huì)議給全球各個(gè)國家的石油物理測井技術(shù)人員、石油院校和相關(guān)高校師生提供了經(jīng)濟(jì)、快捷的參會(huì)方式,促進(jìn)了石油測井新技術(shù)的傳播和巖石物理學(xué)知識(shí)的分享,線上參會(huì)人數(shù)達(dá)1 000多人,遠(yuǎn)高于2020年線上注冊(cè)人數(shù)350人,推進(jìn)了測井新技術(shù)的交流和傳播。

第61屆SPWLA年會(huì)共收到384篇摘要,從中選出145篇摘要要求作者提交全文。第62屆SPWLA年會(huì)提交的論文摘要數(shù)量比上屆減少了35%(提交摘要數(shù)和選中的摘要分別為251篇和129篇),表明新冠疫情和油價(jià)下跌對(duì)石油工業(yè)和技術(shù)研究產(chǎn)生了很大的影響。論文摘要來源單位分布見圖1。

圖1 第62屆SPWLA年會(huì)論文摘要來源單位分布

中國石油西南油氣田分公司的Zuoan Zhao等,中國石油天然氣集團(tuán)公司的Zhonghua Liu等、中國石油集團(tuán)測井有限公司的朱軍、中國石油大學(xué)(華東)的Xinguang Wang等、蘭州大學(xué)的Shanqing Cai等,共發(fā)表論文11篇,2020年第61屆SPWLA年會(huì)中國共發(fā)表4篇,今年與去年相比,論文發(fā)表數(shù)量有大幅增加(見表1)。其中中國石油大學(xué)(華東)發(fā)表論文7篇,涉及基礎(chǔ)理論研究,實(shí)驗(yàn)方法和非常規(guī)油氣評(píng)價(jià)等方面。

表1 2020和2021年SPWLA年會(huì)摘要提交、錄用及最終交流情況

3 討論和體會(huì)

3.1 加強(qiáng)測井?dāng)?shù)據(jù)智能化采集、處理評(píng)價(jià)技術(shù)研究,搭建智能化處理解釋平臺(tái)

2018年第59屆SPWLA年會(huì)開始設(shè)立石油天然氣數(shù)據(jù)科學(xué)和分析專題,收錄文章5篇;2020年SPWLA年會(huì)將機(jī)器學(xué)習(xí)作為專題進(jìn)行研討,收錄文章7篇;2021年SPWLA年會(huì)機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)展專題的文章有21篇,較前2年有大幅度提高,表明大數(shù)據(jù)和人工智能是測井行業(yè)中一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。研究內(nèi)容從最初的加強(qiáng)巖石物理分析、沉積相預(yù)測等,發(fā)展到利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行自動(dòng)巖性分類、自動(dòng)選取井下采樣位置;以及利用三維全巖心CT掃描圖像和巖心熒光照片進(jìn)行巖性識(shí)別和分類;開展大數(shù)據(jù)的清洗、篩選、融合及數(shù)據(jù)庫的建立等研究。

許多新的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的解決方案已被證明能夠顯著提高效率,并實(shí)現(xiàn)相當(dāng)程度的自動(dòng)化。好的應(yīng)用程序可以提高工作效率,特別是對(duì)于數(shù)據(jù)密度高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的工作。預(yù)計(jì)這一趨勢將在今后許多年繼續(xù)下去。1980—2020年與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的論文統(tǒng)計(jì)顯示,與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的論文數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(見圖2)。

人工智能經(jīng)過3代發(fā)展,在測井方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在儲(chǔ)層綜合特征解釋、地質(zhì)相和地質(zhì)微相自動(dòng)分類、測井相自動(dòng)分類、確定滲透率和流體飽和度、油氣水層智能識(shí)別等。中國石油企業(yè)要盡快實(shí)現(xiàn)采集、監(jiān)督、處理和評(píng)價(jià)全過程智能化。智能化采集包括測前設(shè)計(jì)、采集參數(shù)和模式自適配、操作控制、環(huán)境校正等。智能化監(jiān)督,解決監(jiān)督到位率低、時(shí)效差、水平井參差不齊的瓶頸問題。建立不同儲(chǔ)層、不同油氣藏、不同處理項(xiàng)目的專家系統(tǒng),提升成像測井的處理質(zhì)量與時(shí)效。最終實(shí)現(xiàn)油氣層智能識(shí)別、老區(qū)剩余油潛力評(píng)價(jià)、非常規(guī)油氣田甜點(diǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)探井協(xié)同專家系統(tǒng)評(píng)價(jià)等。

3.2 基礎(chǔ)理論研究仍然是測井技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)與重點(diǎn),巖石物理數(shù)字分析技術(shù)手段不斷豐富

測井基礎(chǔ)理論的深入探究和地層測試、井下流體分析、巖石物理分析、測井響應(yīng)實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與分析技術(shù)都是研究的重點(diǎn)。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Zulkuf Azizoglu等[26],提出一個(gè)新模型,該模型考慮礦物的孔隙幾何形狀和空間分布,利用介電常數(shù)測量信息提高流體飽和度評(píng)價(jià)精度;斯倫貝謝公司的Ping Zhang等[27],通過有效介質(zhì)模擬詳細(xì)研究不同的電磁感應(yīng)極化效應(yīng)及其與巖石地球物理特性的關(guān)系;巖心熒光照片分析被用來識(shí)別低對(duì)比度低電阻率砂巖地層的含烴類性。中國石油大學(xué)(華東)的Junchen Wu等[28],在實(shí)驗(yàn)室中利用由砂巖露頭制造的直徑55.9 cm、厚度10 cm的扇形塊狀結(jié)構(gòu)的大尺寸地層模塊,模擬了長期水基鉆井液入侵的動(dòng)態(tài)過程。中國石油企業(yè)測井技術(shù)的發(fā)展要增加基礎(chǔ)理論、方法研究上投入力度,協(xié)調(diào)好儀器研制與基礎(chǔ)研究的相互關(guān)系,突出做好巖石物理研究。目前實(shí)驗(yàn)室中,二維核磁共振實(shí)驗(yàn)均采用1.5 cm×2.5 cm的常規(guī)柱塞巖樣,實(shí)踐中存在頁巖儲(chǔ)層取樣難度大、柱塞巖樣中流體分布與原狀地層的流體賦存態(tài)勢存在較大差異等問題。需要發(fā)展全直徑巖心二維核磁共振實(shí)驗(yàn)技術(shù),便于精細(xì)描述致密儲(chǔ)層孔喉特征、精細(xì)評(píng)價(jià)薄互層、準(zhǔn)確識(shí)別不同類型流體特征。

3.3 隨鉆測井技術(shù)與人工智能相結(jié)合,在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方面有了大進(jìn)展

人工智能的深入發(fā)展和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力的提高,使得隨鉆測井得到的大量數(shù)據(jù)能夠得到高精度的實(shí)時(shí)采集和分析,可為生產(chǎn)決策提供進(jìn)一步的技術(shù)支持。斯倫貝謝公司的IriSphere隨鉆前視技術(shù)通過與EcoScope多功能隨鉆測井服務(wù)、sonicVISION隨鉆地震服務(wù)等配合使用,可成功識(shí)別鉆頭前方約19 m處的儲(chǔ)層頂部以及鉆頭前方7 m處厚度為25 m的儲(chǔ)層,該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。哈里伯頓公司推出可識(shí)別距井眼68 m處儲(chǔ)層和流體邊界的EarthStarTM超深電阻率的三維隨鉆油藏描述技術(shù),可描述井下地質(zhì)構(gòu)造和流體分布,識(shí)別斷層、含水帶、局部結(jié)構(gòu)變化等容易被忽視的特征,優(yōu)化著陸軌跡,實(shí)現(xiàn)安全鉆井。斯倫貝謝公司Marie Lefranc等[29]開發(fā)了一種通過深度學(xué)習(xí)從裸眼井成像中自動(dòng)解釋沉積結(jié)構(gòu)的方法。中國要加快研發(fā)隨鉆遠(yuǎn)探邊、前探測電阻率成像測井技術(shù)及配套工具工藝,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)向鉆井,做到鉆前提早預(yù)測、鉆中實(shí)時(shí)預(yù)警、鉆后精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。

3.4 非常規(guī)儲(chǔ)層測井技術(shù)已經(jīng)是當(dāng)前測井的主體技術(shù)

非常規(guī)儲(chǔ)層測井技術(shù)專題包括23篇文章,案例研究、測井新技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)展等專題中也有多篇文章涉及非常規(guī)儲(chǔ)層測井方法、測井采集、測井?dāng)?shù)據(jù)處理、測井解釋等全過程。核磁共振測井可有效評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu),計(jì)算孔隙度、滲透率和飽和度。核磁共振資料信噪比越大,回波間隔越小,致密儲(chǔ)層的孔隙度計(jì)算精度越高。目前在用測井儀器的回波間隔均為0.6 ms,致密儲(chǔ)層資料信噪比較低,難以滿足非常規(guī)油氣的評(píng)價(jià)需求。需要加大技術(shù)攻關(guān),發(fā)展回波間隔小、資料信噪較高的核磁共振測井儀。密度測井是計(jì)算儲(chǔ)層孔隙度最為有效的常規(guī)技術(shù),但中國大部分密度測井儀精度僅為0.025 g/cm3,不能滿足非常規(guī)油氣儲(chǔ)量規(guī)范精度計(jì)算要求。需要加快研發(fā),將密度儀精度提升至0.005 g/cm3,并發(fā)展無化學(xué)源的密度儀。

3.5 安全環(huán)保以及質(zhì)量控制也得到越來越多的國外測井同行重視

核測井的放射性源管理是一個(gè)行業(yè)安全隱患,斯倫貝謝公司已經(jīng)研制出無源中子測井儀器。PetroRes Consulting公司Ryan Banas等[30]研究了不良測井?dāng)?shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別與修復(fù)方法,提出了一種新的監(jiān)督學(xué)習(xí)算法,使用多元線性回歸分析,通過自動(dòng)迭代來修復(fù)測井?dāng)?shù)據(jù)。哈里伯頓公司Andrew Imrie[31],研究了在方位水泥膠結(jié)測井中應(yīng)用模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)確定竄槽和水泥膠結(jié)質(zhì)量,進(jìn)行測井質(zhì)量控制。中國也要加強(qiáng)無源放射性測井方法和儀器的研發(fā)。

3.6 加強(qiáng)測井新技術(shù)應(yīng)用

第62屆SPWLA年會(huì)交流論文中,測井新技術(shù)方面的文章有23篇,涉及了聲波測井、電成像測井、過鉆頭測井、核測井、超深方位電阻率測井等方面。中國要在測井設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、資料處理、解釋評(píng)價(jià)這4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)升級(jí)常規(guī)測井方法,應(yīng)用測井新技術(shù)實(shí)現(xiàn)測井高精度、高縱向分辨率、高集成化。完善模塊式地層測試、二維核磁共振測井、近鉆頭導(dǎo)向、元素全譜測井、脈沖中子飽和度測井、流動(dòng)成像和井筒質(zhì)量一體化評(píng)價(jià)等新技術(shù)。充分應(yīng)用芯片、光纖與3D打印等新技術(shù),重構(gòu)測井儀器本體,縮短測井儀器長度,提升測井儀器的耐高溫耐高壓性能。通過優(yōu)選測井新技術(shù),強(qiáng)化測井綜合解釋,有效推進(jìn)提質(zhì)增效。