為了實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的油氣鉆探，石油公司或運(yùn)營商應(yīng)當(dāng)打更少、更精準(zhǔn)的井。隨著石油公司越來越多地遭遇復(fù)雜油藏，這種情形變得越發(fā)具有挑戰(zhàn)性。一種新的3D油藏測繪服務(wù)可幫助石油公司改善此類環(huán)境的地質(zhì)導(dǎo)向，減少打更多井的需求，同時(shí)還能優(yōu)化生產(chǎn)。
隨著儲(chǔ)層復(fù)雜性的增加，鉆探人員需要增強(qiáng)和擴(kuò)展油藏測繪能力，具備繪制垂直軸或鄰近垂直軸的電阻邊界。傳統(tǒng)的二維油藏測繪不允許水平橫向變化，一維反演算法僅能在軌跡上每個(gè)給定的點(diǎn)垂直反演電阻率剖面。
在井筒周圍的全三維環(huán)境中，對油藏構(gòu)造和流體接觸的深入了解能讓地質(zhì)學(xué)家更好的控制井眼軌跡。最近，更深層油藏測繪的深定向電磁測量技術(shù)取得了的進(jìn)展，已能使人們提前觀察鉆頭隨鉆時(shí)的情形，減少了某些計(jì)劃外地層鉆進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)。
圖1
斯倫貝謝的GeoSphere 360隨鉆三維油藏測繪服務(wù)包括三個(gè)部分：一組在井下獲取并實(shí)時(shí)傳輸至地面的新測量數(shù)據(jù)；一種新的與模型無關(guān)且適合任何油藏復(fù)雜性的反演算法；以及一種新的能實(shí)時(shí)提供隨鉆解答的云計(jì)算功能。見圖1（GeoSphere 360服務(wù)可采集360°張量數(shù)據(jù)，通過泥漿脈沖遙測或有線鉆桿實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)向井眼上方發(fā)送，直至地面）。與以前獲得的測井?dāng)?shù)據(jù)相比，新的測量數(shù)據(jù)組幾乎翻了一番。由于新的反演算法不受任何特定形式的模型限制，因此，這種算法適用于探索復(fù)雜的油藏環(huán)境，找出解決方案。
云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的可伸縮性和算法設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展將新的反演時(shí)間周期縮短了100倍以上。當(dāng)結(jié)合使用時(shí)，其功能可提供三維油藏圖，而不必在高分辨率和深度測查之間做出妥協(xié)。實(shí)時(shí)三維油藏圖支持最新的油藏模型，可幫助石油公司隨鉆做出明智的決策，使其能定位更復(fù)雜的油藏，改善地質(zhì)導(dǎo)向的效果。更新油藏模型的能力有助于提高鉆井、完井、生產(chǎn)和油藏管理水平。
該項(xiàng)技術(shù)的工作原理。隨鉆三維油藏測繪服務(wù)使用方位電阻率范圍內(nèi)的傾斜磁偶極子天線獲取工具周圍地層360°的電磁張量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過泥漿脈沖遙測或有線鉆桿實(shí)時(shí)向井眼上方發(fā)送，直至地面。模塊化工具布局設(shè)有一個(gè)發(fā)射器和間隔在5m至35m之間的多個(gè)接收器。天線在2kHz和96kHz之間的多個(gè)頻率下工作。
圖2
使用云計(jì)算，隨鉆三維油藏測繪技術(shù)采用一個(gè)基于二維方位角像素的算法反演出大型數(shù)據(jù)集。然后，該服務(wù)可生成三維電阻率體積，對其進(jìn)行過濾，以了解井筒周圍電阻性地質(zhì)體的幾何學(xué)關(guān)系，校準(zhǔn)地震數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)饋送到油藏建模工作流程中。二維反演積分了一維反演結(jié)果，說明了橫向平面中兩個(gè)電阻體之間的垂直分離，見圖2（在三維油藏定向工作流程中，整合一幅一維縱向電阻率反演和一幅二維橫向電阻率反演圖，可對橫向或水平方向電阻率的變化進(jìn)行成像）。二維橫向反演切片說明了電阻體的橫向變化。二維橫向反演增強(qiáng)了從井筒附近到規(guī)模油藏地質(zhì)數(shù)據(jù)集的積分，從而在實(shí)際鉆井的機(jī)械鉆速操控中實(shí)現(xiàn)良好受訓(xùn)的地質(zhì)導(dǎo)向決策。
由于豐富的三維數(shù)據(jù)明顯擁有更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此，校準(zhǔn)預(yù)鉆地震圖像和地質(zhì)體的提取比傳統(tǒng)技術(shù)要準(zhǔn)確的多。通過比較所有數(shù)據(jù)源可進(jìn)一步驗(yàn)證這種解釋。此外，實(shí)時(shí)更新為高分辨率的地下地質(zhì)模型可在三維模式下獲得更高可信度的戰(zhàn)略性的地質(zhì)導(dǎo)向決策。
反演算法。八個(gè)測量類，結(jié)合淺層常規(guī)電阻率數(shù)據(jù)，利用云計(jì)算實(shí)時(shí)進(jìn)行二維橫向電阻率反演。對稱網(wǎng)格中每個(gè)像素的電阻率和各向異性與軌跡w.r.t.的兩個(gè)對準(zhǔn)角反演二維平面。在反演過程中，可以使用一個(gè)單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或一個(gè)數(shù)據(jù)窗口來估計(jì)二維平面內(nèi)電阻率的各向異性和它的對準(zhǔn)角度。以單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過云計(jì)算服務(wù)執(zhí)行反演，雙接收器井底鉆具組合的周轉(zhuǎn)時(shí)間可達(dá)到15分鐘或更短，從而能對上傳井眼的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)反演處理。通過多次二維反演可獲得一幅三維油藏圖。
數(shù)據(jù)傳輸。隨鉆三維油藏測繪服務(wù)可生成大量實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的二維油藏測繪技術(shù)可生成55個(gè)測量數(shù)據(jù)的多頻測量集，以三種頻率實(shí)時(shí)傳輸30條曲線。與以前的技術(shù)相比，使用隨鉆三維油藏測繪技術(shù)獲取的每個(gè)測量集中的曲線數(shù)量幾乎翻了一番。從一對發(fā)射器和接收器獲得的每個(gè)測量集有96個(gè)測量數(shù)據(jù)，這意味著總共實(shí)時(shí)發(fā)送了54條曲線。
先進(jìn)的壓縮算法可以在最新的隨鉆測量MWD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)超過80bits/每秒（bps）的有效速率。這樣就能利用泥漿脈沖遙測系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸三維油藏測繪技術(shù)所需的大量曲線。
成功案例
北海和澳大利亞的運(yùn)營商已使用隨鉆三維測繪技術(shù)來提高對油藏的認(rèn)識和了解。北海的運(yùn)營商將井延伸，獲得了額外的純油藏區(qū)塊。在一口上部為粗化頁巖、下部為淺灘沉積巖的近海油井中，一家運(yùn)營商希望盡早鉆至油層，確保一旦進(jìn)入油層后凈沙量最大。另一個(gè)目標(biāo)是鉆至構(gòu)造的高點(diǎn)，保持垂深在目標(biāo)油層上方3至7m之間。
圖3
由于楔形幾何形狀和來自地震數(shù)據(jù)的預(yù)測體積，能夠橫向和垂直繪制儲(chǔ)層構(gòu)造的變化將是一個(gè)顯著的優(yōu)勢，見圖3（A:來自二維方位反演插值的三維體積顯示未經(jīng)過過濾；B:相同的方位進(jìn)行了過濾，顯示電阻率高于2.5 ohm.m；C:從RMS振幅屬性（綠色點(diǎn)）中提取地質(zhì)體；D:來自二維方位反演的三維插值體積的z切片）。該運(yùn)營商還希望優(yōu)化高角度井的定位，以獲得總的油氣采收率，以及為準(zhǔn)確著陸和鉆至油層段部署地質(zhì)導(dǎo)向提供支持。傳統(tǒng)的隨鉆油藏測繪服務(wù)鉆進(jìn)時(shí)提供一維地層電阻率測繪，但實(shí)時(shí)解釋受到了這種反演的限制。更先進(jìn)的二維橫向反演提供了新的信息，突出了三維構(gòu)造的復(fù)雜性和近井筒區(qū)域局部的流體運(yùn)動(dòng)。
隨鉆三維測繪服務(wù)的應(yīng)用能夠控制鉆進(jìn)朝著偏離設(shè)計(jì)軌跡的油藏進(jìn)發(fā)，這類油藏一般位于設(shè)計(jì)軌跡的側(cè)面或斜向一側(cè)。它是通過來自足跟或著陸點(diǎn)鉆至8 1/2”水平段井眼總井深的隨鉆二維橫向電阻率反演的實(shí)時(shí)處理來實(shí)現(xiàn)的。先進(jìn)的二維橫向反演被納入了當(dāng)前的地質(zhì)導(dǎo)向工作流程。這提供了一個(gè)從接近油層頂部的著陸區(qū)開始、一直到定向鉆進(jìn)至水平段區(qū)間主井段內(nèi)對完整的三維構(gòu)造的認(rèn)識。這種綜合的、一體化的方法被用于隨鉆三維油藏測繪，并可提供相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，以實(shí)現(xiàn)水平段的定向控制，使鉆進(jìn)軌跡保持在最佳儲(chǔ)層暴露的范圍內(nèi)。
隨鉆二維橫向反演繪制了一幅位于井眼軌跡側(cè)面或斜向一側(cè)的更高電阻性的地質(zhì)體。從反演結(jié)果中還可確定一個(gè)橫向傾角，其中傾斜度和方向與來自井眼LWD（隨鉆測井）測得的密度圖像得出的構(gòu)造的真實(shí)傾角相關(guān)。這種新穎的實(shí)時(shí)信息支持了軌跡完全向西轉(zhuǎn)向的戰(zhàn)略變化，尊重了為運(yùn)行一個(gè)生產(chǎn)線而瞄準(zhǔn)和截?fù)糇罴褍?chǔ)層的狗腿度的限制。這種方位角式的三維油層導(dǎo)向決策通過延長井眼在油層段內(nèi)的長度獲得了近100m測量深度的額外的油層開采段。
圖4
北海的運(yùn)營商試圖最大限度地使儲(chǔ)層暴露。為了實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略性的地質(zhì)導(dǎo)向決策，北海的另一家運(yùn)營商希望將多尺度測量數(shù)據(jù)，如井眼尺度和井眼衍生的近地震尺度的LWD數(shù)據(jù)，與地表地震的屬性分析整合于一體，見圖4（二維方位角反演切片，一個(gè)75m的測量井段，每10m一個(gè)，向北看。在早期的切片中，上電阻紅色體被截?cái)?，截?cái)嗔垦鼐蹨p少。反演還對堆疊的儲(chǔ)層通道進(jìn)行了成像，從而產(chǎn)生了水平方向垂直連通性的重要信息）。該井在整個(gè)井的設(shè)計(jì)和實(shí)施階段都存在著很大的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的不確定性，包括流體分布和幾何學(xué)構(gòu)造。
該項(xiàng)目的目標(biāo)是改善和強(qiáng)化一個(gè)復(fù)雜油藏的地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)，該油藏包含一個(gè)帶有氣帽的儲(chǔ)油層。該油藏由一個(gè)深水濁土通道系統(tǒng)的砂巖組成。地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，是一個(gè)帶有邊界斷層和預(yù)計(jì)次震斷層作用的四向傾斜靠近的背斜，增大了不確定性和復(fù)雜性程度。在構(gòu)造東側(cè)發(fā)現(xiàn)的一片旁路油區(qū)是一口填充井的靶標(biāo)。
澳大利亞運(yùn)營商在目標(biāo)儲(chǔ)層內(nèi)100%采用了隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向。在澳大利亞近海的一個(gè)油田，一家運(yùn)營商希望鉆一口新的生產(chǎn)井，該井可以進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，以便最大限度地增大儲(chǔ)層暴露，同時(shí)還要保持狗腿度和井眼曲率，從而確保順利實(shí)施完井作業(yè)。能夠?qū)τ筒剡M(jìn)行測繪并知道在哪兒留空對于成功至關(guān)重要。運(yùn)營商還希望清空或清除礫巖，避免切割通往油層的通道。 其它常見的挑戰(zhàn)包括構(gòu)造的復(fù)雜性、斷層、通道切割、油藏屬性橫向變化以及油/水接觸。
該運(yùn)營商選擇了隨鉆三維油藏測繪服務(wù)，利用傳統(tǒng)的幕簾截面反演結(jié)果中的電阻率剖面圖來繪制油藏的頂部和底部以及助力地質(zhì)導(dǎo)向，以優(yōu)化井的垂直方位。朝著井的足跟方向，該服務(wù)可能有助于控制井的方位角。該服務(wù)可以縱向和左右繪制電阻率剖面，探測深度覆蓋前一口井。這可能有助于增加對油藏和前一口井的問題的了解。此外，如果在某些地區(qū)由于現(xiàn)有井產(chǎn)量的原因，油/水接觸面有所上升，這將有助于繪制水飽和度剖面或曲線圖。
該服務(wù)能讓運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)所有目標(biāo)。這口井在目標(biāo)層內(nèi)100%實(shí)施了地質(zhì)導(dǎo)向且達(dá)到了設(shè)計(jì)的水平段長度。實(shí)時(shí)三維油藏測繪服務(wù)使運(yùn)營商能在完井設(shè)計(jì)上對井眼軌跡做出明智的決策。這項(xiàng)服務(wù)還繪制了一些電導(dǎo)特性，幫助運(yùn)營商更好的了解該油田與流體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的油藏動(dòng)力學(xué)信息。該運(yùn)營商首次運(yùn)用了12bps的泥漿脈沖遙測，沒有出現(xiàn)任何問題。盡管需要向井眼上方發(fā)送額外的數(shù)據(jù)，而且，機(jī)械鉆速高達(dá)30m/hr,修正的速率在兩個(gè)接收器相隔1.5m時(shí)表現(xiàn)的非常好。作業(yè)后交付給該運(yùn)營商的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)集和三維立方體測繪能更好的進(jìn)行可視化展示，并利用這些數(shù)據(jù)對油藏模型進(jìn)行優(yōu)化。
傳遞價(jià)值
實(shí)現(xiàn)隨鉆三維油藏測繪的能力可通過深度的調(diào)查，更好的了解三維地質(zhì)環(huán)境和流體分布，以及為油層的地質(zhì)導(dǎo)向決策提供支持所需的信息，以實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的最佳定位。通過提高對油藏的認(rèn)識和了解，運(yùn)營商們可預(yù)訂更多的儲(chǔ)量，釋放更多的石油產(chǎn)量，強(qiáng)化完井和生產(chǎn)設(shè)計(jì)，以更高的確定性部署更少的井，提高復(fù)雜油藏的利潤回報(bào)。隨鉆三維油藏測繪服務(wù)的功效為其它應(yīng)用以及對三維或四維地震工作流程的整合提供了機(jī)會(huì)。
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