近年最具影响力的15项油气勘探开发技术(之四)
扫描成像测井技术具有分辨率高、地质信息量大、成像直观等突出优势,可有效解决复杂储层评价等难题,提高油气储量。
目前,主要的微电阻率成像测井技术有斯伦贝谢的FMS、FMI、FMI-HD,哈里伯顿的EMI、XRMI,阿特拉斯Star,威德福的CMI,中油测井的MCI,中海油服的ERMI等,各仪器均具有极高纵向分辨率,但探测深度相对较浅,在井壁覆盖率、适用井眼尺寸、最大温压等技术指标上略有差异。电阻率成像测井技术对于识别薄层、缝洞精细刻画,有着无与伦比的优势。声波成像测井技术有斯伦贝谢的DSI、Sonic Scanner,哈里伯顿的WaveSonic,阿特拉斯的XMAC,中油测井的MPAL,中海油服的EXDT等。声波成像测井除了能精确提供各种地层的声速外,在地层评价、岩石机械特性分析、裂缝评价、横波各向异性和井周附近地质构造探测等方面有着广阔的应用前景。核磁共振成像测井技术有斯伦贝谢的CMR、MR Scanner,哈里伯顿的MRIL-P,阿特拉斯的MREx,中油测井的MRT,中国海油服的EMRT等。核磁共振成像测井技术能够对可动流体、毛管束缚水、黏土束缚水进行区分,精细刻画地层孔隙结构,提供精确储层评价参数。
扫描成像测井,结合常规测井、录井、岩心及地震等相关资料,是直观、清晰、连续、深入了解地质构造等重要技术手段。目前,电阻率成像测井技术已在随钻远探—前视技术发展方向取得了巨大进步,未来有望在智能随钻远探—前视技术上有所突破。未来声波成像测井发展方向:向三维声波测井发展,即由探测井壁表面岩石平均速度特性向探测井旁多方位岩石速度方向发展;向远探测声波成像发展,即向井眼外更远方向探测。未来核磁共振成像测井技术发展方向:由一维向二维发展,实现复杂岩性油气层有效识别;向随钻方向发展,即在钻井过程实时获得储层孔隙度等系列参数;与地层取样结合,在原状地层条件下测量条件下获得核磁共振相关特征参数。
过钻杆存储式测井设备可穿过钻杆水眼,在钻杆上提过程实现测井作业,并将测井数据存储在井下设备中,快速安全一次下井取全取准测井资料。该技术适用的水平段长(大于1000米),能够在井眼坍塌、页岩膨胀等复杂井眼条件下完成测井作业,有效解决测井作业遇阻遇卡难题,具有小型化、高可靠性、高通用性等特征。
目前,过钻杆代表性的仪器有斯伦贝谢的Multi Express、Sure Log(原Thru Bit公司),哈里伯顿的Ultra Slim,威德福的Compact,Xtream公司的XP等。国内应用的过钻杆测井技术主要有中油测井的MeXpress、FITS,胜利伟业的Sl-6000LWF系列,北京信远华油的过钻杆系列等。中油测井大庆分公司的过钻杆方位阵列侧向测井仪,能够提供8个方位、4种探测深度的视电阻率曲线。中油测井西南分公司的过钻杆存储式交叉偶极子阵列声波测井仪,能够识别地层的各向异性和方位,可用于页岩气井等复杂水平井的过钻杆存储式测井作业。
过钻杆测井技术,目前已在吐哈油田复杂井累计作业70井次,在中国石化西南工区、泸州地区高温环境也进行了测井,均快速、安全采集到相关资料信息。但该技术仍存在测井系列不全、测井过程缺少对仪器状态监控,无法了解仪器工作状态等问题,未来需要通过不断技术突破,建立人机互动,实现仪器状态的监控是过钻杆存储式测井技术的发展方向。
水平井“一趟钻”钻井技术是一项系统工程,也是页岩油气水平井钻井提速降本的“牛鼻子”工程。所谓“一趟钻”就是钻头一次下井打完一个开次的所有进尺。“一趟钻”可显著减少钻头用量、起下钻次数和时间,简化井身结构,减少套管和水泥用量以及相应的固井工作量,从而大幅度缩短钻井周期,降低钻井成本。
“一趟钻”涉及的关键技术主要包括:(1)钻井方案优化设计;(2)先进钻机,特别是自动化钻机;(3)适合“一趟钻”的高效长寿命钻头,通常是定制的钻头;(4)个性化的优质钻井液;(5)高压喷射钻井及优选参数钻井;(6)常规导向钻井或旋转导向钻井;(7)随钻地质导向;(8)远程专家决策支持中心。钻头、钻井液、导向工具、仪器以及钻井工艺、装备的最佳匹配,是“一趟钻”的基本保证,井筒完整性是“一趟钻”的基本前提。“一趟钻”不仅需要集成应用先进高效钻井技术,还需要地质工程一体化解决方案,更需要团队的协作。
在美国页岩油气水平井钻井中,单井段一趟钻已成常态,两井段一趟钻正在推广应用,多井段一趟钻持续增加。随着技术的不断进步和经验的不断积累,“一趟钻”不断刷新着单趟进尺纪录,不断缩短水平井钻井周期。“一趟钻”创造的单趟进尺纪录已突破5500米。2018~2021年,先锋自然资源公司在美国二叠盆地水平井水平段平均长度从2900米增加到3075米,因推广“一趟钻”,平均钻井周期从17.1天减至10天,水平段完井效率从2018年的314米/日提高到2021年的543米/日。在Eagle Ford,必和必拓公司早先推行单井段“一趟钻”,后来推行两井段“一趟钻”,再后来又在推行三井段“一趟钻”,即从表层套管鞋到完钻井深只需“一趟钻”,所用的钻头均为PDC钻头,所用的导向工具均是固定式或可调式弯外壳螺杆钻具。2021年上半年,在二叠盆地用D-Tech 旋转导向公司的D-Tech 旋转导向钻井系统“一趟钻”完成2985.2米长的水平段,用时72小时,平均机械钻速39.8米/小时,相当于日进尺954.6米。