LWD | SonicScope 多极子随钻声波测井仪

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仪器特点和优点


优点:

  • 帮助做出实时决策,从而减小风险和降低成本

  • 优化完井设计,提高产量

  • 增强对水泥充填情况与固井质量的掌控

  • 能够组合在底部钻具组合中的任何位置,提高了操作的灵活性 – 即使底部钻具组合中配有两个扩眼器

  • 可获得任何地层中的纵波和横波数据,且不受泥浆慢度的影响,从而可提高对井眼强度和稳定性的掌控

  • 可帮助更有效地控制泥浆比重窗口

  • 可趁连接的空隙获取站测量数据,而不占用作业时间

  • 通过精确的声震对比,可最大限度地减小井位与套管定位的不确定性

特点:

  • 采用48个数字化接收器,彼此间距非常精确,可防止在任何深度处发生假频

  • 采用宽带多极子发射器,消除复杂的声波源选择过程

  • 多种灵活的高分辨率数据采集模式,采集的数据记录在2GB存储器中

  • 慢度-时间相干投影、地面标签和质控测井曲线

  • 实时与存储式P波漏泄模型

  • 高速数据采集和实时处理能力,在6英寸采样间距下,采集速度可高达1800英尺/小时

  • 自动标签

  • 实时和存储式单极子纵波和横波数据

  • 实时和存储式四极子横波数据


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仪器应用



SonicScope*多极子随钻声波测井仪结合了高质量的单极子与四极子测量方法,能够在提供斯通利数据的同时,提供任何地层的实时纵波和横波慢度数据,且不受泥浆慢度的影响。

这些测量数据可以帮助作业公司在钻井过程中做出更准确的决定,从而避免使用不必要的套管柱,降低风险,提高安全性,缩短非生产时间,并节省钻井时间和成本。

应用:

  • 井眼稳定性和孔隙压力监测

  • 实时和存储式水泥返高评价

  • 水泥胶结指数计算

  • 为地震资料对比生成合成地震记录

  • 孔隙度评价和油气识别

  • 裂缝评价

  • 射孔优化


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仪器介绍


SonicScope测井仪的固井评价组件是为了满足业内井眼完整性评价需求和降低建井成本而研发的。SonicScope测井仪的这两个部分 — 水泥检测和水泥胶结评价 — 能够快速评价固井作业结果,从而增大钻出套管鞋的信心。 

  • SonicScope测井仪结合了高质量的单极子和四极子测量方法,适用于所有井眼尺寸。

  • SonicScope测井仪可提供大量测井曲线和图形,这些资料可确保全面的质量控制过程具有极高的可靠性。

1. 实时控制井眼稳定性

通过实时控制泥浆比重窗口,SonicScope测井仪可以在帮助控制井眼稳定性的同时,避免发生溢流和钻井液漏失,减少卡钻风险,进而将非生产时间降到最低。

这种评价方法不受地层温度和盐度影响,可帮助作业公司更合理地评价地层孔隙压力和破裂压力梯度,并随之调整泥浆比重窗口,降低钻井风险。

2. 实时声震对比

SonicScope测井仪提供的可靠的实时纵波数据可用于生成合成地震记录,从而降低井位的不确定性.可在地面地震图上确定钻头的位置,从而可帮助作业公司在钻进过程中对地质导向、井眼着陆和地质停钻作出更好决策。

3. 实时岩石物性评价

可靠的纵波和横波测量数据可以帮助识别天然气并估算孔隙率,且由于没有放射源,因此避免了复杂的后勤工作和其他风险。

由于SonicScope测井仪只会对连通孔隙度做出响应,这使得其在碳酸盐储层中的优势尤为明显。

4. 优化完井

SonicScope测井仪具有一种特殊的发射模式。在钻进过程中,这种发射模式可保证作业公司能够在井眼发生冲蚀前采集到斯通利波。斯通利波对于横穿井眼的连通渗透性裂缝、地层流体流动性和地层横波慢度非常敏感。

结合斯通利波测量结果可以获得到关于储层性质、地质情况、裂缝网络和岩石力学等参数的精确解释,从而可以帮助优化完井方案,进而最大程度地提高产能。

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5. 全面数据质量控制

SonicScope测井仪能够计算快地层与慢地层中实时与记录模式的纵波与横波(P&S)数据。

为了降低数据的不确定性,SonicScope测井仪为全面的质量控制过程可提供大量的测井曲线和图形,从波形中可以获得或计算出相关的横波和纵波数据。

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6. SonicScope测井仪频散图 

频散图可以帮助作业公司理解声波在井眼中的不同传播模式,且对于慢度测量数据的处理质量控制也非常关键。频散图能验证是否从单极子、四极子和斯通利波中选择了合适的模式,并能判断处理方法是否正确。

a. 慢地层慢度频散图

  • 将较高频率的单极子源数据作为非频散纵波首波,可以识别到纵波反馈。

  • 井眼四极模式采用基于模型的反演方法,而四极横波反馈可以从该四极模式的低频率部分中提取出来。

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b. 快地层慢度频散图

  • 将较高频率的单极子源数据作为非频散纵波首波,可以识别到纵波反馈。

  • 横波反馈可从单极子源数据、四极子源数据或两者中作为横波首波提取出来。

  • 井眼四极模式采用基于模型的反演方法,而四极横波反馈可以从该四极模式的低频率部分中提取出来。

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案例分析


案例一:SonicScope测井仪在澳大利亚北部盆地从复杂的评价井中获得可靠的声波数据

(1)案例背景

在澳大利亚北部盆地的一个油田中,上部地层由松软沉积物组成,而较深的地层对钻井构成了挑战,例如活性页岩、钻井液漏失和粘滑。在先前所钻井眼中,这些特性造成了很高的井眼失稳、井底钻具组合损坏、卡钻等风险。

作业公司计划钻一口评价井,并对其进行评价。由于从上部地层获得的评价资料有限,作业公司希望获得高质量的随钻声波测量数据,以减少不确定性,降低整体作业风险。

(2)解决方案

斯伦贝谢建议在16英寸井段中,将900尺寸的SonicScope多极子随钻声波测井仪与arcVISION*阵列电阻率补偿测井仪相结合。SonicScope测井仪可为孔隙压力和裂缝梯度精确评价提供可靠的纵波、横波和斯通利波数据,而arcVISION测井仪可提供实时的电阻率、伽马、井斜和随钻环空压力等测量数据。

(3)应用效果

在钻16英寸井段时,作业公司取得了245米/小时(804英尺/小时)的机械钻速,将计划的100米/小时(328英尺/小时) 机械钻速提高了一倍有余。使用SonicScope和arcVISION测井仪,作业公司能够获得准确、可靠的声波数据 — 即使在松软的上部地层。

将标准单极子和四极子测量数据与Sonic Scanner声波扫描平台数据进行了比较。这一对比有助于作业公司了解井眼地质力学的局限性,确保为未来开发井优化井眼路径设计,并最终提高项目的经济效益。

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案例二:墨西哥湾,海上作业公司利用实时声波数据避免了潜在井涌,并改善了深度控制

(1)案例背景

一家作业公司在墨西哥湾实施评价井钻井计划。虽然电阻率先前是可供孔隙压力预测唯一可用的测量数据,但由于浅层井眼尺寸较大,实事证明,基于声波数据所获评价数据更精确。在满足定向钻井和其他钻井目标的同时,作业公司需要获取高质量的数据,改进作业。

(2)解决方案

由于计划的井径将穿过一层砂层,因此必须小心坐放17⅞英寸套管鞋,并通过实时建模来避免压力突变和降低风险,这一点极为重要。在钻井前,斯伦贝谢建议作业公司在26英寸、18 ⅛ 英寸×21英寸、16½ 英寸×19英寸井段部署SonicScope测井,并搭配arcVISION阵列电阻率补偿测井仪,以获取高质量的随钻测井数据。这将是该测井仪在全球范围内首次用于26英寸井段。

根据钻前计划开始作业,作业公司对预期发生孔隙压力突变的位置进行实时跟踪。

(3)应用效果

得益于SonicScope测井仪的使用,作业公司与附近一口井进行了精确的地震资料对比。结果表明,两口井的压力突变位置可能存在60英尺的深度差异。根据这一信息,作业公司决定较计划浅100英尺下入17 ⅞英寸套管,以避免钻入压力突变地层。

高分辨率地震资料对比,加上实时的孔隙压力预测,使作业公司避免了17 ⅞英寸套管附近的潜在井涌情况,从而节省了约20—30万美元的钻井成本。

作业公司用SonicScope测井仪获得的高质量声波测量数据来帮助确认钻前模型,并通过更好的深度控制帮助避免了潜在井涌的发生。SonicScope测井仪的多极子随钻声波测井能力所提供的结果优于类似情况下使用其他替代技术所获得的结果。

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SonicScope测井仪提供26英寸井口井段的可靠纵波数据。


案例三:作业公司使用多极子随钻声波测井仪钻进复杂超压页岩底辟构造

(1)案例背景

在中国海上钻一口浅水井时,作业公司需要更好地了解复杂高压地层的情况,以便在高粘滑环境下成功钻进井斜为31.8°的8 ½英寸井段。由于预定义模型或探边井无法提供大量资料,因此,只有通过实时孔隙压力监测和地震资料连片来提供必要的资料,以帮助作业公司完成钻井并缓解风险。先进的多极子随钻声波技术可以获得实时和记录模式的可靠测量资料;通过使用这些技术,作业公司可以更成功地完成钻井作业,获得对未来井的认识与了解。

(2)解决方案

斯伦贝谢建议使用SonicScope测井仪,它可以使得作业公司在钻井时做出更有信心的决定,帮助降低风险,并节省钻井时间和成本。

(3)应用效果

此次作业标志着SonicScope 675测井仪在中国的首次使用。尽管页岩地层中存在很高的粘滑风险,但通过使用该测井仪实时监测孔隙压力,作业公司仍然实现了钻井目标。使用实时声波和密度测井资料,为时深域地面资料与地震资料的准确关联生成高质量的合成地震记录。

SonicScope测井仪获得的资料使得作业公司在复杂过压页岩底辟构造中钻井时优化了井位布置,并降低了钻井风险。起钻后,SonicScope测井仪记录的资料被提交给作业公司的技术专家,用于未来进行叠前AVO地面地震反演。

作业公司在QC过程中得出的结论是,实时和存储式以及单极子和四极子测量数据之间的吻合程度非常高。

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案例四:双扩眼器底部钻具组合与SonicScope测井仪结合,帮助作业公司节省了测井和扩眼作业

(1)案例背景

一家国家石油公司计划在墨西哥湾进行勘探钻井。成功地钻进和评价超深井是一个非常具有挑战性的过程,挑战包括较窄的泥浆比重窗口、浅层地质灾害以及影响孔隙压力模拟的地震速度不确定性。作业公司需要找到一种有效降低这些风险并帮助正确下入套管的随钻测井解决方案。

(2)解决方案

该公司与斯伦贝谢合作开发了一种紧凑的底部钻具组合,其中包括有SonicScope测井义与两个扩眼器。825规格的SonicScope被放置在更靠近钻头的位置,以便提前发现钻井危险。此外,较短的底部钻具组合可以钻较短的试验井,并将套管下入所需深度。

(3)应用效果

创新的底部钻具组合配置减少了额外的测井和扩眼作业,从而节省了2天钻井时间。由于SonicScope测井仪提供的高质量测井资料,该井成功完钻,并将套管下入正确深度。声波数据被用于获取实时地质力学资料与井眼的监测。

由于获得了高质量的实时数据,扩眼后的井眼尺寸非常适合于下入钻井程序中设计的套管。斯伦贝谢提供的技术帮助作业公司在浅层内具有高风险且地质构造松软而深层内地质构造复杂的区域内成功完钻。  

由于底部钻具组合中采用了两个扩眼器,这在声学上给测井造成了复杂的钻井环境,但尽管如此,SonicScope测井仪仍然提供了质量与电缆测井资料相当的数据。

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案例五:随钻测井套件优化了海上大位移井的完井设计

(1)案例背景

一家作业公司计划钻一口水平段超过3,500米的4,000米海上浅井。为了提高产量并降低与长水平段测井相关的成本,该公司与斯伦贝谢公司进行了密切合作。虽然选择的永久性裸眼完井系统可以在一次泵注作业中完成多次压裂处理,但依据附近试验井或水平井的测井资料所制定的压裂策略却不足以达到优化完井和改进压裂设计的目的。由于经济上的限制,先钻了一口垂直试验井,然后测量油藏目的层的特性,这种做法并不是一个很好的选择。

(2)解决方案

作业公司使用PowerDrive X6*旋转导向系统和PeriScope*地层边界测绘仪对井眼进行地质导向,并同时记录三组合式传感器测量数据、纵波和横波数据,以及斯通利数据与成像,分别用于岩石物性评价、岩石力学评价与裂缝评价。随钻测井仪包括SonicScope测井仪、adnVISION*方位密度中子测井仪和StethoScope*随钻地层压力测井仪。资料由斯伦贝谢专家进行了分析,获得了岩石物性评价结果(有效孔隙度、渗透率和油水界面位置);供压裂建模与设计使用的应力变化数据;供封隔器安装优化用的井径变化数据;以及连通渗透性裂缝的位置数据,为提高产量和避免排水风险提供了依据。经解释后,使用资料对5个压裂级的位置进行了优化,最大限度地提高了未来产量。

(3)应用效果

为了使用分支井段上采集的资料优化完井设计,在一次下井中,共记录了3,000多米井段的数据,并且在24小时内就完成了解释。在计划采用多级水力压裂提高油气产量的井中,目前正在逐井实施类似的工作流程。为了更好地预测裂缝高度,避免压裂含水层,岩石力学资料的获取至关重要。通过由使用Petrel* E&P软件平台构建的三维力学模型,岩石力学资料被实时解释,有助于最大程度地提高产量。 

基于声波纵波和横波资料的分支井段岩石力学评价。这些属性按应力从低(蓝色)到高(红色)采用不同颜色显示。   

在裂缝分析中,斯通利数据显示将一些强反射波解释为张开渗透性裂缝。根据对裂缝位置与所含流体性质的了解,对完井设计进行了修改。

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na = 不适用。

† 结合了单极子和四极子采集方法 — 地层信号电平与测井时噪声水平有关。横波慢度的工作范围取决于井眼尺寸和泥浆慢度。 ‡ 采样速度为1800英尺/小时、每次采样一秒钟,或180英尺/小时、每次采样十秒钟,每英尺采集两个数据样本。

§ 仪器不使用电池可以无时间限制地工作。

†† SonicScope 825测井仪先前一直用于井径大于9⅝的井眼。

‡‡ 总流通面积(单位为平均英寸)为环空流通段(等效于钻铤)的35%以上。

§§ 压降,psi =((泥浆重量,磅/美加)×((流量,美加/分钟)2))/C。

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