比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

正值北京2022第24届冬奥期间,有感于冰雪运动健儿不断突破自我,挑战极限的运动精神,特推出这篇文章,聊一聊小斯是如何突破技术极限,解决困扰测井界数十年的问题。

CETT是什么?

    双管柱封隔评价技术(CETT, Cement Evaluation Through Tubing),就是获得2021年度世界石油最佳井筒完整性技术奖的技术,由斯伦贝谢和挪威国油(Equinor)共同提交。该技术提供了领先的和经过验证的“B”环空成像方法,无需拔出内管(油管或套管),有助于减少弃置作业(P&A)钻机天数,从而降低成本和减少碳足迹,提高油井弃置作业效率和成功率。该解决方案依赖于电缆传输的深探测高级声学测量-轴向和方位阵列声波成像和多模态超声波成像的独特组合,辅以基于物理模型的深度机器学习算法,以解决复杂声波信号的解释问题。

      CETT不是一个单一技术或新测井仪器,它组合了两个非常成熟、功能强大且在国内广泛应用的测井技术:套后扫描成像测井(IBC)和声波扫描测井(SonicScanner),开发了新的测量模式,利用深度机器学习算法辅助解释。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

CETT在两层套管条件下得到的“B”环空测井评价成果已经达到惊人的可与IBC测井媲美的程度,不仅有扇区图(S_map),声幅CBL(Dp),还有声阻抗成像(AI(p))和挠曲波衰减成像(FA(p))以及声阻抗曲线(AI av(p))(下图右侧),相互之间对应性好,与取出内层套管后测量的IBC(下图左侧)声阻抗成像(AI)和挠曲波成像(FA)一致性也非常好。后面详细介绍怎么做到的。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

      别问为什么官网查不到任何资料那小编的信息从哪来的,小编不会告诉你的是获奖成员之一、时任研发中心首席工程师并带领团队开发这项技术,现任北亚区油藏与增效集团总经理的雷达就在北京总部,所以小编近水楼台先得月,涨知识了。

为什么需要CETT?

“B”环空水泥封隔性评价问题实际已经困扰测井界数十年,因为目前所有的固井质量评价测井技术只能评价一层套管后 “A”环空的固井质量,当油气田老井出现“B”环空带压的问题需要诊断、建储气库过程中老井井身质量评价、储气库/CCS/CCUS监测井定期井筒完整性监测防止气体泄漏、或弃置井作业制定更高效的作业方案时,都急需对 “B”环空的固井质量进行评价。最早在北海海上油田永久弃置井作业过程中,只能先用IBC评价内层套管(或油管)然后切割取出,在外层套管再测一次IBC,决定如何切割取出外层套管,永久弃置方案要严格符合欧盟环保标准,整个作业过程耗时费力成本高,不符合低碳足迹的环保理念,于是挪威国油提出能否通过技术革新同时评价“A”“B”环空的固井质量及水泥分布,这样符合条件的井筒可同时切割和取出两层套管,节约钻机时间,降低碳足迹,提高作业效率。

如何实现?

市场的需求是技术革新的动力,但“B”环空固井质量评价的确是一个极具困难性的挑战,会受到多重套管几何形状、位置关系、“A”和“B”环空内水泥/流体分布和地层的影响,造成结果模糊。研发和专家团队多轮讨论后,确定了深探测声波测量和超声波成像相结合的技术思路。超声波通常无法穿透两层套管探测到“B”环空,而低频声波测量能够更深入地探测到地层,尽管分辨率较低且响应更复杂。

套后扫描成像测井(IBC)结合脉冲超声波和挠曲波成像,能对“A”环空内的固液气(SLG)物质状态进行扫描,提供高精度的固井质量评价,被行业标准(SY/T 6592-2016 固井质量评价)认可。同时挠曲波在第二层套管内壁上的反射,提供了内层套管的居中度以及两层套管的位置关系;

声波扫描测井(Sonic Scanner)具有13组8方位接收器,相对于接收器阵列的多个位置的3个单极子和1个偶极声波发射器,能够在0.5-20kHz的声波带宽内激发井筒中的轴对称单极子和交叉偶极子波场,可以进行丰富的数据采集,从而能够分离各种方位模式,为解析方位信息发挥重要作用。声波扫描测井可在单层套管情况下探测远离井筒约60m处的裂缝或断层(三维远场声波成像测井,公众号6月份文章),低频声波能量穿透双层套管获取“B”环空信息不在话下,只是多模态测量信号过于复杂,识别和提取对“B”环空敏感的信息尤其关键。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

物理建模和模拟

波士顿研发中心的科学家们建立了大量的偏心度不同的双层套管、充填不同程度的水泥/清水、大小尺寸不同的窜槽、胶结程度变化的物理模型,获取“B”环空的声波信号,并建模模拟仪器响应。这里只展示数千个参数不同的案例模拟结果数据库中的一个数据点,尽管频散信号很复杂,但最终模拟与实测很好吻合(下图中黑点为理论模拟值,绿点为物模实测值)。这一过程是最艰苦、最耗费精力的,但扎实的基础研究为项目成功奠定了夯实的基础。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

通过广泛的建模和实验确定,采集并处理大量数据,发现特定域中的声波数据对 “B”环空的状态表现出敏感性,提取其声波模态特征并建立模板,同时利用深度机器学习技术来训练预测模型。实际弃置井作业中的双管柱条件下的“B”环空测井数据,取出内层套管后的“B”环空扫描成像测井数据不断补充进模型训练集。

      最终开发的“B”环空解释产品,分别包括(下图从左到右):1)基于偶极子声波截止频散的自由套管指示(Dp_out),相当于声幅测井CBL;2)基于单极子近源距声波慢度相干处理分裂特征(窜槽敏感)的方位和纵向各向异性扇区图(S_map);3)来自机器学习模型预测的声阻抗方位成像 (AI(p)) 和挠曲波衰减方位成像(FA(p))以及平均声阻抗曲线(AI av(p))。前两个是基于从物理建模和实验中确定的单个特征,第三个则通过利用深度学习来捕获复杂的微妙灵敏度以生成更高分辨率的图像来做补充。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

测井实例及验证

北海一口井的关注井段井斜50度,穿过许多可能蠕变并形成屏障密封的地层。在7in油管内测井,目的是检测和验证外层套管后面是否存在此类屏障。下图右侧显示了“B”环空CETT解释结果,左侧是移除7in油管后在9-5/8in套管内测量的套后扫描测井结果以及伽马曲线,用于对比验证。在AI标记的阻抗图上,红色和蓝色表示低阻抗,指示“B”环空中有液体窜槽或自由套管,而深棕色表示胶结合良好。“B”环空成像图与伽马曲线的相关性可判断哪些地层已经蠕变并接触地层,从而形成密封。CETT通过7in油管获得的“B”环空解释成果中,来自方位传感器的分裂特征方位扇区图(S_map)(基于物理模型)和机器学习的预测阻抗图(AI(p))和挠曲波衰减图(FA(p))之间一致性很好,且与左侧9-5/8in套管内套后扫描测井(IBC)成果图也紧密地一一对应,证明CETT结果已经非常可靠。CETT在北海已经测井几十口,加快了北海弃置井作业效率,同时国外多个油田也在尝试使用。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

结束语

小编再次感叹小斯家科学家们严谨的科学态度,做好基础研究,才有技术创新,才能突破极限。目前正在能源转型,小斯也在认真地开发多项过渡技术,相信小斯,探索技术进步的脚步从未停歇。我们坚信不断地努力就如北京冬奥之火一样,小火苗背后蕴藏着巨大的技术实力与自信。我们在助力中国伙伴转型绿色能源的道路上忠诚而坚定。

比肩奥运精神,挑战极限,敢于突破—CETT双管柱封隔评价新技术横空出世

扫描二维码 关注我们

公众号:斯伦贝谢中国
官网:www.slb.com

发布者:斯伦贝谢,转转请注明出处:https://www.cubeoil.com/archives/44926

(0)
上一篇 2022年2月16日 下午12:16
下一篇 2022年2月17日 上午2:32

相关推荐

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。