随钻伽马成像数据处理软件开发

2019-05-28骆庆锋陈辉李留范宇翔王飞袁晓波

测井技术 2019年6期

骆庆锋,陈辉,李留,范宇翔,王飞,袁晓波

(中国石油集团测井有限公司随钻测井中心,陕西西安710054)

0 引言

随钻测井技术主要用于地质导向和地层评价,是当今石油勘探开发中不可替代的技术之一[1]。随钻方位伽马测井是随钻测井中的首选项目,当伽马成像仪器在储层中钻进时,根据实时方位伽马曲线以及伽马成像图反映出轨迹与地层接触关系,指导地质导向作业。伽马成像随钻测井仪采用多个探测器,测量井周不同方位的自然伽马,通过实时传输数据能够判断地层岩性,分辨上下界面岩性特征,有效发现储层的上部盖层。除了识别岩性、计算泥质含量等常规伽马测井应用外,还可对伽马测量值进行成像处理,计算地层倾角,用于构造分析研究[2]。

伽马成像随钻测井仪配套的数据处理软件主要分为测井数据实时成像、存储数据成像处理、环境影响因素校正、成像解释等模块,根据现场施工情况能够选择各处理模块的工作方式,提高现场资料处理及解释效率。

1 软件架构

随钻伽马成像数据处理软件主要包括4个模块:实时成像模块、存储数据成像处理模块、成像解释模块及环境影响因素校正模块(见图1)。

图1 软件基本架构

实时成像模块针对随钻测井过程中实时上传的4条伽马及深度、工具面等数据,克服纵向及轴向数据稀疏的困难,通过有效的二维插值(深度方向、井周方向)丰富数据[3],然后基于计算机成像技术,实现伽马成像;针对仪器滑动钻进情况,通过近似计算算法实现仪器测量值在仪器坐标系与大地坐标系之间的转换,使仪器滑动钻进时测量数据以大地坐标系为基准。

存储数据成像处理模块针对随钻伽马成像仪器井周8或16个方位存储数据,实现纵向等时采样到等深采样的转换,并针对仪器滑动钻进情况存储数据,利用近似计算算法实现坐标转换。

成像解释模块基于随钻伽马成像仪器机械设计,近似计算出地层自然伽马贡献点与各个伽马传感器测量点的距离,结合伽马传感器的测量数据,计算出地层倾角。

校正模块基于井眼尺寸、钻井液比重环境因素等校正图版,校正环境因素影响下的测井资料,使得测量数据可以较为精确地反映地层信息[4]。

2 功能模块实现

2.1 实时成像模块

该模块输入数据为随钻测井实时传输数据文件,主要数据包括深度、4条带有方位信息的伽马曲线以及工具面等数据。

(1)井周二维插值。首先利用二维插值算法,丰富井周和井轴方向的伽马测量值,形成二维数据矩阵(深度、伽马);然后基于C++语言编程进行图像化转换[5],实现伽马成像。

(2)坐标转换。其主要作用为将仪器坐标系下测得的伽马数据转换为大地坐标系下的伽马数据。首先基于大地坐标系,确定扇区;其次基于仪器坐标系,得到随钻方位伽马仪探测的数据及其方位;然后根据磁力计测量的某一个伽马传感器的方位信息及其与其他传感器的位置关系,确定其他传感器的方位;最终将仪器坐标系旋转到大地坐标系,得到大地坐标系下的伽马数据信息。

(3)采样方式转换。由于实际的钻井过程受到多种因素的影响,钻进速度不恒定,存储数据如果为等时采样,那么在同一口井中,相同的时间采样间隔内,采样点之间的实际深度是变化的。同理,在相同的距离内,采样点的数目也不一致,这对数据处理解释(如深度校深、地层对比等)造成诸多不便。有必要对采样方式进行调整,按照等深度采样,有利于测井数据的后期处理及对比分析。

2.2 存储成像模块

该模块的输入数据文件为钻后随钻方位伽马测井仪存储的数据文件。文件中包括了井周8方位或者16方位的存储数据、深度及工具面等信息。首先基于输入的测井数据,进行采样方式转换,即由仪器测量的等时采样数据转换为等距采样数据;然后利用二维插值方法,丰富井周方向和井轴方向的测井数据;根据实际情况分析是否需要进行坐标系转换;最终形成一个大型二维矩阵,基于计算机成像技术,实现方位伽马成像。

由于钻后随钻方位伽马测井仪器存储数据较为丰富(8或者16方位伽马数据),因此利用该模块得到的方位伽马成像比实时成像模块(4个方位)得到的方位伽马成像精度要高,可用于构造研究。

2.3 成像解释模块

该模块的输入数据文件为处理后的成像数据资料,包括实时数据成像以及存储数据成像资料,还需要井眼、井斜以及仪器参数等信息。该模块主要设计思路为首先基于处理后的成像资料,由处理解释人员人工拾取地层的层位信息(类似于电成像资料的处理解释);然后基于伽马传感器的位置、仪器的设计参数及井径等数据,计算地层自然伽马贡献点与各个伽马传感器测量点的距离,结合伽马传感器的测量数据,计算出视地层倾角;最后结合井斜等数据,计算出真地层倾角(见图2)。

图2 成像解释模块

图3 ×1井实时地质导向图

3 软件应用

随钻伽马成像数据处理软件在配合随钻伽马成像仪器现场应用中表现突出,取得显著成绩。2018年随钻伽马成像数据处理软件在四川、长庆、塔里木、青海等地共完成22井次资料处理,累计处理水平作业进尺31 000 m,为地质导向提高可靠的数据,实现钻遇率90%。

2018年9月,公司在四川页岩气×1井进行示范井作业,采用“伽马成像+机械螺杆”的方式,进行水平段作业。×1井属于威远构造,位于川中隆起区的川西南低陡褶带。目的层属于构造单斜坡,由高点向构造低点钻进,钻进方向地层倾角在5°～8°。层厚3～4 m,最佳位置层厚2 m。

利用随钻伽马成像数据处理软件实时进行处理,在定向和复合2种钻进模式下,软件均能得到4条准确的方位伽马曲线,现场作业人员利用软件处理结果进行处理分析和成像解释,对井眼轨迹做出及时的调整,完成3 929～4 587 m水平井段的作业(见图3)。伽马成像测井技术的应用较前期该平台作业时长节约30%以上,同时钻遇率达到新高。

图4 ×2井实时地质导向图

设计水平段长1 500 m,随钻作业过程中利用随钻伽马成像数据处理软件,对现场采集数据进行实时处理,指导进行轨迹与地层接触关系判断,同时利用伽马成像图进行地层倾角拾取,为导向决策提供可靠的依据。经过多次及时准确井眼轨迹调整,水平段总体油气显示好。甲方在原设计基础上决定水平段加深300 m,水平段总长1 800 m(见图4)。储层钻遇率100%。