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38 油田新技术 油气藏井间监测新技术及其应用 目前，井间监测技术正朝着将地层测量从近井区域推向储层 深处这一方向发展。油气藏管理人员可以利用根据测量结果获得 的层析成像来监测地层深处流体的流动情况。 油藏管理中一项困难但却非常重 要的工作是了解和预测在产油气田中 流体的流动情况。连续或重复监测储 层特性是优化生产的一个重要策略， 有助于作业者确定和应对那些需要修 井的储层条件变化。储层监测方式多 种多样，包括由智能完井装置进行日 常测量、反复测量多口井的压力动态 以及在油田整个开采周期中采集延时 地震数据等。每种监测方式都有各自 的优缺点和重点考虑因素。 作业者可根据井间压力动态监测 流体流动情况，但这些压力测量数据 主要来自近井区域。地震测量可以确 定储层体积，但地震数据的垂向分辨 率常常较差，而且测量数据对储层基 岩较为敏感，不能准确反映储层内的 流体类型和分布情况 [1]。为了更好地 了解井间油气分布情况，作业者需要 一种流体饱和度测量技术，这种技术 的探测深度必须优于电测井技术，而 分辨率要高于地震测量。 在寻求整个储层范围内流体流动 监测方法的过程中，一些油气藏管理 者采纳了井间电磁感应技术。该技术 综合了电磁感应和层析成像的优势， 生成井间电阻率分布剖面图。 电磁 （EM） 感应技术的探测深度大于常规测井仪 的探测深度， 而且对流体含量较为敏感。 利用井间 EM 感应测量可以探测井间 区域，其分辨率介于高分辨率测井和 较低分辨率地震测量之间（下图） 。油田新技术2009 年夏季刊 21 卷，第 2 期。 2009 斯伦贝谢版权所有。 在编写本文过程中得到美国得克萨斯州 Sugar Land 的 Martin Isaacs 的帮助，谨表谢意。 DeepLook-EM，Petrel，RST 和 ToolPlanner 等是斯伦 贝谢公司的商标。 1. Luling MG，Babour K，Habashy TM，Nichols E， Wilt MJ 和 Zhang P “Crosswell Electromagnetic Surveys for Monitoring Large-Scale Reservoir Saturation Changes” ，SPE SA-55，发表在 SPE 沙 特阿拉伯分会技术会议上，宰赫兰，2004 年 5 月 15-17 日。 Zaki A. Al-Ali Muhammad H. Al-Buali Saleh AlRuwaili Shouxiang Mark Ma Alberto F. Marsala 沙特国家石油公司 沙特阿拉伯宰赫兰 David Alumbaugh Luis DePavia Cyrille Levesque Ajay Nalonnil Ping Zhang 美国加利福尼亚州 Richmond Colin Hulme 法国 Clamart Michael Wilt 阿联酋阿布扎比 填补分辨率空白。大多数油田测量数据的分辨率处于两极，即要么是近井 区域测量的高分辨率数据，要么是盆地范围的低分辨率数据。在这两者之间 的探测深度和分辨率条件下获得的井间测量数据可以帮助地学家更好地对井 间区域的储层进行描述和成像分析。 垂向分辨率，米 探测深度，米 油井规模 储层规模 盆地规模 1,000 100 10 1 0.1 0.01 0.0010.010.11101001,00010,000 100,000 39 2009 年夏季刊 40 油田新技术 感应测量主要反映地层电导率。 高电导率值通常表示有盐水存在。 电导率的倒数是电阻率，高电阻率值 （与低电导率相对应）可能意味着油 气的存在。不过，测量数据通常受温 度、孔隙度、孔隙流体电阻率和流体 饱和度的影响。井间EM电阻率被用于 区分高阻原油和低阻盐水之间的电性 变化[2]。井间电阻率数据也被用于反映 储层性质变化，确定非均质性和储层 连通性[3]。井间EM测井并非新技术。 该技术的可行性已经得到了证实，而 且经过发展演变，该系统现在可以提 高测井速度，并在测量准确性、分辨 率、采集、建模和处理方面都取得了 进展[4]。 DeepLook-EM井间储层监测系统 的作业方式与常规测井仪的作业方式 相似，但DeepLook-EM技术利用布置 在其中一口井中的发射器及另一口井 中的接收器阵列来探测两口井之间的 区域，而不是将发射器和接收器都布 置在同一口井中。在两口井之间发射 信号的频率介于几赫兹到数千赫兹 之间，信号传播距离接近1公里（0.6 英里），具体取决于井筒和地层特性 （左图）。 分析人员利用油田模型和井眼轨 迹数据对测量数据进行处理，生成层 析图像，即井间储层的垂向切片。对 这些层析成像切片进行标色，以显示 地层电阻率差异。 油藏管理人员将DeepLook-EM 测量结果用于各种用途，如监测波 及效率、发现死油区、设计加密井 井位及改善油藏模拟效果[5]。本文对 DeepLook-EM测量的实施过程及数据的 应用过程进行了介绍。文章首先概述 测量设备和测量程序，然后通过中东 和美国的一些实例对DeepLook-EM的应 用进行了讨论。 采集系统 就广义而言，DeepLook-EM井间感 应系统包括布置在一口井中的发射器 仪器串、布置在另一口井中的接收器 阵列、两口井的地面采集控制台及两 口井之间的无线遥测系统。每口井利 用一套标准电缆系统和一个桅式井架 将仪器下入井中进行测量（左图）。 发射器仪器串长9.88米（32.4英 尺），直径8.6厘米（3.375英寸），包 含一个配有3.7米（12英尺）长天线 的感应线圈发射器（下一页，右上 表）。发射天线以可编程频率发射连 续的正弦信号。位于发射器短节中的 自然伽马射线探测器可以提供与原先 获得的测井数据之间的深度校正[6]。 EM发射器仪器串长22.5米（73.8英 尺），直径5.4厘米（2.125英寸）。该 仪器由含有四个感应线圈磁场接收器 的阵列组成，各接收器之间相隔4.5米 中东地区远距离井间监测作业。作业人员正准备将位于井口之上的接收器 阵列（中）下入井中。发射器仪器串悬挂在位于倾斜吊臂下部的井筒中。 井间EM采集系统。第一口井下入磁偶极子发射器，其能量比常规感应测井发射器高5个数量级 （左）。第二口井（右）中下入由四个接收器组成的接收器阵列。接收器阵列中的磁力仪可以测量 到能量比地球静磁场低10个数量级的磁场。两口井之间的距离可达1000米，发射器和接收器组件之 间以无线方式连接。 1号接收器 信号发送井 井距可达1000米 信号接收井 发射器探头 2号接收器 3号接收器 4号接收器 41 2009 年夏季刊 （14.75英尺）。这些探测线圈是非常敏 感的磁力仪，可以准确测量发射器生 成的信号。同时，接收器部分还包括一 个用于深度对比的自然伽马探测器。 与 其 他 任 何 感 应 仪 器 相 同 ， DeepLook-EM系统要求获得准确的相位 和振幅数据。为了获得同步相位测量 数据，地面发射器控制台和接收器采 集控制台的时间参照全球定位系统卫 星进行校准。控制台之间通过无线遥 测系统联系，使现场工程师可以在某 一地点远程监测和控制采集作业。井 下发射器的电流、电压和现场测量数 据以无线方式发送至接收器采集控制 台，对接收到的信号进行标准化处理。 测量原理 储层监测通常在二次或三次采 油过程中实施，监测结果常常被应用 于更新储层模型或调整油气田开发 方案。通过测量井间地层的电阻率， DeepLook-EM探测技术为工程师和地学 家绘制储层电阻率分布图提供帮助。由 于电阻率测量值对孔隙度、流体饱和 度和温度比较敏感，因此电阻率的分布 变化就可以反映出这些性质的变化。 对油藏管理人员而言，检测这 些变化是一种有价值的诊断工具。例 如，孔隙度变化可能是储层内出现沉 降的征兆，饱和度变化通常表明注入 水推进，而静态饱和度测量数据则可 指示存在死油区，温度变化有助于评 估蒸汽驱的效率。在流体注入过程 中，随着时间的推移，电阻率分布差 异数据可以为作业人员提供流体流动 信息，从而可帮助确定渗透率分布情 况。 将接收器阵列下入到井筒特定深 度或测量位置，可获得DeepLook-EM井 间测量数据。尽管接收器阵列保持静 止状态，但另一口井中的电磁发射器在 选定的深度之间移动的同时仍然在不 断发射信号。一旦获取某个位置的剖 面信息（即来自一个完整发射器测线的 信号），作业人员就将接收器移到另一 个位置（通常向井口方向移动）进行相 同的作业。因此，发射器和接收器在整 个测井段移动的同时实现了对井间目 标层的多角度探测。为了更好地控制测 井过程中仪器的移动，作业人员通常在 发射井处通过笔记本电脑输入指令来 开展作业（下图）。 DeepLook-EM发射器产生的磁场以 用户定义的5赫兹－1千赫之间的频率 仪器规格。DeepLook-EM系统的额定温度为150℃，适用于所有类型的井筒流体。 测井车内部。作业人员一般通过发射井处的笔记本电脑操控测井作业，指令和数据交换在发射井 和接收井之间以无线方式进行。 2. Levesque C “Crosswell Electromagnetic Resistivity Imaging Illuminating the Reservoir” ，Middle East and Asia Reservoirs Review， 第 7 期（2006 年 ） 23-33。 网 上 参 见 media/services/resources/mewr/num7/illuminating_ reservoir.pdf（2009 年 4 月 2 日浏览） 。 3. Wilt M，Morrison HF，Becker A，Tseng H-W， Lee K，Torres-Verdin C 和 Alumbaugh D“Crosshole Electromagnetic Tomography A New Technology for Oil Field Characterization” ，The Leading Edge， 14 卷，第 3 期（1995 年 3 月） 173-177。 4. DePavia L，Zhang P，Alumbaugh D，Levesque C，Zhang H and Rosthal R “Next-Generation Crosswell EM Imaging Tool” ，SPE 116344， 发 表 在 SPE 技术年会暨展览会上，丹佛，2008 年 9 月 21-24 日。 有关井间 EM 技术早期观点的更多信息，请 参见 Kretzschmar JL，Kibbe KL 和 Witterholt EJ “Tomographic Reconstruction Techniques for Reservoir Monitoring” ，SPE 10990，发表在采矿 工程师学会石油工程师协会第 57 届秋季技 术年会暨展览会上，新奥尔良，1982 年 9 月 26-29 日。 5. Sanni ML，Yeh N，Afaleg NI，Kaabi AO，Ma SM，Levesque C 和 Donadille JM “Crosswell Electromagnetic Resistivity Tomography Pushing the Limits” ，SPE 105353，发表在第 15 届 SPE 中东油气展览会暨大会上，巴林，2007 年 3 月 11-14 日。 6. DePavia 等人，参考文献 4。 规格DeepLook-EM发射器DeepLook-EM接收器 150C [300F] 138 MPa [20,000 psi] 11.5 cm [4.5 in.] 11.5 cm [4.5 in.] 150C [300F] 103 MPa [15,000 psi] 6.5 cm [2.5 in.] 6.5 cm [2.5 in.] 耐温 耐压 井筒尺寸－最小 裸眼井 套管井 井筒尺寸－最大 裸眼井 套管井 外径 长度 泥浆类型或比重限制 井斜 频率范围 不限 35 cm [13.75 in.] 8.6 cm [3.375 in.] 9.88 m [32.4 ft] 无流体限制 0－20 5－1000千赫 不限 不限 5.4 cm [2.125 in.] 四个接收器 22.5 m [73.8 ft] 无流体限制 0－20 5－1000千赫 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 42 油田新技术 传入地层。该磁场（即一次场）离发 射器越远，信号越弱。一次场在导电 地层中产生电流（上图）。从而形成 一个反向的二次场，导致总场振幅随 着地层电阻率的降低而下降[7]。由四个 敏感线圈接收器组成的阵列被布置在 接收井中，用来检测由发射器生成的 一次电磁场及由感应电流生成的二次 电磁场[8]。 一个数据集可能包含30－60个接 收器测点信息，通常涉及到数千个测 量数据。由于二次信号的强度极弱， 因此，为了降低信噪比，接收到的信 号需要进行叠加和平均化处理，每个 测点需要数百次测量。根据平均化工 作量和发射频率，发射器测井速度在 600－1520米/小时（2000－5000英尺/小 时）范围内变化。一般情况下，现场 记录300米（1000英尺）的垂直层段数 据大约需要12－30小时。对于每个位 置，接收器阵列中四个均匀分布的线 圈可以覆盖较长间距，从而可缩短测 井时间。 关键测量参数评价 没有两次完全相同的井间EM探 测，每次井间EM探测都会受诸如套管 特点、发射井和接收井之间距离、地 层电导率和井斜等局部条件的影响， 所有这些因素都会影响接收器接收到 的信号质量。测井目标层段、测井速 度和发射频率都会影响信号及其对各 种地层参数的响应。因此，每次探测 都需考虑具体井况的限制。 在所有地层中（最致密地层除 外），一种极为常见的测量约束条件 是由钢套管引起的。电磁信号在穿过 钢套管的过程中衰减非常严重[9]。衰减 程度随着套管传导性、套管磁导率及 发射频率的增加而增大。因此，钢套 管限制了适用于井间EM探测的频率范 围。钢套管的传导性可能会比周围地 层高8个数量级，阻碍高频信号的传输 和接收，从而限制分析井间区域电导 率分布的能力 [10]。 其他套管柱组件也将影响井间EM 数据的质量。接箍和扶正器中的金属 也会进一步增加套管效应，加大测量 作业的复杂性。如果在探测作业开展 前或开展过程中可以确定这些组件的 位置，那么就可以通过慎重确定传感 器位置和监测将这些影响基本消除。 幸运的是，DeepLook-EM测井仪可以检 测到接箍和扶正器的位置，帮助测井 人员识别并避开那些套管效应最强的 区域。 由于套管效应也限制井距，从而 影响到有价值的探测数据的采集，因 此必须在探测作业开始前对这些效 应进行模拟分析。为此，对各种套管 材料进行了测试（左表）。不导电、 无磁性的玻璃纤维套管基本上对发射 器和接收器没影响。在这种套管中采 集数据相当于进行裸眼测井作业。相 反，碳钢套管既具有高导电性又具有 高磁性，因此，最不利于进行测量。 在无法采用玻璃纤维套管的情况下， 建议在测井段中下入铬钢套管，因为 铬钢套管是非磁性的，而且其传导性 要低于碳钢。 一次场和二次场。在交流电的激励下，磁偶极子发射线圈将电磁场传入地层。一次场引起的涡流 反过来生成一个二次交变电磁场，其强度与地层电阻率成反比。在接收器阵列处可对一次场和二次 电磁场进行探测。 井距与套管类型的关系。DeepLook-EM探测作业受套管类型和地层条件 的限制。 信号发射井信号接收井 二次场 目标 一次场 感应电流 信号发射井信号接收井最大井距 裸眼 玻璃纤维套管 裸眼 裸眼 铬钢套管 裸眼 玻璃纤维套管 铬钢套管 碳钢套管 铬钢套管 1,000 m [3,280 ft] 1,000 m [3,280 ft] 500 m [1,640 ft] 450 m [1,476 ft] 350 m [1,148 ft] 43 2009 年夏季刊 在井间EM测量设计过程中，还 应考虑仪器定位问题。理想的测井井 段应该延伸到储层以上及以下至少相 当于储层厚度一半的距离。一般情况 下，在下列条件下实施作业可以获得 最佳响应 ● 异常点的电导率远远高于周围地层 的电导率； ● 储层厚度等于或大于井间距离的 5； ● 套管或完井装置为非金属材料或者 虽然是金属材料但没有磁性； ● 目标测井段的跨度至少等于井距的 一半。 为了确定哪些井间测井参数能够 更好地对储层进行描述，DeepLook-EM 测量专家在将设备投入使用之前先对 储层和仪器响应进行模拟。 作业设计 由于井间探测结果受多种因素 的影响，因此，为了优化测井参数如 频率、测井速度和测线深度，作业前 规划非常重要。更重要的是，为了确 定能否达到探测目标，量化测量方法 对地层分层、流体注入前缘的移动及 裂缝和断层的影响等储层条件的敏感 度，也需要进行提前规划[11]。只有在通 过建模和模拟确定测量作业切实可行 的条件下才可以开展数据采集和处理 工作。 利用ToolPlanner软件进行快速直 观的评估，以便确定井间EM测量是否 适用于客户的特定目标（上图）。构 建储层和邻近地层基本层状结构的参 数、信号发射井和接收井的井斜及完 井信息被一起输入ToolPlanner程序。分 析人员指定了信号发射井和接收井与 储层顶部相交处的深度和井斜，以此 确定其在模型中的位置。随后为井筒 周围的储层区域建立了基本的二维模 型。 可以利用简化的储层模型测试各 种环境，模拟客户要求描述的各种条 件。可以利用该程序评估各种环境下 测量作业的敏感度，推荐测量方案和 测井程序或进一步的模拟要求。每种 环境的敏感度都被赋予一个介于1－10 之间的值，并生成一个敏感度图，以 显示仪器响应变化与井间电阻率变化 位置之间的关系。 ToolPlanner界面。根据该简化储层模型，DeepLook-EM测量设计人员可以建立基本情形模型，以模拟各种储层条件。 7. 有关 EM 采集物理原理的更多信息，请参 见 Brady J，Campbell T，Fenwick A，Ganz M， Sandberg SK，Pereira Buonora MP，Rodrigues LF， Campbell C，Combee L，Ferster A，Umbach KE， Labruzzo T，Zerilli A，Nichols EA，Patmore S 和 Stilling J“电磁法油气勘探” ， 油田新技术 ， 21 卷，第 1 期（2009 年春季刊） 4-19。 8. Levesque，参考文献 2。 9. Kim HJ 和 Lee KH “Electromagnetic Fields in a Non-Uni Steel-Cased Borehole” ，Geophysical Prospecting，54 卷， 第 4 期（2006 年 7 月 ） 433-439。 10. Nekut AG “Crosswell Electromagnetic Tomography in Steel-Cased Wells” ，Geophysics，60 卷，第 3 期（1995 年 5 － 6 月） 912-920。 11. DePavia 等人，参考文献 4。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 44 油田新技术 简化模型可以使测量设计人员迅 速决定是否应该实施更进一步的模拟 分析。如果初始评估结果不错，那么 就将实施深入的建模和模拟，以便更 准确地模拟和评估每种情形的结果。 详细建模的第一步是建立该区 域的地质模型。构造模型越准确，敏 感度响应也就越准确。模型中的相关 现场数据包括地震测线、井斜测量数 据、邻井电阻率和自然伽马记录，地 质信息包括地层特征、地质分层、断 层位置和断层移距数据。如果测量设 计人员可以设法对半径相当于两倍井 距范围内的地层建模，那么效果就更 理想。 分析人员将这些信息输入利用 Petrel模拟软件建立的结构模型中。在 已经确定目的层几何形态后，建模专 家将测井电阻率测量数据填充至结构 模型中。随后利用地质统计插入法为 拟定的探测区域生成了一个作为基准 的三维电阻率数据体（左图）。 分析人员将基准模型导入到一个 DeepLook-EM模拟程序包内，并开展 敏感度和图像重建研究（下一页， 上图）。进行敏感度研究的目的是 评估探测作业的如下能力，即检测地 层电阻率在各种储层条件下－如流体 注入前缘移动、地层分层、裂缝或断 层－所产生的变化，以及评估与各种 储层条件有关的具体参数。在这一过 程中，模型会计算所有发射器－接收 器对位置组合所产生的电磁场。本例 中，作业人员对基准模型和各种情形 实施了二维正演模拟[12]。 测量设计人员将各种情形下的响 应与基准模型进行比较，寻找二者之 间的电阻率差异，以便确定在某种情 形中能否产生可利用所确定的探测参 数测量到的变化（左图）。如果敏感 度足够高，能够识别某个情形与基准 模型之间的电磁场差异，那么就可以 对该情形下的数据实施反演，以便评 估成像程序重建井间电阻率分布变化 的能力[13]。 这些响应模型为井间探测之后进 行的最终反演和解释程序提供了一个 框架。一旦采集到实际的现场数据，就 可以通过一个非线性数据反演程序生 成井间电阻率分布图。该程序利用迭代 过程来更新和缩小实测数据与模拟响 应之间的差异，所采用的方法是最小二 乘法。最终的电阻率分布数据用于追 踪流体的井间流动。 储层流体流动成像实例 阿联酋的一个高产油田出现了 用于作业前规划的电阻率数据体。地层的基准电阻率模型是几何形态校正和高频数据反演的基 础。基准模型是进行DeepLook-EM探测作业前利用邻井采集到的常规电阻率测井数据构建的。分析 人员利用地质统计程序对这些测井数据和地震勘探获得的地层构造信息实施一体化和平滑处理，从 而生成覆盖目的层深度的三维电阻率数据体。 情形模型。作业人员对仪器在各种情形下的响应进行模拟，以便确定探测作业在测量和最终分 辨地下特征方面的能力。图中显示的是电阻率图像模拟模型对注水情形的响应（左）。如果响应与 基准模型差别很大，就对该情形下的数据实施反演，以便评估成像程序重建井间电阻率变化的能力 （右）。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 深电阻率 欧姆米 1,550 1,600 1,650 1,700 1,750 深度，米 1,800 1,850 1,900 02004006000200400600 井距，米井距，米 情形1迭代22 电阻率， 欧姆米 1,000 100 10 1 信号发送井信号接收井信号发送井信号接收井 45 2009 年夏季刊 不均匀扫油及水淹现象，该油田的 作业公司是阿布扎比陆上石油公司 （ADCO）。为了掌握注水对生产的影 响，该公司需要监测注入水在井间的移 动情况。但是常规测井程序的横向覆 盖率不足以监测井间流体的流动情况， 而且地震勘探的垂向分辨率也不够。 以上种种限制妨碍了随机流动模拟和 油藏整体模拟的进行。ADCO过去曾用 这些方法预测注水前缘的范围。 在三口铬钢套管完井的专用观测 井中获得了各井对的DeepLook-EM剖面 信息。注水前开展的基准探测作业为 注水后的井间变化追踪建立了对比基 础。进行基准作业6个月之后获得的探 测图像表明由水平注水井向1号观测井 和3号观测井的注水获得了成功，大量 水优先沿着东-西流动方向扫油（右下 图）。RST储层饱和度测井仪获得的 数据也进一步证实了这一优先流动通 道。 在为期6个月的探测作业中，水还 没有流入2号和3号观察井。最近完成的 一项后续探测作业提供了更多有关注 水进展方面的细节。探测结果将被用 于开发更准确的油藏工程流动模拟模 型。这些信息有助于ADCO工程师和地 质师进一步改善当前注水井的动态，同 时也为新的注水井和加密开发井的井 可行性研究工作流。在实施DeepLook-EM探测作业之前必须对各种储层条件下的响应进行 测试和确认。 延时测量成像。在基准探测作业（左）实施6个月后开展了DeepLook-EM探测（右）。结果 显示1号井和3号井之间存在大量的注入水波及区域（紫色），并且优先从东向西流动。 12. 正演模拟用于确定多种电磁测井测量的一般 响应。该方法是为确定特定传感器在特定地 层环境下的测量值而开发的，需要应用一组 传感响应理论方程。同时，正演模拟也被用 于解释目的，尤其是水平井和复杂环境的解 释。组成正演模型的理论方程组可以是一维， 也可以是二维或三维。几何形态越复杂，所 需模拟的因素也就越多，因而所需的计算时 间也就越长。 13. 有关 DeepLook-EM 反演程序的更多信息，请 参见 Gao G，Alumbaugh D，Zhang P，Zhang H，Levesque C，Rosthal R，Liu J，Abubakar A 和 Habashy T “Practical Implications of Nonlinear Inversion for Cross-Well Electromagnetic Data Collected in Cased-Wells” ，SEG 详 细 摘 要，27 卷（2008 年） 299-303。 有关反演的不同观点，请参见 Barclay F， Bruun A，Rasmussen KB，Camara Alfaro J，Cooke A，Cooke D，Salter D，Godfrey R，Lowden D， McHugo S，Ozdemir H，Pickering S，Gonzalez Pineda F，Herwanger J，Volterrrani S，Murineddu A，Rasmussen A 和 Roberts R “地震反演技术 及其应用” ，油田新技术 ， 20卷， 第1期 （2008 年春季刊） 42-63。 规划数据 采集 模型准备 Petrel 模型DeepLook-EM 模拟和处理软件 根据测井数据 准备初始基准 电阻率模型 将模型加载到 DeepLook-EM 软件，生成基 准模型 利用基准模型 生成具有预期 油田条件或特 征的情形 生成各种频率 下的现场响应 数据 根据基准模型 和情形进行敏 感度分析 以各种参数进 行试算 利用特定参 数确定情形 的可重建性 情形建立敏感度分析 反演决策 可行 3号观察井 1号观察井 注水井 240 m 250 m 2号观察井 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 2号观察井1号观察井2号观察井1号观察井 电阻率， 欧姆米 200 100 10 1 3号观察井 250 m 1号观察井3号观察井1号观察井 250 m 240 m240 m 电阻率， 欧姆米 200 100 10 1 注水井注水井 注水井注水井 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 46 油田新技术 位布置提供指导，从而提高采收率。 注水监测实例 沙特阿拉伯的一个油田多年来一 直通过将海水泵入外围注水井来维持 储层压力。该油田的注入水以自下而上 方式驱替原油。随着时间的推移，注入 水往上流动造成部分生产井水淹。由 于该碳酸盐岩储层的非均质性，注入 水的分布是不均匀的[14]。 作业人员已经采用生产井的含水 率测量数据来追踪水驱前缘推进过 程，但利用该方法并不能确定井间注入 水前缘的形状。在这个大型油田中，利 用常规电缆测井获得的电阻率数据表 明有两口生产井几乎已经完全水淹。由 于井间电阻率分布是个未知数，因此无 法确定井间流体饱和度。 注入水主要来自海水或循环利用 的地层采出水，这两种注入水的矿化 度都在60000 ppm左右。注入水波及区 域有时会呈现地层电阻率显著变化的 特点，从30－50欧姆米下降到2欧姆米 以下，下降幅度主要取决于饱和度与孔 隙度。流体密度也产生相应变化，但地 震速度变化很小。在深探测电磁剖面 上，储层中注入水和原油将出现明显的 电阻率差异。井间探测结果也会将地 层电阻率与流体饱和度关联起来。 在进行了可行性评估之后，斯伦 贝谢在油藏西侧两口相距845米（2772 英尺）的生产井之间进行了DeepLook- EM井间探测作业，在100千赫频率下获 得了数千个数据点。根据处理后的探 测数据，电阻率分布与仅根据之前测 井数据插值计算的基准剖面截然不同 （左上图）。 尽管常规电阻率测井结果表明近 井区域实际上已水淹，但DeepLook-EM 探测结果表明井间区域的波及效率是 变化的。 蒸汽前缘成像实例 美国加利福尼亚州San Joaquin Valley某稠油油田的作业公司利用蒸汽 驱技术提高多个油藏的产量。油藏工 显著差异。根据常规电阻率测井数据获得的基准模型（上）似乎表明井间 储层已经水淹，且低阻注入流体（上图顶部，蓝色区域）正波及整个储层。 相比之下，反演后的DeepLook-EM电阻率图像（中）则显示该剖面的电阻率 变化较大（绿色到黄色），表明含油。基准数据和反演数据之间的电阻率差 异（下）表明，在高孔隙度区域，水驱效率是变化的。 井间电阻率剖面。页岩层和蒸汽波及区域的电阻率普遍较低（蓝色阴 影）；而未波及含油砂岩的电阻率却相对较高（橙色到红色），中间电阻率 （绿色）代表蒸汽和油之间的过渡带。DeepLook-EM探测反映出两井中间有 一个突变的边界，其电阻率从枯竭层的2欧姆米变化到未波及层的50欧姆米以 上。低电阻率很可能是由地层水和探区左侧一口井中注入的蒸汽驱替原油引 起的。 X,700 X,720 X,740 深度， 米 X,760 X,780 X,700 X,720 X,740 深度， 米 电阻率， 欧姆米 电阻率， 欧姆米 电阻率 差异， 井距， 米 X,760 100 10 1 100 10 1 100 0 –100 50 –50 X,780 X,700 X,720 X,740 深度， 米 X,760 X,780 0200400600800 A井 A井 A井 B井 B井 B井 X,800 0 110 A井B井 电阻率，欧姆米 100 255075 井距，英尺 100125150 X,700 X,600 X,500 X,400 X,300 X,200 深度，英尺 47 2009 年夏季刊 程师应用的是蒸汽吞吐技术，需将油井 停产并将蒸汽注入储层。在“浸泡期” 需要将油井关闭数天，以便给蒸汽扩散 及稀释原油提供时间。随后再开井，开 采稀释过的原油。 该作业公司试图更好地了解蒸汽 注入后热量在储层中的分布情况。但 这一面积大约为20英里2（52公里2）的 油田构造陡，地质条件复杂，因此，在 这种环境下很难确定蒸汽在每口注入 井周围的垂向和径向分布情况。 根据斯伦贝谢提出的解决方案， 需要就储层电阻率对注蒸汽的响应进 行成像。感应测井数据显示在蒸汽被 注入储层后，电阻率值通常下降35－ 80。主要影响因素有两个随着温度 的升高，岩石电导率增加、电阻率下 降；此外，当高电阻率原油被低电阻 率盐水驱替时也会出现上述响应[15]。 DeepLook-EM探测对电阻率变化的高敏 感度使这种井间技术成为追踪注入蒸 汽分布和确定储层波及区域的一个优 先选择方案。该作业公司利用井间EM 测量可以获得相关储层的构造、温度 分布和残余饱和度等信息。 在规划阶段建立了一个用于数据 反演的基准模型。该模型采用了该井 钻井后、下套管或注蒸汽前利用常规 电缆测井仪采集的电阻率测井数据。 在确定探测作业可以绘制井间蒸汽波 及区域图之后，随即在两口井中部署了 DeepLook-EM发射器和接收器。作业人 员以20英尺/分钟（6米/分钟）的速度对 750英尺（229米）长的层段实施了测井 作业，随后将传感器下入到剖面底部， 并重新定位接收器阵列。上述程序不 断重复，直到完成所有发射器和接收 器测点的测量为止，整个作业大约用了 12小时。 测量结果明确显示出了储层中的 衰竭区域和未波及区域（前一页，下 图）。井间探测数据成为该作业公司 确定蒸汽驱效果图的基础，为制定油田 开发方案及优化储量评价提供指导。 提高深探测能力 钻完井作业结束后，作业公司必 须关注井筒以外区域，尤其是井间区 域。但有关井筒数米之外地层的详细 信息却非常匮乏，因为必须在探测深度 和垂向分辨率之间进行取舍。对于探 测深度和垂向分辨率要求，多数探测 作业只能满足二者之一。在储层描述 过程中作业公司已经习惯了这一问题。 直到最近，作业公司还是根据不是很 精确的地面地震数据，利用地质统计 方法将测井获得的地层特性信息从单 井外推到井间区域，来建立大多数油藏 模型。 DeepLook-EM井间探测获得的深 探测测量数据强化了作业公司对储层 模型岩石物理属性的控制能力。井间 服务专家正致力于将应用范围扩展到 电阻率测量以外的领域。在最近收购 Z-Seis公司之后，斯伦贝谢的深探测服 务项目中又增加了井间地震测量。在井 眼地震监测中，将声源和接收器阵列分 别部署在两口井中，所获井间区域图像 的清晰度远高于常规地面地震探测的 结果（上图）。采用延时技术，这些 井间地震探测可以分辨出百分之几的 速度变化，从而帮助油藏工程师发现 并监测蒸汽、天然气和二氧化碳的流动 情况。 深探测测量可以确定储层构造， 监测储层中气体的流动情况，从而补充 完善了井间EM测量识别和监测流体前 缘的能力。通过深探测测量获得的油 藏信息可使地质学家和油藏工程师更 清楚地了解各种流体的流动及其相互 影响，并最终确定现场管理和生产的 方向。 －MV 延时井间地震监测。在某提高原油采收率项目中，井间地震层析成像被用于绘制注入井和生产 井之间的混相二氧化碳驱图像。上图显示的是高分辨率井间地震反射资料（黑色记录道）叠加在速 率差数据上，后者用不同颜色标记，有助于地质学家追踪注入前所做的基准测量与二氧化碳注入9 个月后的一次监测作业之间的地震速度变化。中间区域（黄色和红色）的速度下降程度比周围地层 （蓝色和绿色）更明显，表明该