国内外录井新技术概况

国内外录井新技术概况•二○一一年七月中石油“录井专业岗位操作技术规范”培训班1概述2地质剖面建立新技术3油气发现评价新技术4工程监控与安全防护新技术5井场信息传输技术6发展方向探讨油气钻探是高投入、高风险、高收益的系统工程。1概述1.1定位钻探对象在地下、操作者在地面、决策者在远方。1概述石油工程技术物探钻井录井测井试油采油石油地质和石油工程技术的综合应用。有综合地质研究技术、地球物理勘探技术、钻井工程技术、测井工程技术、录井工程技术、测试工程技术、采油工程技术等等。1概述录井工程设计钻井工程设计探井井位部署钻井地质设计井位勘测钻井工程录井工程测井工程测试工程采油工程油气发现的“眼睛”作用服务决策的“大脑”作用1概述1.2概念之一：（录井工程与管理）用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法，观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物的信息，以此建立录井剖面，发现油气显示，评价油气层，为石油工程（投资方、钻井施工、其它施工）提供钻井信息服务的过程，称为录井。1概述之二：录井技术在国外一般称泥浆录井，它是在钻井过程中应用电子技术、计算机技术及分析技术，借助分析仪器进行各种石油地质、钻井工程及其它随钻信息的采集（收集）、分析处理，进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的的一项随钻石油勘探技术。之三：录井是一项系统工程，集源头资料采集，远程实时传输、整理、存取与发布，随钻及钻后解释、评价、综合地质研究于一体。1概述1.3发展历程早在900多年前的宋代，录井技术已初具萌芽，在四川自流井地区盐和天然气井的钻探中，用一种底部有凡尔的竹筒下井提捞泥浆和岩屑，有专职人员负责鉴别岩屑岩性、划分地层，并且每口井都建立“岩口簿”，各井的“岩口簿”对岩层和标准层有统一的命名。通过“岩口簿”建立早期的地质剖面。1概述阶段第一阶段1930年代之前（人工录井）第二阶段1930—70年代（数字化录井）第三阶段1970—90年代末期（信息化录井）第四阶段21世纪（多维录井）特征各项数据信息的收集基本以人工为主，通过荧光灯、目测、看油花等手段进行录井。以气测录井出现为标志，工程录井和气测录井形成综合录井。录井技术进入了一个新的发展阶段。计算机进入到录井行业，信息技术、网络化成为录井的主要特征。地面、地下、基地的立体空间化发展。地下录井采集平台、地面数据平台、远程决策平台一体化成为发展的特征。项目岩屑（心）录井岩屑（心）录井、气测录井、工程录井、综合录井、热解地化录井。岩屑录井、气测录井、综合录井、定量荧光、轻烃录井、核磁技术、光谱技术、元素录井、信息传输。PWD+GWD+SWD+MWD+LWD+MDT将逐渐成为地下录井平台的信息整合内容。实现。INFRANET+INTRANET、INTERNET集成。1概述以综合录井仪为代表的录井技术，从上世纪30年代第一台专用录井仪器诞生以来，经历了复杂的发展历程。主要单元发展历程仪器房非专用→专用，非防爆→防爆，简单环境→复杂环境（沙漠、海洋）数据采集二次仪表→PC集中采集→总线采集，复杂→简单，繁琐→简便，专用→通用，精度、速率……气体检测脱气：间断→连续，无动力→有动力→无动力，非定量→定量；检测：TCD→FID→IRD→LRD,总烃→组分，气态→液态，分离→不分离，间断→(快速)→连续；位置：室内→钻井液出口→……传感器地质→工程→安全，非防爆→防爆，有线→无线，高精度、小型化……软件采集→处理→解释→评价，单机→网络，录井→第三方1概述能源需求大幅增加，世界各国竞相加大能源勘探开发力度，促进了录井技术的快速发展；录井的发现评价油气层、建立地质剖面、工程监控和信息传输等功能定位越来越清晰。3100320033003400350036003700380039004000世界石油消费量（单位：百万吨）世界石油消费量3439.23510.13551.23571.13605.53672.33810.83861.838943939.43927.9199819992000200120022003200420052006200720081.4功能1概述不断变化的勘探开发需求、钻井新工艺技术的广泛应用，促进了录井技术的发展。1概述发现评价油气水层建立地质剖面工程监控信息传输录井功能1概述1概述2地质剖面建立新技术3油气发现评价新技术4工程监控与安全防护新技术5井场信息传输技术6发展方向探讨2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术传统的地质剖面建立技术主要包括钻时录井、岩屑录井、岩心录井、井壁取心录井、碳酸盐含量分析、岩矿分析、古生物分析等。随着钻井新技术、新工艺的广泛应用，上述地质剖面建立技术的不适用性越来越突出，一些新的技术手段应运而生。2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术岩性判识困难PDC钻头大位移井水平井欠平衡钻井岩屑显微图像岩屑自然伽马X射线荧光元素……………2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术（1）岩屑显微图像实物岩屑岩屑图像将岩屑放大60～100倍,依据岩屑的色彩特征、岩性特征、结构特征、几何特征、表面纹理特征来识别岩屑岩性，5～10min可完成一幅图像的系统分析并提交分析图。碳质泥岩肉眼观察为灰-灰白色，整幅图片亮度较高。直观特征5R-G40-125色调10-40饱和度120-250亮度1、RGB与R-G相结合区分红与灰。2、用亮度与其它灰色系岩性的区别。灰色系颜色归属有效区分参数图像特征肉眼观察深灰色，颗粒相对砂泥岩呈扁圆，整幅图片亮度低。直观特征-7-4R-G80-130色调9-16饱和度80-110亮度1.RGB与R-G相结合区分红与灰。2.用亮度与其它灰色系岩性的区别。灰色系颜色归属有效区分参数图像特征2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术ZYS-H型图像分析仪2地质剖面建立新技术采用专业的科研级显微数码成像仪，可对岩屑进行图像化采集、数字化处理、含油性智能化分析等，具有较高的可靠性和灵敏度。天津陆海石油设备系统工程有限责任公司LH—YG1507岩屑图像采集分析仪2地质剖面建立新技术岩屑图像中地质信息（颗粒、岩性、粒度、颜色、曲线提取）定量分析算与评价；图像分辨率高，图像清晰、还原度高，最高能分辨0.01mm的颗粒或者结构;地质信息分析评价的自动化程度高；USB2.0接口，可与笔记本电脑配套使用。四川大学图像信息研究所岩屑图像采集分析处理系统2地质剖面建立新技术2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术岩屑图像分析仪（可带荧光识别）岩屑数字图像识别的流程边缘提取特征提取智能分类颜色识别目的：获取图像中各粒岩屑的闭合图像边缘算法：边缘膨胀算法目的：寻找砂岩、泥岩区分的特征量算法：和差直方图+Gabor变换目的：实现岩性的自动识别算法：ANN、SVM目的：实现岩屑颜色的自动识别算法：HIS颜色空间三维均值2地质剖面建立新技术2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术系统界面2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术井区深度录井曲线岩屑特征岩屑描述宏观描述宏观识别结果灰色表示2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术井区深度录井曲线岩屑特征岩屑描述微观识别结果微观描述彩色表示2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术（2）岩屑自然伽马利用岩石矿物中的自然放射性，通过测定样品的伽马计数平均值来识别岩性。SMY-2A型岩屑伽马仪测量时间：60S～120s测量分析范围：0API～300API2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术图例细砂岩泥岩砂质泥岩粉砂岩泥质粉砂岩灰质粉砂岩白云质粉砂岩中砂岩差气层油页岩熔结凝灰岩流纹岩凝灰岩油斑油迹荧光油层含油水层气层干层水层兴隆1井地层综合评价图地层钻时030地面伽马0250GR30150SP-1020深度m现场剖面解释剖面RS0.11000RD0.11000钻压030转盘转速060钻井工况沙溪庙组凉高山组雷口坡组296029803000302030403060308031003120314031603180空气钻常规钻井空气钻井2地质剖面建立新技术2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术（3）岩心扫描缝洞特征（垂直展开面）缝洞特征（表面旋转浏览）2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术2地质剖面建立新技术（4）自动岩屑、岩芯分析系统(QEMSCAN系统)QEMSCAN软件先进的能谱仪FEI电子扫描电镜2地质剖面建立新技术•样品种类岩屑***岩芯岩芯栓岩芯切割末侧壁岩芯传统标本管道沉积物•样品形式抛光块样(30mm)***抛光薄片块样导电胶带样2地质剖面建立新技术分析流程对岩屑样品进行背散色图扫描对样品背散色图进行颗粒化处理对岩屑颗粒进行网络式扫描对岩屑颗粒上的每一点进行能谱分析得到岩屑颗粒能谱分析点的谱图对谱图进行矿物元素分析矿物分类含矿物成分信息的岩屑颗粒图确认岩屑颗粒分析点的矿物成分含矿物成分信息岩屑样品检测图2地质剖面建立新技术QEMSCAN岩屑分析内容•岩屑的矿物组成（包括泥类）•岩屑的形状特征（包括空隙分布）•岩屑的岩石组成•岩屑的矿物元素组成计算•岩屑的矿物颗粒比重计算2地质剖面建立新技术（5）X射线荧光录井当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态。这时处于高能态的电子会跃迁到低能态来填补电子空位，当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术X射线荧光产生示意图2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的特征X射线（X射线荧光），需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型（波谱仪）和能量色散型（能谱仪）。X射线荧光光谱仪色散型能量色散型EDXRF波长色散型WDXRF同时式顺序式混合式多色散型非色散型2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术EDXRFWDXRF能量色散型波长色散型（波谱仪）（能谱仪）2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术国内录井用的CIT3000SY型石油X荧光岩屑分析仪和EDX3600B型X荧光光谱仪仅能测量岩屑中的Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、P、S、Ti、Mn、V、Cr等12种元素,除主要主量元素外，还有Cr、V这两个微量元素。根据岩石元素化学组成，这些元素可满足用XRF分析数据进行岩性识别的要求。2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术哈里伯顿公司公司的LaserStrat技术，能够测量岩屑中的10种氧化物、22种微量元素和10种稀土元素。2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术CIT－3000SY型X荧光分析谱图EDX3600B型X荧光分析谱图识别岩性---图谱法桩古斜4724594m桩古斜4724328m灰岩丰162046m莱斜78(侧)3782m泥岩坨1772924m砂岩坨1773140m在砂泥岩剖面中，一般情况下，Si代表砂质含量，Fe代表泥质含量，Ca代表灰质含量。通过肉眼观察Si、Fe、Ca三元素图谱大小可大致判断岩性。2地质剖面建立新技术2地质剖面建立技术岩性识别----曲线交汇法利用能代表砂泥含量的两种元素进行交汇，根据交汇的方向确定岩性。2地质剖面建立新技术用能代表砂、泥含量的两种或多种进行比较，得到一组数值，根据数值的相对大小进行岩性识别的方法。岩性识别----元素比值法在碳酸盐岩中，用能代表方解石和白云石的两种或多种不同元素的比值也可识别灰岩与白云岩。2地质剖面建立新技术根据元素富集规律和XRF分析元素含量变化情况综合分析，进行岩性识别。该方法要求岩性识别人员要有一定的岩石地球化学知识。与其它方法相结合可能更有效。岩性识别----曲线特征综合判断法2地质剖面建立新技术用X射线荧光录井的数据可以进行砂岩的泥质含量、灰质含量计算，