第二节 勘探技术 一、地球物理勘探
地球物理勘探(以下简称物探)最常用的是地震勘探,其过程包括野外采集、计算机数据处理、地质解释三个主要环节。
(一)野外采集
1986年,地震资料采集以120道仪器为主,少数240道,地震生产一般采用20次、30次覆盖,2毫秒采样。1986~1988年,大庆地球物理勘探公司(以下简称大庆物探公司)陈道宏、刘荣欣、钱奕中等完成复杂隐蔽油气藏勘探方法研究与应用。在进行地震地层学的解释、划分地震相和相应的沉积相基础上,研究和划分主要含油目的层的圈闭类型,采用相关的趋势分析等技术,进行密点读数,小线距大比例尺成图,寻找主要含油层系的复杂隐蔽的小幅度构造、断块和其他类型圈闭,从而达到勘探复杂隐蔽油气藏的目的。该成果主要应用于有效高信噪比和分辨率的地震剖面,1988年获国家科技进步奖二等奖。
1986~1990年,大庆物探公司陈道宏、管叶君、李勤学等完成“七五”国家重点攻关项目“大庆探区高分辨率地震勘探技术研究”,分别在齐家、金腾、宋站等地区进行攻关试验,经过5年的试验和攻关,总结了一套适合大庆地区的高分辨率地震勘探方法,并在大庆探区广泛推广应用,取得了显著的地质效果和经济效益,1991年该项成果获中国石油天然气集团公司科技进步奖一等奖,同年获国家科技进步奖二等奖。
1987 年,大庆油田20 个地震队全部配备数字地震仪,大庆地震勘探从此步入数字化阶段。它所记录的信息不再是波形,而是数字,其信息量大幅度增加,并通过计算机处理出更多的地质资料,为解释岩性和其他地层现象提供方便。数字地震仪的推广应用,使三维地震和高分辨率地震实现硬件配套,为深层勘探和复杂断陷盆地勘探提供硬件设施。到1996 年,地震仪发展到无线遥测,采集由24道增加到240道、480道,甚至更多道数,三维地震有了更大使用空间。同年,大庆油田物探公司引进三维地震专用的1440道数字地震仪,11月18 日投产 ,在升平一汪家屯二区开展深层三维地震,取得非常好的地质效果和经济效益。2001年后,大大庆油田三维地震采集技术取得更快发展。根据地质模型优化采集方案,形成超千道(最多2 496道)、 高覆盖(96 次) 、大炮检距(4 500米)、3 口井组合激发的野外采集技术,资料质量大为提高,信噪比由1.1提高到2.3。在松辽深层和海拉尔勘探中,对复杂构造分析和地质体识别,表现出明显优势。
三维地震是在一块面积内立体采集,形成三维空间的数据体。各方向的数据密度都比较大,可以在任意方向上切取剖面,因而对了解地下有更大的自由度。1987年以后,发展了三维地震新技术。1987 年11月,大庆油田在三肇凹陷榆树林区块做了第一块三维地地震,以后每年都要选取几个重点区块,进行三维地震,每年工作量在200~300平方千米;2001年后加大到1 000平方米以上,摸索出一套适应不同地质情况的野外采集技术。
随着大庆油田勘探程度的不断提高,对地震勘探精度的要求也愈来愈高,“七五”期间的高分辨率地震技术已难以满足油气勘探的需要,为此,大庆物探公司在“八五”期间进行了高分辨率地震采集、处理及解释的研究,形成了具有大庆特色的“八五”高分辨率地震勘探技术系列。但仍然满足不了需要,因此,“九五”期间再次立项进行攻关。1992~2002年,大庆物探公司在松辽盆地北部的宋芳屯等40个勘探、开发区块应用高分辨率技术,共计测线长度26 214.764千米,取得了丰富的地质成果和巨大的经济效益,其地震深度解释符合率达98.5%(深度相对误差<3%为符合),岩性预测符合率达80%以上。
1995~1997年,大庆物探公司在松辽盆地北部宋站南和尚家地区进行深层地震采集技术的研究开发,逐步形成了的深层地震资料采集技术系列,使深层T3、T4、T5的反射波视频率提高10~15赫兹,T3反射层连续性明显提高,层间信息丰富,可以进行地震地层学和岩性解释。1995~2002年推广应用深层地震技术,共完成二维地震勘探9 500.49千米,三维地震勘探1 529.57平方千米,大大提高了勘探效益。
1997~1999年,大庆物探公司李勤学、王建民、崔凤林等研究出一套新的高分辨率地震勘探采集、处理、解释技术方法,把高分辨率地震勘探技术提高到一个新的水平。3 000米深度以上反射波视频率达60~100赫兹,频带宽达10~150赫兹。2001年该项成果获中国石油天然气集团公司科技创新奖二等奖。随着勘探领域的扩大,地表和地质条件复杂的地区越来越多,“八五”期间,大庆物探公司对城市、高岗、山地、沙漠、沼泽、江河等复杂地表地区进行研究,基本做到了地震勘探无禁区,形成一系列复杂地区的地震资料采集技术。 2001年,大庆物探公司张克民、王建民、刘振彪等开展了复杂构造地震勘探技术研究,其成果在松辽盆地深层及海拉尔盆地勘探中得到了广泛的应用,为松辽盆地徐家围子断陷深层天然气勘探奠定了基础。同时,为该地区2005年实现探明1 000亿立方米天然气储量,实现天然气产能10亿立方米勘探目标做出了巨大的贡献。2004获中国石油天然气集团公司科技创新奖二等奖。
至2005年,地震资料采集仪器均以24位地震仪器为主,采集设计全部应用设计软件进行,现场处理全程监控野外采集质量,钻机设备能适应陆上各种复杂的地表条件。
(二)地震资料处理
1987年,大庆物探公司引进PE—3284计算机用于地震资料的处理。1990年和1993年分别引进VAX6420和VAX9420两套计算机并投入使用,使反褶积和去噪方法更加丰富,并得到很好的应用,从而使高分辨率地震资料处理技术和低信噪比地震资料处理技术得到快速发展。
1995年,引进PARAGON大规模并行处理计算机,使折射波静校正技术、DMO叠加及偏移成像技术得到长足发展。资料处理技术水平快速发展,处理能力进一步提高,在国内首先实现三维叠前深度偏移处理,并首次完成了霍多莫尔工区的叠前深度偏移处理,提高了陡倾角、复杂构造地区偏移成像的精度,形成并行三维叠前深度偏移处理能力。1999年,引进IBM SP2和SGI ORIGIN 2000两套大型并行处理计算机。2001年引进IBM GSI大型并行计算机投产,生产能力和技术实力得到进一步提高,经过不断的探索、总结和研发,逐步形成了以高分辨率处理技术、低信噪比处理技术、复杂构造处理技术、全三维处理技术及叠前深度偏移处理技术等多套处理技术系列,处理技术得到全面发展。
2004年,大庆物探公司引进256个CPU的PC-Cluster集群计算机,使叠前时间偏移处理实现常规化。当年出色地完成乌1海参4三维区块的叠前时间偏移处理任务,2005年又完成国内最大725平方千米的榆西三维区块和282 平方千米的肇源南三维叠前时间偏移处理任务。到2005年,大庆物探公司已具备年处理二维2万平方千米、三维5 000平方千米及叠前深度偏移1 000平方千米的生产能力。
(三)地震资料解释
1991年,大庆物探公司只有4套VAX机、SUN390、SUN490服务器各1套,配备的解释软件为InterPretⅡ、Geoquest、Sierra,主要用于三维地震资料的解释。二维地震资料的解释主要采用水平叠加剖面,以手工解释为主。三维地震资料解释在利用水平切片的基础上,其剖面的解释仍然采用二维地震资料解释方式。在储层预测方面主要利用地震相的划分及地震资料的振幅和频率两种属性进行定性或半定量预测。同年,大庆物探公司管叶君、庞跃武、吴志强等开发了油储描述资料处理与人机交互综合解释系统。通过对松辽盆地榆树林油田树32井区24平方千米三维地震资料的解释及龙西、宋芳屯部分测线和塔211等三个区块资料的处理解释,证明该系统具有对陆相薄互层油气储层进行构造形态,储层厚度、孔隙度、砂泥比等参数、含油气性进行描述的基本功能,为油气勘探、开发、油藏描述提供了较可靠的基础数据,1999年获中国石油天然气集团公司科技进步奖二等奖。
截至1994年底,大庆物探公司解释工作站达到16台套,所有三维地震、高分辨率地震、油田开发地震均在工作站进行解释,勘探区块二维地震构造解释仍以手工解释为主,岩性解释在工作站上实现。由于解释工作站的逐步普及,层位标定、变速成图、储层预测技术应用水平不断提高,并开始推广全三维解释技术,构造解释和岩性解释的精度不断提高,钻井深度符合率由1990年的88.5%提高到1994年的94.7%。
1995年,大庆物勘探公司公司拥有SUN和SGI系列等23套交互解释工作站,解释软件以Landmark和GeoQust为主,解释技术在构造成图、断层解释、反演技术、三维可视化、属性提取等方面都有了较大的进步,提高了构造解释和储层精度,地震属性储层预测技术得到较为广泛的应用。该技术能够较好地克服地震属性参数的单一应用以及线性描述给预测结果带来的不确定性的严重缺陷,具有较强的适应性。地震反演及地震属性的联合应用,使储层预测的符合率由原来的70%左右提高到85%左右。
2000~2005年,大庆物探公司SUN系列、SGI系列等交互解释工作站增加到38套,配有LandMark和GeoFrame解释软件,此外还有用于储层地质建模的软件Petrel、用于反演的软件Jason和InterWell、用于储层岩性及物性综合预测的软件MDI、用于地震相及沉积相解释的软件Stratimagic、用于断层封堵性研究的软件Faps、用于检验解释结果正确与否的平衡剖面解释软件Geosec、用于三维可视化解释的软件VoxelGeo等。自主研究开发了二维叠偏剖面成图软件、双重神经网络储层及油气预测软件、多参数地震属性提取、模式判别储层及油气预测软件、时间域及深度域高精度合成记录制作软件、数据驱动时间域及深度域反演软件等。地震资料解释有了较全面的发展,形成了高分辨率地震资料解释技术、全三维地震资料解释技术、深层及复杂构造解释技术三大解释技术系列。
(四)垂直地震剖面
1985年,大庆物探公司建立垂直地震剖面(VSP)勘探队,并从法国引进第一套VSP设备在大庆地区开始了采集试验。1986年,大庆物探公司起凤梧、徐绍刚、谢明道等开展了垂直地震剖面法及其应用技术研究,先后在3个沉积盆地进行了VSP采集工作,1991年该项成果获中国石油天然气集团公司科技进步奖一等奖。1991~1998年,设备采用井下单级模拟检波器接收,采集、处理、解释技术相对落后,VSP勘探仅仅局限于常规的VSP作业(零井源距、非零井源距)。由于非零井源距处理技术上不成熟,仅仅采集了部分井的非零井源距的资料。VSP资料主要作用是提供速度及层位标定,对提高地震资料解释层位标定和构造图的精度起到重要作用。
1999年,处理解释人员从研究所调整到勘探队,实现了采集、处理、解释一体化。同年,大庆物探公司引进法国SERCEL公司生产的具有世界先进水平的WR—MSR高分辨率VSP采集系统。该系统采用井下四级三分量检波器、数字传输。后又引进法国的Geovectour PLUS和美国的SEISLINK两套VSP处理、解释系统软件,促进了VSP技术的发展。非零井源距技术获得突破,研究成果在各工区得到了应用。
(五)大地电磁测深勘探
1989年,大庆物探公司组建大地电磁测深(MT)队时,野外采集设备是2台联邦德国产的MS-04大地电磁测深仪,记录频率范围为240~0.00146赫兹, 即最大记录长度为680秒。单点采集,不具有实时监控系统。MT队组建初,处理解释软件是由国家地震局提供的MT处理解释系统,对MT资料可进行曲线圆滑、模式识别处理,反演计算可进行Bostick和广义逆一维反演以及二维正演,计算方法单一,多解性比较严重。MT法主要应用于地震勘探困难区域及外围盆地(地表条件差),最初用于探测深大断裂,基底构造起伏及圈定盆地范围,1991~1993年分别完成了北安—拜泉地区、根河盆地、两江地区的MT勘探任务。在北安—拜泉地区,查明了乾丰—克东断陷的范围并确定其基底是由石炭—二迭系浅变质岩构成。在三江盆地,搞清了地震空白区的构造特征。试验证明该方法具有穿透深度大、成本低的特点。
1994年,大庆物探公司从加拿大凤凰公司引进2台V5-16测深仪器,其记录频率范围为320~0.00055赫兹,最大记录长度为2 000秒。单点采集,记录频带要宽于MS-04仪器,并且可同时观测5个电磁场分量,该仪器具有实时监控系统,可及时监测采集记录,适当延长记录时间,确保采集数据的质量。
1996年,引进MTIWS( MT Interpretation Work Shop)解释工作站,处理方法除进行圆滑、模式识别外,还可进行校正消除局部不均匀体的静态效应影响。一维计算采用4种方法(Bostick法、连续介质反演法、垂直时距曲线法和广义逆反演法)完成,取其共性,大大消除了地球物理解的非唯一性,从而提高了解释精度。对深层二维地质结构进行RRI二维反演,可得到比较真实的地下反映,但对薄层反演还无法实现。
随着勘探程度和精度的不断提高,仪器设备和处理解释软件也不断更新,解决的地质问题也越来越广。从1994~1998年勘探的区域看(昂昂溪、勃利、根河、大杨树、西藏羌塘地区),勘测区域均为复杂地表条件区,除探测深大断裂和基底结构外,在昂昂溪地区对侏罗系内部结构进行了划分,并对火山岩分布进行了预测。1997年, 大庆物探公司在大杨树地区进行MT勘探,按MT解释布设的杨D1井经后期打井验证有良好的油气显示。由此证实MT勘探精度有了飞跃的提高,勘探领域也越来越广。
2001年, 大庆物探公司又从加拿大凤凰公司引进高精度电法仪V5-2000型仪器共28站,记录频率范围为320~0.00055赫兹。该仪器不但可以进行单点MT勘探,还可以进行CEMP(Continue Electomagnetic Profiling)勘探,采集各站使用高精度GPS时钟同步观测记录,在干扰严重区使用远参考磁道来提高资料质量,现场处理使用ROBAST处理软件。该软件具有电参考、磁参考、电磁参考功能,实时监控野外采集记录,平均日完成测点由原来的3个提高到15个。为适应勘探市场需求,同年, 大庆物探公司在汤原地区进行的地热勘探,通过MT勘探成果布设的汤热1井,在深度1 600米处打出59℃热水。2002年,在古46井、英28井、英51井3个井区进行了储层预测勘探试验,通过薄层反演和综合信息建模处理解释技术,分别对葡萄花油层和高台子油层的砂岩分布进行了预测,取得了良好的效果。
2002年, 大庆物探公司从大庆石油大学引进综合信息建模处理解释系统,利用该系统纵向可分辨50米的薄层。同时具有资料处理速度快的特点,可进行去“飞点”、静校正、滤波、拟地震处理、综合信息建模。还可将重、磁、电、震及地质资料有机地结合起来建立更接近真实构造的电性—地质模型,有效地解决地球物理多解性问题。
二、地质录井
1985年,大庆地质录井公司引进6台国外TDC综合录井仪,其中2台在1987年5月7日投产,油田始用计算机采集、处理一系列钻井工程参数,以后又陆续增加了国产SLZ综合录井仪。
1990年,应用气相色谱辨别油气显示的真伪,确定地层含油性。储层中油气水流体具有自己独特的色谱特征,因而可以用来区分油层、水层、油水同层,为录井中正确解释地层含油气水状况提供了根据。通过多种方面综合解释结果,使油气层判别准确率达到90%以上。同时,在录井工作中充分利用计算机实现资料处理,编制各种录井图件,实现信息资料远程传输等,使地质录井工作走上现代化道路。
1995年,从美国哈利伯顿公司引进2台国外最先进的SDL—9000综合录井仪。该机能更及时准确地发现油气层,并可预告钻井工程事故,在保证安全上发挥了作用。同年,为了提高地质录井技术水平,大庆录井公司与美国哈里伯顿能源服务公司合作,对SDL—9000综合录井仪进行优化改进。
1997年,大庆录井公司研制DAQING-SDL9000型综合录井仪,使硬件配置和软件系统的设计都更加适合环境,性能有所提高;还根据需要,研制钻井液黏度检测仪,实现了连续、自动记录钻井液黏度变化,取代了人工测量记录,做到实时监测;研制钻井液氯离子连续检测仪,实现了自动、连续、定量检测,为及时判别油水层提供了可靠依据;研制岩屑定量评价仪,用以将岩屑在系统光源照射下发出的自然光,经光电扫描装置转换为计算机数据和图像,经处理后实现定量评价。同年,这项成果通过中国石油天然气集团公司的技术鉴定,填补了国内一项空白并达到国际先进水平。
2000年后,深井速度加快,给录井造成困难。通过录井技术攻关,建立了空气钻井、泡沫钻井工艺条件下的录井采集技术和资料处理、解释方法,设计制造了新型岩屑采集装置和气体样品采集装置,顺利完成空气钻井、泡沫钻井工艺条件下的录井任务。
三、探井测井
(一)测井原始资料采集
1987年,大庆石油管理局测井公司(以下简称测井公司)引进世界最先进的斯伦贝谢CSU数控测井成套设备并投入使用。这套设备包括4套地面接收和现场处理车装仪器,有16种76只下井测量仪器,包括电阻系列的双感应、双侧向、微球聚焦、地层倾角仪;放射性系列的自然咖玛、自然咖玛能谱、补偿中子、岩心密度测井仪;工程系列的井壁取心仪、XY井经仪、井温仪、套管接箍定位仪等。此后,探井测井普遍使用这套设备。
1988年,测井公司卢达、杨荫祖等研制XJC—2型相位介电测井仪。1989年,测井公司胡庆波、杨继连、周重远等研制MNC—852微机数据采集系统,该系统是在JD—581多线地面测井仪的基础上,采用了用微机进行井下测井信息的数据采集处理技术,推进了模拟测井向数控测井的发展。
1989~1991年,测井公司曲贤才、邹洪荷、李华章研制DQ—8900综合测井地面系统,该系统是完全应用计算机控制测井信息采集和处理的综合地面测井系统。
1990~1991年,测井公司于殿军、聂国柱、侯春会、胡红、国成书研制高分辨率声波测井仪。该仪器研制成功,是中国薄层测井技术的一大突破,其先进的测量方式、精巧的结构设计,属国内首创,1994年获得中国石油天然气股份公司科技进步奖二等奖。
1991~1993年,测井公司谭利峰研制薄层三侧向测井仪,该仪器是为适应大庆油田开发薄层测井需要而研制的,为解决油田开发中的重要技术难题提供薄互、差层的物性参数及判断水淹层测井资料,获中国石油天然气股份公司科技进步奖二等奖。
1994年,测井公司聂国柱、马恩军、张连成等研制DLS—1型小数控地面测井系统,并投入批量生产。该系统采用面向对象的设计思想,集成化,模块化的电路设计,测量板卡即插即用,井下仪器自由组合。1995年获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。碳氧比能谱测井技术是判断淡水层或地层水矿化度未知油田储集层含油饱和度的唯一有效方法。
同年,测井公司房建铭等研制NP—5型碳氧比能谱测井仪,仪器耐温达到了125℃,耐压50兆帕,1994年获中国石油天然气股份公司科技成果奖三等奖。同年,测井公司李东红等研制采用BGO探测器的BGO碳氧比能谱测井仪,进一步提高了测井解释精度。
1995年,测井公司王寿美等研究出应用高分辨率声波、薄层三侧向、微球等测井新方法进行划分薄层、超薄层的资料解释技术。该技术在准确划分砂岩厚度基础上定量计算地层参数,进行定性水淹层判别,获得中国石油天然气股份公司科技进步奖一等奖。
1995~1996年,测井公司丁希金等研制高精度碳氧比能谱测井仪,通过采用BGO探测器和数字传输方式,进一步提高了仪器的综合性能指标,在国内处于领先水平,已经在国内外20余个油田进行测井服务近1 000口,直接创收达到了5 000余万元,给油田带来了极大的经济效益,获得中国石油天然气总公司科技成果奖三等奖。
工程测井主要是对油田的固井质量和套管损坏进行检测。1996~1997年,测井公司聂国柱研制声波变密度测井仪器,进行固井质量的检测,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。该仪器投产后,每年都承担着测井公司内部与外部市场6 000多口井的生产任务。
1997~1998年,测井公司王建民、姜亦忠、张爱娟、于丙生、严青伍等研制聚合物注入剖面氧活化测井仪器,取得了较好的地质效果并通过大庆石油管理局验收,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。
1997~1999年,测井公司陈志红等研制双探测器碳氧比能谱测井仪,实现了对井筒环境的测量,校正了井筒对碳氧比测井结果的影响,拓宽了碳氧比测井的范围。
1998年,测井公司引进2套哈里伯顿公司制造的EXCELL—2000成像测井系统。1999年,再次引进2套阿持拉斯公司ECLIPS—5700型成像测井系统,油田测井技术装备水平从此跨上新台阶。2000年以后,根据深层气勘探和特殊地质构造勘探需要,陆续引进声成像(XMAC)测井、电成像(FMT)测井、油层动态测试(MDT)测井装备。这些仪器设备,在2004年以后徐家围子深层气勘探和海拉尔盆地勘探中发挥了重要作用。
1999~2001年,测井公司曲贤才、丁希金等与清华大学合作研制B-1型伴随粒子碳氧比能谱测井仪。伴随粒子测井方法利用α粒子这一信息对中子的运行轨迹进行跟踪,采用时域化的方法可以实现对预定区域的测量,具有灵敏度高的特点,该方法属于国际首创,已经获得中国、美国和俄罗斯的专利权。
2001年,根据印度尼西亚测井市场的需求,测井公司丁希金等研制小直径(外径为43毫米)碳氧比能谱测井仪器,适应了过油管测量以及套管变形、套管结蜡、套管内侧钻井等非常规测井条件的碳氧比测井需要,方便了碳氧比能谱测井的施工,扩大了其应用范围,获得大庆石油管理局优秀科技成果奖一等奖。2002年,高标、王建民、张爱娟、齐向阳等研制连续氧活化测井仪,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。
2005年,测井公司荆万学、张敏、贺佳印等开发了慧眼1000地面数控测井系统,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。该系统采用实用的USB串行通讯技术,实现了数字传输模块的硬件软化处理,引入程控电源,提高了系统的抗干扰能力,系统具有测井的综合施工能力,快捷实用,稳定可靠。
(二)测井资料处理解释
进入20世纪90年代,随着油田开发的深入,大庆油田已进入高含水后期开采,外围低渗透油田也进入中—低含水开发时期,厚油层已全面见水,油田开发逐步转向薄、差油层,实施三次采油技术以及外围油田加密调整井,用以提高采收率。大庆测井公司根据油田注水开发的实际情况,针对不同时期油田生产所面临的地质问题,结合测井技术的发展状况,陆续开发了相应的水淹层测井解释技术。
20世纪90年代初期,针对大庆长垣以西地区中浅层的低电阻率油层和高电阻率水层给油气储层解释带来的困扰,测井公司陶宏根、孙宏智等从基础地质资料及实验室岩心分析资料出发,经过大量的数据分析,找出导致低电阻率油层和高电阻率水层的关键因素是储层高含泥或高含钙。对于由高含泥引起的低电阻率油层采用可动水法,消除了高含泥带来的高束缚水饱和度对总含水饱和度的影响,提高了低电阻率油层的识别精度;而对于由高含钙导致的高电阻率水层则通过准确计算基础参数孔隙度、钙质含量等实现对岩性影响的校正,并采用区域资料统计分析建立行之有效的解释标准,提高高钙储层油气水解释符合率。20世纪90年代中期,该项技术经过生产应用中的推广和完善,获得大庆石油管理局科技进步奖一等奖,并成功应用在长垣以西中浅层。
1994年,测井公司常明澈、谢荣华、邵丰等在研制以高分辨率声波、高分辨率三侧向、微球为主的高分辨率测井系列的基础上,研究出厚油层细分水淹层解释技术。该技术是基于“可动水原理”,利用测井资料和岩心分析资料建立的地区解释模型,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。同年,测井公司荆万学、杜宗君、尤树文等研究出薄差层水淹层综合解释方法,该方法依据测井解释基础理论及泥质砂岩特点,从理论上建立了注水开发油田水淹层测井解释新模型—“双地层水电阻率”模型,提出并采用“多重迭代递归”方法解决了在不能明确知地层水电阻率不能确知地层水电阻率情况下的含水饱和度求解问题。
1996年,测井公司于亚娄等采用X-Windows和Motif作为图形窗口系统和界面工具,研制开发水淹层单井处理解释系统,实现了调整井水淹层计算机自动处理解释。该系统已广泛应用于油田生产。
20世纪90年代,是大庆东部深层的勘探初级阶段,测井公司朱有清、王鹏等经过多年的深入研究,建立一套以新一代成像测井系列和井筒地质资料为基础的深层火成岩储层测井解释方法:应用声、电成像测井技术与常规测井资料,实现火成岩岩性识别、储层划分;应用自行开发的复杂储层测井资料处理解释工具系统,实现定量计算裂缝参数和砾岩、孔洞直径;应用核磁共振测井资料,实现准确确定储层孔隙度参数、精确求取束缚水饱和度、渗透率等重要参数方法;对储层孔隙结构进行了精细评价,为产能预测提供依据;单独利用核磁共振测井资料完成对火成岩储层流体的识别和油气层定量评价;应用交叉式多极子阵列声波测井资料,识别地层的有效裂缝;利用XMAC-Ⅱ测井资料建立辅助识别气层方法;利用XMAC-Ⅱ测井资料识别地应力大小及方向;应用高分辨率阵列感应,建立一套利用高分辨率阵列感应测井判断油气水层的方法。该套处理解释方法,在大庆东部深层天然气勘探和开发中,发挥了重要作用。
1996年,测井公司常明澈、李宁、于亚娄等研制测井解释工作站系统,该工作站系统用新的测井系列代替老的测井系列,用数字化的测井资料代替模拟记录的测井资料,用新的解释方法代替旧的解释方法,用计算机软件作为工具进行处理解释代替原有的手工解释,用新的厚度划分标准代替旧的厚度划分标准。2000年该项成果获国家科技进步奖二等奖。
20世纪90年代末,随着注水开发的不断深入,大庆油田进入特高含水期,地质状况越来越复杂,薄差层解释难度不断加大,针对这一问题,测井公司开展了薄差层水淹层测井解释方法研究,打破传统的水淹层解释单独依靠曲线幅值信息进行参数计算的模式,采取“先定性、后定量”的思路,在定性判定水淹等级的基础上,进行参数计算,研究出基于DLS测井系列、适合新形势下大庆地区水淹特点的水淹层解释方法,解决了薄差层水淹后,曲线的水淹特征与岩性特征较难区分,单靠测井曲线的形态进行储层参数计算存在较大误差的问题,以及多年来困扰薄差层水淹层解释的难点。
2000年,针对油田开发实施三次加密生产实际,测井公司荆万学、李全厚等研究了薄差层水淹层测井解释方法。该方法是依据测井解释基础理论及泥质砂岩特点,在建立注水开发油田水淹层测井解释新模型—“双地层水电阻率”模型的基础上,根据地层的沉积特征,引入 “基本解释单元”,应用“状态空间模型”实现了对储层水淹层的识别,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。
2004年,测井公司刘江等开发了调整井测井资料处理解释模块,推出了基于岩性的水淹层解释方法,获大庆石油管理局科技进步奖一等奖。这些技术已在大庆油田加密调整井全面推广应用。
随着外围低渗透油田陆续进入注水调整开发阶段,结合油田生产实际,2005年,测井公司尤树文、杜宗君等研究出大庆东部低渗透水淹层测井解释方法。同年,测井公司潘明庆等开展了龙虎泡水淹层解释方法研究,在单井解释的基础上,推出了充分利用裸眼井测井资料和生产井测井资料(C/O测井等)及油田动静态资料,在相控条件下的多井剩余油评价技术,由点到面对区域剩余油分布进行评价。
四、射孔技术
(一)射孔弹制造
1986年,大庆射孔弹厂引进美国API技术标准和吉尔哈特公司贝利砂岩射孔流动实验室装置。1988年,购置高速摄影、脉冲X光测试、电子学测试三大装置,可以把射孔弹起爆、聚能射流穿孔的全过程用摄像机记录下来,使科研有了直观依据。
1990年,中国石油天然气总公司在大庆组建射孔器材质量检测中心,完善检测手段和质量标准,负责对全国各地厂家生产的射孔器材质量检测监督。在科研、生产条件逐步改善的基础上,大庆射孔弹厂陆续研制出系列化的大孔径射孔弹、小井眼射孔弹、高孔密射孔弹、耐高温射孔弹、多种工程弹(切割弹、冲孔弹、封串弹等),满足了多种生产需要。1993年10月,经检测大庆生的YD127射孔弹穿孔深度达到885毫米,属国内领先。
1996年,大庆射孔弹厂从美国哈里伯顿公司引进射孔弹自动生产线,从美国欧布朗公司引进导爆索自动生产线,当年投入生产,进一步保证了产品质量的稳定和生产效率的提高,并且销售到国际市场。2000年11月,大庆射孔厂开发出具有更高穿透能力射孔弹,经检测,平均穿深1 053毫米,孔径14.4毫米,装药量45克。此时,斯伦贝谢公司同类产品穿 深1 370米,装药量39克。为此,大庆射孔弹与中国物理学院、北京理工大学、西安204研究所合作,经过3年研制,使射孔弹穿透能力超过1 300毫米。2004年3月,经检测,平均穿深达到1 385毫米。从此,大庆射孔弹生产迈进国际先进行列。
(二)射孔工艺
根据生产需要,大庆射孔弹厂陆续研究并推广了适用于各种情况的射孔新技术,如适合低压低产油层的负压射孔技术,适合高压油层的油管输送式射孔技术,提高工作效率的射孔测试联作技术,改善射孔效果的射孔与高压气体压裂一次完成的复合射孔技术等。1995年,在升深2井射孔试气时,使用油管输送式射孔技术,一次起爆射孔弹1 456发,射开天然气层91米,获得日产天然气32万立方米的特高产量。1996年,在水平井朝平2井,一次下井射孔弹2 385发,射开油层241米,发射率达到100%。在射孔工程中,实现优化设计、自动定位校深、数控射孔等技术配套,形成适合深层气井、斜井、水平井等多种井型的新技术,并做到打得准、射得深、速度快、污染低,使射孔技术在大庆油田勘探开发中发挥了重大作用。
五、试油试采技术
试油试采技术是指探井完钻并射孔后,测试有无油气产出及其产量大小,并了解地层压力、油气性质等参数,为油田开发设计提供依据的专业技术。大庆油田的试油试采业务,由试油试采公司专业试油队承担。
(一)试油资料采集
1985年起,引进并推广使用地层测试器,此后用以完成试油工作量70%以上。地层测试器主要由井底测压阀、压力计、封隔器组成。1986年以后,随着试油技术的精进,日产0.5吨的油气层都可测得合格的压力恢复曲线和地层静压力,为研究储层与油气藏提供了必要的资料。特别是针对外围“三低”油藏(储层渗透率低、地层压力低、油气产量低)探井地层压力恢复慢、测试难度度大的特点,研发跨隔测试技术,使用上下两个封隔器,减少测试层段的井筒容量,使压力恢复大大加快。20世纪90年代以后,随着高精度电子压力计和地面直读装置的引进,以及相关技术的配套发展,诸多疑难井试油问题得以迎刃而解。
(二)试井资料解释
1986~1987年,先后引进美国ICT公司制造的试井软件与自动读卡仪以及华北测试公司制造的试井软件,结束靠手工解释测试资料的历史。1991年,着手自主开发适合大庆探区特点的试井软件,并不断取得成果:可以用于构造油田确定油水界面;用表皮系数判断储层污染程度,以指导压裂设计;用以解释储油层有效渗透率和裂缝状态,确定油层产能、压力、温度和水性,以提供开发设计依据。
(三)试采
试采是为掌握油层生产的稳定状况,对重点探井进行较长时间连续测试的技术手段,一般要持续数月至一年以上。20世纪80年代初起,大庆油田研发应用分层试采技术,可在全井射孔情况下任选其中单层进行试采,获取连续可靠的产量、压力资料,并使用压力恢复曲线解释储层参数。1989年,电热机械抽油试油试采技术研发成功,该技术用于稠油和易凝固探井,在半年内不需检泵和清蜡,仍可获取连续的产量、压力资料和压力恢复曲线。分层试采技术与电热机械抽油试油试采技术在应用过程中经过不断改进和完善,得以长期沿用。