Phân tích đặc tính tín hiệu và độ nhạy của chỉ số kỹ thuật khoan giếng

Công nghệ ghi nhật ký sóng điện từ phương vị trong khi khoan giếng đã xuất hiện trong mười năm qua, áp dụng thiết kế cấu trúc cuộn dây trực giao và nghiêng, có thể nhận tín hiệu thành phần trực giao một cách hiệu quả, xác định thông tin phương vị giao diện, đồng thời giảm phát xạ tín hiệu tần số làm tăng khoảng cách nguồn, do đó phạm vi phát hiện có thể được tăng lên 5 m, nhận ra lỗ hổng địa lý thời gian thực.

Ngày đăng: 11-10-2021

612 lượt xem

Phân tích đặc tính tín hiệu và độ nhạy của chỉ số kỹ thuật khoan giếng

Khoan địa chất là gì?

Khoan địa chất là một phương tiện quan trọng để thăm dò dầu khí phức tạp và phát triển hiệu quả. Làm thế nào để phát hiện các cấu trúc địa chất trong phạm vi vài mét đến hàng chục mét xung quanh giếng có ý nghĩa đặc biệt. Quá trình phát triển của công nghệ địa chất có thể được chia thành ba giai đoạn, thiết kế trước khi khoan ngầm, điều chỉnh sau khoan và chỉ đạo thời gian thực. Đầu tiên là tìm hồ chứa mục tiêu dựa trên đặc điểm địa chất khu vực và địa chấn, và thiết kế quỹ đạo giếng trước khi khoan để đạt được sự phát triển hiệu quả của hồ chứa. Tuy nhiên, do độ phân giải thấp của phát hiện địa chấn và sai số xây dựng, thực tế có sự sai lệch giữa quỹ đạo khoan và kế hoạch thiết kế; sau đó, ghi nhật ký sóng điện từ truyền thống trong khi khoan được phát triển. Thiết bị thông qua bố trí đồng trục các cuộn dây truyền và nhận có phạm vi phát hiện từ 1 đến 2 m. Không có độ nhạy phương vị đối với mặt phân cách và đường cong khai thác được sử dụng để đánh giá vị trí tương đối của lỗ khoan và sự hình thành được điều chỉnh, nhưng phương pháp này chỉ áp dụng cho sau khi khoan qua hệ tầng, nó không có lợi cho việc khai thác dầu khí hồ chứa.

Công nghệ ghi nhật ký sóng điện từ phương vị trong khi khoan giếng đã xuất hiện trong mười năm qua, áp dụng thiết kế cấu trúc cuộn dây trực giao và nghiêng, có thể nhận tín hiệu thành phần trực giao một cách hiệu quả, xác định thông tin phương vị giao diện, đồng thời giảm phát xạ tín hiệu tần số làm tăng khoảng cách nguồn, do đó phạm vi phát hiện có thể được tăng lên 5 m, nhận ra lỗ hổng địa lý thời gian thực. Nhìn chung, phạm vi phát hiện hoạt động địa lý hiện tại rõ ràng là không đủ để đáp ứng nhu cầu sản xuất và phát triển thực tế. phát hiện trong phạm vi từ vài mét đến hàng chục mét trong chu vi giếng. Việc thiếu tỷ lệ và thực hiện khớp nối tỷ lệ giữa quy mô khai thác và độ phân giải địa vật lý là xu hướng phát triển và yêu cầu tất yếu của đo địa vật lý.

Hướng dẫn phát triển mỏ dầu khí.

Ở giai đoạn này, các nghiên cứu trong và ngoài nước chủ yếu tập trung vào khả năng phát hiện cạnh của góc phương vị cực sâu ghi nhật ký điện từ trong khi khoan, bằng cách thay đổi các giá trị điện trở suất ở cả hai phía của ranh giới hình thành để có được bản đồ “Picasso” đặc trưng cho khả năng phát hiện cạnh của nó, giúp hướng dẫn hiệu quả việc đảo ngược và nhận ra hình ảnh quy mô hồ chứa. Tuy nhiên, định nghĩa về tín hiệu ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng phức tạp hơn, đường cong ghi nhật ký không thể mô tả trực tiếp các thông số hình thành và quy luật phản ứng giữa các chế độ phát hiện khác nhau cũng khác nhau. Do đó, việc tiến hành một cách có hệ thống phép đo sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng  nghiên cứu có liên quan về đặc điểm và độ nhạy của mỗi lần dò chế độ của giếng, làm rõ các đặc điểm phản ứng điển hình và độ nhạy của nó, đồng thời cung cấp hỗ trợ cho việc mô tả các đặc điểm của hồ chứa.

Bài viết này bắt đầu với phương vị cực sâu trong khi khoan giếng chế độ phát hiện sóng điện từ, nghiên cứu định nghĩa tín hiệu của nó và sự phân bố không gian của các chức năng phản hồi, phân tích các nguyên tắc đo và đặc điểm phát hiện của từng chế độ phát hiện, đồng thời nghiên cứu khả năng phát hiện cạnh và luật phản hồi của nó để các tham số hình thành; trên cơ sở này, thiết lập một hàm độ nhạy, khám phá độ nhạy của từng chế độ phát hiện đối với góc phương vị, độ lệch giếng và điện trở suất hình thành, đánh giá định tính hiệu suất phát hiện của từng chế độ trên các đặc tính hình thành, và thực hiện phân tích các đặc điểm phát hiện và độ nhạy của phương vị cực sâu trong khi khoan giếng ghi nhật ký sóng điện từ.

1 Chế độ phát hiện ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng  giếng

1.1 Định nghĩa từng tín hiệu chế độ phát hiện

Ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng được phát triển trên cơ sở ghi nhật ký sóng điện từ phương vị trong khi khoan. Bằng cách tăng khoảng cách nguồn thiết bị, giảm tần số tín hiệu, tăng phép đo tín hiệu thành phần và sử dụng nhiều định nghĩa tín hiệu chế độ phát hiện, thông tin khả năng mô tả đặc tính và tăng phạm vi phát hiện của thiết bị. Công cụ ghi sóng điện từ góc phương vị cực sâu sử dụng thiết kế mô-đun. Nó áp dụng thiết kế các cuộn dây truyền nghiêng trực giao lẫn nhau và các cuộn dây nhận nghiêng trực giao lẫn nhau, và nhận ra phép đo tensor đầy đủ của từ trường thông qua thiết bị quay. Nó đo tín hiệu tensor từ hình thành xung quanh lỗ khoan và phát hiện thông tin hình thành như giao diện hình thành, dị hướng và hình thành nhúng.

Ghi nhật ký sóng điện từ phương vị truyền thống trong khi khoan giếng chỉ sử dụng tín hiệu thành phần Vzx và Vzz, đồng thời thu được thông tin hình thành bằng cách tính toán tỷ lệ biên độ (ATT) và độ lệch pha (PS) của hai tín hiệu tại vị trí đối xứng để xác định giao diện hình thành. Thông qua ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng lấy tín hiệu thành phần Vxx, Vyy, Vzz, Vxz và Vzx, đồng thời sử dụng sự kết hợp của các tín hiệu thành phần để xác định các thông số như điện trở suất hình thành, ranh giới hình thành, nhúng hình thành và dị hướng, chủ yếu được chia thành bốn chế độ.

Chế độ II tương tự như Chế độ I, nhưng nó có thể phản ánh hiệu quả những thay đổi trong các thông số hình thành của một mặt. Sự phân bố không gian của tín hiệu của Chế độ III có liên quan đến giếng. theo hai hướng, và được sử dụng để đặc trưng cho tính dị hướng của điện trở suất hình thành.

1.2 Định hướng

Để nghiên cứu sâu hơn quy luật phản ứng phương vị của mỗi chế độ phát hiện, dựa trên hàm điện thế Hertz, bài báo này đưa ra giải pháp phân tích phản ứng ghi nhật ký cảm ứng đa thành phần của sự hình thành dị hướng đơn trục nhiều lớp, và tính toán các điều kiện của các mô hình phân lớp khác nhau dưới giá trị đáp ứng của mỗi tín hiệu thành phần. Vì phương pháp này tương đối thuần thục nên nó không được suy ra. tín hiệu tỷ lệ biên độ được hiển thị và phân tích.

Tần số làm việc của thiết bị là 24 kHz và khoảng cách nguồn là 8 m, điện trở suất ngang của hệ thống là 5 Ωm, điện trở suất dọc là 25 Ωm, tọa độ cực là góc phương vị và tọa độ là tỷ số biên độ tín hiệu. Quan sát cho thấy chế độ phát hiện I (USDA): Trong một sự hình thành dị hướng dày vô hạn, bất kể góc nghiêng thay đổi như thế nào? Phản hồi tín hiệu của chế độ phát hiện bằng 0, không bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của tầng và chỉ phản ánh thông tin về ranh giới hình thành; chế độ phát hiện II (UADA): Có không có tín hiệu phản hồi trong chế độ phát hiện này trong điều kiện giếng đứng. Sự gia tăng của, sẽ có hướng phương vị và khi đặc tính hình thành ở cả hai mặt của thiết bị khác nhau, nó sẽ gây ra phản hồi tín hiệu; chế độ phát hiện III (UHRA): dưới các điều kiện độ lệch giếng khác nhau, phản hồi tín hiệu không có định hướng phương vị, và luôn phản ánh giếng thông tin hình thành trong một phạm vi nhất định xung quanh lỗ, và với sự gia tăng của góc nghiêng, điện trở suất thẳng đứng (Rv <Rh) sẽ tăng lên, và giá trị tín hiệu sẽ giảm tương ứng; chế độ phát hiện IV (UHAA): sử dụng các thành phần Hxx và Hyy. của tính dị hướng. Khi góc nghiêng tăng lên, khả năng phát hiện tính dị hướng của nó dần dần được nâng cao.

2 Đặc điểm phát hiện ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng

2.1 Khả năng phát hiện cạnh

Việc thu được ranh giới hình thành là chìa khóa để ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng . Chế độ phát hiện I chủ yếu được sử dụng để xác định giao diện hình thành. Mô hình hình thành đẳng hướng ba lớp trong 1.1 được thiết lập, và điện trở suất hình thành là 1 Ωm, 5 Ωm, 1 Ωm, giả sử rằng tần số tín hiệu là 24 kHz và khoảng cách cuộn dây là 10 m, trong cùng một thông số thiết bị, hãy so sánh khả năng phát hiện cạnh của ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâuđiện từ phương vị ghi nhật ký sóng. Quan sát cho thấy hai dạng tín hiệu địa chất về cơ bản giống nhau, và cả hai đều có thể xác định ranh giới tầng. Nhưng so với sóng điện từ góc phương vị truyền thống chỉ sử dụng thành phần Vzx, thì việc ghi nhật ký sóng điện từ phương vị rất sâu sẽ xem xét thêm thành phần Vxz trong định nghĩa tín hiệu, vì vậy trong cùng điều kiện đo và tiêu chuẩn, nó có khả năng phát hiện cạnh mạnh hơn trên ranh giới hình thành.

Để nghiên cứu khả năng phát hiện ranh giới của việc ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng trong các điều kiện điện trở suất khác nhau, một mô hình phân tầng hai lớp đã được thiết lập, trong đó thiết bị song song với giao diện phân tầng, và ba bộ khác nhau các mô hình điện trở suất đã được lựa chọn, biên độ tín hiệu 0,25 dB được chọn làm ngưỡng tín hiệu tỷ số biên độ để nghiên cứu phạm vi phát hiện tối đa của thiết bị dưới các tần số và khoảng cách nguồn khác nhau. Trong điều kiện tần số thấp và khoảng cách nguồn ngắn trong sự hình thành điện trở cao, trường điện từ có tương đối thay đổi nhỏ, và tỷ số biên độ và tín hiệu lệch pha không đạt đến ngưỡng đo.

2.2 Ảnh hưởng của dị hướng và độ nghiêng

Sự tồn tại của dị hướng điện trở suất hình thành ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc phát hiện và đánh giá giải đoán ranh giới hình thành. Phương vị cực sâu trong khi khoan giếng  chế độ phát hiện ghi nhật ký sóng điện từ II và chế độ phát hiện IV có thể được sử dụng để đánh giá dị hướng. Khi tần số tín hiệu là 96 kHz, nguồn khi khoảng cách là 5 m, điện trở suất ngang được cố định là 1 Ωm, điện trở suất thẳng đứng được thay đổi, và các đặc tính đáp ứng của hai chế độ dưới các góc nghiêng khác nhau và dị hướng điện trở suất được phân tích. Quan sát phản ứng của chế độ phát hiện II định luật có thể thấy rằng đáp ứng tín hiệu bằng 0 khi dị hướng điện trở suất hình thành nhỏ, và đáp ứng tín hiệu tăng khi độ dị hướng tăng; trong cùng một điều kiện dị hướng, đáp ứng tín hiệu tăng trước khi góc giếng tăng. Phản hồi tín hiệu bằng 0 trong điều kiện giếng đứng và giếng ngang, và đạt cực đại khi góc nghiêng gần 60°. Quan sát luật đáp ứng của chế độ phát hiện IV, có thể thấy rõ rằng khi góc nghiêng nhỏ hơn hơn 60°, đáp ứng tín hiệu đáp ứng dị hướng của hệ tầng là nhỏ, và đáp ứng tín hiệu tăng đáng kể với sự gia tăng của góc nghiêng, cho thấy mối tương quan thuận.

2.3 Khả năng đặc trưng điện trở suất

Trong các giếng có độ lệch cao / giếng ngang, tín hiệu điện trở suất biểu kiến ​​sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi góc nghiêng và tính dị hướng của điện trở suất, khác hẳn với điện trở suất thực của sự hình thành phương vị cực sâu trong khi khoan giếng  ghi sóng điện từ sử dụng đồng trục và bề mặt chung tín hiệu được sử dụng để đo điện trở suất hình thành. Tần số phát tín hiệu được chọn là 96 kHz, khoảng cách nguồn là 5 m và điện trở suất ngang được cố định ở 10 Ωm. Tín hiệu Vzz không bị ảnh hưởng bởi tính dị hướng trong điều kiện giếng thẳng đứng. Tín hiệu Vzz được tăng cường bởi ảnh hưởng của tính dị hướng điện trở suất, giống như luật đáp ứng truyền thống ghi nhật ký điện từ trong khi khoan giếng; trong khi định luật tín hiệu Vxx + Vyy thì ngược lại. Khi góc nghiêng là 90 °, tín hiệu hầu như không bị ảnh hưởng bởi hướng hình thành. Phản ứng dị hướng. Khi góc nghiêng là 0 °, sự hình thành bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi tính dị hướng. Chế độ phát hiện III sử dụng định nghĩa tín hiệu thành phần để thu được điện trở suất hình thành. Tín hiệu phát hiện tăng khi tăng tính dị hướng và với độ nghiêng của giếng.

3 Độ nhạy của các thông số ghi nhật ký sóng điện từ góc phương vị cực sâu trong khi khoan giếng

Để phân tích độ nhạy của tín hiệu phát hiện ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng đối với các thông số hình thành khác nhau, kết hợp với các chế độ phát hiện của ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng. Sự khác biệt, phân tích đặc điểm phát hiện và độ nhạy tham số của từng chế độ.

3.1 Độ nhạy của vị trí

Theo phân tích phản ứng phương vị của tín hiệu phát hiện, có thể thấy rằng trong hệ tầng dị hướng dày vô hạn, tín hiệu chế độ phát hiện I luôn bằng 0, trong khi tín hiệu chế độ phát hiện III không nhạy về phương vị, do đó, chỉ có chế độ phát hiện II (UADA, UADP) và chế độ phát hiện chế độ IV (UHAA, UHAP) được sử dụng để phân tích độ nhạy phương vị.

3.2 Độ nhạy góc lệch giếng

Nghiên cứu độ nhạy của các chế độ phát hiện khác nhau đối với góc nghiêng. Các điều kiện mô phỏng không thay đổi. Độ nhạy đối với góc lệch giếng yếu và độ nhạy đạt giá trị cực đại ở cả hai phía, và độ nhạy âm và dương thay đổi luân phiên theo các góc phương vị khác nhau. Qua quan sát, người ta thấy rằng Chế độ phát hiện III chỉ bị ảnh hưởng bởi góc nghiêng và không không thay đổi theo sự thay đổi của góc phương vị. Tín hiệu UHRA ảnh hưởng đến góc nghiêng. Độ nhạy của luôn dương. Với việc tăng góc nghiêng, độ nhạy của tín hiệu đáp ứng với góc nghiêng cũng tăng lên đáng kể, đạt cực đại giá trị gần 70 °; trong khi độ nhạy của tín hiệu UHRP là từ 0 ° đến 45 ° Nó là dương, khi góc nghiêng tăng lên, nó cho thấy độ nhạy âm mạnh; độ nhạy của chế độ phát hiện IV đối với góc nghiêng thay đổi theo góc phương vị và độ nhạy đối với góc phương vị là như nhau, nhưng giá trị cực trị xuất hiện ở nơi. Tuy nhiên, nó khác với độ nhạy của góc phương vị 90 °; quy luật thay đổi của độ nhạy với sự thay đổi của góc nghiêng nhìn chung không thay đổi , nhưng đạt đến giá trị cực trị gần 70 °.

3.3 Độ nhạy của điện trở suất hình thành

Quan sát, chúng ta có thể thấy rằng chế độ phát hiện II là độ nhạy của Rh là tuần hoàn theo hướng thay đổi góc pha và độ nhạy là dương trong phạm vi góc phương vị 90 ° ~ 270 °. Khi tăng góc, đầu tiên nó tăng và sau đó giảm, đạt giá trị cực đại ở 0 ° và 180 °; Độ nhạy tăng đầu tiên và sau đó giảm khi thay đổi góc nghiêng. Ở gần góc nghiêng 45 °, chế độ phát hiện II bị ảnh hưởng nhiều bởi sự thay đổi của Rh. Trong các điều kiện 0 ° và 90 °, nó ảnh hưởng bởi sự thay đổi của Rh. Tác động của chế độ phát hiện III đến Rh không thay đổi theo sự thay đổi của góc phương vị, nhưng với sự tăng của góc nghiêng giếng, độ nhạy của biên độ hơn UHRA tăng dần, trong khi độ nhạy của lệch pha UHRP đầu tiên tăng và sau đó Xu hướng giảm, độ nhạy nhỏ hơn trong khoảng thời gian góc nghiêng từ 50 ° đến 70 °. Độ nhạy của chế độ phát hiện IV sang Rh thay đổi theo chu kỳ với sự thay đổi của góc phương vị và chu kỳ thay đổi là 180° , và độ nhạy của nó tăng lên khi góc nghiêng tăng.

Có thể thấy rằng độ nhạy của chế độ phát hiện II đối với những thay đổi của điện trở suất dọc Rv tương tự như xu hướng phân bố tổng thể của độ nhạy đối với những thay đổi của điện trở suất ngang Rh, chủ yếu tập trung trong khoảng 40° ~ 80°, xuất hiện khi góc nghiêng giếng tăng. Đầu tiên nó tăng và sau đó giảm, nhưng độ nhạy của hai chế độ này ngược lại. Biên độ của chế độ phát hiện III luôn âm hơn độ nhạy của UHRA đối với Rv. Khi góc nghiêng tăng, độ nhạy của nó đầu tiên giảm và sau đó giảm Khi góc nghiêng lớn hơn 60°, giá trị cực nhạy xuất hiện; độ nhạy của UHRP đối với Rv luôn dương, nhưng xu hướng tổng thể của độ nhạy thay đổi theo góc nghiêng là ngược lại với Rh. Trong chế độ phát hiện IV, độ nhạy của UHAA đối với Rv và Rh thay đổi theo xu hướng tổng thể của góc phương vị. Giống nhau, nhưng độ nhạy đối với Rv tăng trước và sau đó giảm khi góc nghiêng thay đổi. Giá trị cực của độ nhạy xuất hiện gần 60° và khi góc nghiêng> 80°, có độ nhạy nhỏ Bất thường; Độ nhạy của UHAP với Rv tương tự như sự phân bố của độ nhạy Rh, nhưng giá trị của nó lớn hơn một chút so với độ nhạy đối với Rh, và dấu hiệu độ nhạy ngược lại, cho thấy UHAP nhạy hơn với Rv.

4. Kết luận

(1) So với ghi nhật ký sóng điện từ phương vị trong khi khoan, ghi nhật ký sóng điện từ phương vị cực sâu trong khi khoan giếng cải thiện đáng kể hiệu suất phát hiện của thiết bị thông qua phương pháp xác định kết hợp tín hiệu; thông qua phân tích kết hợp của từng tín hiệu thành phần , phản hồi ghi nhật ký thu được. Độ nhạy của các đặc tính hình thành có thể nhanh chóng và dễ dàng xác minh hiệu suất của thiết bị.

(2) Chế độ phát hiện I và chế độ phát hiện II nhận ra việc phát hiện giao diện hình thành, cũng như phép đo nhúng và dị hướng thông qua các phương pháp xác định khác nhau của cùng một tín hiệu thành phần; chế độ phát hiện III không có định hướng phương vị và có thể phản ánh điện trở hình thành chế độ phát hiện IV đặc trưng cho tính dị hướng của điện trở suất hình thành bằng cách giải quyết tỷ lệ các thành phần đồng phẳng.

(3) Chế độ phát hiện III sử dụng sự khác biệt giữa tín hiệu đồng trục và tín hiệu đồng phẳng về sự thay đổi dị hướng, ít bị ảnh hưởng bởi điện trở suất thẳng đứng trong điều kiện giếng nằm ngang và giá trị đo điện trở suất gần với điện trở suất ngang, giá trị này tốt hơn so với điện trở suất truyền thống. Phương pháp đo chỉ sử dụng tín hiệu đồng trục, tín hiệu này bị hạn chế rất nhiều do ảnh hưởng của điện trở suất dọc.

(4) Dựa trên phân tích độ nhạy của ghi nhật ký cảm ứng đa thành phần, bài viết này đề xuất độ nhạy của phương vị cực sâu trong khi khoan giếng các thông số ghi nhật ký sóng điện từ, có thể mô tả định lượng độ nhạy của từng chế độ phát hiện đối với các thông số hình thành và có thể được sử dụng để hướng dẫn xử lý dữ liệu và đảo giao diện.

 

Xem thêm Đánh giá và kiểm soát tai nạn ngầm >>

 

CÔNG TY CP TƯ VẤN ĐẦU TƯ VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số 28B Mai Thị Lựu, Phường Đa Kao, Q.1, TPHCM

Chi nhánh: 109 Chung cư B1, số 2 Trường Sa, P.17, Q. Bình Thạnh, TPHCM

ĐT: (028) 35146426  – Fax: (028) 39118579 - Hotline 090 3649782