井中雷达储层渗透率评价方法研究

Reservoir evaluation is a significant task in oil exploration and exploration, among which permeability evaluation is difficult to be accurately acquired with a conventional logging method. Geo-radar installed in oil wells has a higher spatial resolution than induction logging or lateral logging for its ability to extract reflective signals from media interface. We propose that a potential application of borehole radar in oil fields is to detect mud invasion depth for reservoir permeability estimation. Based on the electromagnetic wave propagation theory, we investigate some key parameters of high-frequency electromagnetic wave propagating in the reservoirs, e.g., detection depth, work frequency, and spatial resolution. An integrated numerical model is built up by coupling mud invasion and downhole radar models. We propose a solution to relieve electromagnetic interference from metal drill collar, and find out methods to extract useful wavelets from the reflective signals. The invasion depth is calculated from the extracted reflective wavelets. An approximation relation is derived to link the invasion depth with the permeability, and thus the reservoir permeability can be estimated by combining radar logging, conventional logging and coring data.

储层评价是石油勘探开发中一项重要任务，其中渗透率难以通过常规测井准确获得，而准确评估渗透率对于储层产能预测等方面具有重要意义。将探地雷达用于井下油气探测的优势在于可以提取不同介质交界面的反射信号，其径向空间分辨率优于感应测井、侧向测井等传统电测井方法。本研究提出将探地雷达用于油气测井来探测泥浆侵入的深度，再由侵入深度值来估算储层渗透率。首先基于电磁波传播理论研究高频电磁波在储层环境中的传播特性，计算探测距离、工作频率、分辨率等关键参数；建立井下雷达-泥浆侵入联合数值模型，分析金属钻铤对雷达信号干扰成因并提出解决方案，研究泥饼、井壁和侵入前缘在雷达响应中的信号特征，并寻求提取有用信号的方法；用雷达波时间域响应求取泥浆侵入深度，建立储层渗透率与侵入深度的关系，用侵入深度值结合其他常规测井或取芯数据对储层渗透率进行评估。

1、项目背景：. 油气钻井过程中不可避免出现泥浆侵入，侵入的泥浆滤液往往对井周围的储层产生污染，影响了常规测井方式准确的获取真实的地层参数。反过来，泥浆侵入的过程也含有一些有价值的地层信息，如侵入深度就与地层的渗透率有关联。常规的油气测井方法很难直接测量出储层的渗透率，因此，该基金项目提出将基于反射测量的井下雷达借助泥浆侵入效应来评估储层渗透率。首先建立一个接近真实钻井过程的泥浆侵入模型，将其与井下雷达模型进行耦合，由雷达获取的反射波信号计算出泥浆侵入深度，并通过多相流渗流模型建立起储层渗透率和侵入深度的定量关系式，由此进行储层渗透率的定性或者定量估算，为储层评价和后期的生产开发提供参考。.2、研究进展：. 项目开展以来，依照研究计划完成的部分如下：.（1）完成泥浆侵入数值模型的建立。基于隐式压力显式饱和度的有限差分方法进行了多相流多组分渗流公式的数值离散，建立了含泥饼动态增长的泥浆侵入数值模型，可以有效的模拟井下泥浆滤液渗入到储层孔隙中的过程。.（2）完成了雷达测井数值模型的建立。基于时间域有限差分方法建立了井下雷达电磁传播的数值模型，并设置了井下雷达天线配置方案，可以实现高频雷达波在井下有耗介质中的传播和散射的数值模拟。.（3）完成了井下雷达和泥浆侵入模型的耦合。通过混合介质的电性模型实现了电磁模型和流体模型的耦合，从而进行联合数值模拟，以观测泥浆侵入过程在井下雷达接收信号中的电磁响应。.（4）建立了储层渗透率与泥浆侵入深度的定量关系式，确定了利用侵入深度计算渗透率的储层类型和适用范围。.（5）利用井下雷达进行泥浆侵入深度的探测和评估，基于侵入深度值进行渗透率的评估，结果显示与预设值相比有较高的评估精度。.3、成果：. 自基金批复以来，标注了在研基金资助编号的发表期刊论文有5篇、出版国际专著1部、会议论文3篇。