Petrophysics 2026年第7期论文摘要翻译
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本期摘要【译者：周迎、王明星、张远君、盛承晨、熊文浩、廖文龙、候玉龙、徐雯、郑亚萍、李浩、阎泽华、马昭阳、黄海涛、甘力雄、刘森，校稿：聂昕、宋红伟、蔡明、张宫、张冲、赵彬、许巍、白敏、邓瑞，单位：长江大学】
基于碎屑图像与元素分析结合人工智能的强化储层表征：以Vaca Muerta组为例
Agustín Kriscautzky, Guy M. Oliver, Cesar E. Lugo, Denis Marchal, and Claudio Naides
位于阿根廷乌肯盆地的 Vaca Muerta Formation混合碳酸盐岩/碎屑岩盆地相中的非常规储层，被认为是全球最具潜力的页岩油和页岩气储层之一。该地层与 Quintuco组共同构成前积序列，其中近源为碳酸盐岩相(Quintuco组)，远源为页岩相(Vaca Muerta组)。Vaca Muerta组分布面积超过30,000 km²，是油气勘探与开发的重点目标区。本研究采用一种新的、基于钻屑的标准化流程，选取两口水平井的钻屑样品(其中一口井钻遇Orgánico Inferior段，另一口井钻遇Cocina段)，对储层进行了全面而快速的表征分析。该流程整合了高分辨率成像、基于定制图像分析模型的人工智能算法，以及X射线荧光(XRF)元素数据，实现了对两口井全部碎屑样品一致且精细的定量表征。此外，还对部分样品进行了X射线衍射(XRD)分析，以增强对特定目标层段的识别与分类能力。
研究基于多种物理和地球化学参数(包括RGB值、校正亮度、元素体积含量及关键比值(如Si/Ca))成功识别出22种不同岩性类型。这些岩性类型进一步被划分为岩相组合及井间横向沉积单元，详细分析显示Orgánico Inferior段和Cocina段在纵向和横向上均存在显著变化。利用该方法区分了凝灰质、混合岩性和钙质组分，提供了一种具有成本效益的储层表征手段。研究还识别出黏土矿物类型、陆源硅质含量以及缺氧环境指示参数的变化特征，并将这些变化与钻井过程中钻头轨迹偏移及地质导向偏差联系起来。通过对紫外光图像进行分析所识别出的高矿物亮度峰值被解释为火山凝灰岩层，并得到了XRD数据的证实(显示存在火成矿物及由火山玻璃风化形成的黏土矿物)。这些在Vaca Muerta组中常见的凝灰质层段，对于理解其对钻头性能的影响以及钻井过程中潜在的轨迹偏移具有重要意义。
这种新的基于碎屑的工作流程提供了一种高效、定量化、测量一致且标准化的储层表征方法，可在封闭和可控环境中利用易获取的钻屑样品自动完成。该方法有助于通过确定目标层段来优化井位设计，加深对地层沉积格架的认识，并随着更多井位与数据的获取不断完善静态地质模型。
基于光纤的二氧化碳注入实时监测：用于流体物性时移评估的分布式温度传感数据物理建模
Marco Pirrone, and Tommaso Mantegazza
本文提出了一种针对连续光纤测量数据的创新建模方法，旨在改善碳捕获与封存（CCS)项目早期阶段注入井的动态表征。该方法利用沿井筒剖面采集的分布式温度传感（DTS)数据，实时测绘三个关键阶段的热行为：注入开始前、二氧化碳CO2驱替油管内盐水并充满井眼的初始阶段，以及完全稳定的运行期间。这种基于物理的方法提供了基于DTS的流体分布图，以及对井筒热性能的全面描述，这对于理解和优化CO2注入至关重要。
在向枯竭天然气藏注入CO2过程中获得的结果验证了本方法。该注入井完井管柱配备了永久性光纤电缆，用于进行下至生产封隔器的连续DTS监测。虽然标准DTS可用于监测稳态运行期间的井筒热性能，但其他因素对于准确监测瞬态运行期间的分布温度剖面至关重要。本研究首先分析了油井调试期间盐水从油管被驱替至井眼的过程。在此操作期间，CO2的动态行为导致了沿井油管的热效应，这一问题通过对DTS数据的创新分析得到了解决。研究实施了对时空温度测量数据的再处理，以区分油管内气体和液体的向下运动。鉴于CO2和盐水物理性质的差异，这使得定位两者在油管内接触面的实时位置成为可能。DTS测量数据和数据再处理结果成功用于校准一个基于物理的井筒模拟模型，该模型描述了涉及复杂井身结构和多相流条件的流体动力学及热力学。因此，经DTS校准的物理模拟模型提供了对油井热演化的洞察，并允许实时计算CO2的重要物理属性，如密度、相态和压力剖面。
所提出的方法为CO2运输与封存（T&S)项目伊始的CO2注入井提供了强有力的动态表征。由此产生的校准井筒模型对于CO2注入优化、流动保障和风险管理至关重要。虽然有多种方法可以最大化利用永久DTS数据的信息，但定量利用温度演变进行动态建模是一项新技术，它可以阐明CO2 T&S项目早期和不确定阶段的情况。
掺杂剂对润湿性改变影响的孔隙尺度研究
Franck Nono, Titly Farhana Faisal, Fabrice Pairoys, Mohamed Regaieg, and Cyril Caubit
润湿性是控制多孔介质中流体流动的关键参数，因为它影响流体的孔隙空间分布，从而影响毛细管压力和相对渗透率等流动特性。使用微型计算机断层扫描仪成像的实验使得观察孔隙尺度的流动机制成为可能，从而有助于实现相关的物理孔隙尺度模拟器。它们也被用于提供对岩石/流体特性（如润湿性)的估算。例如，Regaieg等人(2023, 2025)利用润湿性实验来锚定孔隙尺度模拟，并提供了一种应用于均质渗透性砂岩的相对渗透率预测工作流程。在数字岩石物理（DRP)中，通常的做法是在盐水/原油中使用掺杂剂，以增强流体之间的对比度并优化图像处理。然而，道达尔能源公司的特殊岩心分析实验室最近对露头砂岩进行的一项实验研究（Pairoys等人，2025)强调，与使用未掺杂盐水的实验相比，在老化步骤中使用掺杂盐水时，润湿性的改变存在显著差异。这些发现对数字岩石物理中掺杂剂的使用提出了质疑，并突显了评估掺杂剂对数字岩石物理实验室方案影响的重要性。在本研究中，我们在同一储层砂岩上进行了两次不同的类阿莫特实验。(i) 在第一个实验中，我们使用了Regaieg等人（2023)提出的旧类阿莫特方案，使用调整后的掺杂盐水和原油来进行包括老化在内的润湿性测试。(ii)在第二个实验中，我们通过使用未掺杂的地层盐水修改了老化步骤。微型计算机断层扫描技术被用于在孔隙尺度上比较这两个实验的结果。我们将观察重点放在五个主要方面：(i)平均饱和度和饱和度剖面，(ii)孔隙占据情况，(iii)毛细管上升速率，(iv)捕集作用，以及(v)残余饱和度下的流动特性。我们的研究表明，两次实验之间存在明显的差异。我们观察到，与没有掺杂剂的实验相比，掺杂剂倾向于使亲水孔隙变得更加亲水，这与特殊岩心分析的观察结果一致。相反，自发渗吸过程中的渗吸体积表明，当使用掺杂的地层盐水时，亲水行为较弱。在此对自发步骤中发生的捕集作用提出警示，这可能对我们对润湿性的普遍理解产生重要影响。采用第二种方案的实验提供了不同的模拟润湿性输入，并使得数字岩石物理工作流程更加稳健。
测井曲线动态深度校正：一种用于增强岩石物理与测井解释的连续优化框架
Kjetil Westeng, Peder Aursand, Frida Viset, and Yann Van Crombrugge
同一井段的两条测井曲线之间通常存在未知的深度偏移。若能对这些测井曲线进行深度位移校正，则曲线间的相关性将会提升。本文构建了一种优化问题，在保证深度偏移符合物理合理性的前提下，最大化测井曲线间的相关性。我们开发了该优化问题的求解器，并基于挪威大陆架的实测测井数据进行了测试验证。研究表明，调整代价函数中相关项与平滑项的权衡系数，会同步改变最终估算深度偏移结果中相关性与平滑性的权衡关系。经专家验证，本文方法自动估算的深度偏移结果与专家基于12口实际测井数据人工估算的深度偏移结果高度一致。
挪威油田之外的气泡现象：一种用于表征储层流体分布的综合方法
Maria Cecilia Bravo, Silvia Roblero Nunez, Sandrine Donnadieu, Frode Ungar, Gulnar Yerkinkzy, Tao Yang, and Paal Fristad
对储层中流体相态的识别面临重大挑战，尤其是在处理油藏衰竭、接触界面移动、注气或任何物理现象时更为明显。这些条件会使常规岩石物理评价更加复杂，而中子–密度分离以及井眼电阻率响应可能导致解释结果产生歧义。为了解决这些复杂性并做出合理的油藏开发决策，将来自多种技术和数据来源的结果（如先进的泥浆气体分析、流体取样以及岩石物理数据)进行综合，以在钻井过程中获得更多认识。
在一个衰竭油田的实例中，基于泥浆气体分析和常规测井资料识别出了目标层段。然而，在过渡带中同时存在油相和气相，使得获得准确的流体解释变得困难。因此，部署取样工具以确认流动相，并在该油藏中建立了新的泥浆气体测量判别阈值（依据Cely等，2023；Bravo等，2024b)，从而可以对同一油田内后续井进行标定。完井后的压力–体积–温度（PVT)分析表明，其流体性质与取样工具实时测量得到的结果一致。
此外，本文还给出了额外的交叉对比图，以增强对该技术应用及其附加价值的信心。
用于描述挪威海复杂浊积岩油藏的先进测井技术
Harish B. Datir, Wesam Ben Mansour, and Andrew Mburu
在挪威海，发现了一个包含气凝析物的深海浊积岩油藏，位于一个四向结构闭合区。在阿德里安娜前景，钻探了两口井——一口用于发现，一口用于评估。由于缺乏岩心数据且完全依赖于井日志解释，早期的岩石物理评估面临挑战。由于这是一个在相对未开发的区域的新发现，有限的油藏信息使得验证由日志推导的参数或描述异质性变得困难，从而在静态和动态建模以及体积估算中产生不确定性。后来，这些限制通过一项广泛的岩心采集计划得到了应对，该计划对于精细化油藏特征描述和改进岩石物理属性理解至关重要（特殊岩心分析（SCAL)仍在进行中）。
为了评估横向连通性、油藏质量和渗透率，执行了一项综合数据采集计划，涉及三轴电阻率、阵列声波、井眼成像、核磁共振（NMR）、介电测井、中子诱导光谱学，以及高分辨率密度和中子测量。开发了一种多物理反演方法，以增强对多频介电色散和地球化学光谱的解释。单独的介电测量在高盐度地层水中难以准确估算盐度，但通过多物理方法结合氯和地层西格玛响应，克服了这一限制。结合NMR孔隙度与总有机碳（TOC)有助于更好地约束碳氢化合物的特性。
该方法整合了每个测量的敏感性和不确定性，以提供改进的孔隙度、含水饱和度（S_w)、阿尔奇系数（m和n)以及碳氢化合物特性的解。通过将这些结果与光谱驱动的矿物学和孔隙度评估相结合，反演法（MPI)提供了精确的岩石物理参数，并带有相关的不确定性。
来自评估井的岩心数据，结合完整的测井数据，使得通过三轴电阻率、密度、中子、介电和NMR数据的整合，可靠地确定了含水饱和度（Sw)。这一方法改进了孔隙度、含水饱和度、阿尔奇系数和碳氢化合物密度，提升了Sw的准确性，并区分了含碳氢化合物的地层与水饱和地层。综合多种测井数据减少了Sw和渗透率评估中的不确定性，增强了对油藏质量和横向连通性的信心。通过先进的解释方法，提升了整体岩石物理特征的理解，并为油藏评估和未来油田开发提供了坚实的基础。
利用实验室核磁共振技术对早侏罗纪地层中次生有机质和烃类的岩石物理表征
Abdul Mohsen Al Mershed, Asmaa Al Hammadi, Hawraa Baqer, Mihira Narayan Acharya,Z. Harry Xie, Phil Hawley, Christie Woodroof, Seán Dolan, and Matthias Appel
在科威特陆上深层碳酸盐岩储层地层中，固态沥青堵塞了原始晶间孔隙度，从而显著影响渗透率。本文提出一种岩石物理模型，用于定量评估原位固态沥青含量，并估算其对储层产能的影响。该模型通过改进现有核磁共振（NMR)测井流程，结合实验室对含次生有机质（如沥青，主要为不溶性热解沥青)白云岩岩心样本的NMR技术标定实现。
基于NMR的"亏缺孔隙度法"已在工业界用于识别固态有机质（沥青)的存在。然而，该方法在量化沥青饱和度时存在局限性，因其"亏缺孔隙度"的数值受回波间隔时间（TE）、原位温度及沥青粘度的影响。本研究利用实验室NMR技术，标定结合常规测井数据（含NMR）的多矿物岩石物理评价模型。该模型可确定包括沥青在内的矿物体积分数、孔隙度及饱和度。NMR数据通过一维横向弛豫时间（1DT2）和二维纵向-横向弛豫时间图谱（2D T1-T2）联合标定获取。实验分别在低频（LF，2 MHz，模拟测井仪器)和高频（HF，23 MHz，提高灵敏度及图谱分辨率)条件下进行。
高频（HF)实验（TE=0.07 ms)表明，在环境温度下可检测到类固态组分（T2< 0.1 ms)。而低频（LF）图谱或T2分布因采用较长回波间隔时间（TE=0.2 ms)未能捕捉此类组分。但温度升高时，LF信号增强，显示可移动类固态组分的贡献。为解释NMR测井数据，对不同温度下的LF NMR T2分布进行高斯函数拟合分析（三峰叠加)，实现了部分重叠T2信号组分的分离。结果表明：沥青及流体对应的两个较长T2组分符合阿伦尼乌斯温度关系，而最短T2组分（沥青)在研究温度范围内无温度依赖性。
研究发现，LF NMR（与测井工具等效)在储层条件下可检测沥青组分，意味着传统"亏缺孔隙度法"可能低估原位沥青含量，因其最短峰对应固态有机质。进一步对完全盐水饱和岩心塞的分析表明，LF检测的沥青短T2信号强度取决于可溶性沥青与热解沥青的相对丰度。需注意，这些碳酸盐岩样本不含黏土矿物，故无黏土结合水干扰。
最后，基于固态沥青与原始晶间孔隙度的相对比例，建立了沥青富集层段的渗透率模型。该模型通过热解分析（确定总有机碳TOC)和有机岩石学数据标定，显示孔隙充填型固态沥青使渗透率较等效无沥青带降低约一个数量级，在沥青最富集层段可降低两个数量级。
二氧化碳封存对碳酸盐地层完整性的影响——静态相互作用研究
Mohammed Al-Hamad, Olivier Sindt, Shouxiang Mark Ma, and Wael Abdallah
由于深部盐水层具有巨大的存储容量，它们通常被视为二氧化碳（CO2）封存的理想候选地。然而，随着CO2溶解在底层地层水中，会形成低pH 值的碳酸溶液，其与岩石基质之间的相互作用可能导致地层完整性的劣化或关键岩石物理性质的变化。本研究旨在调查 CO2封存对作为地下碳酸盐岩含水层类比物的露头碳酸盐岩完整性的影响，重点研究岩石与固定量CO2饱和水之间的静态相互作用，并简要讨论了岩石孔隙表面与CO2饱和水动态接触的影响。
研究通过将CO2溶解在盐水中，随后将碳酸盐岩样本置于该饱和盐水中进行老化处理。老化实验在1500 psi 和 90°C条件下进行，周期分别为1个月、3个月和6个月，并分为静态老化（置于静态压力容器)和动态老化（利用受控岩芯驱替系统持续驱替)两种情景。实验通过测量孔隙度、渗透率、超声波速度、电阻率和核磁共振（NMR)等参数捕捉CO2饱和盐水对岩石物理性质的影响，并辅以X射线衍射（XRD)、薄片岩相学研究以及高分辨率岩屑成像。
结果显示，长达6个月的静态老化对岩石孔隙度、渗透率和电阻率的影响微乎其微，但在动态老化过程中这些变化更为显著。此外，两种情景下的 NMR-T2分布均显示出明显的表观孔径分布变化，表明孔隙表面或表面弛豫率发生了改变。对于富含白云石的样本，其刚度在两种老化条件下均基本保持稳定，动态剪切模量变化有限，这对白云岩含水层封存CO2是一个利好信号；而富含方解石的样本则表现出明显的刚度变化，且在动态老化情景下更为剧烈。
基于水力与电流流动耦合的复杂碳酸盐岩渗透率可靠量化中的曲折度评价
Dalma Arrieta, Zulkuf Azizoglu, Pallavi Sahu, Zoya Heidari, and Plinio Câncio
在具有复杂孔隙结构的岩石中开展渗透率评价，需对孔体/孔喉尺寸分布及曲折度进行可靠量化。对于特定岩性，孔体/孔喉尺寸通常可通过核磁共振（NMR)T2谱及压汞毛细管压力（MICP）实验加以估算。然而，曲折度的定量表征仍面临挑战。在孔隙尺度域内，可通过电流传导、流体流动、传热及分子扩散等数值模拟对曲折度进行表征，但在存在微孔隙时，该类建模工作尤为复杂。此外，不同方法所得曲折度结果往往具有非唯一性。与此同时，将孔隙尺度获得的曲折度结果上尺度至测井尺度，以实现逐深度的曲折度与渗透率评价，同样具有较大难度。本文的研究目标包括：（a)在考虑微孔隙影响的条件下，于孔隙尺度域内定量表征水力曲折度与电性曲折度；（b)评估水力曲折度与电性曲折度对渗透率评价的影响；（c)将基于流动模拟获得的曲折度结果上尺度至测井尺度；（d)在测井尺度域内，综合基于流动的曲折度参数，实现逐深度渗透率定量评价。
为实现上述目标，本文构建了一套综合核磁共振（NMR）、压汞毛细管压力（MICP)实验及孔隙尺度图像分析的技术流程，用于在测井尺度域内实现逐深度渗透率预测。所提出的渗透率模型以孔体尺寸分布、收缩因子及岩石曲折度为输入参数。首先，利用经储层流体与钻井液影响校正后的NMR数据，获取逐深度孔体尺寸分布；其次，在各岩石类型内，基于MICP实验结果估算孔喉尺寸分布；随后，结合孔体与孔喉尺寸分布，计算各岩石类型的收缩因子。进一步地，在代表性体积单元（REV)尺度下，通过数值模拟电势分布与流体流动过程，分别获得各岩石类型的电性曲折度与水力曲折度。
本文将所提出流程成功应用于巴西盐下储层的一套复杂碳酸盐岩地层。通过在测井尺度域内将基于流体流动的曲折度与NMR及MICP测量结果进行耦合，相较于采用NMR、MICP与电性曲折度耦合所得的渗透率结果，渗透率预测精度提高了61.1%。研究结果表明，在具有复杂孔隙结构的岩石中，对水力曲折度进行合理表征对于实现渗透率的可靠定量评价至关重要。本研究工作的创新之处在于整合多尺度地层数据（即孔隙尺度图像分析与测井尺度测量数据)，以提升对空间非均质碳酸盐岩储层中流体流动行为的解释能力。所提出方法同时实现了测井尺度域内水力曲折度的逐深度定量评价。
一种用于砂岩岩性分类的新曲线类型
Junita Trivianty Musu, Muhammad Nur Ali Akbar ,Pudji Permadi , and Bambang Widarsono
在非均质砂岩储层中进行岩性分类仍然具有挑战性，这是由于沉积和成岩过程塑造了复杂的孔隙结构。本研究引入了一种孔隙几何结构（PGS)交叉图，该图整合了地质和工程视角，以改进岩性分类。对多个砂岩数据集的分析表明，数据始终聚集成不同的组，每组都具有独特的地质特征，并且它们的拟合线在单一点处汇聚。这种汇聚形成了新的类型曲线的基础，该曲线捕捉了孔隙几何形状和结构之间的系统关系。所提出的方法在独立数据集上得到了验证，并且在毛细管压力预测的准确性和一致性方面优于传统的水力流动单元（HFU)方法。通过将孔隙系统结构与地质控制因素相联系，PGS 类型曲线为砂岩岩性分类提供了一种实用且稳健的工具，并增强了储层表征。
基于多测量灵敏度与不确定性的UDAR 应用中稳健联合反演方法及构造成像改进研究
Hsu-Hsiang (Mark) Wu, Dagang Wu, Ting Yan, Jin Ma, Yijing Fan, Clint Lozinsky, and Michael Bittar
随着深层与超深层方位电阻率测井仪器（DAR，方位电阻率仪；UDAR，超深方位电阻率仪)的最新技术发展，电磁波（EM)测量在不同探测深度下的应用范围得到了显著拓展。这些技术通过综合评估方位电阻率测量数据，已成功为地质导向决策提供了有力支撑。其中，UDAR 能够有效探测井筒远端的地层信息，而 DAR 则在识别井筒附近的复杂构造方面表现卓越。
在距离井筒通常 15 至 30 英尺的过渡带内，由于测量灵敏度、分辨率及探测范围存在差异，UDAR 与 DAR 测得的电阻率数据可能会有所不同（Li 等，2020；Yan 等，2020)。尽管如此，经验丰富的地质导向工程师可通过结合特定地层剖面下 UDAR 和 DAR 的反演不确定性及潜在探测范围，优化地质决策。然而，这种方法包含大量人工步骤，耗时较长；若由对方位测量技术和地层地质学缺乏经验与知识的工程师执行，还可能导致解释结果存在主观性。
为减少人工解释环节并提升决策一致性，本文探索了将 UDAR 与 DAR 测量数据整合至自动化工作流程的方法。针对传统人工主导方法的局限性，我们研发了一种融合 UDAR 与 DAR 数据的稳健联合反演技术。该技术通过为不同测量类型和特定反演区域定制加权函数，有效解决了 UDAR 与 DAR 测量灵敏度差异显著的问题。这些加权函数的确定，基于单一测量数据对地层电阻率差异及边界的敏感性、单一反演结果及其对应的不确定性。
本研究采用基于多步多测量数据的联合反演方法，对不同反演区域进行精细校正，其代价是计算时间延长或计算资源需求增加。文章评估了同一井筒内同时采集 DAR 和 UDAR 数据的多个合成模型实例与现场实例：首先，分别利用 DAR 和 UDAR 数据进行独立反演；随后，采用多层多过渡带地层模型开展联合反演，实现两种测量数据的融合。
结果表明，所提出的联合反演方法不仅能显著提高地层物性表征的准确性，还能将探测范围延伸至更深层的地层。上述改进均能在无需人工干预的情况下稳定实现。
井中UDAR测量的多维与数据自适应反演方法的最新进展与验证
Wardana Saputra, Carlos Torres-Verdín, Joaquin Ambia, Bruce G. Klappauf, Weichen Zhan, Nazanin Jahani, Jörn Zimmerling, Vladimir Druskin, Sofia Davydycheva, Ivan Davydychev, and Egil Romsås Fjeldberg
超深方位电阻率（UDAR)测量通过弥合传统测井与地震解释之间的鸿沟，提供了先进的地下成像能力。然而，在复杂、空间非均质或各向异性地层中对 UDAR 测量进行解释仍面临巨大挑战。传统的二维（2D)和三维（3D)反演流程计算量巨大，难以满足实时应用需求。本文介绍了我们在UDAR测量快速正演与反演算法方面的最新进展。这些算法面向多CPU集群架构设计，并可与本地三维地质模型及任意井轨迹实现无缝集成。正演计算采用在自适应Lebedev网格上实现的有限体积法求解麦克斯韦方程组，能够有效刻画多样化的地层复杂性与仪器配置。新提出的基于分块的求解器可高效计算多输入多输出（MIMO)响应，显著降低CPU运行时间。反演采用基于梯度的（Occam型)方法，并引入正则化以应对测量噪声和反演非唯一性问题。此外，反演复杂度可根据测量的局部维度特征以及电导率空间分布，由零维（0D)逐步提升至三维（3D)。
该方法已通过来自北海、由多家服务公司采集的高难度合成数据与现场实测数据验证。结果表明，该正演与反演算法在估计井轨迹周围各向异性电导率空间分布方面具有高效性、稳定性和可靠性。雅可比矩阵由正演算法高效计算与更新，其精度与传统扰动法相当，但计算速度快了五个数量级。此外，我们观察到，随着反演维度的提高，数据失配和模型不确定性均明显降低。所提出的自适应反演方法还能通过仅在井轨迹上必要位置触发计算代价高昂的2D和3D反演，从而显著减少总体计算成本。当前的正演算法还有望进一步优化为GPU–CPU混合实现，以实现实时二维和三维反演。
砂岩侵入体复合体认识新进展：基于先进测井数据、超深电阻率反演与露头野外观测的综合研究
Sayyid Ahmad, Joanna Mouatt, Gianbattista Tosi, Fanny Dominique Marcy, and Nigel Clegg
当砂岩内部孔隙压力超过周围泥岩压力时，会引发水力压裂并导致砂体发生再造运移，砂体沿着水平方向（作为岩席/sills)及垂直方向（作为翼部/wings和岩脉/dykes)侵入周边地层，从而形成砂岩侵入体复合体。位于挪威北海的A油田即属于此类由砂体浊积沉积物发育而来的侵入体复合体。尽管A油田砂岩侵入的具体诱因尚不明确，但英国及挪威离岸盆地中类似的侵入体群表明，这类现象在底层记录中具有普遍性。开发此类油气藏面临的主要挑战包括：极短距离内岩石性质的显著变化，以及由于现有地震数据分辨率限制和固有的复杂几何形态导致地震对薄层岩席、岩脉的成像效果较差，这可能会掩盖重要的产油层。近期，A 油田开展了一项钻井计划，通过三口水平生产井针对侵入体复合体内的不同砂体进行了钻探。本案例研究展示了利用先进的随钻测井（LWD)数据来进一步了解侵入地质体内部相构型的方法。
本研究采用的综合方法包括三个核心步骤：实时测井解释、超声波图像解译，以及对识别出的地质体进行净厚度、面积与体积估算。通过应用先进的 LWD 数据集和集成解释工作流，利用超深方位电阻率（UDAR)和常规测井数据对砂岩侵入地质体进行了制图。高电阻率层段对应含油气的岩席或岩脉，但低电阻率的岩席内及岩脉内泥岩也可能出现。超声波图像测井解释揭示了侵入体复合体内三种不同的图像纹理，并可与岩心及露头观测结果建立联系：层状至非层状层段：对应上覆泥岩。非层状块状砂岩段：伴有显著的高频井筒螺纹，被解释为岩席和/或岩脉砂岩。含角砾层段：被解释为侵入角砾岩，此类岩石由泥岩碎屑卷入侵入砂岩中形成。侵入角砾岩的储层质量高度取决于泥岩碎屑的含量与分布。此外，解释工作进一步整合了三维（3D)超深电阻率反演，识别出三类高电阻率特征（U型、V型和W型)，基于地质体形态，这些特征也可被解释为锥形或不规则基底。研究同时解译了侧向高角度不整合接触面、高角度断层及高角度裂缝。
本研究提供了对侵入体复合体内部架构与侧向几何连通性的理解，跨度涵盖微观尺度（图像测井)、中观尺度（一维及三维 UDAR)到宏观尺度（露头)。这项工作将用于未来的建模练习，以辅助侵入体复合体内的井位规划并改善地质导向。
随钻超深方位电阻率工具在近似平行井中主动电阻率测距案例研究
Diogo Salim, Yong-Hua Chen, Lin Liang, Jean-Michel Denichou, Antonio Mainieri da Cunha, Wen Pan, Silas Rocha, Martine Wenang, Motaz Zeidan, and Umut Ercan
随着油田为稳产增产持续部署新井，邻井近距离钻进的安全风险日益突出。受井眼轨迹测量误差影响，既有井筒的井下位置存在显著不确定性，其误差椭圆可达数百英尺量级。在此背景下，基于随钻电阻率测距的新型防碰撞技术逐渐受到关注。该技术利用随钻超深方位电阻率工具的电磁响应，实现对邻近井（尤其是套管井)的相对距离与方位定量估计，从而降低钻进过程中的井间碰撞风险。
依据 Chen（2022)的结论，UDAR的电磁测量对近距离近似平行井具有较高敏感性，尤其当目标井（多为套管井)与围岩地层存在明显电阻率反差时响应更为显著。因此，本文建立了一套实时测距流程：通过预先计算的工具响应仿真查表实现对目标井距的在线反演；同时利用UDAR二次谐波的测量方位角信息，反演邻井井筒的方位取向。在初期应用取得良好效果后，该方法进一步在不同工况下开展验证，包括近垂直井场景以及更具挑战性的高斜度/大位移井场景，以评估其测距精度与适用边界。
在近垂直井工况下，地层层理整体与井筒近似正交，UDAR测量中的地层效应主要来源于地层非均质性，对电磁响应的干扰相对有限，因此该流程能够较准确地反演至目标套管井的距离。然而在高斜度井工况中，UDAR响应对套管效应与地层效应均高度敏感；同时，地层电阻率各向异性以及其他地质因素也会引入干扰，包括层界邻近效应、构造大倾角与地层不连续/断裂等。为此，本文在测距反演前增加了一个关键步骤：先从实测信号中分离并消除纯地层响应分量，以显著提升相对距离反演精度。
案例结果表明，该主动电阻率测距技术可在近似平行井条件下实现从直井到水平井的全井斜覆盖部署。通过随钻阶段对邻井的有效探测，该技术可显著提升钻井作业安全性，并可能使井位设计延伸至以往因防碰撞约束而受限的区域。此外，该技术除防碰撞外，还可拓展应用于双井并行与井眼截获等工程场景。
UDAR水平前视映射技术识别钻前断层
Ahead of the Bit
超深方位电阻率（UDAR)技术已成功应用于识别近垂直井中钻头前方的电阻率变化。然而，在水平井中，由于电阻率存在三维变化，其一维假设不再成立，使得该技术一直难以应用。为此，转而采用环视反演技术来识别垂直和横向平面上的边界，并在假设边界连续的前提下，将解释的构造向前投影。但该方法仍无法预测许多钻井风险，因此需要借助反演来解析钻头前方的测量灵敏度。
在近垂直井中部署的前视反演方法，假设地层与井眼垂直，并对已钻遇地层进行电磁场建模。这使得钻头前方地层或流体对电磁场的贡献能够被分离出来并进行单独反演。然而，在水平井中，由于地层通常不垂直于井筒，该方法并不可靠。能够同步解析三维电阻率变化的反演技术，是水平井的一种潜在解决方案。该三维反演以无偏方式进行，以避免误报。通过利用仪器测量的九个张量分量，可最大化对井周及钻头前方地层的探测灵敏度。UDAR发射器的位置至关重要，在钻穿风险后才进行识别作用有限。将发射器置于距钻头约3米处，并开发对前方地层体积敏感的反演方法，可使其成为一种有效的地质停钻工具。
在一个碎屑岩储层实例中，根据地震数据预测到一条断层终止了含烃砂岩层，导致岩性直接变为不稳定的页岩。在钻遇该风险的水平井中，需提前停止钻进。断层两侧高电阻率含烃砂岩与低电阻率页岩的并置，在钻穿前对电磁场产生显著影响，从而为识别前方电阻率变化提供了理想条件。UDAR工具的前向灵敏度此前已在垂直井及水平井套管检测中得到验证。原始数据分析显示其对钻头前方电阻率具有敏感性，但需要更高维度的反演来提供清晰的地质模型。在挪威北海一口水平井中应用此项新技术，实现了对钻头前方24至29米处断层的有效探测。钻井继续进行了21米后，断层被定位在紧邻钻头的前方。尽管此案例中未使用全新的水平前视技术，但UDAR技术的进展已推动业界向钻前识别地质变化的目标更进一步，有助于实现更安全、更高效的井位布置作业。