钻孔雷达探测油气储层的可行性研究

论文摘要

目前钻孔雷达已广泛应用于工程、勘察等领域,发挥了重要作用,但在石油领域的应用却相对滞后。声波测井等传统测井技术探测范围小,只能探测井周小规模结构异常;地震勘探等常规地面地球物理手段探测范围大,能探测到百米以上规模结构异常;钻孔雷达探测在钻孔中进行,探测范围处于二者之间,刚好填补这段探测距离的空白,又因其具有较高分辨率,得到的信息也更加可靠。因此,论证钻孔雷达在测井应用中的可行性就至关重要,这种可行性包括对地质体的识别和对不同类型储层构造的识别上,如果可以,那么它的应用将会给测井行业带来新的可能。基于上述事实,本文利用开源软件gprMax 3.0对钻孔雷达在石油测井中的应用进行了一系列的模拟。首先,考虑在雷达测井过程中不可避免要探测到的构造信息,这类信息的识别能有效判断当前钻孔地质环境,对判断油气藏位置储量等信息有积极意义。本文设计了四种常见层状构造模型,包括水平层、倾斜层、薄层和断层,正演模拟得到的雷达剖面的信号特征如下:钻孔雷达对水平层的反射呈“K”型,上下层反射波能量相同;对倾斜层反射波能量有差异,且出现能量较强的折射波;通过井孔内折射波的延伸可以识别薄层判断薄层厚度;断层结果中有明显的断层面的反射波,但对断层内部的异常体无法识别。目前世界上已知的油储类型有很多,近年来深层碳酸盐岩岩溶风化壳洞缝型油气藏油气藏已逐渐成为勘探开发中最主要的油气藏类型之一,因此本文主要探究钻孔雷达对这两种油气藏中不同类型储层构造的识别能力。通过搜集资料,设计建立四种常见的碳酸盐岩储层构造,包括孔洞构造、裂缝构造、缝洞构造和断层构造,分析模拟结果可知,钻孔雷达对串珠状孔洞构造的识别效果很好,能够识别轴心平行井轴的串珠状并辨别孔洞个数,但对于轴心垂直于井轴的孔洞组不能辨别孔洞个数;对走向平行于井轴的裂缝带能有效识别,包括识别裂缝长度、延伸方向和裂缝带走向;对缝洞构造同样可以识别;对断层衍生裂缝,由于地质作用裂缝走向基本垂直于井轴,结果表明,钻孔雷达对这类储层构造的识别不可行。钻孔雷达对地下介质的探测还有很多影响因素,在井孔环境的变化和钻孔雷达系统的设置上同样有许多问题需要进一步探究。因此本文设计相关模型,对井孔环境,包括井壁塌陷导致的扩径、井径大小和水基泥浆的矿化度等及天线基本参数的设置等影响钻孔雷达探测效果的因素进行探究和分析。结果表明扩径现象钻孔雷达对其有明显的信号反应;泥浆矿化度影响泥浆电导率,电导率增大导致回波损耗增大,过大电导率导致回波相位畸形;井径、泥浆相对介电常数和收发距的变化对钻孔雷达的异常体回波信号响不大;天线中心频率影响钻孔雷达分辨率,同时也会增大电磁波损耗,生产中应根据需要进行设定。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 选题及科学意义

1.2 研究动态及发展现状

1.2.1 钻孔雷达的设计发展

1.2.2 钻孔雷达工程应用及探测方式

1.2.3 钻孔雷达模拟技术的发展现状

1.3 主要研究内容

1.4 文章结构安排

第2章钻孔雷达探测方法及正演概述

2.1 钻孔雷达参数及工作原理

2.1.1 探测机制

2.1.2 理论基础

2.1.3 电性参数的影响

2.2 FDTD正演原理

2.2.1 麦克斯韦方程的FDTD离散格式

2.2.2 解的稳定性

2.2.3 空间离散化

2.2.4 吸收边界条件

2.3 小结

第3章常见地质体的探地雷达电磁响应

3.1 地层

3.1.1 水平层

3.1.2 倾斜层

3.1.3 薄层

3.2 断层

3.3 小结

第4章油储构造的钻孔雷达电磁响应

4.1 碳酸盐岩孔洞构造

4.1.1 模型建立

4.1.2 信号特征分析

4.2 碳酸盐岩裂缝构造

4.2.1 模型建立

4.2.2 信号特征分析

4.3 碳酸盐岩洞缝构造

4.3.1 模型建立

4.3.2 信号特征分析

4.4 断层衍生裂缝

4.4.1 模型建立

4.4.2 信号特征分析

4.5 结论

第5章雷达测井影响因素

5.1 井孔环境影响

5.1.1 扩径

5.1.2 泥浆矿化度

5.1.3 井孔直径

5.1.4 泥浆介电常数

5.2 天线影响

5.2.1 频率

5.2.2 收发距

5.3 结论

第6章总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作

参考文献

作者简介及在学期间所取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王旭东

导师: 刘四新

关键词: 钻孔雷达,油气储层构造,测井,正演模拟,信号分析

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 吉林大学

分类号: P618.13;P631.3

总页数: 76

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