为了实现更可持续的油气钻探，石油公司或运营商应当打更少、更精准的井。随着石油公司越来越多地遭遇复杂油藏，这种情形变得越发具有挑战性。一种新的3D油藏测绘服务可帮助石油公司改善此类环境的地质导向，减少打更多井的需求，同时还能优化生产。
    随着储层复杂性的增加，钻探人员需要增强和扩展油藏测绘能力，具备绘制垂直轴或邻近垂直轴的电阻边界。传统的二维油藏测绘不允许水平横向变化，一维反演算法仅能在轨迹上每个给定的点垂直反演电阻率剖面。
    在井筒周围的全三维环境中，对油藏构造和流体接触的深入了解能让地质学家更好的控制井眼轨迹。最近，更深层油藏测绘的深定向电磁测量技术取得了的进展，已能使人们提前观察钻头随钻时的情形，减少了某些计划外地层钻进的风险。
 
图1
    斯伦贝谢的GeoSphere 360随钻三维油藏测绘服务包括三个部分：一组在井下获取并实时传输至地面的新测量数据；一种新的与模型无关且适合任何油藏复杂性的反演算法；以及一种新的能实时提供随钻解答的云计算功能。见图1（GeoSphere 360服务可采集360°张量数据，通过泥浆脉冲遥测或有线钻杆实时将数据向井眼上方发送，直至地面）。与以前获得的测井数据相比，新的测量数据组几乎翻了一番。由于新的反演算法不受任何特定形式的模型限制，因此，这种算法适用于探索复杂的油藏环境，找出解决方案。
    云计算基础设施的可伸缩性和算法设计的最新进展将新的反演时间周期缩短了100倍以上。当结合使用时，其功能可提供三维油藏图，而不必在高分辨率和深度测查之间做出妥协。实时三维油藏图支持最新的油藏模型，可帮助石油公司随钻做出明智的决策，使其能定位更复杂的油藏，改善地质导向的效果。更新油藏模型的能力有助于提高钻井、完井、生产和油藏管理水平。
    该项技术的工作原理。随钻三维油藏测绘服务使用方位电阻率范围内的倾斜磁偶极子天线获取工具周围地层360°的电磁张量数据。数据通过泥浆脉冲遥测或有线钻杆实时向井眼上方发送，直至地面。模块化工具布局设有一个发射器和间隔在5m至35m之间的多个接收器。天线在2kHz和96kHz之间的多个频率下工作。
 
图2
    使用云计算，随钻三维油藏测绘技术采用一个基于二维方位角像素的算法反演出大型数据集。然后，该服务可生成三维电阻率体积，对其进行过滤，以了解井筒周围电阻性地质体的几何学关系，校准地震数据，将数据馈送到油藏建模工作流程中。二维反演积分了一维反演结果，说明了横向平面中两个电阻体之间的垂直分离，见图2（在三维油藏定向工作流程中，整合一幅一维纵向电阻率反演和一幅二维横向电阻率反演图，可对横向或水平方向电阻率的变化进行成像）。二维横向反演切片说明了电阻体的横向变化。二维横向反演增强了从井筒附近到规模油藏地质数据集的积分，从而在实际钻井的机械钻速操控中实现良好受训的地质导向决策。
    由于丰富的三维数据明显拥有更多的数据点，因此，校准预钻地震图像和地质体的提取比传统技术要准确的多。通过比较所有数据源可进一步验证这种解释。此外，实时更新为高分辨率的地下地质模型可在三维模式下获得更高可信度的战略性的地质导向决策。
    反演算法。八个测量类，结合浅层常规电阻率数据，利用云计算实时进行二维横向电阻率反演。对称网格中每个像素的电阻率和各向异性与轨迹w.r.t.的两个对准角反演二维平面。在反演过程中，可以使用一个单个数据点或一个数据窗口来估计二维平面内电阻率的各向异性和它的对准角度。以单个数据点，通过云计算服务执行反演，双接收器井底钻具组合的周转时间可达到15分钟或更短，从而能对上传井眼的测量数据进行实时反演处理。通过多次二维反演可获得一幅三维油藏图。
    数据传输。随钻三维油藏测绘服务可生成大量实时测量数据。传统的二维油藏测绘技术可生成55个测量数据的多频测量集，以三种频率实时传输30条曲线。与以前的技术相比，使用随钻三维油藏测绘技术获取的每个测量集中的曲线数量几乎翻了一番。从一对发射器和接收器获得的每个测量集有96个测量数据，这意味着总共实时发送了54条曲线。
    先进的压缩算法可以在最新的随钻测量MWD系统中实现超过80bits/每秒（bps）的有效速率。这样就能利用泥浆脉冲遥测系统实时传输三维油藏测绘技术所需的大量曲线。
成功案例
    北海和澳大利亚的运营商已使用随钻三维测绘技术来提高对油藏的认识和了解。北海的运营商将井延伸，获得了额外的纯油藏区块。在一口上部为粗化页岩、下部为浅滩沉积岩的近海油井中，一家运营商希望尽早钻至油层，确保一旦进入油层后净沙量最大。另一个目标是钻至构造的高点，保持垂深在目标油层上方3至7m之间。
 
图3
    由于楔形几何形状和来自地震数据的预测体积，能够横向和垂直绘制储层构造的变化将是一个显著的优势，见图3（A:来自二维方位反演插值的三维体积显示未经过过滤；B:相同的方位进行了过滤，显示电阻率高于2.5 ohm.m；C:从RMS振幅属性（绿色点）中提取地质体；D:来自二维方位反演的三维插值体积的z切片）。该运营商还希望优化高角度井的定位，以获得总的油气采收率，以及为准确着陆和钻至油层段部署地质导向提供支持。传统的随钻油藏测绘服务钻进时提供一维地层电阻率测绘，但实时解释受到了这种反演的限制。更先进的二维横向反演提供了新的信息，突出了三维构造的复杂性和近井筒区域局部的流体运动。
    随钻三维测绘服务的应用能够控制钻进朝着偏离设计轨迹的油藏进发，这类油藏一般位于设计轨迹的侧面或斜向一侧。它是通过来自足跟或着陆点钻至8 1/2”水平段井眼总井深的随钻二维横向电阻率反演的实时处理来实现的。先进的二维横向反演被纳入了当前的地质导向工作流程。这提供了一个从接近油层顶部的着陆区开始、一直到定向钻进至水平段区间主井段内对完整的三维构造的认识。这种综合的、一体化的方法被用于随钻三维油藏测绘，并可提供相关的实时信息，以实现水平段的定向控制，使钻进轨迹保持在最佳储层暴露的范围内。
    随钻二维横向反演绘制了一幅位于井眼轨迹侧面或斜向一侧的更高电阻性的地质体。从反演结果中还可确定一个横向倾角，其中倾斜度和方向与来自井眼LWD（随钻测井）测得的密度图像得出的构造的真实倾角相关。这种新颖的实时信息支持了轨迹完全向西转向的战略变化，尊重了为运行一个生产线而瞄准和截击最佳储层的狗腿度的限制。这种方位角式的三维油层导向决策通过延长井眼在油层段内的长度获得了近100m测量深度的额外的油层开采段。
 
图4
    北海的运营商试图最大限度地使储层暴露。为了实现战略性的地质导向决策，北海的另一家运营商希望将多尺度测量数据，如井眼尺度和井眼衍生的近地震尺度的LWD数据，与地表地震的属性分析整合于一体，见图4（二维方位角反演切片，一个75m的测量井段，每10m一个，向北看。在早期的切片中，上电阻红色体被截断，截断量沿井眼减少。反演还对堆叠的储层通道进行了成像，从而产生了水平方向垂直连通性的重要信息）。该井在整个井的设计和实施阶段都存在着很大的静态和动态的不确定性，包括流体分布和几何学构造。
    该项目的目标是改善和强化一个复杂油藏的地质导向作业，该油藏包含一个带有气帽的储油层。该油藏由一个深水浊土通道系统的砂岩组成。地质构造非常复杂，是一个带有边界断层和预计次震断层作用的四向倾斜靠近的背斜，增大了不确定性和复杂性程度。在构造东侧发现的一片旁路油区是一口填充井的靶标。
    澳大利亚运营商在目标储层内100%采用了随钻地质导向。在澳大利亚近海的一个油田，一家运营商希望钻一口新的生产井，该井可以进行地质导向，以便最大限度地增大储层暴露，同时还要保持狗腿度和井眼曲率，从而确保顺利实施完井作业。能够对油藏进行测绘并知道在哪儿留空对于成功至关重要。运营商还希望清空或清除砾岩，避免切割通往油层的通道。    其它常见的挑战包括构造的复杂性、断层、通道切割、油藏属性横向变化以及油/水接触。
    该运营商选择了随钻三维油藏测绘服务，利用传统的幕帘截面反演结果中的电阻率剖面图来绘制油藏的顶部和底部以及助力地质导向，以优化井的垂直方位。朝着井的足跟方向，该服务可能有助于控制井的方位角。该服务可以纵向和左右绘制电阻率剖面，探测深度覆盖前一口井。这可能有助于增加对油藏和前一口井的问题的了解。此外，如果在某些地区由于现有井产量的原因，油/水接触面有所上升，这将有助于绘制水饱和度剖面或曲线图。
    该服务能让运营商实现所有目标。这口井在目标层内100%实施了地质导向且达到了设计的水平段长度。实时三维油藏测绘服务使运营商能在完井设计上对井眼轨迹做出明智的决策。这项服务还绘制了一些电导特性，帮助运营商更好的了解该油田与流体运动有关的油藏动力学信息。该运营商首次运用了12bps的泥浆脉冲遥测，没有出现任何问题。尽管需要向井眼上方发送额外的数据，而且，机械钻速高达30m/hr,修正的速率在两个接收器相隔1.5m时表现的非常好。作业后交付给该运营商的三维点数据集和三维立方体测绘能更好的进行可视化展示，并利用这些数据对油藏模型进行优化。
传递价值
实现随钻三维油藏测绘的能力可通过深度的调查，更好的了解三维地质环境和流体分布，以及为油层的地质导向决策提供支持所需的信息，以实现井眼轨迹的最佳定位。通过提高对油藏的认识和了解，运营商们可预订更多的储量，释放更多的石油产量，强化完井和生产设计，以更高的确定性部署更少的井，提高复杂油藏的利润回报。随钻三维油藏测绘服务的功效为其它应用以及对三维或四维地震工作流程的整合提供了机会。