為了實現更可持續的油氣鉆探，石油公司或運營商應當打更少、更精準的井。隨著石油公司越來越多地遭遇復雜油藏，這種情形變得越發具有挑戰性。一種新的3D油藏測繪服務可幫助石油公司改善此類環境的地質導向，減少打更多井的需求，同時還能優化生產。
    隨著儲層復雜性的增加，鉆探人員需要增強和擴展油藏測繪能力，具備繪制垂直軸或鄰近垂直軸的電阻邊界。傳統的二維油藏測繪不允許水平橫向變化，一維反演算法僅能在軌跡上每個給定的點垂直反演電阻率剖面。
    在井筒周圍的全三維環境中，對油藏構造和流體接觸的深入了解能讓地質學家更好的控制井眼軌跡。最近，更深層油藏測繪的深定向電磁測量技術取得了的進展，已能使人們提前觀察鉆頭隨鉆時的情形，減少了某些計劃外地層鉆進的風險。
 
圖1
    斯倫貝謝的GeoSphere 360隨鉆三維油藏測繪服務包括三個部分：一組在井下獲取并實時傳輸至地面的新測量數據；一種新的與模型無關且適合任何油藏復雜性的反演算法；以及一種新的能實時提供隨鉆解答的云計算功能。見圖1（GeoSphere 360服務可采集360°張量數據，通過泥漿脈沖遙測或有線鉆桿實時將數據向井眼上方發送，直至地面）。與以前獲得的測井數據相比，新的測量數據組幾乎翻了一番。由于新的反演算法不受任何特定形式的模型限制，因此，這種算法適用于探索復雜的油藏環境，找出解決方案。
    云計算基礎設施的可伸縮性和算法設計的最新進展將新的反演時間周期縮短了100倍以上。當結合使用時，其功能可提供三維油藏圖，而不必在高分辨率和深度測查之間做出妥協。實時三維油藏圖支持最新的油藏模型，可幫助石油公司隨鉆做出明智的決策，使其能定位更復雜的油藏，改善地質導向的效果。更新油藏模型的能力有助于提高鉆井、完井、生產和油藏管理水平。
    該項技術的工作原理。隨鉆三維油藏測繪服務使用方位電阻率范圍內的傾斜磁偶極子天線獲取工具周圍地層360°的電磁張量數據。數據通過泥漿脈沖遙測或有線鉆桿實時向井眼上方發送，直至地面。模塊化工具布局設有一個發射器和間隔在5m至35m之間的多個接收器。天線在2kHz和96kHz之間的多個頻率下工作。
 
圖2
    使用云計算，隨鉆三維油藏測繪技術采用一個基于二維方位角像素的算法反演出大型數據集。然后，該服務可生成三維電阻率體積，對其進行過濾，以了解井筒周圍電阻性地質體的幾何學關系，校準地震數據，將數據饋送到油藏建模工作流程中。二維反演積分了一維反演結果，說明了橫向平面中兩個電阻體之間的垂直分離，見圖2（在三維油藏定向工作流程中，整合一幅一維縱向電阻率反演和一幅二維橫向電阻率反演圖，可對橫向或水平方向電阻率的變化進行成像）。二維橫向反演切片說明了電阻體的橫向變化。二維橫向反演增強了從井筒附近到規模油藏地質數據集的積分，從而在實際鉆井的機械鉆速操控中實現良好受訓的地質導向決策。
    由于豐富的三維數據明顯擁有更多的數據點，因此，校準預鉆地震圖像和地質體的提取比傳統技術要準確的多。通過比較所有數據源可進一步驗證這種解釋。此外，實時更新為高分辨率的地下地質模型可在三維模式下獲得更高可信度的戰略性的地質導向決策。
    反演算法。八個測量類，結合淺層常規電阻率數據，利用云計算實時進行二維橫向電阻率反演。對稱網格中每個像素的電阻率和各向異性與軌跡w.r.t.的兩個對準角反演二維平面。在反演過程中，可以使用一個單個數據點或一個數據窗口來估計二維平面內電阻率的各向異性和它的對準角度。以單個數據點，通過云計算服務執行反演，雙接收器井底鉆具組合的周轉時間可達到15分鐘或更短，從而能對上傳井眼的測量數據進行實時反演處理。通過多次二維反演可獲得一幅三維油藏圖。
    數據傳輸。隨鉆三維油藏測繪服務可生成大量實時測量數據。傳統的二維油藏測繪技術可生成55個測量數據的多頻測量集，以三種頻率實時傳輸30條曲線。與以前的技術相比，使用隨鉆三維油藏測繪技術獲取的每個測量集中的曲線數量幾乎翻了一番。從一對發射器和接收器獲得的每個測量集有96個測量數據，這意味著總共實時發送了54條曲線。
    先進的壓縮算法可以在最新的隨鉆測量MWD系統中實現超過80bits/每秒（bps）的有效速率。這樣就能利用泥漿脈沖遙測系統實時傳輸三維油藏測繪技術所需的大量曲線。
成功案例
    北海和澳大利亞的運營商已使用隨鉆三維測繪技術來提高對油藏的認識和了解。北海的運營商將井延伸，獲得了額外的純油藏區塊。在一口上部為粗化頁巖、下部為淺灘沉積巖的近海油井中，一家運營商希望盡早鉆至油層，確保一旦進入油層后凈沙量最大。另一個目標是鉆至構造的高點，保持垂深在目標油層上方3至7m之間。
 
圖3
    由于楔形幾何形狀和來自地震數據的預測體積，能夠橫向和垂直繪制儲層構造的變化將是一個顯著的優勢，見圖3（A:來自二維方位反演插值的三維體積顯示未經過過濾；B:相同的方位進行了過濾，顯示電阻率高于2.5 ohm.m；C:從RMS振幅屬性（綠色點）中提取地質體；D:來自二維方位反演的三維插值體積的z切片）。該運營商還希望優化高角度井的定位，以獲得總的油氣采收率，以及為準確著陸和鉆至油層段部署地質導向提供支持。傳統的隨鉆油藏測繪服務鉆進時提供一維地層電阻率測繪，但實時解釋受到了這種反演的限制。更先進的二維橫向反演提供了新的信息，突出了三維構造的復雜性和近井筒區域局部的流體運動。
    隨鉆三維測繪服務的應用能夠控制鉆進朝著偏離設計軌跡的油藏進發，這類油藏一般位于設計軌跡的側面或斜向一側。它是通過來自足跟或著陸點鉆至8 1/2”水平段井眼總井深的隨鉆二維橫向電阻率反演的實時處理來實現的。先進的二維橫向反演被納入了當前的地質導向工作流程。這提供了一個從接近油層頂部的著陸區開始、一直到定向鉆進至水平段區間主井段內對完整的三維構造的認識。這種綜合的、一體化的方法被用于隨鉆三維油藏測繪，并可提供相關的實時信息，以實現水平段的定向控制，使鉆進軌跡保持在最佳儲層暴露的范圍內。
    隨鉆二維橫向反演繪制了一幅位于井眼軌跡側面或斜向一側的更高電阻性的地質體。從反演結果中還可確定一個橫向傾角，其中傾斜度和方向與來自井眼LWD（隨鉆測井）測得的密度圖像得出的構造的真實傾角相關。這種新穎的實時信息支持了軌跡完全向西轉向的戰略變化，尊重了為運行一個生產線而瞄準和截擊最佳儲層的狗腿度的限制。這種方位角式的三維油層導向決策通過延長井眼在油層段內的長度獲得了近100m測量深度的額外的油層開采段。
 
圖4
    北海的運營商試圖最大限度地使儲層暴露。為了實現戰略性的地質導向決策，北海的另一家運營商希望將多尺度測量數據，如井眼尺度和井眼衍生的近地震尺度的LWD數據，與地表地震的屬性分析整合于一體，見圖4（二維方位角反演切片，一個75m的測量井段，每10m一個，向北看。在早期的切片中，上電阻紅色體被截斷，截斷量沿井眼減少。反演還對堆疊的儲層通道進行了成像，從而產生了水平方向垂直連通性的重要信息）。該井在整個井的設計和實施階段都存在著很大的靜態和動態的不確定性，包括流體分布和幾何學構造。
    該項目的目標是改善和強化一個復雜油藏的地質導向作業，該油藏包含一個帶有氣帽的儲油層。該油藏由一個深水濁土通道系統的砂巖組成。地質構造非常復雜，是一個帶有邊界斷層和預計次震斷層作用的四向傾斜靠近的背斜，增大了不確定性和復雜性程度。在構造東側發現的一片旁路油區是一口填充井的靶標。
    澳大利亞運營商在目標儲層內100%采用了隨鉆地質導向。在澳大利亞近海的一個油田，一家運營商希望鉆一口新的生產井，該井可以進行地質導向，以便最大限度地增大儲層暴露，同時還要保持狗腿度和井眼曲率，從而確保順利實施完井作業。能夠對油藏進行測繪并知道在哪兒留空對于成功至關重要。運營商還希望清空或清除礫巖，避免切割通往油層的通道。    其它常見的挑戰包括構造的復雜性、斷層、通道切割、油藏屬性橫向變化以及油/水接觸。
    該運營商選擇了隨鉆三維油藏測繪服務，利用傳統的幕簾截面反演結果中的電阻率剖面圖來繪制油藏的頂部和底部以及助力地質導向，以優化井的垂直方位。朝著井的足跟方向，該服務可能有助于控制井的方位角。該服務可以縱向和左右繪制電阻率剖面，探測深度覆蓋前一口井。這可能有助于增加對油藏和前一口井的問題的了解。此外，如果在某些地區由于現有井產量的原因，油/水接觸面有所上升，這將有助于繪制水飽和度剖面或曲線圖。
    該服務能讓運營商實現所有目標。這口井在目標層內100%實施了地質導向且達到了設計的水平段長度。實時三維油藏測繪服務使運營商能在完井設計上對井眼軌跡做出明智的決策。這項服務還繪制了一些電導特性，幫助運營商更好的了解該油田與流體運動有關的油藏動力學信息。該運營商首次運用了12bps的泥漿脈沖遙測，沒有出現任何問題。盡管需要向井眼上方發送額外的數據，而且，機械鉆速高達30m/hr,修正的速率在兩個接收器相隔1.5m時表現的非常好。作業后交付給該運營商的三維點數據集和三維立方體測繪能更好的進行可視化展示，并利用這些數據對油藏模型進行優化。
傳遞價值
實現隨鉆三維油藏測繪的能力可通過深度的調查，更好的了解三維地質環境和流體分布，以及為油層的地質導向決策提供支持所需的信息，以實現井眼軌跡的最佳定位。通過提高對油藏的認識和了解，運營商們可預訂更多的儲量，釋放更多的石油產量，強化完井和生產設計，以更高的確定性部署更少的井，提高復雜油藏的利潤回報。隨鉆三維油藏測繪服務的功效為其它應用以及對三維或四維地震工作流程的整合提供了機會。