吴仓堡油田测井解释模型研究.pdf

2013 年第 21 期科 技 创 新科技创新与应用 吴仓堡油田测井解释模型研究 赵丰年 （延长石油集团研究院， 陕西 西安 710075 ） 吴仓堡油田位于鄂尔多斯盆地西部的吴起县，自 2007 年投入开发以来， 已建成十多万吨的年产能。主力油层延长 组下组合 （长 7-长 10 ） 属于典型的低孔低渗储层。对于此类 油藏来说， 测井解释的准确性一直是个难点[1]。根据生产情况 统计， 目前延长组的测井解释成功率仅在 60左右。如何利 用已有的岩心及分析化验资料，建立出合理的测井解释模 型， 进而归纳出适合低渗透储层的测井解释方法， 对下步的 勘探开发、 生产调整都具有实际意义。 1 储层特征 1.1 储层岩性特征 从工区内下组合薄片鉴定资料统计结果来看， 样品中石 英含量为 13-49.8， 平均 27； 长石含量范围为 40-79， 平 均56； 岩屑 4-63， 平均 17。 利用砂岩成分三角图可定名 为岩屑长石砂岩或长石砂岩。垂向上长 10至长 7石英含量 呈上升趋势。前人研究表明[2]， 在此期间鄂尔多斯盆地经历了 湖盆的形成到不断扩大， 导致沉积物搬运距离变远， 砂岩成 熟度不断升高。 1.2 储层物性特征 延长组下组合各油组物性较差， 属于典型的低孔低渗储 层。 根据工区内26口口井 237个实验室分析的物性数据， 整 个下组合的岩心孔隙度大小范围在 2.8-14.8之间，平均值 8.21； 渗透率为 0.035-6.36610-3μm2， 平均值 0.5410-3μm2。其中以长 10的物性最好， 平均孔隙度为 9.7， 渗透率为 1.410-3μm2， 长 7 物性最 差， 平均孔隙度为6.26， 渗透率为0.3310-3μm2。 自下而上有变差趋势。 1.3 储层测井响应特征 受岩性、 物性及含油气性的影响， 下组合储层测井响应特征复杂。 但总体来说储层段自然伽马值一般小于100，声波时差具有低值特征， 深浅侧向两条电阻率曲线具有明显的正幅差。并且随着物性的变差和 泥质含量的升高， 电阻率明显降低。经统计， 油气层的地层电阻率值一 般在 20Ω.m 以上,含油饱和度则在 40以上。受地层水矿化度的影响， 部分井段有高阻水层及低阻油层存在， 需要从区域上对其进行分析， 这 些因素识别油气层造成一定影响。 2 测井解释模型的建立 在充分了解储层岩性、 物性、 电性特征的基础上， 经过岩心归位， 测 井曲线标准化等工作， 利用分析化验资料和电性资料， 建立储层测井解 释模型。 2.1 孔隙度解释模型 下组合垂向上沉积环境的变化导致各油组储层特征的差异。反映 在岩电关系上， 这种差异被进一步放大。以声波时差与孔隙度的相关程 度来看，整个下组合的相关系数要低于单个油组（图1 ） 。依据工区内 237个物性分析数据， 对长7、 长8、 长 9和长10分别建立解释模型,有效 提高了模型的精度。 如表1所示， 整个下组合的物性相关系数为0.8135， 而单个油组的相关系数均在0.9以上 （表1 ） 。 2.2 渗透率解释模型 渗透率是评价孔隙介质允许流体通过能力的重要参数，其大小主 要取决于岩石的孔隙结构[3-4]。通过样品的孔渗散点图发现 （图 2 ） ， 工区 内样品孔渗的相关性较好， 因此可以利用孔渗关系上建立渗透率模型。 同样， 垂向沉积环境的差异导致各油组孔渗关系的差异， 整个下组合孔 渗的相关系数也要小于单个油组。分油组建立测井解释模型也有利于 提高解释模型的精度。各油组孔渗关系式见表2。 2.3 含油饱和度解释模型 吴仓堡油田下组合属于孔隙型储层，一般采用阿尔奇公式计算此 类油层的含油饱和度。其公式如下 式中 So 为储层含油饱和度， ； a、 b 为经验系数， Φ 为储层有效孔 隙度， ； Rw为地层水电阻率， Ω.m； Rt为地层真电阻率， Ω.m； m 为岩石胶 结系数； n为饱和指数。公式中 a、 b、 m、 n 等参数根据低孔渗砂岩岩电实 验， 进行了合理的选择[5-6]， 确定出 a1.5506； b1.0908； m1.81； n2.1974， 地层水电阻率取值0.07Ω.m。 3 油层识别标准的建立 油层识别一般利用试油及生产数据，将各类油层的声波时差与地 层电阻率值进行交会， 从而可以获得其解释标准。但对于低渗透储层来 说， 影响储层电性特征的因素众多， 加上垂向厚度大， 各类油层的界线 往往不明显 （如图 3左 ） ， 同时， 样品点数量不足导致无法分油组进行油 层识别。对此， 本次研究在物性解释模型的基础上， 利用孔隙度与地层 电阻率做交会图， 各类油层界线分界明显 （如图 3 右 ） ， 结合计算出的含 油饱和度数据， 利用孔隙度界线反推出声波时差的界线值， 综合得出各 类油层解释标准如表3所示。 4 应用效果评价 依据解释标准， 对工区内 292 口井进行二次解释， 并使用试油、 生 产等数据进行验证, 符合程度达 80以上。如 D 井, 长 8 段第 32号层 2210-2220m深侧向电阻率为 37.5Ω.m， 声波时差为 221.25μs/m,原解释 为干层,本次解释为油层， 该井改层补孔后,日产油4.8t。 解释结论与生产 情况相符, 充分说明本次解释模型的可靠性。 5 结论与认识 摘要 鄂尔多斯盆地吴仓堡地区下组合属于低孔低渗砂岩储层， 测井解释的准确性是此类储层研究的难点。本次研究利用岩 心、 测井及实验室分析的物性资料， 在储层特征研究基础上， 分油组建立物性解释模型， 并利用交会图技术， 确定了下组合油层 的测井解释标准。研究认为， 细分垂向单元能提高总体解释精度， 从而能为下步勘探开发提供有效依据。 关键词 延长组下组合； 低孔低渗； 测井解释模型； 二次解释 表 1 下组合孔隙度解释模型 图 1 下组合声波时差-孔隙度交会图 图 2 下组合孔隙度-渗透率交会图 1 abR S R 表 2 下组合渗透率解释模型表 3 油层解释标准 图 3 电阻率与声波时差/孔隙度交会图 “ “ “ “’ “ “ 30-- 2013 年第 21 期科 技 创 新科技创新与应用 风电发展的关键技术研究 张 超 （上海工程技术大学机械工程学院， 上海 201620 ） 我国的常规资源比较缺乏， 而风能资源比较丰富， 从对环境污 染更小的角度来看， 风电是无污染能源， 清洁能源。到 2020 年国内 用电需求将达到 4 亿千瓦的用电量， 庞大的用电需求对于国内发展 风电来说将是个巨大的契机。政府的规划到 2020 年风电将会超过 水电， 成为第二大电力资源。目前世界市场上风电机主要的调节技 术有 定桨距调节风电机技术、 变桨距调节风电机技术、 主动定桨距 调节技术、 变速恒频四种。 目前， 我国仅掌握定桨距失速调节型风电 机技术， 这类风电机的容量可以扩大到 750kW， 另外三种技术均没 有涉及。我国与西方发达国家的风能利用方面还有比较大的差距， 尤其核心控制模块还需要从国外进口， 从风能的利用率方面还比较 低， 并网技术方面还有不小的差距。我国风电机技术开发仍处于较 低水平。 1 风力发电机叶片应该满足的基本要求 风力发电机的叶片是叶轮的核心部件。 叶片的设计涉及到多学 科的知识， 机械学， 空气动力学， 材料学疲劳特性学等等。风力发电 机组效率的高低取决于叶片的形状。叶片主要几何参数有 风轮的 直径， 风轮的扫掠面积， 风轮的偏角以及叶尖速比等等。 叶片形状合 理的设计与叶片片数的合理选择将会对发电机组的效率和降低噪 音起到关键的作用。 叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计、 可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。 恶 劣的环境和长期不停的运转， 致使对叶片的要求需要很严格 密度 轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能， 能经受暴风等极端恶劣条件 和随机负载的考验； 叶片的弹性、 旋转时的惯性及其振动频率特性 曲线都正常， 传递给整个发电系统的负载稳定性好， 不得在失控的 情况下离心力的作用下拉断并飞出，亦不得在风压的作用下折断， 也不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈 共振； 叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻， 粗糙的表面亦会 被风 “撕裂” ； 不得产生强烈的电磁波干扰和光反射； 不允许产生过 大噪声； 耐腐蚀、 耐紫外线照射和耐雷击性能好； 成本较低， 维护费 用低。 2 风力发电机用轴承主要类型及工况条件 存在于风机轴承开发研制中的主要技术难点是实现轴承长寿 命所需要的密封结构和润滑脂、特殊的滚道加工方法和热处理技 术、 特殊保持架的设计和加工制造方法等。风力发电机所用的轴承 由于其特殊的受力情况、恶劣的工作环境条件和特殊的维护要求， 这些都构成了技术突破上的制约因素。 目前国内的生产技术水平还 远远落后于国外的先进水平， 但最近几年来， 我国的一些科研部门 在这些方面已经取得了一些突破性的研究成果， 这对加速风机轴承 国产化的进程起到了一些推动作用。 风机轴承国产化可提高国内轴 承工业的设计应用水平， 拉近与国外先进水平的差距， 促进国内轴 承工业的发展和技术进步， 另一方面可以降低风电成本， 加快我国 新资源和可再生资源的发展。 比如变桨距系统中用的轴承采用角接 触球轴承， 内圈与叶轮相连。 偏航轴承的内外都与机体和机舱连接。 内圈或外圈可以加工成外齿式的， 结构紧凑传动效果好。 3 风力发电机的传动系统 风力发电机的传动系统的作用是将叶片的旋转动力传递给发 电机， 主要有如下几部分组成 主轴、 变速箱、 制动器、 联轴器和保护 装置。下面重点介绍一下传动系统中的变速箱部分， 由于在风速比 较低的情况下， 叶轮本身的转速很难驱动发电机系统， 此时需要考 虑采用增速机， 如果用生产系统中常用的直齿轮或斜齿轮， 将会使 得空间尺寸尤为宝贵的传动系统很难设计， 如果以能实现大传动比 的蜗杆传动的话， 将会损失好多能量， 由于蜗杆传动的效率太低， 综 合考虑了空间尺寸和高效率， 绝大多数风电的传动系统采用的是两 级到三级的行星齿轮增速器。 叶片的转动带动主轴的转动， 输出轴与三个行星轮相连接通过 平行轴齿轮传动传递给发电机的输入轴， 从而驱动了发电机。由于 自然界中的风的大小有不确定性， 所以对风力发电机的传动系统不 仅需要按静载荷进行设计， 还需要按动载荷的方式进行设计， 对传 动系统的联轴器要采用柔性连接， 同时在主轴与变速箱的连接中采 用胀套式的联轴器， 当风力过大的时候能够打滑从而保护风力发电 机系统。同时对变速箱的润滑装置和密封装置也提出了较高的要 求。齿轮箱的温度上升后会对润滑液造成一定的破坏， 导致润滑失 效， 进而会使齿轮表面失效， 所以齿轮箱还需设计个温控系统来保 护好齿轮的传动。 4 风力发电的控制系统 风力发电控制系统是一个综合多功能的系统， 对于并网的风力 发电系统， 它不仅要观察电网的运行状况， 同时还需要观察风电自 身的系统的运行状况， 对系统的脱网和并网合理的控制。由于风电 机组是一个非线性的控制系统， 风机的控制系统是风机的重要组成 部分， 主要实现如下的控制目标 ①风速过高或过低的时候， 及时调 整桨距角， 充分利用风能和保护叶片不至于大风的时候受损； ②风 电的控制系统对于偏航系统，驱动系统和传动系统进行高效的协 调， 以使得风电系统各部分之间的协调工作； ③风电控制系统对于 整个系统各机械及电器部分通过传感器智能的故障检测功能必须 灵敏和及时。现有风电机的控制装置主要有偏航装置和变浆矩装 置， 我们知道自然界的风向和风速都是随时随机变化的， 我们的调 节装置虽然可以根据风向和风速调整，但在速度上始终是滞后的， 并不能完全满足风电机平稳发电的需要。 参考文献 [1]李新梅.浅析风力发电机叶片关键技术[J].机械制造， 2009 （1 ） 45. [2]张立勇.风力发电及风电齿轮箱概述[J].机械传动， 2008 （6 ） 1. [3]曾婧婧.风力发电控制系统研究[J].自动化仪表， 2006 （S1 ） 32. [4]陈作越.风电齿轮箱结构设计及齿轮应力分析刍议[J].水电与新能 源， 2011 （2 ） 72. 摘要 风电行业的兴起是全球能源与资源紧张的必然趋势， 同时也是全球对清洁能源的迫切需求， 风电作为清洁能源之一受到 了各国政府的重视和发展。文章从四个方面讲述了风电发展的关键和核心技术 叶片技术、 齿轮技术、 轴承技术与控制技术。 关键词 风电； 关键技术； 机电； 控制 5.1 储层特征研究表明， 吴仓堡油田延长组下组合属于低孔低渗砂 岩储层。受沉积环境影响， 其岩石学特征及物性特征均存在递变规律， 从而共同影响储层的测井相应特征。 5.2 整个下组合垂向厚度大， 只建立一个物性解释模型的精度要比 分油组建立的模型精度低， 因此单个油组分别建立模型。含油饱和度模 型使用了阿尔奇公式， 各参数通过实验室岩电分析获得。 5.3 使用常规的声波时差与地层电阻率进行交会油层界线不明显， 而利用物性解释模型的结论， 用孔隙度代替声波时差， 结合含油饱和度 数据， 得出各类油层的划分级别。通过试油、 生产数据验证， 其吻合效果 较好。 参考文献 [1]何雨丹， 肖立志， 等.测井评价 “三低” 油气藏面临的挑战和发展方向[J]. 地球物理学进展， 2005. [2]李文厚， 庞军刚， 等.鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期沉积体系及岩相古 地理演化[J].西北大学学报， 2009. [3]雍世和， 张超谟.测井数据处理与综合解释[M].山东东营石油大学出版 社， 1996. [4]丁次乾.矿场地球物理[M].东营石油大学出版社， 1992. [5]范宜仁， 邓少贵， 周灿灿.低矿化度条件下的泥质砂岩阿尔奇参数研究 [J].测井技术， 1997. [6]廖东良， 孙建孟， 马建海， 等.阿尔奇公式中 m、 n 取值分析[J].新疆石油 学院学报， 2004. 作者简介 赵丰年 （1984， 12- ） ， 男， 河南省驻马店市籍贯， 现职称 助理工程师， 学历 硕士， 研究方向 油气田开发地质。 31--