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【石油科技】电磁造像技术：井下支撑剂“粒粒”在目（上）
石油圈出品 来自： Carbo等 编译： 王苏涵 张永君 网址： www.oilsns.com
水力压裂是改造油气层的有效方法，是油气水井增产增注的重要措施。我国石油天然气资源的突出特点之一是低渗透油气层分布广、储量大，这种客观存在的资源条件决定了水力压裂作为低渗透油气田增储上产的首选措施和有效方法，在老油气田稳产高产和低渗透新油气田勘探开发中发挥着不可替代的重要作用。
随着水力压裂技术的发展和应用，现场迫切需要测量和评估水力裂缝的有效而经济的方法。目前通常采用一些裂缝直接诊断技术，如井下电视、微地震测量、放射性示踪剂、井温测试、地面和井底测斜仪等已被应用于推断地下裂缝的几何尺寸，然而这些诊断技术提供的资料往往有限，而且费用昂贵。
目前，国际上有四个团队在进行压裂效果可视化研究，其中三个团队采用电磁造像技术，第四个团队采用泵入微型声波发射器的技术。这四个团队分别取得了不同的成果，下面将进行详细介绍~~石油圈原创，石油圈公众号：oilsns
照片中看上去好像是一长串黄色肿块的物体，其实是Carbo陶粒公司首次利用电磁支撑剂造缝时获取的影像。之前非常规井中通常使用砂粒或陶瓷颗粒作为支撑剂来提高油气产量，但这种方法仍存在不少问题。这种电磁造像技术的出现，对于解决目前非常规井面临的问题具有里程碑式的意义。
当前，有四个团队在寻找实现压裂效果可视化的方法。其中三组采用了电磁造像技术，这种技术首先将支撑剂进行特殊处理，然后通过电磁能激发支撑剂，进而实现压裂效果可视化。
业界通常通过微震图像来了解压裂效果。微震图像是通过采集岩石相互摩擦（类似打响指）发出的爆裂声绘制的，这种造缝和注入支撑剂并确保成功造缝的方式不是一种低噪、高效的方法。
德克萨斯大学奥斯汀分校石油工程专业的教授Mukul Sharma认为：“微震图像并不能告诉我们支撑剂的分布位置。它只能显示压裂失败的位置。”Mukul Sharma教授是德克萨斯大学水力压裂和防砂联合工业项目（UT Fracturing JIP）的带头人，也参与了前文提到的压裂效果可视化项目。“相比之下，了解支撑剂的分布位置对于了解压裂效果十分重要。”在许多地层，已支撑的裂缝是油井产量的主要贡献者。这也是电磁造像技术与微震图像相比最大的优势。”
对已支撑的裂缝进行造像，是实现多开采10%非常规油气目标的第一步。这种方法能够确定已支撑的裂缝的长度和高度，为储层建模提供更精确的数据，并能帮助工程师合理布井，在不影响邻井的前提下进行压裂增产。
第四个小组试图通过泵入微型声波发射器实现压裂可视化，这种微型设备在裂缝内停留后会发出一种特殊的声音，这种声音信号被捕集到后会在微震图像上显示支撑剂的位置。
油气价格下跌，大部分非常规油气田无法盈利，因此亟需研发一种工具，这种工具能够弄清楚裂缝多但产量不高的原因。Paulsson公司首席执行官、井内检波器的研发者Bjorn Paulsson指出：“目前80%的油气井产量仅来自于20%的裂缝，也就是说大部分压裂的成本都浪费了。”石油圈原创，石油圈公众号：oilsns
电磁检测
微震图像法是通过建立3D阵列来显示支撑剂位置，但是这种方法需要提前数年就安装好相关仪器设备。而那个时候，电磁法已经在现场进行试验了。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns
Palisch等人2016年在SPE水力压裂技术会议上发表了一篇技术论文（SPE179161），这篇文章首次探讨了油气井中电磁造像技术的可行性。文中使用了23万磅覆有导电涂层的支撑剂，这些支撑剂被8000英尺井深处套管发出的电磁能激发后，实现了压裂效果可视化。
这种方法需要多种新技术的支持，例如导电性涂层的研发，利用钢套管发出强磁场的方法，以及处理数据的全新算法。
一月时，Carbo仍在处理收集到的大量数据，以期降低噪音影响，提高造像质量。试验中，先注入了18万磅石英砂，在压裂的最后阶段又向四个射孔中注入了23万磅处理过的陶瓷支撑剂。如果所有支撑剂都导电的话，我们也不知道支撑剂所在位置将会呈现出什么样子。
公司一直在改进图像处理方法，将分辨率从25m提高到了它的一个零头。在接下来的一年里，Carbo，这个最大的陶瓷支撑剂生产商，将会进行更多的油气井测试，期望能够延长作用的时间和范围，以显著降低测试的成本和精力。
同时，致力于电磁支撑剂造像方法研究的工作人员还需要说服持怀疑态度的油藏工程师们，令他们相信这些基于深奥物理和数学方法创建的图像能够描述井底的真实情况。
Advanced Energy Consortium（AEC）提出，电磁支撑剂造像项目的当务之急是证明该模型提供的“裂缝范围和基本参数的有用信息”是可靠的。Multi-Phase Technologies的首席科学家Douglas La Brecque这样说道。Multi-Phase Technologies公司是德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局的一部分，为AEC提供电磁技术支持。同时，该项目也有其他大学和研究机构参与(SPE 179170)。
虽说目前了解裂缝长度和高度的方法有一定的价值，但是这些测量数据总是过高，导致预估产量被过分夸大，而运营商愿意为这种不准确的测量方法付出的资金、时间和精力代价也是有限的。
美国能源部希望能够寻找到一种“对裂缝分析有显著影响的，且廉价、可重复、简单易操作”的新方法，并将研究过程中的限制因素总结在了支撑剂造像研究的计划书中。
刚开始的时候，电磁支撑剂造像的价格与另一种广泛应用的诊断测试方法（收集并分析岩心样本）价格差不多。Palisch说下一步是将价格降低到与微震图像差不多，然后在这个基础上再把价格往下降。
“最后，我希望电磁支撑剂检测的价格能够降到跟测井价格差不多，低到几乎每个井都可以进行检测。”他这样说道。石油圈原创，石油圈公众号：oilsns
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