測井新技術進展綜述

1、測井技術作為認識和識別油氣層的重要手段，是石油十大學科之一。現(xiàn)代測井是當代石油工 業(yè)中技術含量最多的產(chǎn)業(yè)部門之一，測井學是測井學科的理論基礎，發(fā)展測井的前沿技術必 須要有測井學科作指導。二十一世紀，測井技術要在石油與天然氣工業(yè)的三個領域尋求發(fā)展和提供服務：開發(fā)測 井技術、海洋測井技術和天然氣測井技術。目前，測井技術已經(jīng)取得了“三個突破、兩個進 展”，測井技術的三個突破是：成像測井技術、核磁測井技術、隨鉆測井技術。測井技術的兩 個進展是：組件式地層動態(tài)測試器技術、測井解釋工作站技術?！叭齻€突破、兩個進展”代表 了目前世界測井技術的發(fā)展方向。為了趕超世界先進水平，我國也要開展“三個突破、兩個 進展

2、”的研究。一、對測井技術的需求目前我國油氣資源發(fā)展對測井關鍵技術的需求主要有如下三個方面：復雜地質條件的 需求、油氣開采的需求、工程上的需求。1）復雜地質條件的需求我國石油儲量近90%來自陸相沉積為主的砂巖油藏，天然氣儲 量大部分來自非砂巖氣藏，地質條件十分復雜。油田總體規(guī)模小，儲層條件差，類型多，巖 性復雜，儲層非均質性嚴重，物性變化大，薄層、薄互層及低孔低滲儲層普遍存在。這些迫 切需要深探測、高分辯率的測井儀器和方法，開發(fā)有針對性、適應性強的配套測井技術。2）油氣開采的需求目前國內注水開發(fā)的儲量已占可采儲量的90%以上，受注水影響的 產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的80%，綜合含水85%以上。油田經(jīng)多年注

3、水后，地下油氣層巖性、物性、 含油（水）性、電聲特性等都發(fā)生了較大的變化，識別水淹層、確定剩余油飽和度及其分布、 多相流監(jiān)測、計算剩余油（氣）層產(chǎn)量等方面的要求十分迫切。3）工程上的需求鉆井地質導向、地層壓力預測、地應力分析、固井質量檢測、套管損 壞檢測、酸化壓裂等增產(chǎn)激勵措施效果檢測等都需要新的測量方法。二、測井技術現(xiàn)狀我國國內測井技術發(fā)展措施及道路主要有兩條：一方面走引進、改造和仿制的路子;另 一方面進行自主研究和開發(fā)。下面分別總結一下我國測井技術各個部分的現(xiàn)狀：1）勘探井測井技術現(xiàn)狀測井裝備以MAXIS-500、ECLIPS-5700及EXCELL-2000系 統(tǒng)為主;常規(guī)探井測井以高度

4、集成化的組合測井平臺為主；數(shù)據(jù)采集主要以國產(chǎn)數(shù)控測井裝 備為主;測井數(shù)據(jù)的應用從油氣勘探發(fā)展到油氣藏綜合描述。2）套管井測井技術現(xiàn)狀目前，套管和油管內所使用的測井方法主要有：微差井溫、噪 聲測井、放射性示蹤，連續(xù)轉子流量計、集流式和水平轉子流量計，流體識別、流體采樣， 井徑測量、電磁測井、聲測井徑和套管電位，井眼聲波電視、套管接箍、脈沖回聲水泥結膠、 徑向微差井溫、脈沖中子俘獲、補償中子，氯測井，伽馬射線、自然伽馬能譜、次生伽馬能 譜、聲波、地層測試器等測井方法。測井結果的準確性取決于測井工藝水平、儀器的質量和 科技人員對客觀影響因素的校正。測井數(shù)據(jù)的應用發(fā)展到生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測和工程問題整體描述

5、與解決。3）生產(chǎn)測井資料解釋現(xiàn)狀為了獲得油藏描述和油藏動態(tài)監(jiān)測準確的資料，許多公司都 把生產(chǎn)測井資料和其它科學技術資料綜合起來。不僅測得流體的流動剖面.而且要搞清流體 流入特征，因此，生產(chǎn)測井資料將成為油藏描述和油藏動態(tài)監(jiān)測最重要的基礎。生產(chǎn)測井技 術中一項最新的發(fā)展是產(chǎn)能測井，它建立了油藏分析與生產(chǎn)測井資料的關系。產(chǎn)能測井表明， 生產(chǎn)流動剖面是評價完井效果的重要手段。產(chǎn)能測井曲線是裸眼井測井資料、地層壓力數(shù)據(jù)、 產(chǎn)液參數(shù)資料、射孔方案和井下套管設計方案的綜合解釋結果，其根本目的就是利用油層參 數(shù)預測井眼流動剖面。生產(chǎn)測井流量剖面成為整個油層評價和動態(tài)監(jiān)測的一個重要方法。4）隨鉆測量及其地層評

6、價的進展隨鉆測井化可。）是隨大斜度井、水平井以及海上鉆井 而發(fā)展起來的，在短短的十幾年時間里，已成為日趨成熟的技術了。如今隨鉆測井已經(jīng)擁有 了裸眼井電纜測井所擁有的各種測井方法。隨鉆測量（LWD）的進展體現(xiàn)在：儀器尺寸更小;擴 大了溫度范圍;出現(xiàn)了新的地質導向技術。地層評價的最新進展，尤其是隨鉆數(shù)據(jù)采集，改 善了地層數(shù)據(jù)的質量，增加了數(shù)據(jù)量，并有實時地層評價功能，便于發(fā)現(xiàn)那些電纜測井難以 發(fā)現(xiàn)的儲層;此外，隨鉆測井縮短了鉆機的在用時間，從而在整體上節(jié)省了成本，提高了作 業(yè)效率。通過多年的發(fā)展，我國在碳酸鹽巖油氣層、火成巖裂縫性油氣層、礫巖油氣層、復雜巖 性油氣層、低孔低滲油氣層、稠油層以及水淹

7、層剩余油飽和度等測井方面積累了豐富的經(jīng)驗。 在生產(chǎn)測井方面形成了具有中國特色的生產(chǎn)測井技術。在常規(guī)測井的資料分析、解釋方面， 處于國際先進水平。測井前沿技術研究就是測井超前技術研究，也是測井創(chuàng)新技術研究，它 是發(fā)展測井高科技的基礎。三、測井前沿技術的發(fā)展進入上世紀90年代，世界測井的前沿技術有：成像測井技術、核磁共振測井技術、過 套管電阻率測井技術、地球化學測井技術、光測井技術、隨鉆測井技術、組件式地層動態(tài)測 試器技術、網(wǎng)絡一體化軟件集成平臺技術。這些開創(chuàng)性的研究對世界測井技術的發(fā)展將起著 主導作用。表1是三大公司成像測井技術概況：1）核磁共振測井阿特拉斯、哈里伯頓公司相繼在各自的地面測井系統(tǒng)

8、開發(fā)測井軟件配 接NUMAR公司生產(chǎn)的MRIL下井儀器。哈里伯頓公司于97年6月不惜以3億多美元收購 了 NUMAR公司。殼牌等油公司紛紛擴大核磁共振測井的應用規(guī)模，同時還加大了這方面 的技術投入。從1991年始，世界各地用NUMAR公司進行測井服務逐年上升，其地質效果 明顯。例如在北海某地區(qū)低電阻率巨厚砂泥巖層，常規(guī)組合測井解釋為水層，進行MRIL儀 器測井后認為孔隙流體水大部分為束縛水，判定為油層，經(jīng)射孔后證實為一高產(chǎn)油井。目前， NUMAR公司的MRIL新型儀器已經(jīng)能測量巖石總孔隙度、有效孔隙度、自由流體、巖石特 征參數(shù)及油/氣/水識別等，同時在開展綜合地層評價及雙頻研究，并已開發(fā)隨鉆測

9、井LWD的 核磁儀器。NUMAR公司聲稱希望用MRIL和電阻率儀器替代常規(guī)三組合測井（即補中、密 度、電阻率）。斯侖貝謝公司研發(fā)了新一代NMR電纜測井儀。該儀器是一只多頻的、偏心的、梯度場 測井儀。多采集模式可使儀器在單程測井中獲得近井眼地層的徑向剖面。儀器的探測深度增 大，可以更好地探測原生流體，并降低了對井眼不規(guī)則的靈敏度。斯侖貝謝公司還推出了一 種新的MRF多流體弛豫模型，可用于NMR儀現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)。通過對一組NMR數(shù)據(jù)的 聯(lián)合反演，MRF方法能對現(xiàn)代NMR儀探測的近井眼地層進行詳細的地層評價，包括：沖 洗帶流體飽和度、NMR總孔隙度、總束縛水體積、原油粘度、鹽水T2分布及T1/T2比

10、、 原油T2及擴散系數(shù)D的分布、估算經(jīng)過油氣影響校正的滲透率。2）成像測井技術上世紀90年代初，三大測井公司推出幾種成象測井方法和儀器。比較 成功的有：斯倫貝謝公司的陣列感應成象測井，它給出二維的地層電導率圖象，可以直觀地 顯示地層電導率在軸向和徑向的二維分布。其分辨率在1ft，可識別厚層內的非均質性。新 開發(fā)出的AIT-H型儀器已組合于快速平臺系統(tǒng)，新三組合儀器串長僅38ft，比常規(guī)三組合儀 器串（7590ft長）大大縮短。斯倫貝謝公司的方位電阻率成象測井，它是利用方位電極陣列測量井周12個定向深電 阻率值，實際是一種陣列側向成象測井，其縱向分辨率為8in，探測深度接近深側向測井， 可用于定

11、量評價20cm薄層的含油飽和度;對火成巖裂縫油藏評價十分有用;也可識別地層的 非均質性。斯倫貝謝的偶極子聲波成象測井，它可用于低孔、低滲的礫巖、火成巖等復雜儲層評價、低電阻率油層評價，尤其對裂縫識別和識別氣層十分有用。阿特拉斯公司的高分辨率感應測井儀，采用8種頻率測量，有利于進行二維的實時反演 和趨膚效應校正，縮短了反演處理時間。另外，還有西方阿特拉斯公司的多極子陣列聲波測井等。3）隨鉆測井LWD技術油田的低成本開采使得定向及水平井鉆探的應用愈來愈廣泛。 由于LWD具有鉆井導向、快速直觀、準確等優(yōu)點，所以在定向/水平井的應用十分突出。斯倫貝謝和哈里伯頓兩家公司的LWD測井制造技術和服務發(fā)展迅猛

12、，哈里伯頓公司于 1994年開始開發(fā)的pathFinder LWD測井系統(tǒng)包括自然伽馬、2MHz電阻率、密度、中子孔 隙度、井徑、聲波等。在定向測井服務中它們可以代替電纜測井而提供優(yōu)質可靠的測量數(shù)據(jù)。斯倫貝謝公司的LWD系列包括聲波（SI）、電阻率（RAB）、陣列電阻率（ARC5）、密度中 子（ADN）等，它們組合起來構成VISION475測井串，同樣也能適用于不同尺寸的井眼。此外，阿特拉斯公司的SWD儀以鉆頭為聲源、在地面或鄰井進行測量的技術研究為 LWD增添了新的內容。4）地層測試技術地層測試作為重要的試井測量手段在斯倫貝謝、阿特拉斯、哈里伯頓 等公司都有新的發(fā)展，各公司具有代表性的儀器分

13、別為MDT、RCOR、RSCT。以斯倫貝謝公司的MDT（ModularFormation Dynamics Tester為例，其模塊化的結構易 于拼裝，根據(jù)用戶的需求組成儀器串進行作業(yè)。該儀器可由10個模塊中的部分或全部組成： 電源模塊、液壓功率模塊、單探頭模塊、雙探頭模塊、流體控制模塊、光電流體分析模塊、 多樣品室模塊、樣品室模塊、分隔器模塊、泵出模塊。其功能除測試流體性質及地層參數(shù)外，還可為壓裂提供作業(yè)參數(shù)。另外，斯倫貝謝公司 已研發(fā)過套管地層測試器，現(xiàn)場應用效果顯著。阿特拉斯公司的RCOR儀也頗具特色，1in 的取樣直徑與巖心試驗室分析設備兼容，低速高轉矩取心操作保存樣品特性，該儀器兼?zhèn)?/p>

14、水 平井取心能力。其地面圖形化直觀顯示，控制井下儀工作使操作更為簡便。5）井間測井技術國外目前的井間測井技術主要是井間聲波和井間電磁波成象測井技術。井間聲波測井將聲源和接收器置于不同位置，信息量大，效果直觀有效。其縱向分辯率 介于地震勘探與電纜聲波之間，通常相鄰井距小于2000ft時的縱向分辨率為310ft。斯倫 貝謝的BARS和阿特拉斯的Seilink井間聲波儀器分別利用將聲源和接收置于不同位置，對 接收到的聲波信號進行波譜分析，可得到裂縫識別、流體分布、地層走向等效果。同時，將 地震勘探、測井資料同聲波資料綜合運用，可達到油藏綜合描述的目的。實例顯示，在井間間距400m進行作業(yè)的測井資料顯

15、示出很好的地層層理剖面及裂縫 深度、走向。同時結合巖石聲學物理對地層的滲透率和各向異性進行分析。斯倫貝謝公司在 井間電磁波測井技術上有新的發(fā)展。這種方法最初用于描述裂縫性結晶巖中的地下水流情 況，其工作方式有單井反射方式、井間反射方式、井間層析射線方式。目前的技術水平為 Rt=10000時探測深度為100m，其橫向分辨率可達0.5m，角度分辨率為45。四、正在發(fā)展的測井新技術1）過套管電阻率測井斯倫貝謝及阿特拉斯公司過套管（金屬）地層電阻率測井技術，用 于探測老井中漏掉的油、氣層，監(jiān)測油田剩余油飽和度的動態(tài)變化。目前套管厚度及腐蝕對 測量結果的影響為主要研究課題。2）井下X熒光分析斯倫貝謝公司

16、開展的這項研究試圖為井眼流體分析提供新的測試 方法,目前MDT測試的LFA分析就是應用的此項技術。3）地球化學測井斯倫貝謝公司研究結果認為地球化學在巖性確定方面有其獨到的作用， 目前已推出ECS地球化學測井。4）地應力分析 這項研究的目的是為鉆井和壓裂提供作業(yè)參數(shù)。5）儲集層評價測井以中子發(fā)生器為放射源，綜合常規(guī)中子壽命、碳氧比能譜及氧活化 測井技術，開發(fā)出的新型儲集層評價測井儀器用于監(jiān)測油/氣/水運移和套管外流體移動方向， 尋找竄槽，掌握儲集層油水運移動態(tài)，目前在國內有應用的此類儀器包括RST、RMT、PND、 RPM、PNN 等。6）持氣率計用伽馬源及伽馬探測技術測量井內持氣率。目前斯倫貝

17、謝已推出GHOST 持氣率儀，SONDEX已推出GHT持氣率儀。7）井下攝像技術哈里伯頓公司應用井下攝影、光纜實時傳輸至地面記錄，資料可以直 觀顯示井內流體狀況、井眼狀況、工具位置等。8）水泥評價成像測井用多組探測器的信息綜合分析成像，用于對水泥膠結質量進行完 整評價。9）井斜三相流分析三相流分析技術在斜井、水平井中不同于常規(guī)垂直井。資料顯示： 水平井井斜變化1，實際含油飽和度為80%，按過去分析方法可能處理結果為含水80%。10）壓裂、射孔效果評價應用聲波、放射性測量技術評價壓裂和射孔方位、深度等效果。11）測井解釋方法地質條件發(fā)生變化，解釋的方法基礎也隨之變化。對水平井、非均質 地質的解釋

18、軟件也在應用開發(fā)中。12）ON-LINE培訓系統(tǒng)斯倫貝謝公司的在線培訓系統(tǒng)頗有特色，對人員培訓方式可能 發(fā)生較大變化。人員培訓從實體模型演變?yōu)槟M器培訓，直到現(xiàn)在開發(fā)的在線培訓系統(tǒng)。在 線培訓從成本節(jié)約、培訓的及時性、培訓效果較以前都有明顯提高。13）其他測井新技術井下雷達測井技術，用于探測油田剩余油動態(tài)，尋找油氣富集區(qū)， 確定油（氣）、水界面變化，描述油、氣藏裂縫分布特征;古地磁測井技術，用于探測地層年代； 重力測井技術，用于探測油、氣界面，判斷裂縫、溶洞，確定孔隙度，尋找天然氣層;低頻聲 波測井技術，用于探測斷層、砂體、裂縫、溶洞，發(fā)現(xiàn)天然氣層聲-電測井技術，用于探測 儲層滲透性，判斷孔隙流體性質，確定油氣層含水飽和度;井間地震測井技術，用于監(jiān)測儲 層流體流動狀態(tài);隨鉆地震測井技術，用于探測井底地層巖性、構造形態(tài)，指導鉆井