石油測井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉春艷，董雙波，閆方平，閆棟棟

(承德石油高等專科學(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

石油測井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉春艷，董雙波，閆方平，閆棟棟

(承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

石油測井技術(shù)是發(fā)現(xiàn)油氣層、動態(tài)監(jiān)測油氣藏的重要手段。主要介紹了目前石油測井技術(shù)現(xiàn)狀，介紹了從測井裝備和技術(shù)、測量方法、測量參數(shù)、測井資料應(yīng)用、測井評價(jià)、測井采集各方面的發(fā)展趨勢。闡述了基礎(chǔ)理論的應(yīng)用性研究、儀器制造、實(shí)驗(yàn)方法與手段、軟件開發(fā)、科研開發(fā)的組織管理等，提出采取自主研發(fā)、合作研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)等多種方式，提高自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，快速提升我國測井技術(shù)整體水平的思路。

測井;技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1 測井技術(shù)現(xiàn)狀

我國陸上的油氣勘探主要是構(gòu)造—巖性等陷蔽油藏、山前等復(fù)雜油氣油的勘探。使用傳統(tǒng)的較低分辨率、較差直觀性、容易出現(xiàn)多解性等的測井技術(shù)和方法，已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需要了。目前來說大量需要深探測、高分辨率和高測量精度的測井儀器和解釋方法。測井儀器目前已經(jīng)經(jīng)歷了五次換代，近幾年來在國內(nèi)陸上油氣田主要使用的是第四代數(shù)控測井儀和第五代成像測井儀。

1.1 電法測井

電法測井是通過井下測井儀器向地層發(fā)射一定頻率的電流測量地層電位，從而得到地層電阻率的測井方法(如地層傾角測井、側(cè)向測井、感應(yīng)測井等)，還包括向地層發(fā)射電流測量地層自然電位的測井方法。

1.2 聲波測井

聲波測井［1］是通過測量環(huán)井眼地層的聲學(xué)性質(zhì)來判斷地層的特性、井眼工程狀況的測井方法，它主要包括聲速測井、聲幅測井、聲波全波列測井等多種方法。聲波測量能揭示許多儲層與井眼特性，可以用來推導(dǎo)原始和次生孔隙度、滲透率、巖性、孔隙壓力、各向異性、流體類型、應(yīng)力與裂縫的方位等。聲成像測井則是換能器發(fā)射超聲窄脈沖，通過掃描井壁并接收回波信號，采用計(jì)算圖像處理技術(shù)，將換能器接收的信號數(shù)字化、預(yù)處理及圖像處理轉(zhuǎn)換成像。斯倫貝謝的Sonic Scanner將長源距與井BE-1償短源距相結(jié)合，在6英尺的接收器陣列上有13個(gè)軸向接收點(diǎn)，每個(gè)接收點(diǎn)有個(gè)以45個(gè)間隔繞儀器，放置8個(gè)接收器，儀器總計(jì)有104個(gè)傳感器，在接收器陣列的兩端各有一個(gè)單極發(fā)射器，另一個(gè)單極發(fā)射器和兩個(gè)正交定向偶極發(fā)射器位于儀器下部較遠(yuǎn)處，可接收在徑向、周向和軸向上縱波和橫波慢度。

1.3 核測井技術(shù)

核測井又稱為放射性測井，它是根據(jù)地層巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)，研究地層性質(zhì)、深測油氣等的一類測井方法。根據(jù)所使用的放射性源或測量的放射性類型以及所研究的巖石物理性質(zhì)，可將核測井方法分為兩類:以研究伽馬輻射為基礎(chǔ)的核測井方法稱為伽馬測井;以研究中子與巖石及其孔隙流體相互作用為基礎(chǔ)的核測井方法稱為中子測井。包括自然伽馬測井、自然伽馬能譜測井、密度測井、中子孔隙度測井等。

1.4 電纜地層測試測井

電纜地層測試是油氣勘探工作中驗(yàn)證儲層流體性質(zhì)、估算地層產(chǎn)能最為直接有效的測試方法。同一般的鉆桿測試相比，它具有簡便、快速、經(jīng)濟(jì)等著多優(yōu)點(diǎn)。其石英壓力傳感器可以快速準(zhǔn)確地測量地層壓力和溫度的變化;多探針測試器能直接測量地層的徑向和垂向滲透率;井下流體電阻率測量和光譜分析技術(shù)可快速判別流體類型和采集流體樣品。電纜地層測試主要用于建立單井壓力剖面、計(jì)算流體密度、確定氣、油、水界面、估算地層有效滲透率、了解地層內(nèi)流體性質(zhì)等。

1.5 隨鉆測井

隨鉆測井［2］是將測井儀器安裝在靠近鉆頭的部位，在鉆井過程中就同時(shí)測量地層各種信息的測井方法。它可通過測量地層傾角和方位、鉆頭方向、鉆壓、扭矩等對鉆探方向進(jìn)行定向控制。測量剛鉆開地層的電阻率、自然電位、自然伽馬、密度、中子、核磁、聲波時(shí)差等。其測量結(jié)果避免了由于井眼擴(kuò)徑、泥漿入侵等一系列井下環(huán)境條件的影響?？蓪?shí)時(shí)提供地層和井身信息，對地層做出快速評價(jià)，優(yōu)化井眼軌跡和地質(zhì)目標(biāo)，指導(dǎo)鉆進(jìn)方位。特別是在疑難井、大斜度井、水平井中可以顯示出其相對于電纜測井方法的獨(dú)到優(yōu)勢，隨鉆測井儀幫助作業(yè)者進(jìn)行重要的鉆井決策以及用于確定井眼周圍的應(yīng)力狀態(tài)，提供地質(zhì)導(dǎo)向，在完井和增產(chǎn)作業(yè)中用于地層評價(jià)。隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸有泥漿脈沖遙測、電磁傳輸速率、鉆桿傳輸及光纖遙測技術(shù)，泥漿脈沖遙測是普遍使用的種數(shù)據(jù)傳輸方式為4～16 bit/s;電磁傳輸與泥漿脈沖傳輸速率相當(dāng)是雙向傳輸?shù)?，不需要泥漿循環(huán)，有精確鉆井康譜樂公司的EMMWD系統(tǒng)、斯倫貝謝的E脈沖電磁傳輸系統(tǒng)，通過鉆桿來傳輸聲波或地震信號達(dá)到100 bit/s，不需要泥漿循環(huán)，光纖遙測技術(shù)傳輸速率達(dá)1 Mbit/s。

1.6 成像測井

成像測井主要提高了井下儀器采集的數(shù)據(jù)其信息量大，分辨率高，測量結(jié)果經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理用圖象和形式表現(xiàn)出來。成像測井系統(tǒng)由電成像測井儀、聲成像測井儀、核磁共振測井儀等下井儀器及數(shù)字遙傳系統(tǒng)、多任務(wù)數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)工作站等配套設(shè)備組成。與常規(guī)測井技術(shù)相比，成像測井對復(fù)雜油氣藏具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。它的儀器有:微電阻率掃描成像測井、陣列感應(yīng)、陣列側(cè)向、井周聲波、多極子陣列聲波、核磁共振等。

1.7 套管井測井

套管井測井能減少儀器故障和井眼不穩(wěn)定所伴隨的裸眼井測井風(fēng)險(xiǎn)，另外，通過較少的測井次數(shù)和使用不太貴的修井或完井鉆機(jī)，套管井測井能顯著地降低作業(yè)成本。套管井測井在某些環(huán)境，如地質(zhì)和構(gòu)造已完全清楚的油田，能完全取代裸眼井電纜測井。國際測井市場上，套管井測井占總測井工作量的47%。

隨著面臨的油氣藏日趨復(fù)雜，對測井技術(shù)提出了許多新的、更高的要求。巖性油氣藏的勘探，要求測井主要解決有利相帶的劃分和分布預(yù)測、有效儲層與蓋層的識別與評價(jià)、油氣層的識別與油氣藏評價(jià)等方面的問題;前陸沖斷帶勘探對測井的需求是有效儲層識別與評價(jià)、地應(yīng)力和地層壓力評價(jià)、井旁構(gòu)造分析、油氣層的識別與油氣藏評價(jià);疊合盆地中下部組合的勘探測井面臨的主要問題為復(fù)雜巖性識別與組分確定、孔洞縫定性識別與定量評價(jià)、油氣層識別與油氣藏評價(jià)等;老區(qū)精細(xì)勘探要求測井能夠更好地重新認(rèn)識油水關(guān)系，發(fā)現(xiàn)新層系的油氣層，評價(jià)油氣潛力。

1.8 開發(fā)測井

開發(fā)測井指在油田整個(gè)開發(fā)期間進(jìn)行的所有測井活動。開發(fā)測井的主要任務(wù)就是為油田儲層評價(jià)、開發(fā)方案編制和調(diào)整、井下技術(shù)狀況檢測、作業(yè)措施實(shí)施和效果評價(jià)提供依據(jù)。開發(fā)測井主要包括剩余油飽和度測井技術(shù)、注采剖面生產(chǎn)測井技術(shù)、工程測井技術(shù)和井間測井技術(shù)等。

1.9 套管鉆井測井

套管鉆井測井［3－4］是在套管鉆井技術(shù)誕生后出現(xiàn)的新的測井模式。套管鉆井是一種新興技術(shù)，是一口井的鉆井和下套管同時(shí)完成的過程。這種技術(shù)就是用套管作為鉆桿，井眼鉆成功時(shí)，套管也下到了井下。套管鉆井技術(shù)正在發(fā)展之中，尚未成熟，因此，套管鉆井測井還處于概念階段。

2 測井技術(shù)發(fā)展趨勢

測井技術(shù)經(jīng)過70多年的發(fā)展，特別是近十幾年來，油氣勘探開發(fā)的新的需求成為測井技術(shù)發(fā)展的重要動力之一，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步推動了測井技術(shù)的發(fā)展，成像測井的新技術(shù)測井項(xiàng)目系列如陣列感應(yīng)成像測井、微電阻率掃描成像測井、偶極聲波測井、核磁共振測井、模塊式地層測試器等測井新技術(shù)以其針對性強(qiáng)、測量信息大且精度高的特點(diǎn)在油氣勘探的油氣儲層識別和評價(jià)中正日益發(fā)揮出重要作用，這些測井新技術(shù)在國內(nèi)陸上油田勘探開發(fā)中的應(yīng)用顯示出其良好的應(yīng)用前景［5－7］。

1)測井裝備和技術(shù)向高可靠、高精度、高效率、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)新的地質(zhì)和工程環(huán)境的要求。測量方法向多源、多波、多譜、多接收器方向發(fā)展，測量參數(shù)由二維向三維成像發(fā)展，更大提高井眼覆蓋率，以適應(yīng)對地層非均質(zhì)測量的需要。通過各種傳感器集成，以及電子線路和電源共用，縮短儀器長度，提高測井時(shí)效，降低服務(wù)成本。為適應(yīng)老油田開發(fā)需要，套管測井儀器系列不斷完善和改進(jìn)。井下永久傳感器技術(shù)將更加成熟。隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式多樣化，數(shù)據(jù)傳輸率不斷提高，儀器可靠性更強(qiáng)。安全環(huán)保要求使非化學(xué)源的核測量探頭得到進(jìn)一步商業(yè)化應(yīng)用。

2)測井資料應(yīng)用由單井處理解釋轉(zhuǎn)向于多井綜合對比分析，以提高解釋符合率。由靜態(tài)評價(jià)轉(zhuǎn)向于動態(tài)分析，得到地層動態(tài)信息。非均質(zhì)、各向異性地層的評價(jià)以及測井與其它資料的綜合應(yīng)用(如數(shù)據(jù)管理、測井——地震、地質(zhì)建模等)成為發(fā)展的重點(diǎn)。測井應(yīng)用軟件的采集、處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、解釋及應(yīng)用的功能一體化，適應(yīng)不同層次需要的應(yīng)用綜合化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和提高決策效率的信息網(wǎng)絡(luò)化;測井評價(jià)從目前的單井解釋和多井評價(jià)，發(fā)展為以測井為主導(dǎo)在地質(zhì)認(rèn)識約束下的具有多學(xué)科結(jié)合特征的油氣藏測井評價(jià)技術(shù)，為油氣勘探開發(fā)提供重要保障。

3)測井采集向陣列化和集成化發(fā)展。變單點(diǎn)測量為陣列測量，以適應(yīng)復(fù)雜儲層非均質(zhì)的需要;變分散項(xiàng)目的測量為高精度組合測量，以適應(yīng)質(zhì)量和效率的需要;隨鉆和套管井電阻率測井系列不斷完善，應(yīng)用范圍不斷增加，以適應(yīng)復(fù)雜井況探井和老井測井評價(jià)的需求。

3 結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必定給我國測井技術(shù)帶更大的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。在今后的發(fā)展進(jìn)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的應(yīng)用性研究、儀器制造、實(shí)驗(yàn)方法與手段、軟件開發(fā)、科研開發(fā)的組織管理，測井科技發(fā)展必須要突出自主創(chuàng)新的作用，采取自主研發(fā)、合作研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)等多種方式，提高自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，快速提升我國測井技術(shù)整體水平，縮小與西方國家的差距。

［1］ 張相林，陶果，劉欣茹.油氣地球物理勘探技術(shù)進(jìn)展［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2006，21(1):143－151.

［2］ 楊云俠，龐巨豐.淺談中國測井技術(shù)的發(fā)展方向［J］，科學(xué)實(shí)踐，2009(27):316－317.

［3］ Shepard S F.Casing Drilling:An Emerging Technology.SPE/IADC Drilling conference［J］.Amsterdam..2002，17(1):4 －14.

［4］ Kevin Bellman.Evaluation And Monitioring Reservoir Behind Casing［J］.Oilfield Review.Summer 2003:1 －9.

［5］ 王敬農(nóng)，鞠曉東.中國石油“十五”科技進(jìn)展叢書——石油地球物理測井技術(shù)進(jìn)展［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2006.

［6］ 方朝亮，吳銘德，馮啟寧.測井關(guān)鍵技術(shù)展望［J］.石油科技論壇，2005，(1):32－35.

［7］ 李國欣，劉國強(qiáng)，趙培華.中國石油天然氣股份有限公司測井技術(shù)的定位、需求與發(fā)展［J］.測井技術(shù)，2004，28(1):1－6.

Status Quo and Trend of Petroleum Logging Technology

LIU Chun-yan，DONG Shuang-bo，YAN Fang-ping，YAN Dong-dong
(Department of Petroleum Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

Petroleum logging technology is an important way of finding oil and gas layer，and of dynamic supervision on reservoir.This thesis mainly introduces the status quo of petroleum logging technology，and further points out the trend of petroleum logging in the following aspects，such as logging devices and technologies，logging methods，logging parameters，application of logging materials，logging evaluation，and logging collection etc.In the future，many aspects should be further strengthened，such as the application research of fundamental theories，the manufacture of equipments，experiment methods， software development， the organization and management of scientific research and developmentetc.Through adopting variouswayslike independent development，cooperative development，technology indraught etc.，independent innovation ability can be improved，and a great-leap-forward development can be realized，and China’s logging technology level can be rapidly increased.

well logging;technology status quo;development trend

TE15

A

1008-9446(2011)02-0012-04

2011-03-23

劉春艷(1981－)，女，四川省瀘州人，承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系助教，碩士研究生，主要從事油氣田開發(fā)方面的教學(xué)與研究工作。