過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

孫銘璐

（西安石油大學(xué)，陜西 西安710065）

測(cè)井即利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性進(jìn)行測(cè)量后，獲得石油地質(zhì)及工程技術(shù)資料的方法。傳統(tǒng)的裸眼測(cè)井無(wú)法測(cè)量出較深地層的電阻率，一項(xiàng)新的測(cè)井技術(shù)——過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。這種技術(shù)通過(guò)測(cè)量變化的電阻率來(lái)確定地層參數(shù)和油藏動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)了高效的油氣藏檢測(cè)與評(píng)價(jià)，同時(shí)能夠減少儀器故障和井眼不穩(wěn)定所伴隨的裸眼井測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于提高油氣采收率、延長(zhǎng)油田開(kāi)采壽命也具有積極作用。

1 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的開(kāi)發(fā)

1．1 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的原理

過(guò)套管本身是一個(gè)巨大的金屬導(dǎo)體，其電阻率要比井眼的電阻率低很多，在向地層發(fā)射低頻電信號(hào)后，絕大部分電流沿著套管流到地面形成電極回路，只有小部分的電流會(huì)流入地表。檢測(cè)這一小部分流入到地表中的電流，并且計(jì)算出地層電阻率。這種技術(shù)一般采用0．01～10．0Hz之間頻率較低的交流信號(hào)，如果供電電極向套管通以極低頻率的電流為I。由于套管是良導(dǎo)體，絕大部分電流流入套管，而只有極少部分電流（泄漏電流ΔI）流入地層，進(jìn)入地層的電流大小由地層的電阻率（Rt）決定。測(cè)量電極測(cè)出從套管泄漏流入地層的電流產(chǎn)生的電位差（U0），它與地層的電阻率成正比關(guān)系。

利用歐姆定律計(jì)算：

式中，K為測(cè)井儀器因子，根據(jù)井眼的實(shí)際情況確定；Rc為測(cè)量段套管的電阻。

1．2 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的測(cè)量模式

操作人員一般通過(guò)精細(xì)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)、粗略數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)煞N模式相結(jié)合的方法對(duì)于地表電阻率進(jìn)行測(cè)量。

1．3 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的測(cè)量方法

當(dāng)下井測(cè)量?jī)x器停在給定的測(cè)量點(diǎn)后開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，并且在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都測(cè)量?jī)纱危串?dāng)電流電極A1和A2給套管輪流供電時(shí)都分別測(cè)量一次。為了使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，也可以在同一深度上進(jìn)行多次采樣，然后求出平均電阻率。

1．4 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）探測(cè)深度大

傳統(tǒng)的測(cè)井技術(shù)探測(cè)深度有限，大多只停留在沖洗帶，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)于較深地層的油氣勘探。過(guò)套管測(cè)井技術(shù)相對(duì)于其他的測(cè)井技術(shù)，可以深入地層進(jìn)行勘測(cè)。

（2）動(dòng)態(tài)使用范圍廣

過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)的動(dòng)態(tài)使用范圍更廣。通過(guò)對(duì)于同一井眼的多次跟蹤測(cè)量，可以有效監(jiān)測(cè)生產(chǎn)和注水過(guò)程中的流體界面的變化以及儲(chǔ)油層的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而增強(qiáng)測(cè)井評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

（3）作業(yè)費(fèi)用較低

這種過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)普遍使用價(jià)格較低的修井或完井鉆機(jī)，并且測(cè)量次數(shù)較少，作業(yè)費(fèi)用較低。其評(píng)價(jià)效果較好，又可以節(jié)約大量的人力物力，因此這種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用率日益提高。

2 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用

2．1 復(fù)查漏失的油氣層

隨著開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)發(fā)初期被忽略或者錯(cuò)判、漏失的薄儲(chǔ)層及差儲(chǔ)層成為油田二次開(kāi)發(fā)工作的核心。利用過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)可以對(duì)于油田老井進(jìn)行復(fù)查和重新評(píng)價(jià)，防止油氣層漏失。

2．2 評(píng)價(jià)儲(chǔ)油層的含油性

儲(chǔ)油層是儲(chǔ)存石油與天然氣的巖層，其孔隙體積中油、氣、水所占的體積百分比就是儲(chǔ)油層的含油性，也是油田開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。由于地表液體不同，其電阻率不同，即含油巖層的電阻率大于含水巖層的電阻率，因此，在不同的勘探階段，通過(guò)過(guò)套管電阻率的測(cè)量，再對(duì)比不同開(kāi)發(fā)時(shí)期目的層電阻率的變化，可以了解油藏的開(kāi)采狀況，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)油層的含油性。

2．3 監(jiān)測(cè)剩余油的飽和度

過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)是監(jiān)測(cè)剩余油的飽和度最有效的手段之一，它可以在不同時(shí)期跟蹤流體界面位置以及飽和度的變化。用過(guò)套管電阻率評(píng)價(jià)地表油氣狀況必須先計(jì)算不同階段剩余油飽和度。其飽和度Sor的公式為：

式中，a、b分別為與巖性及潤(rùn)濕性有關(guān)的系數(shù)；m、n分別為孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)與飽和度指數(shù)，可通過(guò)巖電實(shí)驗(yàn)分析資料求??；Sor為剩余油飽和度；R＇W為地層混合液電阻率，單位為S／m；RCHFR為套管井電阻率的視電阻率，單位為S／m；φ為孔隙度，一般用中子、密度及聲波三孔隙度交會(huì)的方式求取，而在實(shí)際過(guò)套管電阻率測(cè)井過(guò)程中，由于孔隙度變化極小，所以可以忽略不計(jì)。

2．4 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的油藏管理

過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)為油田開(kāi)發(fā)以及挖潛措施的制定提供了可靠的依據(jù)，減少了誤判、漏判的情況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的井下傳感器進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)化改進(jìn)，成為測(cè)井技術(shù)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。即把這種技術(shù)與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的電阻率檢驗(yàn)，幫助探測(cè)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以較為快速地選出最優(yōu)的注水井點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控采集過(guò)程，提高采收率，也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)化油藏管理的重要途徑。

3 過(guò)套管測(cè)井技術(shù)的優(yōu)化

3．1 減少套管自身缺陷

過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)一般采用金屬套管進(jìn)行測(cè)量，存在氧化、腐蝕、射孔的缺陷。當(dāng)套管材料發(fā)生變化時(shí)，測(cè)量結(jié)果也會(huì)隨之變化，大大影響了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的精確度。因此必須加強(qiáng)對(duì)于新型套管材料的研究與探索，進(jìn)而減少套管自身的氧化、腐蝕以及射孔現(xiàn)象，增強(qiáng)測(cè)量精度。

3．2 優(yōu)化微弱信號(hào)采集技術(shù)

信號(hào)具有周期性和相關(guān)性，而噪聲具有隨機(jī)性，過(guò)大的噪聲會(huì)淹沒(méi)信號(hào)。測(cè)井儀器會(huì)發(fā)出較大的內(nèi)部噪聲，影響信號(hào)的采集。過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)較其他測(cè)井技術(shù)的信號(hào)測(cè)量水平更低，因此這種技術(shù)難點(diǎn)就在于微弱信號(hào)采集及檢測(cè)技術(shù)。只有盡可能地抑制噪聲，才能取出有用信號(hào)，提高微弱信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)比，利用時(shí)域信號(hào)處理方法以及應(yīng)用Delta－Sigma技術(shù)的24bit數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)優(yōu)化目前的微弱信號(hào)采集技術(shù)，同時(shí)采用更為先進(jìn)的信息處理平臺(tái)對(duì)于極微弱信號(hào)進(jìn)行低噪聲前置放大，并且使電極可靠地與套管內(nèi)壁接觸，提高數(shù)字信號(hào)處理器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的精度，進(jìn)而排除信號(hào)中的噪聲，減少測(cè)量誤差。

4 結(jié) 論

過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)科學(xué)的測(cè)井技術(shù)，也是指導(dǎo)油氣田開(kāi)發(fā)與開(kāi)采的重要方法。這種方法具有更深的探測(cè)深度和更寬的動(dòng)態(tài)探測(cè)范圍，能夠在不能進(jìn)行裸眼測(cè)井的井眼中進(jìn)行正常的測(cè)量活動(dòng)，應(yīng)用前景廣闊。但是，我國(guó)的測(cè)井技術(shù)起步較晚，儀器的精度與分辨率較發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，因此有待于技術(shù)人員進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)，減少誤差，進(jìn)而提高測(cè)量?jī)x器的可靠性、組合性、重復(fù)性以及一致性。

［1］ 呂 立．過(guò)套管測(cè)井技術(shù)探討［J］．中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，（01）：86－87．

［2］ 萬(wàn)吉慶．俄羅斯過(guò)套管電阻率測(cè)井技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)［J］．物探與化探，2010，34（03）：362－366．

［3］ 張家田，季 靜，嚴(yán)正國(guó)．過(guò)套管電阻率測(cè)井微弱信號(hào)檢測(cè)時(shí)域方法［J］．西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，21（06）：80－82．

［4］ 鄭 羽．俄羅斯過(guò)套管電阻率測(cè)井資料解釋方法研究［D］．大慶：大慶石油學(xué)院，2008．