非常規(guī)EILog-06測井系統(tǒng)在山西煤層氣的應(yīng)用

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

非常規(guī)EILog-06測井系統(tǒng)在山西煤層氣的應(yīng)用

張凱亮1馮雷1張晗2汪正超1

(1.中國石油集團測井有限公司華北事業(yè)部河北任丘062552;2.長城鉆探測井公司遼寧盤錦124010)

摘要：文章針對煤層氣測井的特點，研制了煤層氣版EILog-06測井系統(tǒng)和井下儀器。電纜傳輸采用了430 kb/s高速遙傳技術(shù)，井下儀器總線采用CAN總線。該系統(tǒng)可以完成常規(guī)項目測井作業(yè)，也能進(jìn)行成像測井作業(yè)和射孔、取芯等工程作業(yè)。實際應(yīng)用和資料對比表明，整套系統(tǒng)性能穩(wěn)定，儀器組合靈活，資料質(zhì)量優(yōu)等率高，在煤層氣測井市場具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：煤層氣； EILog-06；測井應(yīng)用

作者簡介：第一張凱亮，男，1965年生，工程師，現(xiàn)在中國石油集團測井有限公司華北事業(yè)部儀修中心從事測井儀器維修工作。E-mail:CPLzkl@sina.com.cn

文章編號：中圖法分類號：P631.8+

收稿日期：(2014-07-07編輯：韓德林)

Application of the Unconventional EILog-06 Logging System in Shanxi CBM DevelopmentZHANG Kailiang1FENG Lei1ZHANG Han2WANG Zhengchao1

(1.HuabeiSubsidiaryofCPL,Renqiu,Hebei062552,China;

2.LoggingcompanyofGWDC,Panjin,Liaoning124010,China)

Abstract：CBM-oriented EILog-06 logging system and the downhole tools are developed in light of the characteristics of CBM logging. 430 kb/s high-speed remote technology is used for cable transmission, and CAN bus is used for downhole tool bus. Conventional logging, imaging logging, perforation, coring and other operations can be implemented with the logging system. It is proved that the system has stable performance, flexible tool combination, and high data quality in view of logging data comparison. It shall have promising applications in coal bed methane well logging market.

Key word： coalbed methane，EILog-06，logging application

0引言

近幾年煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，煤層氣測井市場得到迅速拓展。由于煤層氣井的特殊性，使用的測井裝備主要以數(shù)控測井系統(tǒng)為主。數(shù)控設(shè)備在使用過程中存在許多不足，儀器老化、故障率高；不能組合測井、儀器遇阻概率大；測井項目簡單、不具備成像作業(yè)能力等。在這種情況下，結(jié)合煤層氣測井市場要求和實際需要，研發(fā)了煤層氣版EILog-06測井系統(tǒng)。采用了430 k高速遙傳技術(shù)，增強了儀器的測井能力和成像測井能力，同時對部分井下儀器做了改進(jìn)，采用恒功率雙側(cè)向測井儀、小源強補償密度測井儀、數(shù)字化聲波測井儀、井徑微球微電極組合測井儀等。該系統(tǒng)可以完成常規(guī)項目測井作業(yè)、特殊項目測井作業(yè)和射孔、取芯等工程作業(yè)，經(jīng)過一年的不斷改進(jìn)完善，在山西煤層氣市場得到較好的推廣應(yīng)用。

1地面設(shè)備

煤層氣版EILog測井系統(tǒng)為單系統(tǒng)，主要由四部分組成，即專用測井車和絞車系統(tǒng)、地面采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及井下儀器等。

1.1硬件系統(tǒng)

煤層氣版EILog地面系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，主要包括：主機、cPCI采集箱體、接線控制箱體、下井儀器供電箱體、繪圖儀、UPS電源、交換機[1]。在硬件配備上做了改進(jìn)和升級，監(jiān)測顯示器增加至兩個，采集箱體同時配備了100 k信號采集板和430 k信號采集板，供電箱體電流、電壓表改為數(shù)字顯示等。 電纜傳輸方式為半雙工方式，采用COFDM技術(shù)，傳輸速率為430 kb/s，井下儀器總線采用CAN總線。

圖1　煤層氣版EILog單系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

1.2軟件系統(tǒng)

煤層氣版EILog測井系統(tǒng)采用的測井控制軟件為ACME2.0軟件，處理解釋軟件為LEAD3.0軟件，兩個軟件組合使用可以快速直觀的對采集的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和解釋。

ACME2.0測井采集控制管理平臺是集系統(tǒng)服務(wù)表管理、測井?dāng)?shù)據(jù)采集和實時控制、測井資料監(jiān)督和處理為一體的測井控制軟件。

LEAD3.0測井處理解釋統(tǒng)一軟件具有獨立的環(huán)境校正程序，能夠?qū)θ嗡械貙踊蚍志胃鞯貙拥臏y井曲線進(jìn)行環(huán)境因素影響校正。校正為可視化界面，用戶只需按照井的實際情況，填入?yún)?shù)即可校正，方便簡單、迅速而有效。

2井下儀器

針對煤層氣測井市場的特殊情況，重新研制或改進(jìn)了部分井下儀器。經(jīng)過儀器配接、上井試驗和資料對比，針對存在的問題，技術(shù)中心專家仔細(xì)分析其儀器構(gòu)造、工作原理和測井資料，對儀器進(jìn)行了改進(jìn)和改善。

2.1雙側(cè)向測井儀

雙側(cè)向測井儀獲得的測井曲線包括淺側(cè)向曲線和深側(cè)向曲線，淺側(cè)向反映的是侵入帶的電阻率，深側(cè)向反映的是原狀地層的電阻率，深淺側(cè)向在泥巖段或非滲透段應(yīng)基本重合[2]。

在上井試驗過程中發(fā)現(xiàn)，深、淺側(cè)向曲線在非滲透段不重合，全井段呈現(xiàn)正差異。在對測井資料回放對比時發(fā)現(xiàn)，淺側(cè)向K值較低導(dǎo)致深淺側(cè)向在非滲透段不重合。把淺側(cè)向K值由原來的1.35改為1.45后對測井資料進(jìn)行回放測井，再次對比測井資料后發(fā)現(xiàn)雙側(cè)向正負(fù)差異情況基本符合地區(qū)規(guī)律[2]，如圖2所示。

圖2　雙側(cè)向儀器修改動態(tài)庫后深淺側(cè)向差異對比

2.2數(shù)字聲波測井儀

煤層氣版EILog測井系統(tǒng)配備了單發(fā)五收的數(shù)字聲波測井儀，為下發(fā)上收模式。該儀器有兩種工作模式：一種為數(shù)字聲波測井模式，如圖3所示，可以記錄地層的全波列，通過尋找首波得到聲波時差曲線；一種是補償聲波模式，如圖4所示，通過套波得到聲波時差曲線。兩種測量模式之間的切換可以通過更改數(shù)字聲波儀器動態(tài)庫實現(xiàn)[1、3]。

圖3　數(shù)字聲波測量模式

圖4　補償聲波測量模式

兩種測井模式通過對比可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字聲波測量模式記錄了地層的全波列，可以更好的反應(yīng)地層巖性變化情況；補償聲波測井模式只記錄了首波的到達(dá)時間，容易出現(xiàn)異常跳尖[3]。

2.3補償密度測井儀

補償密度測井儀使用CS137放射性源，源強為200 mci[1]。儀器設(shè)計時密度探頭的屏蔽塊采用的是鎢鎳合金，在與EILog-05儀器的測井資料對比時發(fā)現(xiàn)：兩支儀器測量得到的密度曲線形態(tài)基本一致，但新儀器測量得到的密度值和密校值普遍較高，且密度值和密校值的統(tǒng)計起伏很大。技術(shù)中心專家先后將屏蔽塊材質(zhì)換成鋁質(zhì)和鋼質(zhì)，但密度值和密校值均無改善。最后效仿數(shù)控密度儀器，把新儀器使用的密度探頭改為江漢小密度探頭，經(jīng)過資料對比發(fā)現(xiàn)密度值和密校值與EILog-05儀器的測量值基本一致，在誤差允許范圍內(nèi)，補償密度測井儀達(dá)到投產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),如圖5所示。

圖5　補償密度儀器探頭改進(jìn)對比

2.4電極測量短節(jié)

電極測量短節(jié)的測量項目包括2.5 m、4 m梯度視電阻率測井和0.4 m電位視電阻率測井，其主要作用是識別巖性、劃分地層、進(jìn)行地層對比等[1]。電極測量短節(jié)投產(chǎn)初期，由于其內(nèi)部變壓器影響，2.5 m曲線在煤層、灰?guī)r等高阻處回零，測井曲線失真。通過增加隔離變壓器后解決了R2.5 m的高阻回零現(xiàn)象，測井曲線可以真實反映地層視電阻率情況，達(dá)到投產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，如圖6所示。

圖6　電極測量短節(jié)改進(jìn)前后R2.5曲線對比

2.5井徑微球微電極組合測井儀

井徑微球微電極組合測井儀，將三種儀器集成在一起，縮短了儀器串長度[1]。初次試驗，下井后泥漿容易進(jìn)入機械部分彈簧處形成泥餅，使井徑腿無法完全收攏，造成儀器下井后容易遇阻。結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析，通過給儀器機械部分打孔，可以把機械部分的泥漿沖洗干凈，防止泥餅形成，改進(jìn)后的儀器完全解決了這個問題，如圖7所示。

圖7　井徑微球微電極組合測井儀改進(jìn)方法

3測井資料分析

2013年5月投產(chǎn)，經(jīng)過20多口井的上井試驗和資料對比，煤層氣版EILog測井系統(tǒng)最終獲取了全套優(yōu)等資料。測井資料一致性好、分辨率高，能夠滿足山西地區(qū)的儲層評價要求。

3.1雙側(cè)向資料對比

煤層氣版EILog與EILog-05的雙側(cè)向曲線整體變化趨勢和差異特征基本一致，重復(fù)曲線穩(wěn)定且重復(fù)性好，但煤層氣版EILog的雙側(cè)向數(shù)值要略低于EILog-05，需要進(jìn)一步驗證對比[2]。

MBS03井組所在區(qū)域砂泥巖分布穩(wěn)定，因此煤層氣版EILog、EILog-05和數(shù)控測井系統(tǒng)就雙側(cè)向資料做了進(jìn)一步對比。對比結(jié)果顯示，煤層氣版EILog的雙側(cè)向數(shù)值與數(shù)控系列的最為接近，而EILog-05的雙側(cè)向數(shù)值較高。綜合分析發(fā)現(xiàn)，EILog-05設(shè)備的雙側(cè)向數(shù)值偏高，煤層氣版EILog的雙側(cè)向數(shù)值更能真實反映地層電阻率情況。如圖8所示為不同測井系列雙側(cè)向資料對比。表1為不同測井系列雙側(cè)向數(shù)值對比。

圖8　不同測井系列雙側(cè)向資料對比

巖性EILog-05煤層氣版EILog數(shù)控3000泥巖362827砂巖1108683灰?guī)r192241306421546+

注：MBS03井組灰?guī)r非均質(zhì)性強，不同井次變化較大，灰?guī)r對比數(shù)值僅作參考。

3.2井徑微球資料對比

煤層氣版EILog測井系統(tǒng)采用的是微球井徑微電極組合測井儀，儀器組合能力更強，性能更加穩(wěn)定。通過資料對比發(fā)現(xiàn)，新儀器獲取的井徑和微球曲線與EILog-05資料形態(tài)和數(shù)值基本一致，且儀器重復(fù)性和一致性較好，達(dá)到儀器投產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)[3]，如圖9所示。

圖9　井徑微球資料對比

3.3聲波時差資料對比

在測井施工過程中，通過數(shù)字聲波測井模式獲取的聲波時差曲線與EILog-05儀器的曲線形態(tài)基本一致，反映巖性厚度也基本一致，且重復(fù)曲線和主曲線一致性較好[2]。數(shù)值對比時發(fā)現(xiàn)，煤層氣版EILog的聲波時差數(shù)值在部分井段比EILog-05高5 μs/m~10 μs/m左右，對地層巖性反應(yīng)更加真實可靠[2]。圖10所示為鄭XX聲波時差曲線對比。表2為聲波時差數(shù)值對比。

圖10　鄭XX井聲波時差曲線對比

巖性EILog-05煤層氣版EILog差值砂巖2012043泥巖2842928灰?guī)r16717710煤層41142312

3.4補償密度與補償中子資料對比

補償密度測井儀和補償中子測井儀經(jīng)過多次整改和試驗，終于獲取了優(yōu)等測井資料，可以準(zhǔn)確的評價地層的孔隙度情況。資料對比顯示，煤層氣版EILog的密度、中子曲線與EILog-05的密度、中子曲線形態(tài)和數(shù)值基本一致，重復(fù)曲線與主曲線一致性較好，在測量誤差允許范圍內(nèi)；通過做補償密度數(shù)值交會圖和補償中子數(shù)值交會圖發(fā)現(xiàn)，兩個測井系列的密度、中子數(shù)值相關(guān)性好，可以真實反映地層巖性變化情況。如圖11、圖12、圖13所示。

圖11　沁XX井補償密度、補償中子曲線對比情況

圖12　沁XX井補償密度

圖13　補償中子數(shù)值交會圖

4結(jié)論

煤層氣版EILog測井系統(tǒng)一次下井可以獲得深、中、淺電阻率，密度、中子、聲波孔隙度、伽馬、自然電位、井徑和井斜等19條測井曲線。通過與數(shù)控系統(tǒng)儀器對比，

新測井系統(tǒng)大大減少了下井次數(shù)，測井時效提高近50%。

為了降低遇阻遇卡的風(fēng)險和避免設(shè)備軟故障發(fā)生，經(jīng)過多次組合試驗，在安生生產(chǎn)的前提下，規(guī)定了儀器的組合方式：

1)主串組合方式。馬籠頭+三參數(shù)+遙傳+伽馬+絕緣短節(jié)+數(shù)字聲波+雙側(cè)向+微球井徑微電極組合測井儀；

2)放射性組合方式。馬籠頭+三參數(shù)+遙傳+伽馬(+補償中子)+補償密度；

3)輔串組合方式。(電極系)馬籠頭。+電極測量短節(jié))+三參數(shù)+遙傳+伽馬+連斜。

儀器投產(chǎn)一年來，實際測井應(yīng)用和資料對比表明，非常規(guī)EILog-06測井系統(tǒng)性能穩(wěn)定，測井資料質(zhì)量優(yōu)等率高；儀器組合能力強，測井時效明顯高于其他測井系列；適應(yīng)井眼能力強，能夠滿足大斜度井、復(fù)雜井的測井要求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 中國石油測井有限公司.EILog井下儀器使用維修手冊(資料)

[2]孫寶佃.油氣層測井識別與評價[M]，北京：石油工業(yè)出版社，2014：5-17.

[3] 王群.地球物理測井概論[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010：21-95.