测 井新技术发展介绍

一 序言 一 序言 测井发展史的历史一刻 国际 法国马科尔 Marccl 和科纳德 斯仑贝谢 ConradSchlumberger 兄弟发明了世界上第一支电阻率测井仪 并于1927年9月在法国皮切尔布朗 Pcchelbronn 进行首次测井工作 国内 我国测井工作比西方国家晚了十多年 1939年12月20日 我国著名地球物理勘探专家翁文波首次在四川石油沟一号井测出一条电阻率和一条自然电位曲线 并划分出气层位置 一 序言测井技术作为认识和识别油气层的重要手段 是石油十大学科之一 测井学是测井学科的理论基础 现代测井是当代石油工业中高技术含量最多的产业部门之一 我国测井学科的一学 测井学 二论 非线性理论和非均质理论 三谱 能谱 额谱和光谱测井方法 是未来学科的发展方向 发展测井的前沿技术必须要有测井学科作指导 一 序言测井技术发展概况 2l世纪 测井技术要在石油与天然气工业的三个领域寻求发展和提供服务 开发测井技术海洋测井技术天然气测井技术 模拟测井阶段 50年代初数字测井阶段 70年代初数控测井阶段 80年代初成像测井阶段 90年代初 一 序言测井技术的三个突破是 成像测井技术核磁测井技术随钻测井技术测井技术的两个进展是 三个突破 两个进展 代表了目前世界测井技术的发展方向 为了赶超世界先进水平 我国也要开展 三个突破 两个进展 的研究 组件式地层动态测试器技术测井解释工作站技术 二 技术需求我国油气资源发展对测井关键技术的需求主要有如下三个方面 复杂地质条件的需求油气开采的需求工程上的需求 二 技术需求复杂地质条件的需求我国石油储量近90 来自陆相沉积为主的砂岩油藏 天然气储量大部分来自非砂岩气藏 地质条件十分复杂 油田总体规模小 储层条件差 类型多 岩性复杂 储层非均质性严重 物性变化大 薄层 薄互层及低孔低渗储层普遍存在 这些迫切需要深探测 高分辩率的测井仪器和方法 开发有针对性 适应性强的配套测井技术 二 技术需求油气开采的需求目前国内注水开发的储量已占可采储量的90 以上 受注水影响的产量已占总产量的80 综合含水85 以上 油田经多年注水后 地下油气层岩性 物性 含油 水 性 电声特性等都发生了较大的变化 识别水淹层 确定剩余油饱和度及其分布 多相流监测 计算剩余油 气 层产量等方面的要求十分迫切 二 技术需求工程上的需求钻井地质导向 地层压力预测 地应力分析 固井质量检测 套管损坏检测 酸化压裂等增产激励措施效果检测等都需要新的测量方法 三 测井技术发展现状国内测井技术发展措施及道路一方面走引进 改造和仿制的路子另一方面进行自主研究和开发勘探井测井技术现状测井装备以MAXIS 500 ECLIPS 5700及EXCELL 2000系统为主 常规探井测井以高度集成化的组合测井平台为主 数据采集主要以国产数控测井装备为主 测井数据的应用从油气勘探发展到油气藏综合描述 注 测井装备主要分成像测井系统 引进数控测井系统 国产数控测井系统三个层次 三 测井技术发展现状套管井测井技术现状目前 套管和油管内所使用的测井方法主要有 微差井温 噪声测井 放射性示踪 连续转子流量计 集流式和水平转子流量计 流体识别 流体采样 井径测量 电磁测井 声测井径和套管电位 井眼声波电视 套管接箍 井下光电成像测井 脉冲回声水泥结胶 径向微差井温 脉冲中子俘获 补偿中子 氯测井 伽马射线 自然伽马能谱 次生伽马能谱 声波 地层测试器等测井方法 测井结果的准确性取决于测井工艺水平 仪器的质量和科技人员对客观影响因素的校正 测井数据的应用发展到生产动态监测和工程问题整体描述与解决 三 测井技术发展现状生产测井资料解释现状为了获得油藏描述和油藏动态监测准确的资料 许多公司都把生产测井资料和其它科学技术资料综合起来 不仅测得流体的流动剖面 而且要搞清流体流入特征 因此 生产测井资料将成为油藏描述和油藏动态监测最重要的基础 生产测井技术中一项最新的发展是产能测井 它建立了油藏分析与生产测井资料的关系 产能测井表明 生产流动剖面是评价完井效果的重要手段 产能测井曲线是裸眼井测井资料 地层压力数据 产液参数资料 射孔方案和井下套管设计方案的综合解释结果 其根本目的就是利用油层参数预测井眼流动剖面 生产测井流量剖面成为整个油层评价和动态监测的一个重要方法 三 测井技术发展现状随钻测量及其地层评价的进展随钻测井 LWD 是随大斜度井 水平井以及海上钻井而发展起来的 在短短的十几年时间里 已成为日趋成熟的技术了 如今随钻测井已经拥有了裸眼井电缆测井所拥有的各种测井方法 随钻测量 LWD 的进展体现在 仪器尺寸更小 扩大了温度范围 出现了新的地质导向技术 地层评价的最新进展 尤其是随钻数据采集 改善了地层数据的质量 增加了数据量 并有实时地层评价功能 有利于优化钻井工艺 便于发现那些电缆测井难以发现的储层 此外 随钻测井缩短了钻机的在用时间 从而在整体上节省了成本 提高了作业效率 三 测井技术发展现状国内测井技术水平现状我国在碳酸盐岩油气层 火成岩裂缝性油气层 砾岩油气层 复杂岩性油气层 低孔低渗油气层 稠油层以及水淹层剩余油饱和度等测井方面积累了丰富的经验 在生产测井方面形成了具有中国特色的生产测井技术 在常规测井的资料分析 解释方面 处于国际先进水平 四 测井前沿技术 测井前沿技术研究就是测井超前技术研究 也是测井创新技术研究 它是发展测井高科技的基础 进入上世纪90年代 世界测井的前沿技术有 这些开创性的研究对世界测井技术的发展将起着主导作用 成像测井技术核磁共振测井技术过套管电阻率测井技术地球化学测井技术光测井技术随钻测井技术组件式地层动态测试器技术网络一体化软件集成平台技术 四 测井前沿技术 三大国际公司成像测井技术概况 四 测井前沿技术1 核磁共振测井阿特拉斯 哈里伯顿公司相继在各自的地面测井系统开发测井软件配接NUMAR公司生产的MRIL下井仪器 哈里伯顿公司于97年6月不惜以3亿多美元收购了NUMAR公司 壳牌等油公司纷纷扩大核磁共振测井的应用规模 同时还加大了这方面的技术投入 从1991年始 世界各地用NUMAR公司进行测井服务逐年上升 其地质效果明显 例如在北海某地区低电阻率巨厚砂泥岩层 常规组合测井解释为水层 进行MRIL仪器测井后认为孔隙流体水大部分为束缚水 判定为油层 经射孔后证实为一高产油井 目前 NUMAR公司的MRIL新型仪器已经能测量岩石总孔隙度 有效孔隙度 自由流体 岩石特征参数及油 气 水识别等 同时在开展综合地层评价及双频研究 并已开发随钻测井LWD的核磁仪器 NUMAR公司声称希望用MRIL和电阻率仪器替代常规三组合测井 即补中 密度 电阻率 四 测井前沿技术1 核磁共振测井斯仑贝谢公司研发了新一代NMR电缆测井仪 该仪器是一只多频的 偏心的 梯度场测井仪 多采集模式可使仪器在单程测井中获得近井眼地层的径向剖面 仪器的探测深度增大 可以更好地探测原生流体 并降低了对井眼不规则的灵敏度 斯仑贝谢公司还推出了一种新的MRF多流体弛豫模型 可用于NMR仪现场采集的数据 通过对一组NMR数据的联合反演 MRF方法能对现代NMR仪探测的近井眼地层进行详细的地层评价 包括 冲洗带流体饱和度 NMR总孔隙度 总束缚水体积 原油粘度 盐水T2分布及T1 T2比 原油T2及扩散系数D的分布 估算经过油气影响校正的渗透率 用途 核磁共振成像测井技术 用于探测地层渗透率和孔隙度 确定油 气层有效厚度 评估原油采收率和采出程度 四 测井前沿技术2 成像测井技术90年代初 三大测井公司推出几种成象测井方法和仪器 比较成功的有 斯伦贝谢公司的阵列感应成象测井它给出二维的地层电导率图象 可以直观地显示地层电导率在轴向和径向的二维分布 其分辨率在1ft 可识别厚层内的非均质性 新开发出的AIT H型仪器已组合于快速平台系统 新三组合仪器串长仅38ft 比常规三组合仪器串 75 90ft长 大大缩短 斯伦贝谢公司的方位电阻率成象测井它是利用方位电极阵列测量井周12个定向深电阻率值 实际是一种阵列侧向成象测井 其纵向分辨率为8in 探测深度接近深侧向测井 可用于定量评价20cm薄层的含油饱和度 对火成岩裂缝油藏评价十分有用 也可识别地层的非均质性 斯伦贝谢的偶极子声波成象测井它可用于低孔 低渗的砾岩 火成岩等复杂储层评价 低电阻率油层评价 尤其对裂缝识别和识别气层十分有用 阿特拉斯公司的高分辨率感应测井仪采用8种频率测量 有利于进行二维的实时反演和趋肤效应校正 缩短了反演处理时间 另外 还有西方阿特拉斯公司的多极子阵列声波测井等 四 测井前沿技术3 随钻测井LWD技术油田的低成本开采使得定向及水平井钻探的应用愈来愈广泛 由于LWD具有钻井导向 快速直观 准确等优点 所以在定向 水平井的应用十分突出 最近两年斯伦贝谢和哈里伯顿两家公司的LWD测井制造技术和服务发展迅猛 哈里伯顿公司于1994年开始开发的pathFinderLWD测井系统包括自然伽马 2MHz电阻率 密度 中子孔隙度 井径 声波等 在定向测井服务中它们可以代替电缆测井而提供优质可靠的测量数据 斯伦贝谢公司的LWD系列包括声波 SI 电阻率 RAB 阵列电阻率 ARC5 密度中子 ADN 等 它们组合起来构成VISION475测井串 同样也能适用于不同尺寸的井眼 此外 阿特拉斯公司的SWD仪以钻头为声源 在地面或邻井进行测量的技术研究为LWD增添了新的内容 四 测井前沿技术4 地层测试技术地层测试作为重要的试井测量手段在斯伦贝谢 阿特拉斯 哈里伯顿等公司都有新的发展 各公司具有代表性的仪器分别为MDT RCOR RSCT 以斯伦贝谢公司的MDT ModularFormationDynamicsTester 为例 其模块化的结构易于拼装 根据用户的需求组成仪器串进行作业 该仪器可由10个模块中的部分或全部组成 电源模块 液压功率模块 单探头模块 双探头模块 流体控制模块 光电流体分析模块 多样品室模块 样品室模块 分隔器模块 泵出模块 其功能除测试流体性质及地层参数外 还可为压裂提供作业参数 另外 斯伦贝谢公司已研发过套管地层测试器 现场应用效果显著 阿特拉斯公司的RCOR仪也颇具特色 1in的取样直径与岩心试验室分析设备兼容 低速高转矩取心操作保存样品特性 该仪器兼备水平井取心能力 其地面图形化直观显示 控制井下仪工作使操作更为简便 四 测井前沿技术5 井间测井技术国外目前的井间测井技术主要是井间声波和井间电磁波成象测井技术 井间声波测井将声源和接收器置于不同位置 信息量大 效果直观有效 其纵向分辩率介于地震勘探与电缆声波之间 通常相邻井距小于2000ft时的纵向分辨率为3 10ft 斯伦贝谢的BARS和阿特拉斯的Seilink井间声波仪器分别利用将声源和接收置于不同位置 对接收到的声波信号进行波谱分析 可得到裂缝识别 流体分布 地层走向等效果 同时 将地震勘探 测井资料同声波资料综合运用 可达到油藏综合描述的目的 实例显示 在井间间距400m进行作业的测井资料显示出很好的地层层理剖面及裂缝深度 走向 同时结合岩石声学物理对地层的渗透率和各向异性进行分析 斯伦贝谢公司在井间电磁波测井技术上有新的发展 这种方法最初用于描述裂缝性结晶岩中的地下水流情况 其工作方式有单井反射方式 井间反射方式 井间层析射线方式 目前的技术水平为Rt 10000时探测深度为100m 其横向分辨率可达0 5m 角度分辨率为45 五 正在发展的测井新技术1 过套管电阻率测井斯伦贝谢及阿特拉斯公司过套管 金属 地层电阻率测井技术 用于探测老井中漏掉的油 气层 监测油田剩余油饱和度的动态变化 目前套管厚度及腐蚀对测量结果的影响为主要研究课题 2 井下X荧光分析斯伦贝谢公司开展的这项研究试图为井眼流体分析提供新的测试方法 3 地球化学测井斯伦贝谢公司研究结果认为地球化学在岩性确定方面有其独到的作用 4 地应力分析这项研究的目的是为钻井和压裂提供作业参数 5 储集层评价测井以中子发生器为放射源 综合常规中子寿命 碳氧比能谱及氧活化测井技术 开发出的新型储集层评价测井仪器用于监测油 气 水运移和套管外流体移动方向 寻找窜槽 掌握储集层油水运移动态 五 正在发展的测井新技术6 持气率计用伽马源及伽马探测技术测量井内持气率 7 井下摄像技术哈里伯顿公司应用井下摄影 光缆实时传输至地面记录 资料可以直观显示井内流体状况 井眼状况 工具位置等 8 水泥评价成像测井用多组探测器的信息综合分析成像 用于对水泥胶结质量进行完整评价 9 井斜三相流分析三相流分析技术在斜井 水平井中不同于常规垂直井 资料显示 水平井井斜变化1 实际含油饱和度为80 按过去分析方法可能处理结果为含水80 10 压裂 射孔效果评价应用声波 放射性测量技术评价压裂和射孔方位 深度等效果 五 正在发展的测井新技术11 测井解释方法地质条件发生变化 解释的方法基础也随之变化 对水平井 非均质地质的解释软件也在应用开发中 12 ON LINE培训系统斯伦贝谢公司的在线培训系统颇有特色 对人员培训方式可能发生较