淺談中國(guó)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展方向論文
摘要：隨著石油勘探開(kāi)發(fā)的需要，測(cè)井技術(shù)發(fā)展已愈來(lái)愈迅速，高分辨陣列感應(yīng)、三分量感應(yīng)和正交偶極聲波等新型成像測(cè)井儀為研究地層各向異性提供了強(qiáng)有力的手段;新的過(guò)套管井測(cè)井儀器，如電阻率、新型脈沖中子類(lèi)測(cè)井儀、電纜地層測(cè)試及永久監(jiān)測(cè)等現(xiàn)代測(cè)井技術(shù)可以在套管井中確定地層參數(shù)，精細(xì)描述油藏動(dòng)態(tài)變化；隨鉆測(cè)井系列也不斷增加。通過(guò)介紹國(guó)外如斯倫貝謝、哈里伯頓、阿特拉斯、康普樂(lè)、俄羅斯等測(cè)井新技術(shù)的測(cè)量原理和部分儀器結(jié)構(gòu)，尋求我國(guó)測(cè)井技術(shù)的差距和不足，這對(duì)于我國(guó)當(dāng)前的科研和生產(chǎn)具有指導(dǎo)和借鑒作用。
關(guān)鍵詞：新技術(shù) 過(guò)套管 成像 隨鉆 核磁 地層測(cè)試
1 測(cè)井新技術(shù)
油田勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，測(cè)井是確定和評(píng)價(jià)油、氣層的重要手段，也是解決一系列地質(zhì)問(wèn)題的重要手段。國(guó)外測(cè)井技術(shù)領(lǐng)先者是斯倫貝謝、貝克—阿特拉斯、哈里伯頓公司三大測(cè)井公司。
1.1 電阻率測(cè)井技術(shù)
1.1.1 高分辨率陣列感應(yīng)測(cè)井 哈里伯頓的HRAI-X由1個(gè)發(fā)射器和6個(gè)子陣列接收器組成，每個(gè)子陣列有1對(duì)接收器(主接收器和補(bǔ)償接收器)。線圈間距選擇上確保子陣列接收器的固有探測(cè)深度接近設(shè)計(jì)的徑向探測(cè)深度，所有子陣列接收器均位于一側(cè)，具有5個(gè)徑向探測(cè)深度和3個(gè)工作頻率。除了感應(yīng)測(cè)量外，還采集自然電位、泥漿電阻率和探頭溫度。
1.1.2 電阻率成像測(cè)井 把由巖性、物性變化以及裂縫、孔洞、層理等引起的電阻率的變化轉(zhuǎn)化為偽色度，直觀看到地層的巖性及幾何界面的變化，識(shí)別巖性、孔洞、裂縫等。電阻率成像有FMI、AIT及ARI等。斯倫貝謝的FMI有四個(gè)臂，每個(gè)臂上有一個(gè)主極板和一個(gè)折頁(yè)極板，主極板與折頁(yè)極板陣列電極間的垂直距離為5.7in，8個(gè)極板上共有192個(gè)傳感器，都是由直徑為0.16in的金屬紐扣外加0.24in的絕緣環(huán)組成，有利于信號(hào)聚焦，使得鈕扣電極的分辨率達(dá)0.2in，測(cè)量時(shí)極板被推靠在井壁巖石上，小電極主要反映井壁附近地層的微電阻率。斯倫貝謝或阿特拉斯的AIT是基于DOLL幾何因子的電磁感應(yīng)原理，通過(guò)對(duì)單一發(fā)射線圈供三種不同頻率交流使其在周?chē)慕橘|(zhì)中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，用共用一個(gè)發(fā)射線圈的8對(duì)接收線圈檢測(cè)感應(yīng)電流，從而可以求出介質(zhì)的電導(dǎo)率。ARI是斯倫貝謝基于側(cè)向測(cè)井技術(shù)推出的，可以有效的進(jìn)行薄層、裂縫、儲(chǔ)層飽和度等地層評(píng)價(jià)。
1.1.3 三分量感應(yīng)測(cè)井 三分量感應(yīng)用于電性各向異性地層測(cè)井，Bak-erAtlas的三維探路者3DEX，用三對(duì)相互正交的發(fā)射-接收線圈對(duì)，采集5個(gè)磁場(chǎng)分量Hxx、Hyy、Hzz、Hxy、Hxz。這些信息可導(dǎo)出地層的水平電阻率(Rh)和垂直電阻率(Rv)，從而可描述地層電阻率各向異性。斯倫貝謝的多分量感應(yīng)測(cè)井儀有一個(gè)三軸發(fā)射器和兩個(gè)三軸接收器，每個(gè)線圈系都含有一個(gè)常規(guī)的z軸線圈和兩個(gè)橫向線圈，形成正交線圈系。
1.2 聲波測(cè)井技術(shù) 聲波測(cè)量能揭示許多儲(chǔ)層與井眼特性，可以用來(lái)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(lèi)型、應(yīng)力與裂縫的方位等。聲成像測(cè)井是換能器發(fā)射超聲窄脈沖，掃描井壁并接收回波信號(hào)，采用計(jì)算圖像處理技術(shù)，將換能器接受的信號(hào)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(zhǎng)源距與井眼補(bǔ)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°間隔繞儀器放置的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 核磁測(cè)井技術(shù) 核磁共振是磁場(chǎng)中的原子核對(duì)電磁波的一種響應(yīng)，處于熱平衡的自旋系統(tǒng)，在外磁場(chǎng)的作用下磁化矢量偏離靜磁場(chǎng)方向，外磁場(chǎng)作用完后，磁化矢量試圖從非平衡狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)，恢復(fù)到平衡態(tài)的過(guò)程叫做馳豫。核磁共振NMR信號(hào)的馳豫時(shí)間與氫核所處的周?chē)h(huán)境密切相關(guān)，水的縱向恢復(fù)時(shí)間比烴快得多。根據(jù)核磁共振特性間的差異指示含氫密度的高低來(lái)識(shí)別油層。共振測(cè)井儀主要有哈里伯頓和阿特拉斯采用NUMAR專(zhuān)利技術(shù)推出的MRIL、斯倫貝謝的CMR及俄羅斯的大地磁場(chǎng)型MK923。
1.4 電纜地層測(cè)試技術(shù) 斯倫貝謝的RFT及MDT在油氣鉆探過(guò)程中對(duì)地層壓力及流體進(jìn)行測(cè)試，RFT每次下井只獲取2個(gè)樣品，但不知道是什么樣的樣品。只是取樣前，儀器中設(shè)有預(yù)測(cè)試功能，取樣能力很有限。MDT具有流體動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、地層壓力測(cè)量、地層流體性質(zhì)分析、地層流體取樣及地層滲透率估算等，通過(guò)流體壓力剖面的預(yù)測(cè)，可以在勘探初期確定氣、油、水界面，研究油藏類(lèi)型及其油藏性質(zhì)，結(jié)合其他測(cè)井資料進(jìn)行儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)。
1.5 隨鉆測(cè)井技術(shù) 隨鉆測(cè)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?chē)膽?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(píng)價(jià)。隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸有泥漿脈沖遙測(cè)、電磁傳輸速率、鉆桿傳輸及光纖遙測(cè)技術(shù)，泥漿脈沖遙測(cè)是普遍使用的一種數(shù)據(jù)傳輸方式為4~16bit/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(lè)公司的EMMWD系統(tǒng)、斯倫貝謝的E脈沖電磁傳輸系統(tǒng)，通過(guò)鉆桿來(lái)傳輸聲波或地震信號(hào)達(dá)到100bit/s，不需要泥漿循環(huán);光纖遙測(cè)技術(shù)傳輸速率1Mbit/s。
1.6 過(guò)套管測(cè)井技術(shù) 現(xiàn)代測(cè)井技術(shù)的發(fā)展可以在套管井中確定地層參數(shù)，在油藏動(dòng)態(tài)描述中，國(guó)外近幾年主要采用脈沖中子儀、過(guò)套管地層測(cè)試器、過(guò)套管地層電阻率及永久監(jiān)測(cè)技術(shù)。過(guò)套管電阻率測(cè)井、偶極橫波成像測(cè)井、過(guò)套管地層測(cè)試器和脈沖中子可以提供下套管后的地層孔隙度、體積密度、巖性、含水飽和度、聲波特性、滲透率估算值、地層壓力和地層流體采樣。其更有效地評(píng)價(jià)無(wú)裸眼井測(cè)井資料或裸眼井測(cè)井資料有限的井、對(duì)老井重新評(píng)價(jià)尋找遺漏的或新增的油氣層、監(jiān)測(cè)流體界面與飽和度及壓力變化及優(yōu)化完井設(shè)計(jì)和射孔作業(yè)、漏失油氣層的評(píng)價(jià)、流體界面的移動(dòng)、飽和度與壓力的變化和衰竭及注入剖面等。斯倫貝謝的過(guò)套管油藏評(píng)價(jià)儀有C/O、RST、DSI及CHDT。
1.7 井下永久傳感器 永久井下監(jiān)測(cè)可以為生產(chǎn)決策實(shí)時(shí)提供有價(jià)值的信息，無(wú)須井下作業(yè)，還可用于井間成像，有井間電阻率成像及井間地震成像兩類(lèi)，可以監(jiān)測(cè)地下流體(油氣、蒸汽、水)的分布，井下永久傳感器測(cè)得的資料來(lái)控制井下的一些閥，以封閉出水層位，調(diào)整各層的產(chǎn)出量或是注水量，達(dá)到智能化。光纖傳感器可以在高溫下工作，可以不用井下電子線路，不受干擾，其信息可以通過(guò)光纖快速傳送到地面等，美國(guó)CIDRA公司在光纖壓力監(jiān)測(cè)研究方面處于前沿，光纖溫度傳感器準(zhǔn)確度1℃，分辨率0. 1℃。永久井下光纖3分量地震測(cè)量具有高靈敏度和方向性，能產(chǎn)生高精度空間圖象，不僅能提供近井眼圖象，而且能提供井眼周?chē)貙訄D象，能經(jīng)受惡劣的環(huán)境條件(溫度175℃，壓力100MPa)，分布式光纖溫度傳感器(DTS)可以很高精度和分辨率獲得井眼中溫度分布，用于生產(chǎn)和注入剖面監(jiān)測(cè)，為生產(chǎn)決策提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。
2 認(rèn)識(shí)
國(guó)外裸眼井測(cè)井、隨鉆測(cè)井、油藏評(píng)價(jià)、在水平井、斜井、高產(chǎn)液井產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)方面發(fā)展迅速，儀器的耐溫、耐壓指標(biāo)較高，可靠性高，技術(shù)的系列化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和配套化水平較高。流體成像測(cè)井和傳感器陣列設(shè)計(jì)是產(chǎn)出剖面測(cè)井新技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，永久監(jiān)測(cè)技術(shù)是油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的非常重要的發(fā)展方向。在“十一五”863計(jì)劃“先進(jìn)測(cè)井技術(shù)與設(shè)備”重點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施方案論證會(huì)上專(zhuān)家組一致認(rèn)為“先進(jìn)測(cè)井技術(shù)與設(shè)備”重點(diǎn)項(xiàng)目應(yīng)瞄準(zhǔn)世界測(cè)井技術(shù)發(fā)展方向,研發(fā)的先進(jìn)測(cè)井技術(shù)與裝備為解決我國(guó)復(fù)雜巖性、復(fù)雜儲(chǔ)集空間的油氣藏地質(zhì)評(píng)價(jià)難題和油田中后期剩余油分析和油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、油井技術(shù)狀況監(jiān)測(cè)提供先進(jìn)有效的測(cè)量手段,滿足我國(guó)石油天然氣生產(chǎn)的需要和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的'需求。 2.1 測(cè)井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 井下集成化、系列化、組合測(cè)井儀器的研發(fā)成為測(cè)井技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)，日本的Tohoku大學(xué)開(kāi)發(fā)了利用井眼雷達(dá)的直接耦合進(jìn)行電磁波測(cè)井，新儀器可以獲得雷達(dá)圖像、電導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)。儀器分辨率為1m，理想情況下探測(cè)深度為10m。Proneta開(kāi)發(fā)了可以透過(guò)原油對(duì)目標(biāo)進(jìn)行高分辨率光成像的成像技術(shù)，已經(jīng)申請(qǐng)并獲得了專(zhuān)利。目前電纜測(cè)井占主要地位，隨鉆測(cè)井發(fā)展比較迅速，由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)不足在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)還是以電纜測(cè)井為主，套管鉆井測(cè)井是未來(lái)測(cè)井發(fā)展的方向，套管鉆井測(cè)井是在套管鉆井技術(shù)誕生后出現(xiàn)的新的測(cè)井模式，用套管作為鉆桿，井眼鉆成功時(shí)，一口井的鉆井和下套管同時(shí)完成。套管鉆井測(cè)井有鉆后測(cè)井模式或隨鉆測(cè)井模式，鉆后測(cè)井模式是在完成套管鉆井作業(yè)后，用電纜將測(cè)井儀器在套管內(nèi)下到要測(cè)量的目的層段，進(jìn)行測(cè)井。隨鉆測(cè)井模式是測(cè)井儀器安裝在與最下面一根套管連接的底部鉆具組合內(nèi)，在套管鉆井進(jìn)行的過(guò)程中，在需要測(cè)井的層段一邊鉆井，一邊測(cè)井。
2.2 我國(guó)測(cè)井技術(shù)的不足 ①油藏評(píng)價(jià)測(cè)井技術(shù)起步較晚，技術(shù)落后，沒(méi)有開(kāi)發(fā)出與國(guó)外技術(shù)水平相當(dāng)?shù)木聝x器、國(guó)產(chǎn)開(kāi)發(fā)的小直徑脈沖中子儀功能單一，碳氧比等測(cè)井精度偏低，中子發(fā)生器沒(méi)有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。②高分辨陣列感應(yīng)電阻率、微掃等聲電成像儀等研究水平低，儀器精度、分辨率、耐溫等與先進(jìn)儀器相差較大。③三維感應(yīng)電阻率、交叉偶極聲波、核磁共振測(cè)井儀、電纜地層測(cè)試器等研究剛開(kāi)始。④井壁取心技術(shù)成功率和效率較低。⑤隨鉆測(cè)井儀器及傳輸方式研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，從事基礎(chǔ)研究較少，儀器仿造能力低下。⑥高含水情況下，沒(méi)有很好的持率測(cè)量方法，氧活化、流動(dòng)成像儀器沒(méi)有。⑦永久傳感器應(yīng)用以引進(jìn)為主，自研發(fā)能力認(rèn)識(shí)不足。⑧國(guó)內(nèi)光纖技術(shù)研究滯后，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的光纖傳感器尚未應(yīng)用。國(guó)內(nèi)光學(xué)電視成像測(cè)井儀功能不佳，應(yīng)用條件苛刻。⑨國(guó)內(nèi)的過(guò)套管井地層電阻率、套管井地層測(cè)試器、過(guò)套管密度儀及水流儀研究空白。⑩新型的生產(chǎn)測(cè)井儀傳感器、編碼及傳輸方式的仿造水平較低。 套管井損毀測(cè)井成像儀落后國(guó)外，仿造能力不足。 水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)測(cè)井還是以CBL/VDL及國(guó)外引進(jìn)為主，自主研發(fā)落后于國(guó)外先進(jìn)理念。 大斜度、水平井測(cè)井方法、儀器及解釋模型研究力量較弱。
3 結(jié)論
70%的原油產(chǎn)量來(lái)源于老油田，老油田的剩余油評(píng)價(jià)等測(cè)井技術(shù)成為挖潛增效的主要手段，新的測(cè)井評(píng)價(jià)儀器功能和性能不斷進(jìn)步促進(jìn)了老油田的堵水增油開(kāi)采方案的調(diào)整和二次開(kāi)發(fā)。新油田的勘探難度越來(lái)越大，油田工作者正在從更復(fù)雜的條件下尋找石油，測(cè)井面臨的環(huán)境更加苛刻。隨鉆測(cè)井發(fā)展迅速，水平井大斜度井的數(shù)量會(huì)繼續(xù)增加，目前國(guó)際測(cè)井市場(chǎng)上，套管井測(cè)井占總測(cè)井將近一半。井下儀器的集成化、陣列化、功能多樣化及組合化是發(fā)展的需要，一只組合了多個(gè)傳感器的儀器能確定多種巖石物理性質(zhì)，可使儲(chǔ)量估算更準(zhǔn)確、油藏監(jiān)測(cè)得以優(yōu)化、作業(yè)方式得到改進(jìn)。一段時(shí)間內(nèi)，裸眼測(cè)井、套管測(cè)井、隨鉆測(cè)井及井下永久傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)將共存，但隨著技術(shù)的進(jìn)步隨鉆測(cè)井將逐步取代電纜式裸眼測(cè)井，永久傳感器監(jiān)測(cè)取代套管井測(cè)井。
參考文獻(xiàn)：
[1]張向林，陶果，劉新茹.油氣地球物理勘探技術(shù)進(jìn)展.地球物理學(xué)進(jìn)展[J].2006.
[2]鄧瑞，郭海敏，戴家才.國(guó)外生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)新進(jìn)展[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng).2006.
[3]http://www.halliburton.com.
[4]http://www.BakerHughs.com.
[5]http://www.schlumberger.com.
[6]http://www.computalog.com.
[7]J ezLofts，et a.l A NewMicroresistivity ImagingDevice for use in Non-Conductive and Oil-BasedMuds[J] . Pet rophysics.2002.
[8]Philip Cheung，et al.Microresistivity ToolOperation In OBM[J].TheAmerican Oil& GasReporter.2001.
【淺談中國(guó)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展方向論文】相關(guān)文章：
淺談中國(guó)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展方向07-10
淺談多層住宅排水技術(shù)發(fā)展方向論文12-28
俄羅斯測(cè)井技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及在中國(guó)的應(yīng)用07-08
關(guān)于淺談中國(guó)冶金技術(shù)的起源論文11-29