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外测井技术发展面面观

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测井仪器 测井作业 测井施工工艺 钻井技术 生产测井 剖面测井 测井仪
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外测井技术发展面面观随着油气勘探进程的加快和勘探程度的提高,勘探对象日趋复杂和隐蔽,勘探难度越来越大,现实对加快提高测井水平的要求越来越迫切, 然而测井技术发展却面临诸多难题。 国内外测井技术进展井下测井仪器 三大测井公司对作业需求量大的常规测井系列进行了系统集成,改进仪器传感器设计,优化电子线路和机械设计,大大缩短了组合仪器串长度,增强了仪器稳定性,提高了测量准确度,降低了不确定度,一次下井可以完成所有常规测井资料的采集,提高了测井作业的时效。目前,市场主导产品是 斯伦贝谢公司的统、贝克统及哈里伯顿公司的 统。同时为了满足一些特殊的测井需求,各测井公司又开发了集成快速测井平台系统。如斯伦贝谢公司的器系列,贝克合测井系统。这些测井系统可为客户提供高性能、高可靠、低成本的测井服务,这类服务正逐步取代原有常规测井。在国内,尽管近 2 年来有些油田推出了一些测井仪器,但由于机制原因,各测井公司各自研发,除个别油田测井装备外,其它油田的测井装备整体水平不高,系统的可靠性差、兼容性低是共性缺点。在国外,斯伦贝谢公司推出了新一代大斜度井和水平井多相流测井系统 像(。该测井系统的额定温度为 300°F,额定压力为 15000lb/054605g/井仪的主要应用包括识别三相流井中的吸水层位、气井中识别液体、识别流体的重复循环和独立进行三相流解释;哈里伯顿公司研发制造的 像测井系统具有超强的工作站测后资料处理功能;贝克司推出了随钻方位伽马和密度成像测井仪器,该仪器记录了 8 个扇区的数据,用于事后成像进行构造和地质解释,可以选择 2 个或 4个扇区进行实时井眼导向;贝克井仪可以不导电泥浆条件下实现微电阻率成像测量,该测井仪能探测 的层,在厚度不小于 地层中准确读出地层的厚度和电阻率(沿井轴方向测量) 。2004 年,由美国能源部资助的井间电磁成像测井技术成功地完成了现场测试。测井时,将发射器下到一口井中,接收器串置于相邻的另一口井中,当发射器垂直移动时发射器向地层中发射电流,接收器测量岩石中流体(油与水)和气体的变化。新测井仪器的重要性在于它可以在相距 2000~300010~914m)的井中透视岩石。这意味着,用更少的井即可获得油藏的三维图像,节省了时间,改善了环境效益,降低了成本。此外,最新的仪器可以通过钢套管测量。在国内,成像测井地面设备:由胜利油田测井公司研制的 于 2004 年 3 月 14 日通过中石化集团公司组织的技术成果鉴定,得到了专家组的高度评价。以 高分辨率多任务测井系统为龙头,进一步完善了地面系统功能,正逐步配套完善系列下井仪,提高下井仪的组合能力,使之成为在技术和配套能力方面达到 平、拥有自主知识产权的品牌装备。中国石油集团测井有限公司 2005 年研制成功了 速与成像测井系统。该系统由综合化地面仪、集成化常规组合井下测量仪(、国产成像测井仪、一体化处理解释软件(构成,先后在不同的温度、压力等环境条件下进行了 20 井次试验。生产和工程测井技术 井下系列化集成化组合测井仪器的研发成为测井技术发展的一大趋势,在生产和工程测井方面也表现出同样的趋势,例如斯伦贝谢公司推出了新的生产测井平台 生产测井平台组合仪长 S 与该公司的 、、小井眼胶结绘图(和储层饱和度( 4 种生产测井仪器组合,提供实时测量。以开发生产测井仪器为主的美国 司研制了一种测量套管厚度的新仪器。这种仪器克服了常规套管检测技术的一些限制条件。仪器在一个弓形弹簧上镶嵌 12 个小型换能器,弓形弹簧使这些换能器紧贴套管。弓形弹簧收紧时仪器最大外径只有 111/163,能通过大多数油管,仪器使用 1 个旋转传感器来校正仪器的转动,测量结果可记录为 12 道的一组曲线或测井后处理成三维图像,这种新技术在油田试验中取得成功。核磁共振测井技术 采用梯度磁场、多种发射频率,以提供多种探测深度的数据,使用预极化磁体以提高测井速度,成为当今核磁共振测井仪器的特征。斯伦贝谢公司已经开发出新一代电缆核磁共振(井仪器共振专家(。该仪器有一个偏心工作模式,传感器按梯度磁场设计,可以在多个探测深按多个频率进行测量,测量结果可以给出储层流体剖面。仪器的探测深度为 垂直分辨率为 93。康普系(司已现场试验了一种由 司设计和在实验室研究的新型 井仪。该核磁共振仪(一种多频率的仪器,能以 3 种频率工作,中心频率约在730率范围在 700~760间。该居中型仪器探测一个直径为 、厚度约为 环状地层范围。在各种频率下测量多种储层参数。几种样机业已安装完毕,并进行了测试。2004 年,雪夫龙我开发了先进的二维D 量技术,用不同的回波间隔和/或等待时间采集的规则 冲序列就可用于获得 2D 子分布。这里的二维珂以是弛豫时间D(、或 豫时间、弛豫时间井资料综合评价软件系统 斯伦贝谢公司推出了一套新的油藏描述程序,从大范围到小尺度分级考察,如先弄准构造,再搞清分层,确定孔隙体积之后,再计算累积含油量,该软件涉及高分辨率层序地层学、四维地震技术、井间地震技术以及储集层物性动态变化空间分布规律研究等技术。斯伦贝谢公司推出的 D 井眼数据浏览器可以观察和分析电缆和随钻测井获得的高分辨率图像。览器可以沿井眼轨迹以交互方式显示井眼图像,同时可以提供标准的 2D 测井显示。哈里伯顿公司的 统能为用户以标准的媒体格式(供测井信息,允许灵活、安全、快速和容易地交换复杂的图形信息。中石化胜利测井公司于 2000 年开发完成了测井解释地质家系统本,并在胜利测井公司进行了大范围推广应用。随着微软公司 系架构的推出和不断发展,现已开始以 系架构为基础开发新一代测井解释地质家系统 国石油测井有限公司开发的 井综合应用平台适用于复杂油气藏储层评价的测井资料处理与解释,加强数据底层和资料处理能力,与国产成套测井装备的开发与推广相配套,兼顾引进仪器测井资料的处理解释。合应用网络平台。该平台提供了由单井解释、精细解释直至储层综合分析所需的各种应用分析方法和工具。适用于测井处理、关键井研究、多井评价、沉积研究、储层参数分布研究等,强大的测井地质图表绘制功能满足用户随意组合出地质应用图件的需求。由大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司研发了产测井解释平台。该平台提供了全系列的生产测井解释模块,包括注入剖面、产出剖面、工程测井以及地层参数测井,其中包括多种成像处理软件。平台具有丰富的数据接口,可加载忆多种国产小数控数据格式,挂接的解释模块有产出剖面、注入剖面、工程测井和地层参数。基础应用研究 近年来应用基础研究方面的进展突出表现在对储层岩石非均质性和各向异性的理论和实验研究方面。相对于 20 世纪90 年代中期以前,近几年在国际会议和期刊上发表的这方面的文章明显增多,岩石非均质性和各向异性研究几乎成为了一个热点。斯伦贝谢公司开展了介电常数据在层状地层中对电阻率各向异性的影响研究;奥斯丁德州大学开展岩石润湿性与含油饱和度对电阻率的影响研究;墨西哥一所大学开展饱和混合流体的双孔隙度碳酸岩储层电阻率模拟研究;澳大利亚大学联合建造了一套三维成像、评价沉积岩性质的装置;斯伦贝谢公司与 司合作,建造了一个新的实验室大岩心介电测量设备,解决了以往测量室太小不能饱和大岩心的问题。另外,油藏环境下岩石物理基础实验研究和流体分析技术越来越受到重视。斯伦贝谢公司推出了井下流体成份测试仪(,实现了井下分析样式品烃组成成份的功能。未来测井技术发展趋势地面系统综合化、便携化、网络化 未来的地面系统要具有多种作业功能,不仅可以挂接成像测井仪器和常规测井仪器进行裸眼井测井,还能挂接生产测井、测试、射孔、取心等工具进行套管井测井,满足全系列测井服务的要求。井下仪器集成化、高分辨、深探测、高可靠、高时效、低成本 井下仪器测量探头阵列化,变单点测量为阵列测量以适应地层非均质的需要,为储层评价的深入提供丰富信息,奠定提高储层饱和度精度的基础;各种测井仪器的集成化测量不但提高了测井时效,而且改善了测井综合评价所需信息的一致性,提高了测井资料的整体评价水平,同时食品长度的缩短不但降低了钻井成本也降低了测井施工的风险。井下仪阵列化和集成化已经成为测井技术发展的主流,储层物性各向异性测井技术研究是单项测井技术发展的方向。随钻测井小型化、集成化,应用范围和测量项目日益完善 目前,随钻测井已能进行几乎所有的电缆测井项目,其应用范围在不断扩大。国外,在海上,几乎所有的裸眼测井作业都采用随钻测井技术;在陆地上,特别是大斜度井和水平井,以采用随钻测井技术为主。生产工程测井向油藏动态监测方向发展和完善 过套管电阻率测井为油田三次开发提高采收率提供了新的监测方法,井下永久传感器使得油藏生产开发状态的监测工作由长周期定期测试向全面实时动态监测方向发展。测井解释软件趋于综合化、网络化、可视化。未来,测井技术向成像化、系统化和阵列化方向发展;多分量阵列感应测井技术将成为各向异性储层评价的重要手段;核磁共振测井正在向储层流体识别和定量描述方向发展;随钻测井近几年内发展迅速,测井系列不断完善;地质导向和地层评价作用越来越大;专家预计,几年内新钻井随钻测井和电缆测井将平分天下;过钻头测井、网络测井、海底电磁测井和渗透率测井相继出现,并会在勘探开发中逐步发挥其作用。随钻测井技术进展和发展趋势 张辛耘,王敬农,郭彦军 (中国石油集团测井有限公司技术中心,陕西 西安 710021) 摘要:大斜度井、水平井钻井活动推动了随钻测井技术的发展,在海上钻井中几乎 100~4 使用随钻测井。目前大多数电缆 测井项目都可按随钻的方式进行,一些 头的测量质量已经达到同类电缆测井仪器的水平。随钻遥测,随钻电法、声 波、核、核磁共振、随钻地震等技术近几年具有长足的发展。随钻测井资料主要应用于地质导向和地层评价。大力发展随 钻测井技术是国外油田技术服务公司的一个主要关注方向。我国发展随钻测井技术要有新的思路,实现跨越式发展,才能 紧跟世界石油工业先进技术的发展步伐,达到提高国内随钻测井技术水平的目的。 关键词 :随钻测井;数据传输;随钻电法测井;随钻声波测井;随钻核测井;随钻核磁共振测井 中图分类号: 4 ;6 文献标识码:A 曜 0 ~ Xi'10021, of is in ()O 9/6 of be in I 舯 )to of in WD to e— to of s WD 油工业随钻测井 一般是指在钻井的过程 中测量地层岩石物理参数,并用 数据遥系统将测量结果实时送到地面进行处理。由 于目前数据传输技术的限制,大量的数据存储在井下仪 器的存储器中,起钻后 回放。随钻测量 井 斜、方位 和工具面等的测量。有时候, 指钻井 时所有的井下测量。 几乎在电缆测井诞生的同时,随钻测井的想法就形 成 了。2O 世纪 6O 和 7O 年代,尽管随钻测井系统在设计 上是可行的,但由于技术和工艺原因,仍然达不到商用 水平。第 l 套实用的随钻测井仪器是在 1978 年产生 的。直到 2O 世纪 8O 年代末,大斜度井和水平井钻井活 动十分活跃 ,随钻测井技术开始迅速发展。经过最近 1O 多年的发展,目前国外随钻测井技术已经比较成熟,几乎所有的裸眼井电缆测井项目都可用随钻的方式进行。 随钻测井相对于电缆测井具有很多优点。电缆测 井需占用一定的钻机在用时间,井眼环境和泥浆滤液的 侵入严重影响常规测井数据的质量。与之相比,随钻测 井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得 的,更真实地反映原状地层 的地质特征。在大斜度井、 水平井或特殊地质环境(如膨胀粘土或高压地层)钻井时,电缆测井困难或风险大以致不能进行作业时,随钻 测井可以取而代之进行测量。这样既减少钻井在用时问,降低成本,又提高了地层评价测井数据的质量。目前,在海上钻井活动中几乎都使用随钻测井技术。 未来 5~1O 年单,全球石油钻井活动继续从陆上向 海上转移,水平井、大斜度井、多分支井的数量会持续增 加,与之配套的随钻测井技术也会进一步完善和发展。 l 随钻测井技术进展 20 世纪 8O 年代末、9O 年代初,石油工业界的随钻测井项目仅有伽马、中子孔隙度、岩性密度、光电因子、 相移电阻率和衰减电阻率。在过去的近 15 年时问里, 随钻测井技术得到迅速发展,不仅原有的一些测量方法 得以改进,还出现了许多新的随钻测井方法。首先是随 钻方位测井,如方位密度中子(I 井仪提供方位密 度和光电因子(P ),钻头电阻率仪器(供方位伽 马和实时电阻率图像;其次是多探测深度的定量成像测 井,如 生的电阻率图像,统测量的密 度成像图。随钻方位测井与多探测深度测井,完善了随 钻地层评价 迄今为止,可进行随钻测井的项目有比较完整的随 钻电、声、核测井系列,随钻井径、随钻地层压力、随钻核磁共振测井以及随钻地震,等等。有些 头的测量质量已经达到同类电缆测井仪器的水平。国际三大石油技术服务公司紧盯测井领域的随钻测井这一发展方向研制随钻测井仪器。斯伦贝谢的 列、 统、哈里伯顿的 统和贝克休斯的 统等均能提供中子孔隙度、岩性密度、多个探测深度的电阻率、伽马,以及钻井方位、井斜和工具面等参数,基本能满足地层评价、地质导向和钻井工程应用的需要。根据用户的需要,这些系统分别有各种不同的组合形式和规格,最常使用的 2 种组合是 马+ 电阻率,提供地质导向服务,结合邻近地层的孔隙度资料还可用于地层评价;马+ 电阻率+密度+中子,提供地质导向和基本地层评价服务[2,3,43 。 1.1 随钻测井数据传输技术_5|6] 泥浆脉冲遥测是普遍使用的一种数据传输方式,大多数随钻测量都采用泥浆脉冲遥测方式传输数据。泥浆脉冲遥测技术的数据传输速率较低,为 4~16 s,远低于电缆测井的传输速率。预计通过提高信噪比和优化调制解调,新一代的泥浆脉冲遥测系统的传输速率 可望提高到 50 s。电磁传输、声波传输和光纤传输 技术还处于研究和试验阶段。 1.1.1 电磁(输 电磁传输作为把 据从井下传送到 地面的一种替代方法,正处于发展之中。这种方法是双向传输的,可以在井 中上下行传输,不需要泥浆循环。 输的最大优点是不需要机械接收装置,缺点是低电磁波频率接近于大地频率,从而使信号的探测和接收 变得较困难。 输速率 与泥浆脉冲传输 速率相 当。但 输能用于使用空气、泡沫或泥浆的欠平衡钻井,这些钻井技术限制了泥浆脉冲传输技术的使用。近几年推出了 3 个新的 输系统:精确钻井康谱乐公司的 统;斯仑贝谢公司的 E 脉冲电磁传输系统; 哈里伯顿 司的电磁 统。 1.1 .2 声波传输 通过钻杆来传输声波或地震信号是另一种传输方法。声波遥测能显著提高数据传输率,使随钻数据传输率提高 1 个数量级,达到 100 s。声波遥测和电磁波遥测一样,不需要泥浆循环,但是,井眼产生的低强度信号和由钻井设备产生的声波噪声使探测信号非常困难。 钻头被用作 一个测量电极,真正做到近钻头测量。测量结果直接反映钻头处的地层信息 ,用于实时选择下套管和取心位置。 一体化的柱状电极提供高分辨率的侧向电阻率,称作环状电阻率,该测量围岩影响小。 电扣套上有 3个方位聚焦电极,提供详细的方位测量。这 3 个电扣沿仪器轴纵向排列,间隔 1 此提供 3 个探测深度的测量 ,确定了层边界方向和量化侵入剖面。测量结果显示为 3 个探测深度的全井眼电阻率成像图,用于探测薄层,构造倾角和裂缝分析,增强地质导向的精度。 1.2.2 随钻聚焦型电成像测井仪 贝克休斯 IN 司已开发并现场测试了一种高 分辨率、随钻聚焦型电成像测井仪 器提供全井眼电成像图,适用于导电性钻井泥浆(水基泥浆) 。在淡水泥浆环境 ( 0.6"5 Q·问)测试结果表明,仪器产生的成像图质量与电缆测井相当,但没有图像问隙。电缆测井中,这些问隙一般与成像仪器的极板有关。在更 高(R 200 Q·m)或更低(R ≈O.04 Q·m)矿化度的泥浆环境进行试验,也给出有用的结 果。 1.2 .3 超深电阻率随钻测井仪 [加] 斯伦贝谢公司推出的超深电阻率随钻测井仪的探测深度为 6.6~32 .8“(常规随钻测井仪器的探测深度还不到 3.3 还具有更大的径向响应,能够探测到距井眼数英尺以外的岩性特征和流体接触面。该仪器为模块化设计,有 2 个发射器和 1 个接收器(间距分别为 33 66 能以 3 种频率工作,提供 6 个独立的电阻率测量结果。用地层模型对这些测量结果进行反演,就可算出从仪器到具有电阻率反差的层界而的距离。仪器已经在北海挪威水域使用,为精确的地质导向和提高生产井采 1.1 .3 光纤遥测 美国圣地亚国家实验室已研制成功并试验过用于 光纤遥测系统。使用的光纤 电缆很细小 ,成本 低,可短时间使用,最后在钻井泥浆中磨损掉并被冲走。 在美国天然气研究所的测试中,光纤成功到在 915 m 深 处。光纤遥测技术能以大约 1 s 的速率传送数据,比其它商用的随钻遥测技术快 5 个数量级。 1.2 随钻电阻率测井 与电缆测井技术一样,随钻电阻率测井技术也分为 2 类:侧向类和感应类。侧向类适合于在导电泥浆 、高电阻率地层和高电阻率侵入的环境使用;感应类在低电阻率地层测量效果好,适合于导电或非导电泥浆侧向类随钻电阻率测井仪器开发较早,但有代表性的实用仪器为 2o 世纪 9o 年代中期推出的钻头电阻率测井仪( ,提供多个探测深度的聚焦电阻率测量;以及近年推出的新一代钻头电阻率仪 已开发的多家感应类随钻电阻率测井仪器测量原理相同,工作频率接近,发射线圈/收线圈间距和线圈系数量有差别。 1.2.1 新一代钻头电阻率测井仪(8] 图 1 为 器示意图。于侧向类随钻电阻率测井仪器,用于导电性钻井泥浆,提供 5 种问距的侧向类电阻率和 3 个探测深度的井眼电阻率成像资料。目前有 2 种规格的这种仪器,分别适用于为 6.75 8.25 钻铤 。 .上发射器 刑尤 电极 方位伽马雅 I 仪 野外 嗽挟正器 图 1 斯伦贝谢公司 器示意图 钻头被用作 一个测量电极,真正做到近钻头测量。 测量结果直接反映钻头处的地层信息 ,用于实时选择下 套管和取心位置。 一体化的柱状电极提供高分辨率的侧向电阻率,称 作环状电阻率,该测量围岩影响小。 电扣套上有 3 个方位聚焦电极,提供详细的方位测量。这 3 个电扣沿仪器轴纵向排列,间隔 1 此提供 3 个探测深度的测量 ,确定了层边界方向和量化侵入剖面。测量结果显示为 3 个探测深度的全井眼电阻率成像图,用于探测薄层,构造倾角和裂缝分析,增强地质导向的精度。 1.2.2 随钻聚焦型电成像测井仪 贝克休斯 IN 司已开发并现场测试了一种高分辨率、随钻聚焦型电成像测井仪 器提供全井眼电成像图,适用于导电性钻井泥浆(水基泥浆) 。在淡水泥浆环境 ( 0.6"5 Q·问)测试结果表明,仪器产生的成像图质量与电缆测井相当,但没有图像问隙。电缆测井中,这些问隙一般与成像仪器的极板有关。在更 高(R 200 Q·m)或更低(R ≈O.04 Q·m)矿化度的泥浆环境进行试验,也给出有用的结果。 1.2 .3 超深电阻率随钻测井仪 [加] 斯伦贝谢公司推出的超深电阻率随钻测井仪的探测深度为 6.6~32 .8“(常规随钻测井仪器的探测深度 还不到 3.3 还具有更大的径向响应,能够探测到距井眼数英尺以外的岩性特征和流体接触面。该仪器为模块化设计,有 2 个发射器和 1 个接收器(间距分别为 33 66 能以 3 种频率工作,提供 6个独立的电阻率测量结果。 用地层模型对这些测量结果进行反演,就可算出从 仪器到具有电阻率反差的层界而的距离。仪器已经在北海挪威水域使用,为精确的地质导向和提高生产井采 收率提供了重要支持。1.2.4 随钻电磁波电阻率测井仪器比较[8] 随钻电磁波电阻率测井仪测量电磁场的相位和衰减,这些测量信息可转变为视电阻率。对于介电常数的影响,各务公司一般假设测量结果只与地层电阻率有关,介电常数要么是地层电阻率的函数,要么为已知的常数。实际情况并不如此。对于 2 高频电磁波随钻测井测量时,地层介电常数变化对测量的结果影响不可忽略,各服务公司使用了不同的介电常数模型,对测量结果进行校正。 表 l 是贝克休斯、斯伦贝谢、哈里伯顿、精确钻井和 5 家服务公司的 5 种随钻电磁波电阻率测井仪器的技术指标对比。测量点如不特别说明,一般是指 2 个接收线圈的中点,在仪器上标为 0 它发射线圈和接收线圈与该中点的距离成为间距,在测量点 L 方的线圈的间距为“+”,反之,在下方的为“一”。符号“T”和“R”分别代表发射线圈和接收线圈。 一种对称的补偿性传播电阻率仪,使用 2 频率时,提供 2 对相位差和衰减测量;使用 400 频率时,提供另外 2 对相位和衰减测量。 2 500 率时提供 5 个间 距 的相位移和衰减测量。 供 5 个完全补偿的相位移和衰减测 量,仪器还有 1 个泥浆传感器,测量泥浆电阻率 R 。 对称性补偿仪器,使用 2 率时,提供 3 对相位差和衰减测量;使用 400 频率时,提 供另外 3 对相位差和衰减测量。A、 用 2 率时,提供 3 对相位差和衰减测量;使用 500 频率时,提供另外 3 对相位差和 衰减测量。 钻声波测井 随钻声波测井的实现比随钻电阻率测井、随钻密度、随钻中子测井要晚 4~6 年左右。1994 年斯伦贝谢公司首次推出随钻声波时差测井仪 里伯顿公司于 1995 年推 出 了补偿长源距随钻声波测井仪(20 世纪 9O 年代后期,哈里伯顿 司与 司联合研制成功一种新的双阵列单极 /偶极双模式随钻声波测井仪器(& )。近年,贝克休斯公司又推 出新型随钻声波测井仪 伦贝谢 公司推出新一代随钻声波测井仪 。 1.3.1 学特征参数探测仪 器有 1 个宽频带声源和 24 个接收器(6 组,每组 4 个接收器)。声源以一最佳的频率向井眼周围地层发射声能脉冲。当声能沿井壁传播时,接收器测量到波前。波前的速度直接受井眼附近地层环境特征的影响 ,系统用先进的嵌入技术将接收到的声波模拟信号转换为数字信号,得到地层声波时差( )。原始的和预处理的声波波形数据存储在精心设计的高速存储器内。 如图 3, )x 使用了电缆声波测井仪器中的几种常见设计方法。用一组圆柱形压电晶体全向发射器,对井眼和周围地层提供 360。的覆盖范围。声源能够以单极子和偶极子发射,在 率范围内调频。用 6向接收器阵列,间距 9 种全向结构类似于 电缆测井系统,使接收器阵列 与声源排成一条线,以实现径向多极子声源激发。从频率、信号幅度和相位匹配方面看,匹配的接收器的响应 对=F 在钻井噪声环境进行高质量的声波时差测量是非 常重要的 图 3 声参数探测仪 .3.2 新一代随钻声波测井仪 斯伦贝谢 公 刮新一代随钻声波测井仪 随钻声波测井的实现比随钻电阻率测井、随钻密 、8 、和 9 井眼,实时采集声波 纵波、横波时差数据。存储在井下存储器内的全波波形资料经过回放,进行后处理。这些数据可用于孔隙压力预测、气层探测、可动液体估算,等等。仪器在钻杆连接期间使用自动的静止测量进行质量控制。在这一短暂的无噪声环境,仪器的静止测量结果被传送到地面。 1.4 随钻核测并 1.4.1 随钻自然伽马测并[1 ] 随钻自然伽马测井是较早应用于钻井工程的一种技术,目前,几乎所有的随钻测井系列中都包含自然伽马测井。各家公司的随钻自然伽马测井的测量原理测量技术基本上类似。随钻自然伽马探测器一般采用闪烁探测器,测量地层伽马射线,其响应主要与探测器的性能、测速、耐 容器的几何形状/密度、伽马射线吸收系数、采样密度、泥浆密度、井径及钻铤的厚度等因素有关。伽马探测器一般都安装在离钻头不远的钻铤内部。测井速度和钻铤对伽马射线的衰减是主要影响因素,可影响到测量精度、地层分辨率和由谱线偏移造成的幅度变化。随钻 自然伽马测井资料的主要应用是帮助司钻识别地层,提供地质导向,预测地层异常压力及进行地层评价。 目前,随钻伽马测井仪器多为自然伽马能谱测井,仪器型号多样,适应于多种钻铤尺寸。 1.4.2 随钻密度和中子测并[1 ] 斯伦贝谢公司现在使用的随钻方位密度中子测井仪(随钻补偿密度中了孔隙度测井仪 (测量原理上与同类 电缆密度测井和中子测井类似,提供实时的视中子孔隙度、地层体积密度和光电因子数据,用以在钻井过程中描述地层孔隙度和岩性,为提高精度,这些测量都进行井眼补偿。 按方位测量岩石和流体性质,地层评价精度高,储量描述准确,诊断能力增强。仪器的放射性源安装在钻铤内,与 ·根 钛缆连接,万一钻铤卡在地层内,放射性源就容易通过钻杆的电缆打捞出来。包含 1 对超声传感器,用于提供多轴井径信息。近几年另有 3 种新的 I 度一中子仪器问世 :精确钻井康普乐公司新的随钻孑 L 隙度测井系统;哈里伯顿 司的补偿热中子 ( 方位岩性密度(;贝克休斯 司的先进孔隙度测井服务 () 1.4.3 随钻核磁共振测井[1 ~16J 哈里伯顿 司巳推出第 2 代随钻核磁共振成像测井仪( 州 D 按 2 种方式工作。①勘测测井(方式:对运动不敏感,在钻头行程 的大部分时间工作;指示孔隙度( 尚未对含氧密度的变 化进行校正)和 自由流体的存在;②砰价测井(方式 : 可对近井眼地层区的流体进行区分,确定孔隙度和自由流体体积,按该公司的电缆式 理方式对气的影响进行校正。改进包括测井方式 自动变换、有更高的分辨率、更高的信噪比、实时发送数据、测井质量控制、电池寿命增长以及环境额定值增大。 斯伦贝谢公司也已现场测试了其新的 N 仪器,仪器设计用于获得 丁 2 数据。该仪器含有 1 个运动传感器组件,用于识别不利的钻井运动情况。传感器信息可实时获得,可在钻井时矫正钻井活动,或者用于识别要反复进行扩跟以获得高质量数据的层段。仪器的磁场是轴向对称的。因此,在原始的 其可在井底钻具组合的任何位置添加 器。 贝克休斯 司的随钻核磁共振测井仪 径 6 用于 8% 8 井眼。为操作简单起见,据作业工序进行预先编程,测量较大范围的地层和流体性质。对于每一个选择的测量模式,原始数据在井下进行处理,计算的参数如孔隙度和粘土束缚水体积实时传送到地面。对于特殊应用,也可将用户定义的测量参数进行编程。所有的原始数据都存储在井下仪器的存储器内;仪器起到地面后,将数据取出以进行各种后处理。感器短节是一个独立的短节,泥浆必须流过该仪器才能工作。 1.5 随钻地震["] 斯伦贝谢公司的 统在钻井的过程中提供时间、深度、速度信息,帮助优化钻井决策、降低成本、减少事故风险。与以前那些靠钻头噪声产生地震时间的系统不一样的是,该系统使用常规的地面空气枪阵列,枪阵列通过最佳安装,使其最适合所钻的地层。统上安装了 1 个三分量地震检波器和水力检波器阵列,适于与 6 9 接箍。 该系统独特的“前视” 能力提供钻头前面 8 00O 之内地层的信息,数据的质足以对钻头前面和侧面的地层进行成像。系统的应用包括:预测孔隙压力、预测目的层或灾害层深度、帮助选择最佳的下套管和取心深度、优化泥浆比重、识别盐层、使井眼轨迹保持最佳。 哈里伯顿公司和 司已现场测试 了一种随钻地震测量系统(。由于井眼地震测量要求地面仪器与井下传感器之间保持精确的时间同步,这一问题目前还没有直接的解决方法,哈里伯顿公司的这一随钻地震测量系统使用一种应力补偿型石英晶体钟来解决这一问题,其温度转换点高于预期的最大井下温度。该种晶体的老化曲线通过长期测试得到充分描述,在使用过程中进行校正。在长期测试中还充分研究了震动的影响,测量到震动后用一个加速度系统对其影响进行校正 2 随钻测井资料的应用 2.1 地质导向 地质导向是用近钻头岩石物理和钻井工程响应参 数与模拟结果进行比较,实时交互式地调整水平井和大斜度井的井眼轨迹。该技术是指导非垂直井穿过最佳的地质目标,最大程度地开采储层石油,而不是定向穿入预先确定好的(可能不是最佳的 )地质位置。水平位移超过 8 000 m 的大位移水平井若不采用地质导向是无法钻成的。如前所述,地质导向最常用的随钻测井组合系统为“马+电阻率”,安装在钻头处或靠近钻头处。地质导向仪器短节装有探测近钻头电阻率、自然伽马和井斜的探测器、遥控遥测电路和电池。被测数据通过无线遥传给随钻测量系统。随钻测量系统装在变径稳定器上方。自然伽马和电阻率用于检测地质情况变化,井斜数据对井底钻具组合的任何变化给予警告,测出的任何井眼轨迹偏差,即时地通过泥浆脉冲调整稳定器刮刀片的内外伸缩,从而改变井底钻具总成的倾斜方向。跟踪目的层、预测地层界面是地质导向的重要一环,用近钻头电阻率跟踪目的层,用传播电阻率在高角度地层界面处的极化峰预测地层界面。 2.2 地层评价 钻井过程中,实时地层对比和评价有助于选择取心和下套管位置。由于 在泥浆侵入很浅的情况 下完成的,这些数据可实时地发现油气层。随钻测井主要用于大斜度井和水平井钻井。目前使用的测井解释和地层评价方法和模型主要是针对垂直井的情况而研究的,用于随钻测井资料的解释和评价时,有许多不适用的方面,尤其是大斜度井和水平井中地层各向异性普遍存在,常规测井解释评价方法没有考虑地层各向异性,解释评价结果往往存在偏差。国际三大石油技术服务公司目前使用的成像测井装备都包括各.自公司的随钻测井系列,相应的配套软件 I】P 也用于对随钻测井资料进行处
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