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测井技术手册

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测井 技术 手册
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1一、概述测井技术是一种井下油气勘探方法,是准确发现油气藏和精确描述油气藏的重要手段,是油气储量及产量评估不可缺少的科学依据。测井技术是石油科技的一个重要组成部分,是石油天然气工业中高新技术含量最多的学科之一。测井技术,按作业方式划分,一般分为电缆测井和随钻测井两大系列;按作业性质划分,一般分为勘探测井(裸眼)测井和生产(套管)测井两大系列。 此技术手册包含勘探测井(裸眼)测井技术和生产(套管)测井技术两大系列的方法及资料处理解释三部分。二、 勘探测井技术(眼井测井一般是指勘探阶段的测井过程,是钻井作业结束未下套管之前实施的测井过程。利用裸眼井测井技术不仅可以划分井孔地层剖面,确定岩层厚度和埋藏深度,进行区域对比,而且可以探测和研究地层的主要成分、裂缝、孔隙度、渗透率、油气饱和度及流体性质、倾向、倾角、断层、构造特征和沉积环境与砂体的分布等参数。对于评价地层的储集能力、分析研究油气层等具有重要的意义。1.核磁共振测井技术( 代核磁共振测井技术是 20 世纪 90 年代世界石油工业重大技术进步之一。它基于一套全新的理论——核磁共振理论之上,仪器响应仅与岩石孔隙流体中氢核的含量与状态有关,能够得到与岩石本身矿物成分无关的孔隙度、束缚水孔隙度、自由流体孔隙度等信息,并能比较准确地估算渗透率,判别孔隙流体的性质和类型。这些特点使之成为解决复杂油气藏评价问题的重要方法之一。(1)核磁共振测井技术基本原理及其应用核磁共振测井测量的是氢核发生核磁共振后自由进动过程的衰减时间和振幅。振幅信息与探测区氢核的数量成正比,通过刻度可以获得地层孔隙度信息,它不受放射性源和岩性的影响。衰减时间又称为弛豫时间,包括纵向弛豫时间(T 1)和横向弛豫时间(T 2) 。弛豫时间的测量是核磁共振测井的主要内容。这种技术特别适用于泥质地层和薄层,在这种地层中用电阻率测井方法很难估算孔隙度和饱和度。可在井场完成增强的储层流体分析。核磁共振(井的一个最重要的贡献是能够量化估算束缚流体和自由流体,这对产能评估十分重要。在层状地层中,测量结果应对与层厚相当或小于层厚的参数变化有反映。量的垂直分辨率由天线长度、采集序列和测井速度决定。(2)核磁共振测井技术的应用环境俄罗斯 核磁共振测井仪系列是地磁场式核磁共振测井仪,采用预极化一地磁场自由进动的方法进行测量。这种仪器利用天然存在的地磁场作为恒定磁场,产生的信号太弱,并受到井内流体的严重干挠,因而在实际应用中受到很大的限制。列仪器不再利用地磁场,它采用永久磁铁在井眼外的地层中建立一个比地磁场强度大 1000 倍的均匀磁场区域,天线发射 冲序列信号并接收地层的回波信号。须用弓形弹簧、在线偏心器或动力井径仪进行偏心测量。列的2最新型仪器(3)核磁共振测井技术优点与应用现代核磁共振测井主要技术优势在于: (1)低电阻率油气层检测;(2)给出残余油分布;(3)总孔隙度与有效孔隙度测量不受矿物影响;(4)准确测量粘土束缚水、毛细管束缚水及自由流体体积;(5)能准确求出有效渗透率;(6)能解决孔径分布问题。(4)核磁共振测井影响因素与其它测井方法一样,核磁共振测井也受到许多因素的影响,主要有:1)井周非均质性影响,列仪器为极板型仪器,受井周非均质性的强烈影响。列仪器为居中型的,且其响应范围为同心的圆柱壳,受井周非均质性影响较小。2)温度影响,磁场强度与温度有关,因而 列测井仪都在一定程度上受温度的影响,需作温度影响校正。3)井眼流体和井壁不规则性影响,4)列仪器贴井壁测量,受井眼流体影响较小;列仪器居中测量,井眼钻井液的存在将对射频能量产生损耗,从而降低信噪比。当井眼不规则时,能会受到井眼流体的影响,而对于 仪器居中良好时,只要井径小于其探测柱壳的直径,井眼流体就不会对测量产生影响。5)测速影响,测井速度是影响核磁共振测井的一个重要因素。不同的核磁共振测量方式都需要一定的测量速度,超过这个速度,测量效果会受到很大影响。最析推出的核磁共振测井仪 过对测量方式的改进,使测井速度有了很大提高,可以与常规测井仪同速测量。2.微电阻率扫描成像测井( 0 世纪 80 年代中期首先推出微电阻率扫描成像测井仪(后来改进为四极板微电阻率扫描仪。1991 年发展为全井眼地层微电阻率扫描成像测井仪(90 年代中期,先后出现微电阻率扫描成像测井仪 面以 例简单介绍微电阻率扫描成像测井的测量原理。(1)微电阻率扫描成像测井测量原理量是通过电流回路完成的,电流回路为下部电极一地层一上部电极,交流电流由下部电极流人地层,回到上部电极,上部电极是电子线路的外壳。测井过程中,借助液压系统使极板贴靠井壁,由地面装置控制向地层发射电流,记录每个钮扣电极的电流强度及对应的测量电位差,它们反映了井壁地层的电阻率变化。量电流由三部分组成:高频成分、低频成分和直流成分。3高频成分反映了岩性及岩石物理性质的变化。在用探测深度与 似的定量电阻率对 像进行刻度时,使用“低频”成分。在用图像对裂缝、结构及地层进行定量分析时,需要对图像进行刻度。仪器的分辨率与极板钮扣电极的几何结构密切相关。电扣越小,分辨率越高;电扣越小,电极电流越小,要求仪器灵敏度越高,电扣越小,电扣与井壁之间泥饼厚度对分辨率影响越大;电扣周边绝缘环带宽度对仪器测量信噪比有影响,绝缘环带越宽,噪音愈低。大于仪器分辨率的地层特征用几个分辨率单元在图像上表示,小于仪器分辨率的地层特征,在图像上表示为相当于仪器标称分辨率的一个特征。像测井仪的周向分辨率,垂向分辨率都为 。(2)微电阻率扫描成像测井仪器简述及技术指标理论上讲,井仪只能在钻井液电阻率小于 50Ω·m 的水基钻井液中工作,为了得到高质量的图像,钻井液电阻率与地层电阻率的反差必须小 2000。(3)微电阻率扫描成像测井图像处理微电阻率扫描成像测井图像处理一般有以下几步骤:深度校正、图像生成、均衡处理、速度校正、标准化、图像显示。(4)微电阻率扫描成像测井地质应用经过一系列处理,电阻率图像代表沿井壁地层的电阻率非均质特征变化,反映岩性、孔隙结构和泥质含量变化,冲洗带的流体性质。微电阻率扫描目前主要应用有:裂缝识别和评价;薄储层评价;地层沉积环境分析;地层孔隙结构分析和地质构造解释;帮助岩心归位和岩性描述。3.阵列感应成像测井(0 年代初,首次推出阵列感应成像测井技术,与其它感应测井仪相比它有许多优点。可提供垂向分辨率为 1 6 条电阻率测井曲线,其探测深度从 10 120从电阻率、径向深度及体积分析等方面进行侵入描述;可识别井眼附近地层的侧向非均匀性;可以自身确定井眼钻井液电阻率或井眼尺寸等。90 年代末出现高分辨率感应和多道全数字频谱感应测井技术。阵列感应测井技术成为 90 年代重要的测井方法,广泛用于油气勘探与油田开发工作中。(1)阵列感应测井原理:阵列感应测井仪采用一个发射线圈和多个接收线圈对,构成一系列多线圈距的三线圈系。该仪器具有一个发射线圈和 8 组接收线圈对,实际上相当于具有 8 种线圈距的三线圈系,接收线圈对中包括一个主接收线圈和一个辅助接收线圈,后者的主要作用是补偿直耦信号。阵列感应测井主线圈距有 8 个,对测量信号进行井眼校正后,再经“软件聚焦”处理,可得出 3 种垂向分辨率(1 每种垂向分辨率又有不同的探测深度。(2)阵列感应测井软件聚焦合成与双感应测井仪采用线圈系聚集不同,阵列感应测井使用简单的三线圈系,此技4术采用“软件聚集” 。阵列感应成像测井仪由阵列探测器短节、发射器、电子线路短节、遥传短节、辅助测量探测器等部分组成。它可以在较宽的电阻率范围(00Ω·m)内使用。短阵列单元测量井眼附近地层的电阻率,而长阵列单元测量深部地层的电阻率。与过去的感应测井仪器不同的是,在正常的电阻率变化范围内,探测深度是不变的。同以前的感应测井仪类似,用一组刻度环完成 器的主刻度,并且 器在测井时进行连续的自动刻度。在高电阻地层,信噪比和探测器稳定性通常限制感应测井的精确度。浅探测曲线和高度聚集测井曲线对用于井眼校正的那些井眼参数很敏感。(3)阵列感应测井影响因素校正①井眼环境校正对 探测测井曲线,井眼校正是很关键的,其原始测量信号受井眼环境影响比常规聚集型感应仪器更严重,但由于阵列感应测量包含具有几种不同工作频率的多个接收阵列的丰富信息,其中也包含有井眼特征的信息,根据这些信息可以构成一种自适应的井眼环境校正算法。②深度校正在复杂井眼中,很难保主电缆测井井下仪器具有均匀的测井速度,电缆在测井使用中也会伸长,这些都会造成地面记录的测井数据在深度上不能很好对齐。深度不对齐得出的结果就不能反映井下地层真实情况。为了解决这个问题,改进的阵列感应测井仪增加了加速度计测量。根据加速度计测量值进行深度校正,可以解决深度对齐问题。③趋肤校正,在高电导率地层,需要进行趋肤影响校正。(4)阵列感应测井资料应用阵列感应成像测井的应用还在继续开发之中,这里只指出几种可能的主要应用: 研究钻井液滤液侵入地层的特性,划分渗透性地层; 分析钻井液侵入对各种测井响应的影响,确定侵入带流体驱替状况,研究储层完善程度。 确定原状地层电阻率:更符合实际情况。 根据阵列感应测井曲线,可以得出电阻率径向成像、钻井液滤液侵入剖面成像、侵入带混合液电阻率径向成像,详细研究油气饱和度径向分布。 评价薄储层:由于阵列感应测井能提供 1 向分辨率的一组曲线,可用于划分和评价薄储层。4.井周声波成像测井(周声波成像测井是以现代测井理论为背景,直观地反映真实地层的非均质性和响应方程的非线性的特点。它主要应用于确定地层的构造特征、沉积环境;描述原生5孔隙度和次生孔隙(如孔、缝、洞等);确定井眼的几何形态和井壁崩落情况,此外,它还能在套管井中确定套管厚度,了解套管是否变形和损伤。(1)井周声波成像测井基本原理井周声波成像测井,是以超声波扫描测量方式对井壁地层成像,反映井壁地层特征。它采用一个旋转式半球形聚集换能器,以脉冲回波的方式对井孔的整个井壁进行360°扫描测量,其方位采样间隔为 1.44°,垂向分辨率可达 0.762量的信号是井壁反射波的回波幅度以及回波传播时间。经定向后可获得按地理北、磁北或其它定向方式的井周声波幅度和传播时间图像。根据图像的差异可以识别出地层的岩性和地质特征。井周声波成像测井仪器包括声波探头、声波电子线路、扶正器和定向器等。50两个直径分别为 1.5 2.0半球组成,在不同的井径或钻井液状态下采用不同的发射器工作,以适应复杂的测井环境。由于岩石的波阻抗变化(由岩性变化、岩石物理性质变化以及裂缝、层理引起),将引起接收的回波幅度的变化。因此,在回波幅度上有一定的差异,根据图像的差异可以识别出岩性和地质特征。井壁地层声阻抗的变化(包括由岩性,物性的变化及裂缝、孔洞、层理等沉积构造引起的变化)使探头接收到的回波幅度发生变化,仪器将记录到的回波幅度以及回波传播时间(可转换成仪器至井壁的距离)按井周 360°显示成灰度或彩色图像。传播时间的变化,通常反映井径的变化,传播时间可以按声波在钻井液中的传播时间刻度成井径。幅度的变化通常反映地层的岩性、孔隙的变化或出现层理、节理、裂缝等地质现象。用以识别地层特征,计算地层产状等。(3)井周声波成像测井处理及解释基础及应用井周声波成像测井技术不但能在裸眼井中进行构造,沉积、裂缝、应力等方面的评价,还能进行孔隙度和薄层分析;而且它在套管井中可以进行井周套管厚度,水泥厚度,检查套管的破损情况和射孔情况。实践证明,井周声波成像测井技术是解决地质问题和工程问题的一种重要的测井方法,它在油气勘探开发和综合评价中具有广泛的应用前景。在直井中,水平裂缝、水平地层界面在井周声波成像测井图上显示为一条直线,而倾斜裂缝、倾斜地层则表现为一正弦波的特征。根据裂缝和层面等各种地质特征在井周声波成像测井图上的正弦曲线特征在井周声波成像测井图上的正弦曲线特征可以得到裂缝的走向和角度,地层的倾角和倾向。在钻井过程中,由于水平应力不平衡,可能引起在井壁两侧最小水平主应力方向上出现岩石崩落或井眼破裂,形成椭圆井眼。利用这种图像特征可以估计地层最大、最小水平主应力方位。这种图像特下在成像测井资料上十分容易划分出来。根据井周声波成像测井图像特征的几何形状可以得到不同地质特征的形态描述。这些资料对构造、储层分布、裂缝发育方位及地应力方位等方面具有十分重大的意义。(4)井周声波成像测井影响因素与其它测井方法一样,井周声波成像测井也受许多因素的影响,下面分别讨论井眼和钻井液因素对测井资料的影响。6井眼不规则度及仪器偏心影响,井壁不规则将导致声波不是按垂直与井壁入射,使反射波的传播路径和反射率与垂直入射的回波幅度和传播时间有一定的差异,导致资料的准确度下降;由于井眼的弯曲造成仪器的偏心,使仪器采集的资料在回波幅度和传播时间出现与实际特征不符的情况,将干扰解释的准确性。后一种情况可以通过利用传播时间加以校正,但前一种情况无法校正。钻井液影响,钻井液密度过大,一是导致钻井液对声波的衰减系数增大,二是导致反射系数变小,致使回波幅度低,影响幅度变化的主要因素为井筒的变化,地层的特征反映不明显,影响资料的分析。5.多极子阵列声波(全波列)测井( 极子阵列声波测井(产生是专门为解决慢地层(慢速、Δt 很大)横波资料获取问题的。许多油田遇到了松散砂岩是高质量储集层的情况。这些岩层纵波 Δt 大于 100μs/眼横波速度低于纵波速度,横波 Δt 值在松散地层中是很难确定的。由多极子阵列声波测井技术提供的低频偶极测量是求取这类地层横波慢度的好方法。(1)多极子阵列声波测井测量原理多极子阵列声波(井仪器由 2 个交错的声波阵列系统组成的。仪器包括两个间隔 306近仪器下部的单极发射器,两个单极发射器间放置两个间隔120偶极发射器,8 个间隔 65单极接收器和 8 个偶极接收器,偶极接收器间距也是 65交错在单极接收器之间。接收器与发射器的最小距离是 844最大距离是 1020为防止发射器与接收器之间的直接声传播,在发射器和接收器间装一个隔声体。隔声体有助于仪器定位并能进入水平井。隔声体一般是一个六瓣合式结构,所使用的瓣的数量由井眼条件决定,每瓣末端声波的失配对于整个操作频率范围的直接声传播起有效的隔离作用。极发射器运作与前面的不同,声波被向井眼的一面推又被从另一面拉,这两种不同的力的作用在井眼中产生挠曲波。在低频状态下,挠曲波以与横波速度接近的速度传播。探测挠曲波的接收器仅对于不同压力差灵敏。由于它们对轴对称应力场不灵敏,纵波和斯通来波的首波被压制,这是一个对于后续处理非常有用的特性。当频率发生变化时,挠曲波的速度也发生变化。低频时,挠曲波以横波速度在地层中传播。偶极阵列接收的频谱是发射器频率和地层响应的函数。在硬地层,其中心频率稍大于 3在软地层,中心频率约等于 1发射频率为 3,偶极测量约需要 10%的频散校正。用频率从 1 7散校正由软件自动完成。(2)正交偶极声波测井技术已开发成功正交偶极声波测井仪(器与 比,就单极测量来说,是一种更好的仪器,对于偶极测量更是如此。因为 计的接收器固定地安装在仪器心轴上,与仪器的心轴是去耦的,因此比 比有更好的信噪比。常规的 不再出现。使用 术,可以获得高质量的横波慢度,最大可达到 1100μs/声波偶极测井的应用扩展到所有慢地层范围。在引起横波分裂的地质特征介质中,如在裂缝系统(垂直或准垂直);构造活动区的现场主应力;地层层面不垂直于井轴等,应用 术会更好。7(3)多极阵列声波测井的主要应用(1)提高地震记录的解释质量和相关性;(2)确定储层孔隙度;(3)用异常压力区分地层;(4)(4)帮助识别岩性;(5)估算次生孔隙空间;(6)(6)估算储层渗透率;(7)与密度测井资料相结合标记储集层与周围地层的机械完整性;(7)识别裂缝;(8)(9)描述区域构造;(10)求岩层弹性常数,用于计算水力压裂高度、出砂时的采液压差限、射孔稳定性;(11)解决复杂的相关问题。6、介电测井技术(1)介电测井技术的原理介电测井方法是通过对井眼附近地层中传播的高频电磁波的幅度衰减和相位移的测量,可以得到与地层水矿化度无关的孔隙度和含油饱和度,从而达到判断水淹层,定量求解油层的目前含油饱和度等目的。 介电常数是描述介质极化能力的参数,它是影响电磁波在介质中传播特性的主要因素。表 2出了测井解释常见介质的相对介电常数值(介质的介电常数与真空介电常数之比即为相对介电常数,用 ε 。可以看出,油、水及矿物骨架之间的介电常数存在着较大差异。实验数据表明,水的介电常数与其矿化度基本上无关。因此,这种不受地层水矿化度影响的参数,对于判断水淹层十分有利。表 2常见矿物的相对介电常数和传播时间(兆赫)矿 物 相对介电常数 微秒/米砂 岩白云岩石灰岩硬石膏干的胶体岩 盐石 膏石 油天然气或空气泥 岩淡水(25℃)5~时,由于电导率对介电常数的测量会有影响,因此需要同时测量介电常数和电导率两个物理量,或者事先已知介质的电导率,以便对其影响进行校正。目前,依据所采用的电磁波的频率,测量介电常数的8方法可分为两种,一种是所谓的深传播测井,或叫 使用几十兆赫(25 兆,40兆,60 兆)的高频电磁波,测量电磁波通过地层后的幅度衰减和相位移,从而得到介质的介电常数和电导率;另一种是所谓的电磁波传播测井,或叫 使用高达1100 兆赫的电磁波,测量电磁波通过单位长度地层的传播时间和信号衰减率,然后求出地层的复介电常数,或直接进行解释。在水淹层测井评价中,所利用的主要是深传播测井,即 面简要介绍这种方法的测量原理和主要用途及应用条件。(2) 介电测井仪组合及测量目前,利用几十兆赫的高频电磁波的发射和测量来求取地层介电常数的方法很多,包括:(1)测定高频场幅度或幅度差的介电感应测井仪;(2)测定高频场幅度的射频介电与普通感应组合测井仪;(3)测定两种高频场幅度的双射频介电感应组合测井仪;(4)测定两种高频场幅度差的双频介电感应测井仪;(5)测量相位差的相位介电测井仪;(6)测量两种高频场相位差的双频相位组合测井仪;(7)测量幅度与相位差的幅度相位差组合测井仪;(8)测量幅度比与相位差的幅度比相位差组合测井仪;(9)测量相位差与幅度相对衰减的组合测井仪等等。(3) 介电测井的应用划分储集层;判断水淹部位、水淹厚度和水淹程度;定量解释其它有关参数。7.层动态测试技术( 1)技术原理电缆地层测试是在原有地层流体取样的基础上,吸收钻杆地层测试和钢丝地层测试功能发展起来的一种测井方法。它用电缆将压力计和取样筒下到井内,可以测取地层压力传播数据,采集地层流体样品,从而对地层作出评价。同一般的钻杆测试和钢丝压力测试相比,它具有简便、快速、经济、可靠的优点。块式地层动态测试器是新一代的地层测试装置,它改进了探测器、井下马达、各模块组合的技术及解释方法,模块式的结构设计满足各种不同应用的需要,从而显著地增强了该类仪器的功能。特别是石英压力传感器,可以快速、准确地响应压力和温度的变化,大大地减少了获取储层压力所需占用的井场时间。采用多探针测试器一个重大的改进是能直接测量较深部地层的渗透率,包括径向渗透率和垂向渗透率。通过使用井下流体分析技术可采集高质量的 体样品,并且精确的流量控制方法可选定测试和取样时的压降差。地面系统控制整个现场操作过程,包括井下仪器的功能实现以及压力数据的采集和处理等。使用将测井成功率由 30%提高到 90%。(2)应用层动态测试技术主要用来解决地层流体性质、识别地层压力测试等问题,层动态测试技术使测井成功率有很大的提高。8、井间电磁成像测井( 1) 技术原理井间电磁成像技术是在单井电测井技术基础上发展起来的测井新方法,它将发射器置于一口井中向地层发射电磁波,而将接收器置于另一口井中接收经地层传播过来的电磁波,通过对数据进行反演,提到反映井间油藏构造和油气水分布的二维乃至三维电阻率(或电导率)成像,从而能实现对井间地层电特性的直接测量和描述。还可以通过将发射器和接收器进行组合放在同一口井中测量,得到井筒周围9深处的电阻率成像,甚至可实现过金属套管测地层电阻率和成像。(2)应用井间电磁成像是当代地球物理领域发展的最前沿技术,是应用地球物理领域面临的跨世纪的重大攻关课题。其技术目标在于实现井间电阻率的直接测量,提供反映油藏油气水分布的二维乃至三维的电阻率成像。实现这一目标,不仅给测井技术的发展带来重大突破,而且会引发油藏研究方面的一场革命性的变化,并将产生巨大的经济技术和社会效益。 9、恶劣环境测井( 前为了提高采收率、延长油田开采时间,钻井深度日渐增加、侧钻井和多支井越来越多,这种环境要求测井系列承受更加的压力和温度。哈里伯顿的 列测井服务可以在温度达 500℉(260℃) 、压力 25000 磅/英寸 2(172400 千帕)的恶劣环境下采集到可靠的测井数据。典型仪器的外径仅 寸(米) ,列仪器也是在小井眼中测井的理想仪器。列测井可以提供用于准确的岩性识别、储层计算、裂缝识别、胶结评估、增产设计和时间/深度对比。所有 列仪器都可组合,一次下井节约宝贵的钻机时间。斯仑贝谢的“测井平台重新定义了高温高压的恶劣测井环境的界限,耐温 500℃、耐压 25斯仑贝谢最新技术设计的传感器性能可靠,可以得到高质量的、准确的地层评价数据,传感器可以放入电缆串中下入 30000 英尺的深井中进行测井。通过全套仪器附件、综合的测量方案和 作计划软件可以得到恶劣环境下的地层评价数据。仪器的设计使用了现代低能电子器件、耐温耐恶劣环境材料和内置温度探测器,整套仪器的模块式设计使构型可按工作要求进行组装。一种典型的组合包括:阵列感应仪、数字式单极声波测井仪、岩性密度仪、阵列孔隙度中子及自然伽马能谱仪。高级组合包括:阵列感应成像、数字井眼补偿或长源距声波、地层光电因子和体积密度、高能超热中子孔隙度、地层俘获截面和自然伽马等。这些感器采用先进的数字传感技术保证数据在 36000 英尺长的电缆中准确传输。该套仪器具有以下优点:准确的储层评估、精确的产层定位、准确的测量温度梯度、仪器坚固、传感器可靠、实时的数据速度校正、完全控制的钻杆传输作业、抗腐蚀、长时间的高温作业等。10、钻杆传输测井技术( 随着钻井技术的提高,大斜度井和水平井越来越多。在多斜度井和水平井中,用传统的电缆测井方法得到高质量的地层评价数据是不可能的。哈里伯顿的井(务为这种问题提供了新的解决方案。用钻杆将传统的电缆测井仪有效地传送到目的层。这种方法消除了许多与在井的大斜度或水平段中传送仪器相关的问题,同时消除了重泥浆、狗腿、地层膨胀、电缆键槽和仪器遇卡等产生的问题。哈里伯顿的钻杆传送服务可以进行:传统的裸眼井和套管井测井;地层测试和取心;垂直地震剖面;超声和电成像;水泥胶结和套管的检测等。在大斜度井和水平井,采用 务是一种经济的测井技术手优,与传电缆测井相比,可节约许多时间。务能提供作业时的泥浆循环,这减小了仪器遇卡的风险,进一步减少了井眼坍塌。为了提供更好的服务,哈里伯顿公司为 门设计了一些新型坚固的仪器,例如:钻底监视器,监视 器串的实际下井情况,通过测量一些参数(深度、测速、仪器所受压力/张力等)显示钻底情况;张力恒定的绞车,通过检测电缆张力用钻杆移动自动调整电缆移动;独特的锁扣设备设计将电缆10接至测井仪或解开。哈里伯顿的 务已成功的在数百口大斜度井和水平井中完成了测井。11、随钻测井(术( )随着定向井、丛式井以及水平井技术的不断发展,随钻测井技术的应用也越来越广泛。目前的随钻测井系统包括声波、钻头位置电阻率、阵列电阻率以及密度中子等,组合起来构成 井串,可在不同尺寸的井眼环境中应用。哈里伯顿公司的测井系统包括自然伽玛、2阻率、密度、中子孔隙度、井径以及声波测井等。阿特拉斯公司的 以个别头为声源,在地面或邻井进行测量,为随钻测井增加了新的内容。 随钻测井技术已经不是单一的一种技术,它是一系列技术的综合。与电缆测井技术相比,随钻测井技术不论是在数据采集还是在应用方面都有许多优点,不必叙述。随钻测井技术的发展同电缆测井技术一样迅速。随着电子、信息技术的发展,随钻测井技术得到了前所未有的发展。核磁共振测井系列、声成像测井系列、电成像测井系列都在向随钻测井方向发展。最新的 眼成像技术,将井下成像数据进行 50 倍压缩后,用修正的泥浆遥测技术将数据实时传送到地面,在地面计算机中将数据解压后分析处理。这种实时成像技术可以在钻开地层几分钟之内对地层结构和井眼稳定性作出评价;地质导向作业将受益于该项新技术, 井服务公司开发出一种新的全波 ,其特殊的设计使仪器在慢速地层中也能测量横波波速,仪器包括两个相反的 7 接收极阵列和两个可编程的多频发射极。发射极由两个独立的频率激发,仪器可激发出高阶井眼模式,使在很慢速的地层中也能测量横波波速,而传统的单极型 则不能提供该测量。磁共振随钻测井仪(在研发当中。为核磁共振测井随钻测量做好了技术准备。新近研发的核磁共振新仪器改进了天线结构,减少了等待时间,体积比现有仪器短许多。这种仪器特别适用于泥质地层和薄层,在这种地层中用电阻率测井方法很难估算孔隙度和饱和度。今后的仪器开发将集中在 可应用的仪器,和新的减少速度影响的传感器。12、过套管电阻率测井( (1)技术原理该技术是将电流透入套管,少量电流小泄漏到地层,用一组阵列电极紧贴套管壁,测量漏失到地层中的电流,并以此确定套管后面的地层电阻率。(2) 应用此技术主要用于在套管井中进行电阻率测量,解决油气水层的划分问题,特别是在老油田中寻找漏失的油气层有特殊意义,可用于老油田挖潜提高采收率。此技术在生产井、注水井和监测井中用成功地完夸了测量,其结果与裸眼井电阻率曲线相比,具有较好的一致性,现场测井曲线表明:其测量结果具有可重复性,并可直接与钻井时纪录的地层电阻率相比较。仪器的数据可清楚地识别出枯竭层和未波及层。用过套管测井技术可提高对漏失油气和油气运移的评估。该技术是目前主要的过11套管探测,但新的过套管电阻率测量具有且过核测量的两大优点:探测深度(2~10米)和动态范围宽,它正被业界广泛认可。这种新测量方法可应用于:在低孔隙度或低矿化度地层中进行油藏监测、在妨碍裸眼井测井曲线采集的不稳定井下条件下进行的地层评价、以及对漏失油气的识别。1213.电阻率测井技术( (1)普通电阻率测井原理电阻率测井就是沿井身测量井周围地层电阻率的变化。为此,需要向井中供应电流,在地层中形成电场,研究地层中电场的变化,求得地层电阻率。把供电电极 A 和测量电极 M,N 组成的电极系放到井下,供电电极的回路电极 B(或 N)放在井口。当电极系由井底向上提升时,由 A 由极供应电流 I,M,N 电极测量电位差 КΔU 的变化反映了周围地层电阻率的变化。通过变换,即可测出地层的视电阻率。这样就能给出一条随深度变化的视电阻率曲线,可用下开表示: 在实际测井时,由于地层厚度有限,上、下有围岩,对于渗透性地层又会形成侵入带,各部分介质的电阻率不同,实际上是非均匀介质。因此,用上式得出的电阻率不等于地层的真电阻率,称为视电阻率 在一定程度上 常,地层真电阻率越大,视电阻率越高。所以,在井内测量的视电阻率反映了井部面上地层电阻率的相对变化,可以用来研究井部面的地质情况和划分有用矿产带。(2) 电极系通常把井下接在同一线路中的电极叫作成对电极,把地面电极与井下电极接在同一线路中的电极叫作不成对电极。根据成对电极与不成电极间的距离,把电极系分为两类。1)梯度电极系不成对电极与其与相邻成对电极间的距离( 或 )远大于成对电极间的距或 )的电极系称为梯度电极系,成为电极的中点为 O,叫作记录点,梯 点对应深度处的视电阻率。不成对电极到记录点的距离(或 ) ,称为梯度电极系的电极距,用 或 L 表示。电极距和记录点是电极系)电位电极系不成对电极与其相邻成对电极间的距离( 或 )远小于成对电极间的距离或 )的电极系叫作电位电极系。不成对电极到其相邻成对电极的距离(叫电极距,用 或 L 表示, 的中点 O,称为记录点,电位电极系 点所在深度处的视电阻率。当成对电极 距离很大时,N 点电极对测量结果已无影响,这样的电极系称为理想电位电极系,其视电阻率可用下式表示: 上式表明,所测视电阻率与 M 电极的电位成正比,这也是电位电极系命名的依据。(3)微电极测井采用两个电极距很短的电极系,一个是微电极系() ,电极距为 一个是微电梯度电极系( ,电极距为 验证明,微梯13度的探测范围约为 4~5电位的探测范围约为 7~9于电极系很小,钮扣电极装在一块极板上,用推靠器把电极压向井壁,使电极与井壁直接接触。 (4)应用 为了在一个油田或一个地区研究地质剖面、构造形态及岩相的变化,选用一个或两个电极系对全井段进行测量,这种测井叫作标准电测井。我国用 的电位电极系和 的梯度电极系测量。同时还测量自然电位和井径,形成标准电测井曲线。标准电测井要求在全区采用相同的横向比例和深度比例(通常用 1:500 的比例尺) 。标准电测井在地质和工程上应用较多,井径曲线可用于横向测井及组合测井分析井径的影响。由于微电位和微梯度电极的探测范围不同,电极尺寸很少,通常用实际的办法在已知电阻率的溶液中求得两个电极的电极系常数,使得在均匀介质中测量的结果相同。对于渗透性地层,由于在极板与地层之间隔着泥饼,通常泥饼电阻率小于地层电阻率。微梯电极距短,受泥饼影响大,而微电位受泥饼影响小。因此,微电位的幅度大于微梯度的幅度,形成正幅度差。凡是渗透性地层微电极曲线有明显的正幅度差;而对于非渗透性的泥岩层段,微电位和微梯度曲线基本重合或显示很小的正、负不定的幅度差,对于致密的渗透性地层,微电极曲线显示负幅度差。微电极测井是一种重要的方法,主要用于划分渗透性地层,确定地层界面,一般可划分厚度为 20地层,条件好的可划分 10地层,所以微电极曲线是划分油气层有效厚度的重要手段。14.侧向测井( 用普通电极系(梯度电极系和电位电极系)测井时,受围岩和钻井液影响显著,尤其在盐水外井液中井中,供电电极流出的电流大部分为井内钻井液分流,测出的视电阻率曲线难以反映地层真电阻率的变化,因此推出了侧向测井,也叫聚焦测井。开始为三侧向测井,后来研制了七侧向测井,现今已发展了双侧向测井,双侧向一微球形聚焦测井已成为盐水钻井液和高电阻率地层剖面的必测项目。(1)侧向测井(三侧向)的原理三侧向测井的电极系由主电极 1、A 2构成,电极呈圆棒状。我国曾使用过主电极 蔽电极 2各长 0和 绝缘环,A 1与 量时,A 0电极通以恒定电流 1和 过自动调节,使得 2电极的电位与 而迫使 小了井和围岩的影响,提高了纵向分层能力,测得的视电阻率 示为: 0中 U——电极表面电位;主电流;K——电板系常数,可用理论计算方法测得,也可用实验方法求出。三侧向测井视电阻率,曲线对地层中点呈对称形状,视电阻率极大值恰好位于地层中点。为了能够进行组合测量,探测侵入带和原状地层的电阻率,又提出浅探测三侧向测井(简称浅三侧向) ,除保留深三侧向的 2作为屏蔽电极外,在 2的外端又加上回路电极 2,极性与 1、A 2相反,A 0、A 1、A 2电极流出的电流进入地层后不远,就会流向 2电极,因此使其探测深度变浅,从而达到探测侵入带电阻率的目的。14(2)七侧向测井七侧向测井由主电极 对监督电极 2、M’ 1和 M’2及两个屏蔽电极 2构成如图 1示,电极呈环状,每对电极相对 短路相接。测量时 0屏蔽电极 2流出相同极性的屏蔽电流 过自动调节,使监督电极 ’1(M 2和 M’2)之间的电位差为零。因此,无论从 2来的电流都不能穿过 ’ 1(M 2和 M’2)之间的介质,迫使电流沿径向流入地层。主电极的 盘的厚度约为 (O 1和 的中点) 。七侧向的视电阻率可用下式表示:1'2'0中 U M—— M’1)电极相对远处 N 电极的位;——电极系常数,可以根据理论计算、电模型或实验方法求出。上述七侧向测井又称深七侧向测井,其探深度较大。为了研究井壁附近侵入带的电阻率,又提出了浅七侧向测井,除保七侧向的七电极外,在屏蔽电极 2的外侧,加上了回路电极 2,B 1、B 2电极的极性与
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本文标题:测井技术手册
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