測(cè)井新技術(shù)進(jìn)展綜述

1、測(cè)井技術(shù)作為認(rèn)識(shí)和識(shí)別油氣層的重要手段，是石油十大學(xué)科之一?，F(xiàn)代測(cè)井是當(dāng)代石油工 業(yè)中技術(shù)含量最多的產(chǎn)業(yè)部門之一，測(cè)井學(xué)是測(cè)井學(xué)科的理論基礎(chǔ)，發(fā)展測(cè)井的前沿技術(shù)必 須要有測(cè)井學(xué)科作指導(dǎo)。二十一世紀(jì)，測(cè)井技術(shù)要在石油與天然氣工業(yè)的三個(gè)領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展和提供服務(wù)：開發(fā)測(cè) 井技術(shù)、海洋測(cè)井技術(shù)和天然氣測(cè)井技術(shù)。目前，測(cè)井技術(shù)已經(jīng)取得了“三個(gè)突破、兩個(gè)進(jìn) 展”，測(cè)井技術(shù)的三個(gè)突破是：成像測(cè)井技術(shù)、核磁測(cè)井技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)。測(cè)井技術(shù)的兩 個(gè)進(jìn)展是：組件式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器技術(shù)、測(cè)井解釋工作站技術(shù)?！叭齻€(gè)突破、兩個(gè)進(jìn)展”代表 了目前世界測(cè)井技術(shù)的發(fā)展方向。為了趕超世界先進(jìn)水平，我國也要開展“三個(gè)突破、兩個(gè) 進(jìn)展

2、”的研究。一、對(duì)測(cè)井技術(shù)的需求目前我國油氣資源發(fā)展對(duì)測(cè)井關(guān)鍵技術(shù)的需求主要有如下三個(gè)方面：復(fù)雜地質(zhì)條件的 需求、油氣開采的需求、工程上的需求。1）復(fù)雜地質(zhì)條件的需求我國石油儲(chǔ)量近90%來自陸相沉積為主的砂巖油藏，天然氣儲(chǔ) 量大部分來自非砂巖氣藏，地質(zhì)條件十分復(fù)雜。油田總體規(guī)模小，儲(chǔ)層條件差，類型多，巖 性復(fù)雜，儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，物性變化大，薄層、薄互層及低孔低滲儲(chǔ)層普遍存在。這些迫 切需要深探測(cè)、高分辯率的測(cè)井儀器和方法，開發(fā)有針對(duì)性、適應(yīng)性強(qiáng)的配套測(cè)井技術(shù)。2）油氣開采的需求目前國內(nèi)注水開發(fā)的儲(chǔ)量已占可采儲(chǔ)量的90%以上，受注水影響的 產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的80%，綜合含水85%以上。油田經(jīng)多年注

3、水后，地下油氣層巖性、物性、 含油（水）性、電聲特性等都發(fā)生了較大的變化，識(shí)別水淹層、確定剩余油飽和度及其分布、 多相流監(jiān)測(cè)、計(jì)算剩余油（氣）層產(chǎn)量等方面的要求十分迫切。3）工程上的需求鉆井地質(zhì)導(dǎo)向、地層壓力預(yù)測(cè)、地應(yīng)力分析、固井質(zhì)量檢測(cè)、套管損 壞檢測(cè)、酸化壓裂等增產(chǎn)激勵(lì)措施效果檢測(cè)等都需要新的測(cè)量方法。二、測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀我國國內(nèi)測(cè)井技術(shù)發(fā)展措施及道路主要有兩條：一方面走引進(jìn)、改造和仿制的路子;另 一方面進(jìn)行自主研究和開發(fā)。下面分別總結(jié)一下我國測(cè)井技術(shù)各個(gè)部分的現(xiàn)狀：1）勘探井測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀測(cè)井裝備以MAXIS-500、ECLIPS-5700及EXCELL-2000系 統(tǒng)為主;常規(guī)探井測(cè)井以高度

4、集成化的組合測(cè)井平臺(tái)為主；數(shù)據(jù)采集主要以國產(chǎn)數(shù)控測(cè)井裝 備為主;測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用從油氣勘探發(fā)展到油氣藏綜合描述。2）套管井測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀目前，套管和油管內(nèi)所使用的測(cè)井方法主要有：微差井溫、噪 聲測(cè)井、放射性示蹤，連續(xù)轉(zhuǎn)子流量計(jì)、集流式和水平轉(zhuǎn)子流量計(jì)，流體識(shí)別、流體采樣， 井徑測(cè)量、電磁測(cè)井、聲測(cè)井徑和套管電位，井眼聲波電視、套管接箍、脈沖回聲水泥結(jié)膠、 徑向微差井溫、脈沖中子俘獲、補(bǔ)償中子，氯測(cè)井，伽馬射線、自然伽馬能譜、次生伽馬能 譜、聲波、地層測(cè)試器等測(cè)井方法。測(cè)井結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于測(cè)井工藝水平、儀器的質(zhì)量和 科技人員對(duì)客觀影響因素的校正。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用發(fā)展到生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和工程問題整體描述

5、與解決。3）生產(chǎn)測(cè)井資料解釋現(xiàn)狀為了獲得油藏描述和油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確的資料，許多公司都 把生產(chǎn)測(cè)井資料和其它科學(xué)技術(shù)資料綜合起來。不僅測(cè)得流體的流動(dòng)剖面.而且要搞清流體 流入特征，因此，生產(chǎn)測(cè)井資料將成為油藏描述和油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)最重要的基礎(chǔ)。生產(chǎn)測(cè)井技 術(shù)中一項(xiàng)最新的發(fā)展是產(chǎn)能測(cè)井，它建立了油藏分析與生產(chǎn)測(cè)井資料的關(guān)系。產(chǎn)能測(cè)井表明， 生產(chǎn)流動(dòng)剖面是評(píng)價(jià)完井效果的重要手段。產(chǎn)能測(cè)井曲線是裸眼井測(cè)井資料、地層壓力數(shù)據(jù)、 產(chǎn)液參數(shù)資料、射孔方案和井下套管設(shè)計(jì)方案的綜合解釋結(jié)果，其根本目的就是利用油層參 數(shù)預(yù)測(cè)井眼流動(dòng)剖面。生產(chǎn)測(cè)井流量剖面成為整個(gè)油層評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要方法。4）隨鉆測(cè)量及其地層評(píng)

6、價(jià)的進(jìn)展隨鉆測(cè)井化可。）是隨大斜度井、水平井以及海上鉆井 而發(fā)展起來的，在短短的十幾年時(shí)間里，已成為日趨成熟的技術(shù)了。如今隨鉆測(cè)井已經(jīng)擁有 了裸眼井電纜測(cè)井所擁有的各種測(cè)井方法。隨鉆測(cè)量（LWD）的進(jìn)展體現(xiàn)在：儀器尺寸更小;擴(kuò) 大了溫度范圍;出現(xiàn)了新的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。地層評(píng)價(jià)的最新進(jìn)展，尤其是隨鉆數(shù)據(jù)采集，改 善了地層數(shù)據(jù)的質(zhì)量，增加了數(shù)據(jù)量，并有實(shí)時(shí)地層評(píng)價(jià)功能，便于發(fā)現(xiàn)那些電纜測(cè)井難以 發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)層;此外，隨鉆測(cè)井縮短了鉆機(jī)的在用時(shí)間，從而在整體上節(jié)省了成本，提高了作 業(yè)效率。通過多年的發(fā)展，我國在碳酸鹽巖油氣層、火成巖裂縫性油氣層、礫巖油氣層、復(fù)雜巖 性油氣層、低孔低滲油氣層、稠油層以及水淹

7、層剩余油飽和度等測(cè)井方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 在生產(chǎn)測(cè)井方面形成了具有中國特色的生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)。在常規(guī)測(cè)井的資料分析、解釋方面， 處于國際先進(jìn)水平。測(cè)井前沿技術(shù)研究就是測(cè)井超前技術(shù)研究，也是測(cè)井創(chuàng)新技術(shù)研究，它 是發(fā)展測(cè)井高科技的基礎(chǔ)。三、測(cè)井前沿技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入上世紀(jì)90年代，世界測(cè)井的前沿技術(shù)有：成像測(cè)井技術(shù)、核磁共振測(cè)井技術(shù)、過 套管電阻率測(cè)井技術(shù)、地球化學(xué)測(cè)井技術(shù)、光測(cè)井技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)、組件式地層動(dòng)態(tài)測(cè) 試器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)一體化軟件集成平臺(tái)技術(shù)。這些開創(chuàng)性的研究對(duì)世界測(cè)井技術(shù)的發(fā)展將起著 主導(dǎo)作用。表1是三大公司成像測(cè)井技術(shù)概況：1）核磁共振測(cè)井阿特拉斯、哈里伯頓公司相繼在各自的地面測(cè)井系統(tǒng)

8、開發(fā)測(cè)井軟件配 接NUMAR公司生產(chǎn)的MRIL下井儀器。哈里伯頓公司于97年6月不惜以3億多美元收購 了 NUMAR公司。殼牌等油公司紛紛擴(kuò)大核磁共振測(cè)井的應(yīng)用規(guī)模，同時(shí)還加大了這方面 的技術(shù)投入。從1991年始，世界各地用NUMAR公司進(jìn)行測(cè)井服務(wù)逐年上升，其地質(zhì)效果 明顯。例如在北海某地區(qū)低電阻率巨厚砂泥巖層，常規(guī)組合測(cè)井解釋為水層，進(jìn)行MRIL儀 器測(cè)井后認(rèn)為孔隙流體水大部分為束縛水，判定為油層，經(jīng)射孔后證實(shí)為一高產(chǎn)油井。目前， NUMAR公司的MRIL新型儀器已經(jīng)能測(cè)量巖石總孔隙度、有效孔隙度、自由流體、巖石特 征參數(shù)及油/氣/水識(shí)別等，同時(shí)在開展綜合地層評(píng)價(jià)及雙頻研究，并已開發(fā)隨鉆測(cè)

9、井LWD的 核磁儀器。NUMAR公司聲稱希望用MRIL和電阻率儀器替代常規(guī)三組合測(cè)井（即補(bǔ)中、密 度、電阻率）。斯侖貝謝公司研發(fā)了新一代NMR電纜測(cè)井儀。該儀器是一只多頻的、偏心的、梯度場(chǎng) 測(cè)井儀。多采集模式可使儀器在單程測(cè)井中獲得近井眼地層的徑向剖面。儀器的探測(cè)深度增 大，可以更好地探測(cè)原生流體，并降低了對(duì)井眼不規(guī)則的靈敏度。斯侖貝謝公司還推出了一 種新的MRF多流體弛豫模型，可用于NMR儀現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)。通過對(duì)一組NMR數(shù)據(jù)的 聯(lián)合反演，MRF方法能對(duì)現(xiàn)代NMR儀探測(cè)的近井眼地層進(jìn)行詳細(xì)的地層評(píng)價(jià)，包括：沖 洗帶流體飽和度、NMR總孔隙度、總束縛水體積、原油粘度、鹽水T2分布及T1/T2比

10、、 原油T2及擴(kuò)散系數(shù)D的分布、估算經(jīng)過油氣影響校正的滲透率。2）成像測(cè)井技術(shù)上世紀(jì)90年代初，三大測(cè)井公司推出幾種成象測(cè)井方法和儀器。比較 成功的有：斯倫貝謝公司的陣列感應(yīng)成象測(cè)井，它給出二維的地層電導(dǎo)率圖象，可以直觀地 顯示地層電導(dǎo)率在軸向和徑向的二維分布。其分辨率在1ft，可識(shí)別厚層內(nèi)的非均質(zhì)性。新 開發(fā)出的AIT-H型儀器已組合于快速平臺(tái)系統(tǒng)，新三組合儀器串長(zhǎng)僅38ft，比常規(guī)三組合儀 器串（7590ft長(zhǎng)）大大縮短。斯倫貝謝公司的方位電阻率成象測(cè)井，它是利用方位電極陣列測(cè)量井周12個(gè)定向深電 阻率值，實(shí)際是一種陣列側(cè)向成象測(cè)井，其縱向分辨率為8in，探測(cè)深度接近深側(cè)向測(cè)井， 可用于定

11、量評(píng)價(jià)20cm薄層的含油飽和度;對(duì)火成巖裂縫油藏評(píng)價(jià)十分有用;也可識(shí)別地層的 非均質(zhì)性。斯倫貝謝的偶極子聲波成象測(cè)井，它可用于低孔、低滲的礫巖、火成巖等復(fù)雜儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、低電阻率油層評(píng)價(jià)，尤其對(duì)裂縫識(shí)別和識(shí)別氣層十分有用。阿特拉斯公司的高分辨率感應(yīng)測(cè)井儀，采用8種頻率測(cè)量，有利于進(jìn)行二維的實(shí)時(shí)反演 和趨膚效應(yīng)校正，縮短了反演處理時(shí)間。另外，還有西方阿特拉斯公司的多極子陣列聲波測(cè)井等。3）隨鉆測(cè)井LWD技術(shù)油田的低成本開采使得定向及水平井鉆探的應(yīng)用愈來愈廣泛。 由于LWD具有鉆井導(dǎo)向、快速直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，所以在定向/水平井的應(yīng)用十分突出。斯倫貝謝和哈里伯頓兩家公司的LWD測(cè)井制造技術(shù)和服務(wù)發(fā)展迅猛

12、，哈里伯頓公司于 1994年開始開發(fā)的pathFinder LWD測(cè)井系統(tǒng)包括自然伽馬、2MHz電阻率、密度、中子孔 隙度、井徑、聲波等。在定向測(cè)井服務(wù)中它們可以代替電纜測(cè)井而提供優(yōu)質(zhì)可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。斯倫貝謝公司的LWD系列包括聲波（SI）、電阻率（RAB）、陣列電阻率（ARC5）、密度中 子（ADN）等，它們組合起來構(gòu)成VISION475測(cè)井串，同樣也能適用于不同尺寸的井眼。此外，阿特拉斯公司的SWD儀以鉆頭為聲源、在地面或鄰井進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)研究為 LWD增添了新的內(nèi)容。4）地層測(cè)試技術(shù)地層測(cè)試作為重要的試井測(cè)量手段在斯倫貝謝、阿特拉斯、哈里伯頓 等公司都有新的發(fā)展，各公司具有代表性的儀器分

13、別為MDT、RCOR、RSCT。以斯倫貝謝公司的MDT（ModularFormation Dynamics Tester為例，其模塊化的結(jié)構(gòu)易 于拼裝，根據(jù)用戶的需求組成儀器串進(jìn)行作業(yè)。該儀器可由10個(gè)模塊中的部分或全部組成： 電源模塊、液壓功率模塊、單探頭模塊、雙探頭模塊、流體控制模塊、光電流體分析模塊、 多樣品室模塊、樣品室模塊、分隔器模塊、泵出模塊。其功能除測(cè)試流體性質(zhì)及地層參數(shù)外，還可為壓裂提供作業(yè)參數(shù)。另外，斯倫貝謝公司 已研發(fā)過套管地層測(cè)試器，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。阿特拉斯公司的RCOR儀也頗具特色，1in 的取樣直徑與巖心試驗(yàn)室分析設(shè)備兼容，低速高轉(zhuǎn)矩取心操作保存樣品特性，該儀器兼?zhèn)?/p>

14、水 平井取心能力。其地面圖形化直觀顯示，控制井下儀工作使操作更為簡(jiǎn)便。5）井間測(cè)井技術(shù)國外目前的井間測(cè)井技術(shù)主要是井間聲波和井間電磁波成象測(cè)井技術(shù)。井間聲波測(cè)井將聲源和接收器置于不同位置，信息量大，效果直觀有效。其縱向分辯率 介于地震勘探與電纜聲波之間，通常相鄰井距小于2000ft時(shí)的縱向分辨率為310ft。斯倫 貝謝的BARS和阿特拉斯的Seilink井間聲波儀器分別利用將聲源和接收置于不同位置，對(duì) 接收到的聲波信號(hào)進(jìn)行波譜分析，可得到裂縫識(shí)別、流體分布、地層走向等效果。同時(shí)，將 地震勘探、測(cè)井資料同聲波資料綜合運(yùn)用，可達(dá)到油藏綜合描述的目的。實(shí)例顯示，在井間間距400m進(jìn)行作業(yè)的測(cè)井資料顯

15、示出很好的地層層理剖面及裂縫 深度、走向。同時(shí)結(jié)合巖石聲學(xué)物理對(duì)地層的滲透率和各向異性進(jìn)行分析。斯倫貝謝公司在 井間電磁波測(cè)井技術(shù)上有新的發(fā)展。這種方法最初用于描述裂縫性結(jié)晶巖中的地下水流情 況，其工作方式有單井反射方式、井間反射方式、井間層析射線方式。目前的技術(shù)水平為 Rt=10000時(shí)探測(cè)深度為100m，其橫向分辨率可達(dá)0.5m，角度分辨率為45。四、正在發(fā)展的測(cè)井新技術(shù)1）過套管電阻率測(cè)井斯倫貝謝及阿特拉斯公司過套管（金屬）地層電阻率測(cè)井技術(shù)，用 于探測(cè)老井中漏掉的油、氣層，監(jiān)測(cè)油田剩余油飽和度的動(dòng)態(tài)變化。目前套管厚度及腐蝕對(duì) 測(cè)量結(jié)果的影響為主要研究課題。2）井下X熒光分析斯倫貝謝公司

16、開展的這項(xiàng)研究試圖為井眼流體分析提供新的測(cè)試 方法,目前MDT測(cè)試的LFA分析就是應(yīng)用的此項(xiàng)技術(shù)。3）地球化學(xué)測(cè)井斯倫貝謝公司研究結(jié)果認(rèn)為地球化學(xué)在巖性確定方面有其獨(dú)到的作用， 目前已推出ECS地球化學(xué)測(cè)井。4）地應(yīng)力分析 這項(xiàng)研究的目的是為鉆井和壓裂提供作業(yè)參數(shù)。5）儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)測(cè)井以中子發(fā)生器為放射源，綜合常規(guī)中子壽命、碳氧比能譜及氧活化 測(cè)井技術(shù)，開發(fā)出的新型儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)測(cè)井儀器用于監(jiān)測(cè)油/氣/水運(yùn)移和套管外流體移動(dòng)方向， 尋找竄槽，掌握儲(chǔ)集層油水運(yùn)移動(dòng)態(tài)，目前在國內(nèi)有應(yīng)用的此類儀器包括RST、RMT、PND、 RPM、PNN 等。6）持氣率計(jì)用伽馬源及伽馬探測(cè)技術(shù)測(cè)量井內(nèi)持氣率。目前斯倫貝

17、謝已推出GHOST 持氣率儀，SONDEX已推出GHT持氣率儀。7）井下攝像技術(shù)哈里伯頓公司應(yīng)用井下攝影、光纜實(shí)時(shí)傳輸至地面記錄，資料可以直 觀顯示井內(nèi)流體狀況、井眼狀況、工具位置等。8）水泥評(píng)價(jià)成像測(cè)井用多組探測(cè)器的信息綜合分析成像，用于對(duì)水泥膠結(jié)質(zhì)量進(jìn)行完 整評(píng)價(jià)。9）井斜三相流分析三相流分析技術(shù)在斜井、水平井中不同于常規(guī)垂直井。資料顯示： 水平井井斜變化1，實(shí)際含油飽和度為80%，按過去分析方法可能處理結(jié)果為含水80%。10）壓裂、射孔效果評(píng)價(jià)應(yīng)用聲波、放射性測(cè)量技術(shù)評(píng)價(jià)壓裂和射孔方位、深度等效果。11）測(cè)井解釋方法地質(zhì)條件發(fā)生變化，解釋的方法基礎(chǔ)也隨之變化。對(duì)水平井、非均質(zhì) 地質(zhì)的解釋

18、軟件也在應(yīng)用開發(fā)中。12）ON-LINE培訓(xùn)系統(tǒng)斯倫貝謝公司的在線培訓(xùn)系統(tǒng)頗有特色，對(duì)人員培訓(xùn)方式可能 發(fā)生較大變化。人員培訓(xùn)從實(shí)體模型演變?yōu)槟M器培訓(xùn)，直到現(xiàn)在開發(fā)的在線培訓(xùn)系統(tǒng)。在 線培訓(xùn)從成本節(jié)約、培訓(xùn)的及時(shí)性、培訓(xùn)效果較以前都有明顯提高。13）其他測(cè)井新技術(shù)井下雷達(dá)測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè)油田剩余油動(dòng)態(tài)，尋找油氣富集區(qū)， 確定油（氣）、水界面變化，描述油、氣藏裂縫分布特征;古地磁測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè)地層年代； 重力測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè)油、氣界面，判斷裂縫、溶洞，確定孔隙度，尋找天然氣層;低頻聲 波測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè)斷層、砂體、裂縫、溶洞，發(fā)現(xiàn)天然氣層聲-電測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè) 儲(chǔ)層滲透性，判斷孔隙流體性質(zhì)，確定油氣層含水飽和度;井間地震測(cè)井技術(shù)，用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ) 層流體流動(dòng)狀態(tài);隨鉆地震測(cè)井技術(shù)，用于探測(cè)井底地層巖性、構(gòu)造形態(tài)，指導(dǎo)鉆井