SDZ-3000測井平臺在中原油田的成功應(yīng)用

張正虎

(中原石油勘探局測井公司 河南濮陽)

SDZ-3000測井平臺在中原油田的成功應(yīng)用

張正虎

(中原石油勘探局測井公司 河南濮陽)

文章闡述了SDZ-3000快速測井平臺的組成、硬件結(jié)構(gòu)、軟件特征以及地面儀、井下儀的技術(shù)特點和優(yōu)點。累計50多井次的現(xiàn)場應(yīng)用表明,SDZ-3000快速測井平臺的可靠性、穩(wěn)定性、重復(fù)性以及與國內(nèi)同類儀器測井結(jié)果的一致性均滿足油田生產(chǎn)的需要,能更好的判斷中原油田的“三低一高”復(fù)雜地層,對認(rèn)識巖石三性關(guān)系和評價油氣顯示具有重要的作用。

測井平臺;地面儀;下井儀;中原油田

0 引 言

自從中國成為WTO中一員后,測井行業(yè)同樣面臨巨大的挑戰(zhàn)。隨后石油專家又提出“后石油時代”的概念,并且宣稱此時代很快到來。從國外市場看,中石化、中石油要想取得更大的發(fā)展,必須走出國門,實現(xiàn)跨國經(jīng)營戰(zhàn)略。而對方要求我們必須購買國外先進(jìn)的測井設(shè)備,或者與之合作勘探開發(fā)油氣資源,這就使我們很難有更大的發(fā)展。從國內(nèi)各大油田來看,都加大了隱蔽性、斷塊構(gòu)造等復(fù)雜油氣藏的勘探開發(fā)力度。要想取全、取準(zhǔn)這些地層的地質(zhì)資料,普通測井技術(shù)裝備已很難滿足各油田用戶的要求。因此中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所順應(yīng)形勢發(fā)展的需要,研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、高集成、高時效、高可靠的組合測井系統(tǒng)SDZ-3000快速測井平臺。本文闡述此測井平臺在中原油田的應(yīng)用情況。

1 中原油田的地質(zhì)特點

中原油田分布在豫、魯境內(nèi),油氣資源較豐富。和國內(nèi)其他油田不同的是大部分鉆井深度都在3 500 m左右,含油氣層較多、較深。主力層為沙二、沙三、中生界。主要為砂泥巖剖面,有中、粗砂巖、含礫砂巖油氣層,又有細(xì)砂巖,甚至粉、細(xì)砂巖油氣層,非均質(zhì)性強(qiáng),物性差。其為低孔、低滲、低壓的三低油氣田。由于分布面積廣、斷層多、儲層的測井曲線響應(yīng)特征呈多樣化,有中、高阻油氣層,有低阻油氣層;既有純水層,純油層,底水油帽層,又有比較多的油水同層。面對這樣得地質(zhì)特征,要想加快中原油田增儲上產(chǎn)的步伐,縮短測井時效,提高測井曲線質(zhì)量成為對測井公司的新的要求,同時對測井儀器提出了更高的要求。

2 SDZ-3000測井平臺[1、2]

2.1 地面儀部分

地面儀由采集箱、UPS電源、高壓電源、顯示器、記錄儀、計算機(jī)等部分組成。與原有測井地面系統(tǒng)比較,該系統(tǒng)的硬件資源智能化,前置機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)接口很靈活地控制外設(shè)工作,使得系統(tǒng)以后有靈活的適應(yīng)性和可靠性。

軟件系統(tǒng):采用多處理器分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),WINDOWS操作平臺[3];圖形化中英文提示操作界面,下井儀器串采集處理軟件可同時添加,在測井同時實時監(jiān)控井下儀的工作狀態(tài)、工作溫度等信息,可屏蔽任意單只儀器,提高一次測井成功率。采用數(shù)據(jù)庫技術(shù),提供一種經(jīng)濟(jì)有效的刻度文件、測井?dāng)?shù)據(jù)文件的管理方法。

硬件系統(tǒng):該系統(tǒng)配備兩臺PⅣ工控機(jī),主要完成數(shù)據(jù)處理工作。通過網(wǎng)絡(luò)與前置采集機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。前置采集機(jī)接收主機(jī)命令,控制系統(tǒng)硬件工作,利用雙口RAM和FIFO技術(shù),與各信號處理卡快速交換數(shù)據(jù) 、打包、傳給主機(jī)。前置采集機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn) I2C總線技術(shù),使得接口標(biāo)準(zhǔn)化,易于擴(kuò)展。深度系統(tǒng)利用馬丁代克雙輪在線式馬達(dá),公英制切換。

2.2 井下儀部分

2.2.1 技術(shù)指標(biāo)

井下儀最高溫度 175℃/2h;最大承受壓力 140 MPa;儀器外徑89 mm;儀器額定測速800 m/h;采用雙向曼徹斯特碼通訊方式;下井儀供180 V,50 Hz交流電;外殼采用不銹鋼和鈦合金材料。實現(xiàn)大滿貫組合測井。各儀器短節(jié)全部采用智能化接口,信號處理全部采用軟件數(shù)字化處理方法,極大提高了儀器的靈敏度和可靠性。整體結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設(shè)計,儀器連接方便。2.2.2 測量項目和方式

SDZ-3000測井平臺綜合了常規(guī)測井的全部儀器,注重更新測井方法和優(yōu)化電路設(shè)計;大大縮短了儀器的長度,改善了儀器的地層分辨率,對薄層的探測能力更強(qiáng)。整個系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),功能齊全,兼容性強(qiáng)。儀器全長約18 m。一次下井,可同時完成電極系、感應(yīng)(雙側(cè)向)、補(bǔ)償聲波、高分辨率聲波、微電極、微球、X-Y井徑、自然伽瑪、自然電位、補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度(或巖性密度)、連斜、井溫、泥漿電阻率等功能。極大地提高了測井實效。同時,地面測井系統(tǒng)對井下儀器串實時監(jiān)控。采用了脈沖編制技術(shù),實現(xiàn)了地面測井系統(tǒng)和井下儀之間的雙向數(shù)據(jù)通信,使得地面系統(tǒng)可隨時向井下儀發(fā)送控制命令,提高了石油測井可靠性。

3 SDZ-3000測井平臺在中原油田得應(yīng)用實例

SDZ-3000型測井平臺從移交到投產(chǎn),測井曲線合格率達(dá)100%,優(yōu)等率達(dá)85%以上。特別在對深井的測量驗證中,儀器可經(jīng)受相當(dāng)長時間高溫高壓,大部分儀器性能穩(wěn)定,極好地完成測井任務(wù),SDZ-3000不僅可以完成常規(guī)大滿貫測井,在鉆輸測井中也表現(xiàn)出色,組合能力強(qiáng)、實效快、曲線質(zhì)量較好。

3.1 常規(guī)井中的應(yīng)用

SDZ-3000測井平臺井下儀之間通訊采用標(biāo)準(zhǔn)總線方式,整體結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設(shè)計,不僅儀器連接方便,而且具有很強(qiáng)的組合擴(kuò)展能力。大部分電路采用了厚膜集成元件,儀器組合能力強(qiáng),儀器結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。在實際測井中其穩(wěn)定性和重復(fù)性好,分辨率和探測深度比過去儀器高,在中原油田測井中,能較好的解釋以往在曲線上不能說明的問題。為油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)提供了保證。由于SDZ-3000測井平臺提高了分辨率和探測深度,圖1是胡136-7測井曲線,圖1中微電極和雙感應(yīng)-八側(cè)向中的中感應(yīng)曲線都有明顯的鋸齒波狀。這些都給解釋人員進(jìn)一步認(rèn)識測井曲線提供了新的依據(jù)。通過對20口完井分析,與SKD3000儀器對比,SDZ-3000測井平臺大大縮短了在中原復(fù)雜井況下的施工時間,降低了全隊各崗位施工人員的勞動強(qiáng)度,減少了井口占用時間,降低了施工風(fēng)險,節(jié)約施工成本。由于公司引進(jìn)了SDZ-3000測井平臺,外部市場得以擴(kuò)大,公司加快了撤出不賺錢或利潤低的測井市場。2008年初,公司一舉競標(biāo)普光氣田的全部測井項目,這些都是由于測井平臺的引進(jìn),大幅度提高了測井時效,為甲方節(jié)省了大量資金,贏得了甲方的好評所獲得的。

圖1 胡136-7測井曲線

3.2 水平井中的應(yīng)用

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,一口水平井的成本約為普通直井的兩倍左右,但是水平井可以提高泄油面積,極大地發(fā)揮出儲層的潛能,提高原油的采收率。其產(chǎn)量可達(dá)直井的3～5倍,甚至更多。

為了提高油氣產(chǎn)量,中原油田加大了對水平井的開發(fā)力度。目前國際上有“濕接頭”式和“泵出”式鉆具輸送水平井測井技術(shù)。濕接頭式水平井測井技術(shù)是將測井儀器串和濕接頭工具連接到鉆具底部,利用鉆具將測井儀器串輸送到待測目的層的頂部,將在電纜頭上制作的泵下槍穿過旁通短節(jié)放入鉆具水眼內(nèi),靠泵下槍加重桿的重力和井隊泥漿泵壓力,使?jié)窠宇^的公頭和母頭完成機(jī)械和電氣連接。電纜與鉆桿同步起下,從而實現(xiàn)儀器測量。當(dāng)前可以在水平井中實施所有儀器的測井,而且測井精度高。

文234-平1井按照濕接頭式水平井測井工藝采用SDZ-3000測井儀器施工,使用Φ89 mm儀器,測井項目包括:雙感應(yīng)-八側(cè)向、自然電位、自然伽馬、聲波時差、補(bǔ)償中子,需要時還可以將連斜組合進(jìn)去。一次起下鉆完成了所有曲線的測量,提高了測井時效。圖2是文234-平1測井曲線從圖2所測曲線不難看出:測井能很好的反映中原地區(qū)地質(zhì)特征;所測曲線(特別是自然伽馬、補(bǔ)償中子)受鉆具和儀器居中情況影響較小;能很好地識別油氣層。

圖2 文234-平1測井曲線

3.3 水泥膠結(jié)測井中的應(yīng)用

水泥膠結(jié)測井是一種測量套管外水泥膠結(jié)情況,從而檢查固井質(zhì)量的聲波測井方法。其中CBL曲線檢查第一膠結(jié)面膠結(jié)情況,VDL檢查第二膠結(jié)面情況。膠結(jié)情況的好壞直接影響到產(chǎn)油量的高低,由于水泥環(huán)微環(huán)空、快速地層、儀器不居中等因素的影響,若儀器不能真實的反映膠結(jié)情況,就會得出不正確的結(jié)論,從而影響施工方案的正確制定。圖3是胡7-29井固井質(zhì)量解釋成果圖,從圖3中可以看出,胡7-29井第一膠結(jié)面膠結(jié)情況比第二膠結(jié)面好。資料驗收聲幅曲線重復(fù)非常好,其重復(fù)誤差符合資料驗收標(biāo)準(zhǔn)。下井儀線路部分采用厚膜功能模塊、單片機(jī)編程技術(shù)、內(nèi)置溫度傳感器;聲系部分采用液壓平衡式的金屬波紋管材料,不僅在井下耦合時間較短,而且可以有效地防止H2S氣體的侵蝕。

4 SDZ-3000測井平臺應(yīng)用評述[1～5]

SDZ-3000測井平臺測井系列全(勘探井、開發(fā)井、射孔、取芯、成像),測井可靠性、時效性高,適應(yīng)性強(qiáng),儀器的一致性、穩(wěn)定性高。X、Y井徑儀靈敏度高,其4條臂采用分動設(shè)計,互不影響,保證了4條臂都能較好地貼靠井壁,避免了因井徑臂聯(lián)動帶來的缺陷,即使井眼不規(guī)則或者在大斜度井中也可以較好地描繪井眼形狀,為固井隊準(zhǔn)確預(yù)算固井水泥量提供參數(shù);放射性測井、三孔隙度(中子、密度、聲波)曲線測量精度與EXCELL2000測井儀一致;感應(yīng)電阻率曲線變化趨勢與EXCELL2000基本一致;雙側(cè)向、微球的分辨率高于EXCELL2000。

圖3 胡7-29井固井質(zhì)量解釋成果圖

自然伽馬測井儀采用碘化鈉晶體(Φ50×300)、高性能光電倍增管和鈦鋼外殼,其靈敏度在國產(chǎn)和同類進(jìn)口儀器中最高。儀器結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定可靠,分層能力強(qiáng)。

感應(yīng)測井能應(yīng)用在各種性質(zhì)泥漿的井中。線圈系采用新設(shè)計和先進(jìn)工藝,溫度性能穩(wěn)定,一致性好。特別是在低電阻地層中,它產(chǎn)生的信號大,便于測量,顯示出較大的優(yōu)勢。但在電阻率較高的地層中,接收信號小,誤差較大。雙感應(yīng)-八側(cè)向下井儀具有深、中、淺三種不同的探測深度。同時附帶測量一條自然電位曲線。

雙側(cè)向采用單片機(jī)技術(shù)和厚膜電路技術(shù)提高了儀器的可靠性和技術(shù)水平。SDZ-3060(恒功率雙側(cè)向分系統(tǒng))短節(jié)為側(cè)向電路單元和側(cè)向的主極棒單元,聲波探頭作為上A2電極,SDZ-3070(連斜微球分系統(tǒng))連斜微球短節(jié)作為下A2電極,加長電極馬籠頭的上魚雷作為深側(cè)向的供電回路,這些構(gòu)成了深、淺側(cè)向的供電、測量單元。SDZ-3030(絕緣短節(jié))絕緣短節(jié)置于聲波探頭的上端和連斜微球短節(jié)的下端,保證了側(cè)向上下A2電極的長度和對稱性。完成深、淺側(cè)向功控電流源主流與屏流的監(jiān)控發(fā)射,深、淺側(cè)向電壓、電流的測量以及內(nèi)刻度電路的控制。采用可控功率控制方式,擴(kuò)展了測量范圍,提高了測量精度。

補(bǔ)償中子測井儀采用大、小兩種尺寸的He3管作為長、短源距探測器,長源距探測器測量計數(shù)率比常規(guī)中子測井儀提高好幾倍,所以統(tǒng)計起伏誤差相當(dāng)小,提高了測量精度。在砂泥巖剖面地區(qū)的分層能力有明顯的優(yōu)勢,而中原油田的地質(zhì)剖面恰為砂泥巖剖面,這就為準(zhǔn)確地認(rèn)識地層提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)。補(bǔ)償密度采用新的密度值、校正值計算方法。儀器性能穩(wěn)定,密度值和校正值測量準(zhǔn)確,測井一致性和重復(fù)性好。

補(bǔ)償聲波測井儀的線路部分采用厚膜功能模塊、單片機(jī)編程技術(shù)、內(nèi)置溫度傳感器。聲系部分采用金屬透聲窗和金屬波紋管結(jié)構(gòu),不僅可以縮短儀器在井下的耦合時間,還可以有效的防止H2S氣體對聲系的侵蝕,提高了聲系的可靠性。聲波探頭采用的是單發(fā)四收工作方式,時差測量采用軟件深度推移算法,縮短了聲波探頭的長度,同時也提高了縱向分辨率。聲波探頭采用單發(fā)射四接收結(jié)構(gòu),這樣有效地縮短了儀器的長度,使得使用和運輸更為方便,而且由于它間距小、接收晶體多,在測井的過程中還可以同時獲得兩條聲波時差曲線(高分辨聲波和補(bǔ)償聲波)。

5 結(jié)束語

SDZ-3000測井平臺在中原油田測井公司現(xiàn)場應(yīng)

用以來,實際測井50多口,不論大滿貫還是鉆輸,均取得合格測井曲線。為公司帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)使用方便、快捷,測井時有很強(qiáng)的組合擴(kuò)展功能,儀器連接方便,故障率低,大大提高了測井實效,降低了施工風(fēng)險。同時減輕了現(xiàn)場施工人員的勞動強(qiáng)度,深受中原油田測井公司歡迎。鑒于該平臺在測井中有諸多優(yōu)勢,相信有一個更廣闊的推廣應(yīng)用前景。隨著其功能不斷增強(qiáng)和完善,必將為油田的勘探和開發(fā)作出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所.SDZ-3000快速測井平臺技術(shù)使用說明書.2006(資料)

[2] 中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所.SDZ-3000快速測井平臺(電氣篇).2005(資料)

[3] 左中華,魏曉東.SJC-2B小井眼變密度測井儀及其應(yīng)用[J].測井技術(shù),2005,29(1)

[4] 丁次乾.礦場地球物理[M].東營:石油大學(xué)出版社,1992

[5] 黃隆基.放射性測井原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1985

Application of SDZ-3000 well logging platform in Zhongyuan oil field.

Zhang Zhenghu.

SDZ-3000C computerized logging system is a top end logging system to meet the domestic oil fields′needs.Several features have been described in this article,including the components of the system,the hardware and software features,and the technical innovations.We describes all units and points out the principle of this tool.The results by 50 wells show that the reliability,stability and the repetition of SDZ-3000 are as good as those of other logging instruments.SDZ-3000 can estimate“three-low one-high”complex formation in ZhongYuan oilfield very well,and can work well in knowing the relation of the rock-three-chacteristics and estimate the display of oil and gas.

well logging platform;surface system;downhole tool;ZhongYuan oilfield

P631.8+1

B

1004-9134(2011)03-0045-04

張正虎,男,1979年生,工程師,2003年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)電氣工程系電氣自動化專業(yè)。現(xiàn)在在中原石油勘探局測井公司從事測井儀器的使用和維修。郵編:457001

2010-12-15編輯高紅霞)

PI,2011,25(3):45～48

·開發(fā)設(shè)計·