石油測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉春艷，董雙波，閆方平，閆棟棟

(承德石油高等專科學(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

石油測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉春艷，董雙波，閆方平，閆棟棟

(承德石油高等專科學(xué)校石油工程系，河北承德 067000)

石油測(cè)井技術(shù)是發(fā)現(xiàn)油氣層、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)油氣藏的重要手段。主要介紹了目前石油測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀，介紹了從測(cè)井裝備和技術(shù)、測(cè)量方法、測(cè)量參數(shù)、測(cè)井資料應(yīng)用、測(cè)井評(píng)價(jià)、測(cè)井采集各方面的發(fā)展趨勢(shì)。闡述了基礎(chǔ)理論的應(yīng)用性研究、儀器制造、實(shí)驗(yàn)方法與手段、軟件開(kāi)發(fā)、科研開(kāi)發(fā)的組織管理等，提出采取自主研發(fā)、合作研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)等多種方式，提高自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，快速提升我國(guó)測(cè)井技術(shù)整體水平的思路。

測(cè)井;技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

1 測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)陸上的油氣勘探主要是構(gòu)造—巖性等陷蔽油藏、山前等復(fù)雜油氣油的勘探。使用傳統(tǒng)的較低分辨率、較差直觀性、容易出現(xiàn)多解性等的測(cè)井技術(shù)和方法，已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需要了。目前來(lái)說(shuō)大量需要深探測(cè)、高分辨率和高測(cè)量精度的測(cè)井儀器和解釋方法。測(cè)井儀器目前已經(jīng)經(jīng)歷了五次換代，近幾年來(lái)在國(guó)內(nèi)陸上油氣田主要使用的是第四代數(shù)控測(cè)井儀和第五代成像測(cè)井儀。

1.1 電法測(cè)井

電法測(cè)井是通過(guò)井下測(cè)井儀器向地層發(fā)射一定頻率的電流測(cè)量地層電位，從而得到地層電阻率的測(cè)井方法(如地層傾角測(cè)井、側(cè)向測(cè)井、感應(yīng)測(cè)井等)，還包括向地層發(fā)射電流測(cè)量地層自然電位的測(cè)井方法。

1.2 聲波測(cè)井

聲波測(cè)井［1］是通過(guò)測(cè)量環(huán)井眼地層的聲學(xué)性質(zhì)來(lái)判斷地層的特性、井眼工程狀況的測(cè)井方法，它主要包括聲速測(cè)井、聲幅測(cè)井、聲波全波列測(cè)井等多種方法。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、流體類型、應(yīng)力與裂縫的方位等。聲成像測(cè)井則是換能器發(fā)射超聲窄脈沖，通過(guò)掃描井壁并接收回波信號(hào)，采用計(jì)算圖像處理技術(shù)，將換能器接收的信號(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BE-1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個(gè)間隔繞儀器，放置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 核測(cè)井技術(shù)

核測(cè)井又稱為放射性測(cè)井，它是根據(jù)地層巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)，研究地層性質(zhì)、深測(cè)油氣等的一類測(cè)井方法。根據(jù)所使用的放射性源或測(cè)量的放射性類型以及所研究的巖石物理性質(zhì)，可將核測(cè)井方法分為兩類:以研究伽馬輻射為基礎(chǔ)的核測(cè)井方法稱為伽馬測(cè)井;以研究中子與巖石及其孔隙流體相互作用為基礎(chǔ)的核測(cè)井方法稱為中子測(cè)井。包括自然伽馬測(cè)井、自然伽馬能譜測(cè)井、密度測(cè)井、中子孔隙度測(cè)井等。

1.4 電纜地層測(cè)試測(cè)井

電纜地層測(cè)試是油氣勘探工作中驗(yàn)證儲(chǔ)層流體性質(zhì)、估算地層產(chǎn)能最為直接有效的測(cè)試方法。同一般的鉆桿測(cè)試相比，它具有簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)等著多優(yōu)點(diǎn)。其石英壓力傳感器可以快速準(zhǔn)確地測(cè)量地層壓力和溫度的變化;多探針測(cè)試器能直接測(cè)量地層的徑向和垂向滲透率;井下流體電阻率測(cè)量和光譜分析技術(shù)可快速判別流體類型和采集流體樣品。電纜地層測(cè)試主要用于建立單井壓力剖面、計(jì)算流體密度、確定氣、油、水界面、估算地層有效滲透率、了解地層內(nèi)流體性質(zhì)等。

1.5 隨鉆測(cè)井

隨鉆測(cè)井［2］是將測(cè)井儀器安裝在靠近鉆頭的部位，在鉆井過(guò)程中就同時(shí)測(cè)量地層各種信息的測(cè)井方法。它可通過(guò)測(cè)量地層傾角和方位、鉆頭方向、鉆壓、扭矩等對(duì)鉆探方向進(jìn)行定向控制。測(cè)量剛鉆開(kāi)地層的電阻率、自然電位、自然伽馬、密度、中子、核磁、聲波時(shí)差等。其測(cè)量結(jié)果避免了由于井眼擴(kuò)徑、泥漿入侵等一系列井下環(huán)境條件的影響?？蓪?shí)時(shí)提供地層和井身信息，對(duì)地層做出快速評(píng)價(jià)，優(yōu)化井眼軌跡和地質(zhì)目標(biāo)，指導(dǎo)鉆進(jìn)方位。特別是在疑難井、大斜度井、水平井中可以顯示出其相對(duì)于電纜測(cè)井方法的獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，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圍的應(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)是普遍使用的種數(shù)據(jù)傳輸方式為4～16 bit/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100 bit/s，不需要泥漿循環(huán)，光纖遙測(cè)技術(shù)傳輸速率達(dá)1 Mbit/s。

1.6 成像測(cè)井

成像測(cè)井主要提高了井下儀器采集的數(shù)據(jù)其信息量大，分辨率高，測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理用圖象和形式表現(xiàn)出來(lái)。成像測(cè)井系統(tǒng)由電成像測(cè)井儀、聲成像測(cè)井儀、核磁共振測(cè)井儀等下井儀器及數(shù)字遙傳系統(tǒng)、多任務(wù)數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)工作站等配套設(shè)備組成。與常規(guī)測(cè)井技術(shù)相比，成像測(cè)井對(duì)復(fù)雜油氣藏具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。它的儀器有:微電阻率掃描成像測(cè)井、陣列感應(yīng)、陣列側(cè)向、井周聲波、多極子陣列聲波、核磁共振等。

1.7 套管井測(cè)井

套管井測(cè)井能減少儀器故障和井眼不穩(wěn)定所伴隨的裸眼井測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)，另外，通過(guò)較少的測(cè)井次數(shù)和使用不太貴的修井或完井鉆機(jī)，套管井測(cè)井能顯著地降低作業(yè)成本。套管井測(cè)井在某些環(huán)境，如地質(zhì)和構(gòu)造已完全清楚的油田，能完全取代裸眼井電纜測(cè)井。國(guó)際測(cè)井市場(chǎng)上，套管井測(cè)井占總測(cè)井工作量的47%。

隨著面臨的油氣藏日趨復(fù)雜，對(duì)測(cè)井技術(shù)提出了許多新的、更高的要求。巖性油氣藏的勘探，要求測(cè)井主要解決有利相帶的劃分和分布預(yù)測(cè)、有效儲(chǔ)層與蓋層的識(shí)別與評(píng)價(jià)、油氣層的識(shí)別與油氣藏評(píng)價(jià)等方面的問(wèn)題;前陸沖斷帶勘探對(duì)測(cè)井的需求是有效儲(chǔ)層識(shí)別與評(píng)價(jià)、地應(yīng)力和地層壓力評(píng)價(jià)、井旁構(gòu)造分析、油氣層的識(shí)別與油氣藏評(píng)價(jià);疊合盆地中下部組合的勘探測(cè)井面臨的主要問(wèn)題為復(fù)雜巖性識(shí)別與組分確定、孔洞縫定性識(shí)別與定量評(píng)價(jià)、油氣層識(shí)別與油氣藏評(píng)價(jià)等;老區(qū)精細(xì)勘探要求測(cè)井能夠更好地重新認(rèn)識(shí)油水關(guān)系，發(fā)現(xiàn)新層系的油氣層，評(píng)價(jià)油氣潛力。

1.8 開(kāi)發(fā)測(cè)井

開(kāi)發(fā)測(cè)井指在油田整個(gè)開(kāi)發(fā)期間進(jìn)行的所有測(cè)井活動(dòng)。開(kāi)發(fā)測(cè)井的主要任務(wù)就是為油田儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)方案編制和調(diào)整、井下技術(shù)狀況檢測(cè)、作業(yè)措施實(shí)施和效果評(píng)價(jià)提供依據(jù)。開(kāi)發(fā)測(cè)井主要包括剩余油飽和度測(cè)井技術(shù)、注采剖面生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)、工程測(cè)井技術(shù)和井間測(cè)井技術(shù)等。

1.9 套管鉆井測(cè)井

套管鉆井測(cè)井［3－4］是在套管鉆井技術(shù)誕生后出現(xiàn)的新的測(cè)井模式。套管鉆井是一種新興技術(shù)，是一口井的鉆井和下套管同時(shí)完成的過(guò)程。這種技術(shù)就是用套管作為鉆桿，井眼鉆成功時(shí)，套管也下到了井下。套管鉆井技術(shù)正在發(fā)展之中，尚未成熟，因此，套管鉆井測(cè)井還處于概念階段。

2 測(cè)井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

測(cè)井技術(shù)經(jīng)過(guò)70多年的發(fā)展，特別是近十幾年來(lái)，油氣勘探開(kāi)發(fā)的新的需求成為測(cè)井技術(shù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了測(cè)井技術(shù)的發(fā)展，成像測(cè)井的新技術(shù)測(cè)井項(xiàng)目系列如陣列感應(yīng)成像測(cè)井、微電阻率掃描成像測(cè)井、偶極聲波測(cè)井、核磁共振測(cè)井、模塊式地層測(cè)試器等測(cè)井新技術(shù)以其針對(duì)性強(qiáng)、測(cè)量信息大且精度高的特點(diǎn)在油氣勘探的油氣儲(chǔ)層識(shí)別和評(píng)價(jià)中正日益發(fā)揮出重要作用，這些測(cè)井新技術(shù)在國(guó)內(nèi)陸上油田勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用顯示出其良好的應(yīng)用前景［5－7］。

1)測(cè)井裝備和技術(shù)向高可靠、高精度、高效率、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)新的地質(zhì)和工程環(huán)境的要求。測(cè)量方法向多源、多波、多譜、多接收器方向發(fā)展，測(cè)量參數(shù)由二維向三維成像發(fā)展，更大提高井眼覆蓋率，以適應(yīng)對(duì)地層非均質(zhì)測(cè)量的需要。通過(guò)各種傳感器集成，以及電子線路和電源共用，縮短儀器長(zhǎng)度，提高測(cè)井時(shí)效，降低服務(wù)成本。為適應(yīng)老油田開(kāi)發(fā)需要，套管測(cè)井儀器系列不斷完善和改進(jìn)。井下永久傳感器技術(shù)將更加成熟。隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式多樣化，數(shù)據(jù)傳輸率不斷提高，儀器可靠性更強(qiáng)。安全環(huán)保要求使非化學(xué)源的核測(cè)量探頭得到進(jìn)一步商業(yè)化應(yīng)用。

2)測(cè)井資料應(yīng)用由單井處理解釋轉(zhuǎn)向于多井綜合對(duì)比分析，以提高解釋符合率。由靜態(tài)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向于動(dòng)態(tài)分析，得到地層動(dòng)態(tài)信息。非均質(zhì)、各向異性地層的評(píng)價(jià)以及測(cè)井與其它資料的綜合應(yīng)用(如數(shù)據(jù)管理、測(cè)井——地震、地質(zhì)建模等)成為發(fā)展的重點(diǎn)。測(cè)井應(yīng)用軟件的采集、處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、解釋及應(yīng)用的功能一體化，適應(yīng)不同層次需要的應(yīng)用綜合化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和提高決策效率的信息網(wǎng)絡(luò)化;測(cè)井評(píng)價(jià)從目前的單井解釋和多井評(píng)價(jià)，發(fā)展為以測(cè)井為主導(dǎo)在地質(zhì)認(rèn)識(shí)約束下的具有多學(xué)科結(jié)合特征的油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)，為油氣勘探開(kāi)發(fā)提供重要保障。

3)測(cè)井采集向陣列化和集成化發(fā)展。變單點(diǎn)測(cè)量為陣列測(cè)量，以適應(yīng)復(fù)雜儲(chǔ)層非均質(zhì)的需要;變分散項(xiàng)目的測(cè)量為高精度組合測(cè)量，以適應(yīng)質(zhì)量和效率的需要;隨鉆和套管井電阻率測(cè)井系列不斷完善，應(yīng)用范圍不斷增加，以適應(yīng)復(fù)雜井況探井和老井測(cè)井評(píng)價(jià)的需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必定給我國(guó)測(cè)井技術(shù)帶更大的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。在今后的發(fā)展進(jìn)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的應(yīng)用性研究、儀器制造、實(shí)驗(yàn)方法與手段、軟件開(kāi)發(fā)、科研開(kāi)發(fā)的組織管理，測(cè)井科技發(fā)展必須要突出自主創(chuàng)新的作用，采取自主研發(fā)、合作研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)等多種方式，提高自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，快速提升我國(guó)測(cè)井技術(shù)整體水平，縮小與西方國(guó)家的差距。

［1］ 張相林，陶果，劉欣茹.油氣地球物理勘探技術(shù)進(jìn)展［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2006，21(1):143－151.

［2］ 楊云俠，龐巨豐.淺談中國(guó)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展方向［J］，科學(xué)實(shí)踐，2009(27):316－317.

［3］ Shepard S F.Casing Drilling:An Emerging Technology.SPE/IADC Drilling conference［J］.Amsterdam..2002，17(1):4 －14.

［4］ Kevin Bellman.Evaluation And Monitioring Reservoir Behind Casing［J］.Oilfield Review.Summer 2003:1 －9.

［5］ 王敬農(nóng)，鞠曉東.中國(guó)石油“十五”科技進(jìn)展叢書(shū)——石油地球物理測(cè)井技術(shù)進(jìn)展［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2006.

［6］ 方朝亮，吳銘德，馮啟寧.測(cè)井關(guān)鍵技術(shù)展望［J］.石油科技論壇，2005，(1):32－35.

［7］ 李國(guó)欣，劉國(guó)強(qiáng)，趙培華.中國(guó)石油天然氣股份有限公司測(cè)井技術(shù)的定位、需求與發(fā)展［J］.測(cè)井技術(shù)，2004，28(1):1－6.

Status Quo and Trend of Petroleum Logging Technology

LIU Chun-yan，DONG Shuang-bo，YAN Fang-ping，YAN Dong-dong
(Department of Petroleum Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

Petroleum logging technology is an important way of finding oil and gas layer，and of dynamic supervision on reservoir.This thesis mainly introduces the status quo of petroleum logging technology，and further points out the trend of petroleum logging in the following aspects，such as logging devices and technologies，logging methods，logging parameters，application of logging materials，logging evaluation，and logging collection etc.In the future，many aspects should be further strengthened，such as the application research of fundamental theories，the manufacture of equipments，experiment methods， software development， the organization and management of scientific research and developmentetc.Through adopting variouswayslike independent development，cooperative development，technology indraught etc.，independent innovation ability can be improved，and a great-leap-forward development can be realized，and China’s logging technology level can be rapidly increased.

well logging;technology status quo;development trend

TE15

A

1008-9446(2011)02-0012-04

2011-03-23

劉春艷(1981－)，女，四川省瀘州人，承德石油高等專科學(xué)校石油工程系助教，碩士研究生，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)方面的教學(xué)與研究工作。