過套管電阻率測井技術的開發與應用

孫銘璐

（西安石油大學，陜西 西安710065）

測井即利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性進行測量后，獲得石油地質及工程技術資料的方法。傳統的裸眼測井無法測量出較深地層的電阻率，一項新的測井技術——過套管電阻率測井技術逐漸成為研究的熱點。這種技術通過測量變化的電阻率來確定地層參數和油藏動態變化，實現了高效的油氣藏檢測與評價，同時能夠減少儀器故障和井眼不穩定所伴隨的裸眼井測井風險，對于提高油氣采收率、延長油田開采壽命也具有積極作用。

1 過套管測井技術的開發

1．1 過套管測井技術的原理

過套管本身是一個巨大的金屬導體，其電阻率要比井眼的電阻率低很多，在向地層發射低頻電信號后，絕大部分電流沿著套管流到地面形成電極回路，只有小部分的電流會流入地表。檢測這一小部分流入到地表中的電流，并且計算出地層電阻率。這種技術一般采用0．01～10．0Hz之間頻率較低的交流信號，如果供電電極向套管通以極低頻率的電流為I。由于套管是良導體，絕大部分電流流入套管，而只有極少部分電流（泄漏電流ΔI）流入地層，進入地層的電流大小由地層的電阻率（Rt）決定。測量電極測出從套管泄漏流入地層的電流產生的電位差（U0），它與地層的電阻率成正比關系。

利用歐姆定律計算：

式中，K為測井儀器因子，根據井眼的實際情況確定；Rc為測量段套管的電阻。

1．2 過套管測井技術的測量模式

操作人員一般通過精細數據實測、粗略數據測量兩種模式相結合的方法對于地表電阻率進行測量。

1．3 過套管測井技術的測量方法

當下井測量儀器停在給定的測量點后開始進行測量，并且在每個測量點都測量兩次，即當電流電極A1和A2給套管輪流供電時都分別測量一次。為了使數據更加準確，也可以在同一深度上進行多次采樣，然后求出平均電阻率。

1．4 過套管測井技術的優點

（1）探測深度大

傳統的測井技術探測深度有限，大多只停留在沖洗帶，因此無法實現對于較深地層的油氣勘探。過套管測井技術相對于其他的測井技術，可以深入地層進行勘測。

（2）動態使用范圍廣

過套管電阻率測井技術的動態使用范圍更廣。通過對于同一井眼的多次跟蹤測量，可以有效監測生產和注水過程中的流體界面的變化以及儲油層的動態變化，進而增強測井評價的準確性。

（3）作業費用較低

這種過套管電阻率測井技術普遍使用價格較低的修井或完井鉆機，并且測量次數較少，作業費用較低。其評價效果較好，又可以節約大量的人力物力，因此這種技術的實際應用率日益提高。

2 過套管測井技術的應用

2．1 復查漏失的油氣層

隨著開采技術的不斷發展，開發初期被忽略或者錯判、漏失的薄儲層及差儲層成為油田二次開發工作的核心。利用過套管電阻率測井技術可以對于油田老井進行復查和重新評價，防止油氣層漏失。

2．2 評價儲油層的含油性

儲油層是儲存石油與天然氣的巖層，其孔隙體積中油、氣、水所占的體積百分比就是儲油層的含油性，也是油田開發的基礎。由于地表液體不同，其電阻率不同，即含油巖層的電阻率大于含水巖層的電阻率，因此，在不同的勘探階段，通過過套管電阻率的測量，再對比不同開發時期目的層電阻率的變化，可以了解油藏的開采狀況，進而較為準確地評價儲油層的含油性。

2．3 監測剩余油的飽和度

過套管電阻率測井技術是監測剩余油的飽和度最有效的手段之一，它可以在不同時期跟蹤流體界面位置以及飽和度的變化。用過套管電阻率評價地表油氣狀況必須先計算不同階段剩余油飽和度。其飽和度Sor的公式為：

式中，a、b分別為與巖性及潤濕性有關的系數；m、n分別為孔隙結構指數與飽和度指數，可通過巖電實驗分析資料求取；Sor為剩余油飽和度；R＇W為地層混合液電阻率，單位為S／m；RCHFR為套管井電阻率的視電阻率，單位為S／m；φ為孔隙度，一般用中子、密度及聲波三孔隙度交會的方式求取，而在實際過套管電阻率測井過程中，由于孔隙度變化極小，所以可以忽略不計。

2．4 實現網絡化的油藏管理

過套管電阻率測井技術為油田開發以及挖潛措施的制定提供了可靠的依據，減少了誤判、漏判的情況。隨著計算機技術的快速發展，對現有的井下傳感器進一步的網絡化改進，成為測井技術未來發展的關鍵。即把這種技術與先進的計算機神經網絡技術相結合，可以實現自動化的電阻率檢驗，幫助探測人員及時發現異常數據，同時也可以較為快速地選出最優的注水井點，并且實時監控采集過程，提高采收率，也是實現科學化油藏管理的重要途徑。

3 過套管測井技術的優化

3．1 減少套管自身缺陷

過套管電阻率測井技術一般采用金屬套管進行測量，存在氧化、腐蝕、射孔的缺陷。當套管材料發生變化時，測量結果也會隨之變化，大大影響了測井數據的精確度。因此必須加強對于新型套管材料的研究與探索，進而減少套管自身的氧化、腐蝕以及射孔現象，增強測量精度。

3．2 優化微弱信號采集技術

信號具有周期性和相關性，而噪聲具有隨機性，過大的噪聲會淹沒信號。測井儀器會發出較大的內部噪聲，影響信號的采集。過套管電阻率測井技術較其他測井技術的信號測量水平更低，因此這種技術難點就在于微弱信號采集及檢測技術。只有盡可能地抑制噪聲，才能取出有用信號，提高微弱信號的檢測信號比，利用時域信號處理方法以及應用Delta－Sigma技術的24bit數模轉換器來優化目前的微弱信號采集技術，同時采用更為先進的信息處理平臺對于極微弱信號進行低噪聲前置放大，并且使電極可靠地與套管內壁接觸，提高數字信號處理器與數模轉換器的精度，進而排除信號中的噪聲，減少測量誤差。

4 結 論

過套管電阻率測井技術是一項較為先進科學的測井技術，也是指導油氣田開發與開采的重要方法。這種方法具有更深的探測深度和更寬的動態探測范圍，能夠在不能進行裸眼測井的井眼中進行正常的測量活動，應用前景廣闊。但是，我國的測井技術起步較晚，儀器的精度與分辨率較發達國家還有一定的差距，因此有待于技術人員進一步的研究和試驗，減少誤差，進而提高測量儀器的可靠性、組合性、重復性以及一致性。

［1］ 呂 立．過套管測井技術探討［J］．中國石油和化工標準與質量，2012，（01）：86－87．

［2］ 萬吉慶．俄羅斯過套管電阻率測井技術應用效果評價［J］．物探與化探，2010，34（03）：362－366．

［3］ 張家田，季 靜，嚴正國．過套管電阻率測井微弱信號檢測時域方法［J］．西安石油大學學報（自然科學版），2006，21（06）：80－82．

［4］ 鄭 羽．俄羅斯過套管電阻率測井資料解釋方法研究［D］．大慶：大慶石油學院，2008．