主流噪聲測井儀的分析與應用

余世凸 何宗斌 曹文倩 劉寧培

摘?要：由于油田挖潛和上產的需要，套后生產井測井的潛在需求一直很大，封漏、找竄、注入產出剖面評價等作業(yè)一直備受重視。而噪聲分析儀可以很好分析解決類似的問題，新一代的噪聲測井儀器利用頻譜分析技術，通過對井下噪聲頻率譜和噪聲強度的成像分析，能夠清晰地識別流體流動產生噪聲的來源，有效識別竄槽的位置以及注入產出的有效層位，為后續(xù)的工程作業(yè)提供有效的指導。

關鍵詞：噪音儀;頻譜分析;壓差

目前的噪聲測井儀器已經(jīng)從傳統(tǒng)的紀錄幾條頻率曲線的常規(guī)噪聲儀器發(fā)展到頻譜噪聲測井儀器，儀器能夠紀錄完整的二維頻譜數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的處理，可以清晰地呈現(xiàn)隨深度位置變化的完整的頻譜圖像，對于后續(xù)的解釋分析更加方便和直觀，結果也更精確。但目前國內外對于噪聲頻譜測井資料的處理解釋評價解釋方法仍然停留在定性分析的層面，沒有充分發(fā)揮出噪聲頻譜測井的應用潛力，也制約了噪聲頻譜測井儀器的廣泛應用。尤其在現(xiàn)階段條件下，海外的很多油田的生產井大部分為水平井并且為篩管完井，對于這種完井方式，在注入和產出剖面的評價方面水平井陣列生產測井儀器MAPS的應用受到了很大的挑戰(zhàn)，由于套管和篩管之間存在環(huán)空，篩管外存在管外流動，因此井筒中流動的液體中的油氣等輕質相大部分在環(huán)形空間的上部流動，而在篩管內的MAPS儀器無法探測到篩管外環(huán)形空間的流動情況，影響最終的定量評價。由于噪聲頻譜測井儀器探可以探測到篩管外以環(huán)形空間及地層內的流體流動信息，因此要更好地了解篩管完井條件下井下的生產情況及確定產層位置，需要MAPS+NTO組合的方式來實現(xiàn)對井下流體的流動狀態(tài)進行有效的識別，對異常情況進行診斷[3]。鑒于目前我們的NTO噪聲儀器頻譜數(shù)據(jù)的處理解釋方法不成熟，無法對目的層位的注產情況進行有效的定量評價，限制了其在生產井中尤其是大斜度井和水平井中的有效應用，因此迫切需要開展噪聲頻譜數(shù)據(jù)的處理解釋方法的研究工作，以滿足生產需求。

1 國外主流噪聲儀的分析與比較

如下是幾種常見的幾種噪聲測井儀：

1.1 NTO（數(shù)字噪聲儀）

對于數(shù)字噪聲儀（NTO）他是一種靈敏的檢漏儀，對套管井內外的流動探測非常有效。能很好的監(jiān)測液體或氣體泄漏時在竄槽或穿孔中流動的聲音，并將井下監(jiān)測的噪聲數(shù)據(jù)化發(fā)送到儀器上從而提供井下噪聲的定量測量。泄露井可能損害環(huán)境，造成生產損失，解決這一問題成生產測井中不可或缺的一部分。而NTO可以與其他Sondex的電纜儀器（如伽瑪射線、壓力、水泥膠結、卡尺、金屬層）相結合、也可以多個NTO串在一起使用，因此該儀器可以以最小額外成本完成套管測井檢測（如生產測井、水泥評估或套管檢查），來驗證井下部件的完整性并且能夠有效且高效的精確定位任何噪聲源的深度。

1.2聲漏流量分析儀（ALFA）

ALFA用于從完井評價到生產動態(tài)監(jiān)測的生產流程判斷研究。主要測量235赫茲到3萬赫茲頻率范圍內的聲學數(shù)據(jù)，具有很高的頻率分辨率。該儀器使用了非常靈敏的聲學傳感器，能測量的頻率范圍很廣，因此能非常有效的進行各種氣體、水或流油的泄露檢測。其優(yōu)勢特征明確，能夠檢測多個套管的流量、區(qū)分套管外流量和套管內流量、與其他測井工具組合，能在一次運行中提供完整的井評價、細長的儀器設計能讓它通過最小的完井管道，即使其它儀器很難監(jiān)測的地方它也能輕松實施。

1.3 陣列噪聲儀（ANT）

該測井儀采用了一套差動測量方法，能夠能夠很好地抑制儀器在井筒中移動時產生的“過路噪音”等不必要的噪音。陣列噪聲儀的傳感器還可以進一步往監(jiān)測方向探測，從多重套管后面提取微弱的流體運動聲音。它是將兩個差分傳感器與陣列處理方式相結合，這種方式可以在測井時獲得精準的測量值且節(jié)省時間、提高泄露檢測應用程序的效率。它的工作原理是通過使用配置在X和Y平面上的正交傳感器來啟用差分測量。以信號數(shù)據(jù)化的方式減去相反的信號以創(chuàng)建差分測量。這將導致過路噪聲和其他不必要的共模信號被去除，而泄漏源信號被增強。他通過與精確的傳感器匹配能有效抑制30dB的共模信號。在泄露檢測、（油管/套管/封隔器泄漏）、持續(xù)套管壓力診斷、開孔位置、套管后流區(qū)識別、套管后竄槽識別等都取得了很好的效果。

1.4 主流噪聲儀的比較

經(jīng)分析比較，各主流噪聲儀在滿足噪聲監(jiān)測的同時又各具優(yōu)勢，能在不同測井環(huán)境下滿足不同的需求。NTO噪聲儀的優(yōu)勢在于它超高的靈敏度，并能與其他測井儀或多個NTO結合、包含實時FFT頻譜監(jiān)測儀、可與超電纜工具結合、可配置頻率等，大大提高了精確度且能準確定位特點噪聲的深度。對估計流動剖面、找出井后竄槽、氣液界面、確定氣體入口的情況下確定泄露都產生極好的效果。聲漏流量分析儀（ALFA）則除了有非常高的靈敏度外主要優(yōu)勢在于它測量的頻寬很高，因此在泄露監(jiān)測、持續(xù)套管壓力診斷、開孔位置套管后流動區(qū)識別方面都有很好的效果。而陣列噪聲儀（ANT）的差動測量法則是能夠很好抑制測井時產生的不必要噪聲，使測量結果更精確。在我們選擇噪聲儀時應根據(jù)具體需求選擇合適的儀器。

2 頻譜噪聲測井

當流體或氣體通過介質時，它會產生噪聲。噪聲來自流體本身和流體流動產生的振動元件，流體噪聲是內部摩擦的結果，在高速湍流中通常可以聽到。它也可以通過氣泡和相位流動產生。儲層噪聲是流體流動引起巖石顆粒振動的結果，儲層噪聲譜僅取決于儲層結構，它使頻譜噪聲測井成為尋找活躍油藏流動單元和油管、套管泄露的有力工具。

通過對噪聲譜的可視化分析，可以看出流動的成因和特征，如完井單元等大的特征在1000HZ以下產生低頻噪聲，而儲層顆粒等小的特征在10000HZ以上會產生高頻噪聲，儲層裂縫和水泥隆起通常在中段下降，氣體滲流可能產生超聲噪聲[1]。從油管、封隔器或套管泄露的噪聲顯示出的是在廣頻率范圍內的高音量窄條紋噪聲。

下面的示例顯示了SNL如何識別生產套管后面的活躍條紋。高音量噪聲出現(xiàn)在紅色，低音量噪聲出現(xiàn)在藍色。在面板左側我們可以清晰看到從底部到地表的鉆孔噪音，還有一個垂直衛(wèi)星帶連接所有射孔間隔，這是在套管竄槽后進行的，旋轉器未能從上部穿孔中吸收到少量的入流，因此這也被稱做SNL的頂端竄槽。

穿過上部孔眼的儲層流動產生了三個噪聲條紋，這些噪聲條紋與來自裸眼井數(shù)據(jù)的滲透率條紋相關，這些條紋有兩個不同的組成部分;低頻的一個在竄槽噪聲右邊、高頻的一個在面板的中部，低頻分量由裂縫流產生，高頻分量由基體流產生。在這種特殊情況下，SNL數(shù)據(jù)顯示了與PLT配置文件很好的匹配，并在后面對其進行了補充，在許多其他實際情況下，SNL測量揭示了無孔油藏流動單元之間的噪聲，這些流動單元的上、下通道是油藏工程人員和巖石物理學家的重要信息。

下一個示例顯示SNL如何識別套管和油管后面的有效注入條紋。

PLT數(shù)據(jù)顯示了三個注入?yún)^(qū)。兩個較低的注入帶與噪聲測井有著明顯的相關性，包括由儲層流動產生的中程SNL成分。上部注入條紋正好穿過了油管套，并且沒有中程范圍的SNL組件。在這種情況下，水從油管中流出，部分通過油管套上方的穿孔，然后通過水泥穿槽在套管后面流動。SNL清楚的顯示了四條儲存條紋，他們來源于離儀器5英寸處的兩道屏障（油管和套管）后面的槽水[2]。開孔數(shù)據(jù)并沒有解釋這個區(qū)域，但是現(xiàn)在很明顯像通常的情況一樣，那里有可滲透的條紋，可以儲存注入的水。

這是一個典型的注液流失情況。它解釋了附近的生產商對注入液體量反應差于預期的原因。

3 總結

隨著噪聲頻譜數(shù)據(jù)處理及解釋方法的發(fā)展，在噪聲測井處理解釋軟件推出后，噪音儀將在生產和檢漏上發(fā)揮重要作用。資料的解編和處理，注產剖面定性分析、定量評價，大斜度井和水平資料的定量評價都將在生產需求上得到很大滿足。

參考文獻：

[1]Salim Ghalem，Innovative Noise and High-Precision Temperature Logging Tool for Diagnosing Complex Well Problems[J].SPE-161712-MS，2012.

[2]Yu.S.Maslennikova Spectral Noise Logging Data Processing Technology[J].SPE-162081-MS 2012.

[3]涂興萬.高分辨率噪聲測井儀及其應用[J].測井技術，1994.