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测井技术75922439

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测井 技术 75922439
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编者:测井技术又称为地球物理测井技术,是一种井下油气勘探的重要手段,是在钻探井中使用反映热、声、电、光、磁和核放射性等物理性质的仪器测量地层的各种物理信息;通过对这些信息按各自的物理原理和它们之间相互联系进行数据处理和解释,辨别地下岩石的孔隙性、渗透性和流体性质及其分布,用于发现油气藏,评估油气储量及其产量。测井技术在油气田开发和钻井工程中也有广泛的用途。测井技术还是勘探煤、盐、硫、石膏、金属、地热、地下水、放射性等矿产资源的重要方法和有效手段,并扩展到工程地质、灾害地质、生态环境等领域的应用。在油气藏勘探开发中测井技术是地质家和油气藏开发工程师的“眼睛” ,通过测井获得的测井资料是测井评价、地质研究和油气藏开发的科学依据。为了使更多的读者了解油气勘探开发中的这项必不可少的技术,本刊特约记者王大锐博士近日走访了中国石油勘探开发研究院测井与遥感研究所所长周灿灿先生和测井专家张龙海先生。问: 两位专家,提起“测井” ,不少人觉得挺神秘的,人在地面工作就可以了解地下几千米以下的地层深处的情况,属实挺神的,请给我们的读者介绍一下测井技术的发展历程和意义吧。周灿灿:谢谢!从头讲起,测井技术的发展在国外始于 1927 年,在我国始于 1939 年。随着科学技术的发展和进步,在我国 60 多年来测井仪器经历了五次更新换代,即:半自动模拟测井仪、全自动模拟测井仪、数字测井仪、数控测井仪和成像测井仪。现代测井是石油工业中高科技含量最多的技术之一,在石油工业中占重要的地位。它的确像是“深入地球深部的窥测镜”可以是人们站在地表就对几千米以下的地层性质,石油、天然气等是否存在很快地了解个大概或者做到“了如指掌” 。问:现代测井技术都有哪些项目呢?周灿灿:近几年来,我国陆上的油气勘探难度越来越大,目前重点勘探领域主要面临构造-岩性等隐蔽油藏、山前等复杂油气田的勘探,面对复杂的勘探对象,要有效地识别储层中的油气,使用传统的分辨率较低、直观性较差、解释油气层出现多解性的常规测井技术和方法,已经不能满足勘探生产的需要,迫切需要深探测、高分辨率和高精度的测井仪器系列和测井解释方法。因此,作为对油气资源进行信息采集主要手段的测井,目前使用的是第四代数控测井仪和第五代成像测井仪。主要的测井项目种类包括:电测井、声测井、核测井、成像测井、电缆地层测试和随钻测井等。电法测井:是通过井下测井仪器向地层发射一定频率的电流测量地层电位,从而得到地层电阻率的测井方法(如地层倾角测井、侧向测井、感应测井等) ,还包括不向地层发射电流测量地层自然电位的测井方法。声波测井:是通过测量环井眼地层的声学性质来判断地层的特性、井眼工程状况的测井方法,包括声速测井、声幅测井、声波全波列测井等多种测井方法。核测井:又称为放射性测井,它是根据地层岩石及其孔隙流体的核物理性质,研究地层性质、探测石油、天然气等的一类测井方法。根据使用的放射性源或测量的放射性类型以及所研究的岩石物理性质,可将核测井方法分为两类:以研究伽马辐射为基础的核测井方法称为伽马测井;以研究中子与岩石及其孔隙流体相互作用为基础的核测井方法称为中子测井。包括自然伽马测井、自然伽马能谱测井、密度测井、中子孔隙度测井等。问:这些都是石油人比较了解的测井技术,近些年来也出现了不少新技术吧?张龙海:是的,主要有:成像测井:是近年来发展起来的测井新技术,其井下仪器采集信息量大分辨率高,测量结果经过处理一般用图象的形式表现出来。成像测井系统由电成像测井仪、声成像测井仪、核磁共振测井仪等下井仪器及数字遥传系统、多任务数据采集与计算机工作站等配套设备组成。与常规测井技术相比,成像测井对复杂油气藏具有更强的适应能力。包括微电阻率扫描成像测井、阵列感应、阵列侧向测井、井周声波成像测井、多极子阵列声波测井、核磁共振测井等。电缆地层测试:是油气勘探中验证储层流体性质、求取地层产能最为直接有效的测试方法。同一般的钻杆测试相比,它具有简便、快速、经济的优点。其石英压力传感器,可以快速、准确地测量地层压力和温度的变化;多探针测试器能直接测量地层的径向和垂向渗透率;井下流体电阻率测量和光谱分析技术可快速判别流体类型和采集流体样品。电缆地层测试主要用于建立单井压力剖面、计算流体密度、确定气/油/ 水界面、估算地层有效渗透率、了解地层内流体性质等。随钻测井:随钻测井是将测井仪器安装在靠近钻头的部位,在地层刚钻开后就测量地层各种信息的一种测井方法。它通过测量地层倾角和方位、钻头方向、钻压、扭矩等进行钻井定向控制,测量地层的电阻率、自然电位、自然伽马、密度/中子、核磁、声波时差等,其测量结果克服了井眼扩径、泥浆入侵等一系列环境条件的影响。随钻测井可实时提供地层和井身信息,对地层作出快速评价,优化井眼轨迹和地质目标,指导钻进,特别是在疑难井、大斜度井、水平井中显示出它比电缆测井更为重要的作用。问:我们都知道,当前的勘探开发难度越来越大,面对这样的形势,对测井有什么更新更高的要求?周灿灿:是的。目前,在油气勘探领域主要的测井采集与解释评价对象,在储层特征上可以概括为“三低二复杂” 。所谓“三低”即储层孔隙度低、渗透率低及电阻率低,其储层类型包括人们经常提到的低孔低渗油气层和低电阻率油气层;所谓“二复杂”即储层岩心/储集空间类型与分布复杂,其特点是岩性种类多样且组份变化大及储集空间类型复杂而空间分布极不均匀,其储层类型包括碳酸盐岩、火成岩、砾岩等岩性复杂的储层;油水关系复杂,其特点是地层水在纵向和横向上变化范围大,或油层中的地层水矿化度与水层不同。“三低二复杂”特点,导致油层与水层测井响应的差别小且复杂,泥浆侵入作用和测井系列不适用性则进一步加剧这种复杂性,从而油气层识别、孔隙度求取、渗透率估算以及饱和度模型建立及其参数确定变得十分困难,测井评价技术面临的挑战越来越大。低孔低渗储层虽然储层品质较差,但其含油面积大,形成的储量规模大,如鄂尔多斯和松辽盆地等。工程难点:在测井上的难点主要有三个;一是相对于高孔隙储层而言低孔渗储层的岩性变化、孔隙结构复杂,次生孔隙发育,孔隙类型多样对测井响应的影响较大,特别是这些复杂情况使得反映油气的电性测井信息减小,从而使测井评价难以准确确定其孔隙度和含油饱和度;二是泥浆滤液对低孔低渗储层的侵入较深,电法测井难以区分油(气) 、水层;三是产能难以预测。低阻油气层的成因是多方面的,如岩性细高束缚水、粘土高附加导电性(阳离子交换) 、地层水变化、裂缝发育、薄互层、泥浆侵入及低含油饱和度等,有的低阻油气层几个成因是相互叠加的,在测井上的难点主要有二个,一是常规的电法测井难以识别油气层;二是常规测井评价难以确定产油层的含油饱和度下限及有效孔隙度。复杂岩性及复杂储集空间的非均质储层包括:碳酸盐岩、火成岩和砾岩等储层,储层的岩性、胶结物和孔隙结构变化大、裂缝及溶孔洞发育、非均质性强。测井的难点主要有三个,一是储层的非均质性致使应用建立在均质基础上的方法难以对其进行定量评价(计算储层的孔、渗、饱) ;二是泥浆滤液对裂缝性地层的深侵入,造成难以区分油气水层;三是常规测井技术难以定量确定储层的孔隙结构、裂缝宽度、走向及发育程度等。问:听说有了“第 5 代测井技术” ,指的是何种技术?张龙海:第五代成像测井仪的应用及新技术的测井评价研究,给在一定程度上解决上述难题提供了手段。成像测井的新技术测井项目系列,阵列感应成像测井、微电阻率扫描成像测井、偶极声波测井、核磁共振测井、模块式地层测试器等测井新技术以其针对性强、测量信息大且精度高的特点在油气勘探的油气储层识别和评价中正日益发挥出重要作用,这些测井新技术在一些油田勘探开发中的应用显示出其良好的应用前景。对于低孔低渗储层的测井采集和评价,近年来采取有针对性的技术手段取得了较好的效果。对于这类储层测井采取的措施主要有:测井采集,应用核磁共振、阵列感应等高分辨率、高性能的测井项目与常规的数控测井相结合,强化测井仪器刻度和测井资料标准化的“双重”刻度工作,确保资料的质量;测井解释,应用核磁测井在一定程度上评价储层孔隙结构和阵列感应测井在分析钻井液侵入对电测井影响及识别油气层的特点,重视阵列感应测井响应机理的分析和核磁共振测井的孔隙结构评价,通过厚层细分和分类建模,精细计算储层参数;测井评价,重视测井和岩屑录井、钻时、气测、取心等第一性资料的综合应用。在一些重点的低孔低渗勘探区域,测井解释按照“精细解释、综合评价”的技术思路,使油层综合判识符合率有了提高,取得了较好的效果。在低阻油气层的测井采集和解释评价方面,通过近一个阶段的研究,对于单因素成因的低阻油气层基本都制定了相应的测井采集项目系列和测井解释评价方法;对于几个因素相互叠加成因的低阻油气层,也有了较为有效的对策。如粘土高附加导电性、高束缚水饱和度和低矿化度钻井液侵入造成低电阻率油气层,测井采集为有效地消除钻井液滤液侵入对电阻率测井的影响,尽可能地在侵入较小时进行及时测井,且选择较深探测的测量方式相对减小泥浆侵入对测量结果的影响。测井采集项目以突出油气检测的核磁共振测井、阵列感应成像测井和地层测试器等新技术测井与常规数控测井相结合;测井解释评价应用核磁共振资料进行烃类检测和评价束缚水,并结合阵列感应及常规测井确定储层含油饱和度,对于疑难层应用地层测试器进行快速验证,有效地提高了测井解释符合率。复杂岩性及复杂储集空间的非均质储层的测井评价则是更多地依赖测井新技术,分辨率高、对复杂油气藏具有更强适应能力的第五代成像测井系统的测井项目在岩性识别、孔洞缝的评价和流体性质的判断等方面具有优势,其采集项目为微电阻率扫描成像、偶极(或阵列)声波、核磁共振、方位侧向电阻率、元素俘获能谱等测井新技术与常规数控测井相结合。测井解释评价用微电阻率扫描成像结合常规测井资料进行识别岩性;应用微电阻率扫描成像测井资料识别裂缝、孔洞;用阵列声波、核磁共振、方位侧向电阻率结合常规测井资料评价储层有效性;应用阵列声波、深探测电阻率和综合分析识别流体性质。测井新技术的应用深化了对复杂岩性油气藏的认识,提高了测井解释的准确性。问:国际上测井的发展趋势都有那些呢?周灿灿: 随着面临的油气藏日趋复杂,对测井技术提出了许多新的、更高的要求。岩性油气藏的勘探,要求测井主要解决有利相带的划分和分布预测、有效储层与盖层的识别与评价、油气层的识别与油气藏评价等方面的问题;前陆冲断带勘探对测井的需求是有效储层识别与评价、地应力和地层压力评价、井旁构造分析、油气层的识别与油气藏评价;叠合盆地中下部组合的勘探测井面临的主要问题为复杂岩性识别与组分确定、孔洞缝定性识别与定量评价、油气层识别与油气藏评价等;老区精细勘探要求测井能够更好地重新认识油水关系,发现新层系的油气层,评价油气潜力。为适应勘探开发目标的要求,必须提高当前的测井采集分辨率与测井评价精度,这也是测井技术发展的方向,即积极应用先进适用有效的测井新技术,以高可靠性、高集成度、高精度的测井新技术采集为基础,带动相关岩石物理应用基础和测井资料处理解释方法研究的加快发展,促进测井特色技术的形成。测井技术发展趋势表现在如下几个方面:(1)测井采集向阵列化和集成化发展。变单点测量为阵列测量,以适应复杂储层非均质的需要;变分散项目的测量为高精度组合测量,以适应质量和效率的需要;(2)随钻和套管井电阻率测井系列不断完善,应用范围不断增加,以适应复杂井况探井和老井测井评价的需求;(3)测井评价从目前的单井解释和多井评价,发展为以测井为主导在地质认识约束下的具有多学科结合特征的油气藏测井评价技术,为油气勘探开发提供重要保障;(4)以因特网为依托的网络测井采集和评价技术将会发展,以解决复杂井的快速评价。采访结束前,两位专家坚定地表示:未来将会是勘探对象日趋复杂的时期,也会是测井技术大发展的机遇。测井行业必须重视自身的完善和改造,做好强化技术创新和强化应用水平两篇文章,只要全面发挥测井技术的作用,就一定能使测井技术在勘探开发中作出卓越的贡献。
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