1. 測井技術
問題太模糊。給個基本的:
測井,也叫地球物理測井或石油測井,簡稱測井,是利用岩層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性,測量地球物理參數的方法,屬於應用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測井)之一。石油鑽井時,在鑽到設計井深深度後都必須進行測井,又稱完井電測,以獲得各種石油地質及工程技術資料,作為完井和開發油田的原始資料。這種測井習慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管後所進行的二系列測井,習慣上稱為生產測井或開發測井。其發展大體經歷了模擬測井、數字測井、數控測井、成像測井四個階段。
通常地球物理測井,把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理製造的各種測井儀器,由測井電纜下入井內,使地面電測儀可沿著井筒連續記錄隨深度變化的各種參數。通過表示這類參數的曲線,來識別地下的岩層,如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。
對石油工業來說,在勘探期間尋找新油田的測井稱勘探測井,內容有:①地層傾角測井(了解地下構造及沉積構造);②飽和度測井(識別岩性、油、氣、水儲集層);③電纜式地層測試(對油、氣、水儲集層進行測試)。
在開采過程中的測井稱開發測井。主要測定井下油、氣、水層的岩石物理性質,監測各油層的工作情況,檢查開發井的技術狀況等,是開發井採取作業措施和進行油田開發調整的重要依據。內容有飽和度測井、生產測井、工程測井。
2. 海上油管輸送射孔與鑽井中途測試技術
一、海上油管輸送射孔技術
最早的採油方式是裸眼採油或篩管採油,隨著固井工藝的產生,發展了射孔採油方式。1932年美國LENEWELLS公司開始子彈式射孔,1946年WELEX公司開始使用聚能射孔彈射孔,1949年麥克洛夫公司開始搞油管輸送射孔(TCP),但由於技術上的欠缺而沒有發展起來,1953年EXXON和斯倫貝謝爾公司開始搞過油管射孔,1970年VANN公司正式將TCP用於生產。
目前世界一流的射孔公司有Compac、Halliburton、Owen、Goex、Baker、Schlumberger等公司。這些公司的射孔器材共同的特點是:產品系列化程度高、加工精度高、檢測手段完備、檢測數據准確齊全、技術更新快、向高密度多方位高技術發展、低岩屑污染小。
國內在1958年以前使用蘇聯的槍身射孔器,20世紀60年代初開始用磁性定位器測套管接箍進行定位射孔,70年代廣泛開展使用了過油管射孔,80年代中期開始引進油管輸送射孔TCP技術,1988年以後逐漸在各油田推廣使用。
隨著海上勘探成果不斷擴大,海洋石油勘探開發工作的重點將進一步由勘探向開發轉移,油田開發井將逐年增加。然而,海上准備開發的油田大多屬於邊際油田,若在開發中採用進口器材進行作業,則有很多邊際油田因成本高而無法進行開發。為滿足海上油氣田勘探開發井作業中所需的新型系列射孔器材,用國產射孔器材全面替代進口產品,降低開發成本,填補套管高密度射孔在國內的空白,推進我國海洋石油勘探開發進程,研製新型射孔器材成為當務之急。我國射孔器材產品盡管在小口徑、低密度上取得了較大的成就,但與國際相比總體水平仍然較低,加工精度也較差,加之產品系列不配套、檢測手段不完善,無法完全滿足海上作業的需要。
為使海洋石油勘探開發進一步降低成本,加快射孔器材的國產化進程,中國海油開發研製了油管傳送射孔(TCP)——HY114、HY159射孔搶,並將這一具有自主知識產權的實用新型專利設計產品盡快地應用於生產。
(一)海上射孔
1.射孔
利用火攻器材或其他能源的能量射開套管、水泥環和地層,溝通油氣流通道的井下作業叫做射孔。
在勘探開發過程中射孔是一項不可缺少的重要手段。經鑽井、錄井和測井發現了油氣層之後,就要下套管、固井,然後必須射孔,進行試油,以確定該油層有無開采價值。對於開發生產井,進行完井作業、射孔,而後才能進行下生產管柱、下泵、防砂等其他採油、注水等作業。油氣田在開發過程中,若進行開發方案的調整,往往需進行補孔,以保持油氣田的產量。
隨著射孔技術採油技術的發展和我國各大油田二三十年來在勘探開發工作中的經驗積累,逐步提高了對射孔技術重要性的認識,對射孔作業越來越予以重視,因而近年來我國射孔技術有了飛速的發展,取得了很大的成績。
2.射孔方式
目前國內外廣泛被採用的射孔方式主要有3類:①電纜輸送射孔;②過油管射孔;③油管輸送射孔(TCP)。
這3類射孔都屬於炸葯聚能射孔,即利用製成倒錐形的高能炸葯在爆炸時產生的聚焦高能射流來射開套管和地層的工藝。
最近水力射孔在穿透深度上有新的突破,但還沒有廣泛地推廣使用。
3.射孔工藝
射孔工藝有正壓射孔和負壓射孔兩種,根據現場不同的井筒條件、地層條件以及完井工藝要求選擇不同的射孔工藝。
a.正壓射孔:為了順利地采出地層里的油氣,鑽井之後必須下套管並固水泥於套管與地層之間,然後射開油氣層井段的套管和水泥環,溝通油氣流通道。因而在射孔之前,地層和套管里邊是兩個不同的壓力系統。如果套管中的液柱壓力大於地層壓力,射孔後井液會壓向地層,加上射孔的壓實作用和杵堵,就構成了對地層的「二次污染」,這叫正壓射孔。
b.負壓射孔:射孔時套管里液柱壓力小於地層壓力,射開以後地層中的油、氣流向井筒,能將射孔產生的碎屑沖出來,井液也不會進入地層。這叫負壓射孔。負壓射孔能產生迴流清洗孔眼,消除二次污染,因而能大大提高油氣井的產能。負壓射孔是最好的射孔方式,但要實現負壓射孔,電纜輸送方式是不行的。過油管射孔只是在第一槍才可以構成負壓,第二槍及以後均為等壓射孔。而由於井口防噴裝置長度的限制,過油管射孔每次下井的槍長度有限,只射一槍的井很少,所以過油管射孔不能滿足負壓射孔的要求。只有油管輸送射孔(TCP)才能滿足負壓射孔的各種要求。
(二)海上油管輸送射孔儀
油管輸送射孔(簡稱TCP)是用油管或鑽桿將射孔器材輸送到井下進行射孔的。它與電纜輸送射孔相同的地方是同樣用雷管、導爆索、傳爆管和射孔彈4種火工器材,同樣適應於各種套管的射孔槍。
1.油管輸送射孔特點
與電纜輸送射孔不同的地方只是輸送和引爆方式不同,其特點是:
輸送能力強,能一次射開幾百米油氣層,作業效率高;
使用大直徑、高孔密射孔槍和大葯量射孔彈,能滿足高穿深、大孔徑的射孔要求;
按設計要求構成大的負壓差,射孔時能充分清洗孔眼,消除二次污染;
達到高的產率比,提高單井產量;
在射孔後立即投產,快速受益;
在引爆前安裝好井口和井下安全接頭等控制設施,確保安全;
與DST測試聯合作業求准地層的產能;
使用范圍廣:適合於大斜度井、水平井、高壓油氣井、腐蝕性井液井、礫石充填井、雙油管採油井、泵抽井等。
2.油管輸送射孔管柱結構
圖7-78打開取樣筒
(二)地層測試器研究
研究一套井下泵抽式流體取樣測試器及其解釋系統,通過其泵抽系統能夠取得地層流體真樣,通過壓力測試曲線計算油氣層的滲透性、壓力分布、產能等參數,部分替代中途試油技術。主要研究內容包括以下5個方面。
1.模擬實驗模型及數值模擬
模擬模型採用三維圓柱體或球體結構,模擬復雜的井眼及地層條件。通過模擬模擬實驗來研究在不同地層壓力、不同流體飽和度、不同滲透率、不同泥餅厚度以及不同排液速度等條件下,儀器的響應特性,從而建立地層特性與儀器數值響應關系。針對渤海大油田不同的儲層條件,建立具有對不同地層壓力和流體進行采樣的模型,取得一系列的實驗數據。重點考慮:①地層淺和弱膠結疏鬆砂岩對儀器及解釋模型的特殊要求;②稠油開采條件下的趨膚效應和存儲效應;③油井出砂情況下對模型的影響。
兼顧陸上各類油氣田的儲層特性,進行針對性模擬。研究帶有管線存儲和表皮效應的各向異性非穩態滲流模型;研究雙探針各向異性解析解;研究諧波壓力和脈沖的相位延遲滲流模型;研究雙探針有限元模擬方法。
2.液壓動力系統結構設計與製造
鑽井中途油氣層測試技術的井下儀器包括電子線路、液壓動力系統、PACKER(座封液壓探頭)系統、泵抽系統、流體特性實時識別系統、反向注入模塊、PVT(Pressure,Volume,Tem-perature)取樣筒、大取樣控制模塊等。這些模塊的設計除了滿足工程上的要求外,受特定工作環境所限,需要考慮高溫、高壓等惡劣井況條件的要求。由於這些系統都是非常精密的機械裝置,故在本儀器的機械設計與製造工藝方面有著相當大的難度。具體是液壓源的體積、功率、溫度設計;液路及液壓閥門系統設計;雙探測器對三維動態流體模型影響下的間距設計;研究復雜地層條件下高壓流體排出泵的設計製作;不同流體、不同地層壓力條件下的流體反向注入技術;流體自動識別技術;取樣控制及其樣品保存技術研究。
3.電子控制與數據傳輸模塊的設計與製造
井下電子線路部分主要具有兩個功能,一是接收地面發來的指令並進行解碼,以控制井下儀器各種機械動作和監測儀器各種狀態;二是進行數據採集與數據轉換,並將數據傳輸到地面進行處理。具體是MPU(Micro Processor Unit)微處理器控制電路;繼電器控制電路;各種感測器信號處理電路;數據採集處理與傳輸。
4.地面支持系統
包括地面面板和系統軟體,油氣層特性測井儀的所有井下功能都由地面系統控制。包括測試數據的記錄、不同測試參數的地面調整(如測壓采樣點的確定,預測體積、泵排速度、壓力降的選擇等)、井下工況及采樣流體性質的判斷。它的泵抽系統能對流過儀器或被抽進采樣筒的液體進行同步監測和計算其特性參數。這些功能的實現都需要地面軟體的支持。
5.測試制度設計、資料解釋模型研究與解釋軟體開發
a.不同油氣藏測試工作制度設計方法。對稠油、低滲透、油氣水多相等復雜條件,研究測試時間短、流速低、排出量小的合理測試工作制度,泵排的時間控制,多探針垂向干擾測試設計。
b.低速、短時壓力資料的定量解釋和解釋新模型開發。球形和圓柱形壓力降和壓力恢復疊加分析,考慮管線井儲和表皮效應的典型曲線分析,流動期識別和流動模型,多層模型、復合模型、多相流模型,垂向干擾模型、反向注入模型,油藏邊界分析模型。
c.與三維地震、鑽井、錄井、油藏工程等多學科綜合評價研究油氣藏方法。確定合適鑽井液,完井設計,油藏開發建議,研究部分代替DST(Drill Stem Test)的短時間測試產能預測技術。
d.資料解釋軟體系統。
上述研究的關鍵技術包括三維模擬模型研究與數值模擬計算;高溫高壓微型液壓動力系統;雙PACKER系統;光譜流體識別技術;流體采樣與樣品保存技術;井下實時自控系統;地面測量與控制系統;復雜油藏的資料解釋方法;反向流體注入技術。
地層測試技術研製成功將在油氣勘探中解決重大疑難地質問題:重復抽樣和重復測試,使壓力測量更為准確;利用泵抽技術將泥漿濾液排出,獲取原狀地層流體樣品;雙封隔器技術,保證在任何岩層中取得地層流體樣品,解決單封隔器在稠油粉砂岩中取樣堵塞等問題;將逐步替代試油技術,成為地層評價的重要工具,並為降低成本提供有利工具。另外,鑒於目前國內尚無較好的油氣裸眼井分層測試技術可以利用,可以作為開展海洋或陸上石油勘探井和開發井分層動態測試及取樣測試,不失為一項極好的分層動態直接測量技術。海洋與陸上每口油氣井都需要進行這項地層動態取樣測試。憑借其測取的前所未有的、十分完備的油藏分層動態資料,就可以確切地、完美地認識油層及各個分層,並將其測試結果用於油氣勘探、油田開發、採油工程的各個方面,有利於高質量高速度高效率地進行油氣勘探及油氣田開發。再就是,儲層特性測井儀器將具有自主知識產權,擁有國內外市場競爭的法律地位,可以沖破種種限制,對國外提供這種測井技術服務,從而獲得較好的經濟效益。
3. 測井的原理
測井,是利用岩層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性,測量地球物理參數的方法,屬於應用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測井)之一。石油鑽井時,在鑽到設計井深深度後都必須進行測井,又稱完井電測,以獲得各種石油地質及工程技術資料,作為完井和開發油田的原始資料。這種測井習慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管後所進行的二系列測井,習慣上稱為生產測井或開發測井。其發展大體經歷了模擬測井、數字測井、數控測井、成像測井四個階段。
4. 井間測量
1.電阻率法
在油田裸眼井之間通以電流並測量井間電位來求得地層電阻率。根據電流和電位的測量值用波伊森方程可以得到流體飽和度的分布。國內勝利油田和美國電磁儀器公司(EMI)等合作,在井間電磁成像技術的現場實驗和應用研究方面取得了重要進展(趙文傑等,1999),成功地進行了三對井的大型現場實驗,不僅實現了大井間距(達430m)的裸眼井井間電磁測量和成像,而且還在過一層金屬套管的井間電磁測量和成像方面取得突破,從而展現出井間電磁成像技術在油藏描述和監測中的重要應用前景。
2.井間示蹤劑測試
此方法是將兩種或多種在油相和水相之間具有不同分配系數的示蹤劑注入井中,根據在觀察井中所監測到的示蹤劑之間分異的程度可確定平均的井間剩餘油飽和度。
5. 四種測井方法的應用.
聲波時差
主要用來判斷滲透層,聲波時差越大,說明岩石中間的空隙越大,也就說明絕對孔隙度越好.在油層區域范圍內,聲波時差非常小時,可以判定該層位為干層.
自然伽瑪
主要用來判斷泥質含量,伽瑪值越高,說明泥質含量越高,也就是這段的物性不好.
自然電位
主要用來判斷岩性,在沙泥岩區域,當自然電位高時,可以判定為泥岩,低為砂岩.
電阻率
電阻率一般分為三條曲線:深感應,中感應,八側向三條.
三者之間的間隔距離說明含水情況,間隔距離越大,說明含水越高.
另外還有兩條4M和2.5M的電阻曲線,僅僅作為參考,一般情況下不太用得到的.
另外,還有一個微電位和微梯度,他們之間的間隔距離說明滲透率和孔隙度.
間隔距離越大,說明滲透率越好.兩條平行的情況說明該層的滲透率比較穩定.
幾條曲線綜合運用:
假設為低自然電位,低自然伽瑪,高聲波時差:
高電阻且三條曲線分開距離小,可以基本判定為油層.
高電阻且分開距離大,可以基本判定為油水同層活底水油層.
低電阻且分開距離大,可以基本判定為水層.
個人見解.有錯誤的話希望批評指正.
6. 裸眼測井的測井內容
(一)裸眼井測井
1.常規測井系列。對於裸眼井段的測井,一般常規測井提供地層的三孔隙度和三電阻率,以及自然電位、自然伽瑪、井徑等基本測井資料。經過車裝或撬裝計算機系統或計算中心的數字處理,能夠向用戶提供以下幾項數字處理解釋成果;地層的岩性;油、氣層的深度、厚度;地層的孔隙度、含油(水)飽和度、滲透率以及泥質含量等。
2.地層傾角測井。地層傾角測井能向用戶提供井斜角度、井斜方位、地層傾角和地層傾角方向,以及井徑和井眼容積等資料。通過多井的計算機處理解釋,還能提供油藏構造形態和分析古沉積環境,從而幫助指導下一步的勘探工作。
3.地層測試器。地層測試器能測量各井段儲集層地層的實際壓力,能作出地層的壓力梯度曲線,更重要的是能直接從地層中取出油、氣或水樣,從而給下一步的測井資料評價和試油工作提供可靠依據。
7. 常規測井方法有哪些
測井,也叫地球物理測井或礦場地球物理,簡稱測井,是利用岩層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性,測量地球物理參數的方法,屬於應用地球物理方法(包括重、磁、電、震、核)之一。石油鑽井時,在鑽到設計井深深度後都必須進行測井,又稱完井電測,以獲得各種石油地質及工程技術資料,作為完井和開發油田的原始資料。這種測井習慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管後所進行的二系列測井,習慣上稱為生產測井或開發測井。其發展大體經歷了模擬測井、數字測井、數控測井、成像測井四個階段。
常規測井方法有以下幾種:
井徑測井
自然伽馬測井
自然電位測井
密度測井
補償中子測井
聲波速度測井
聲波幅度測井
聲波全波列測井
雙側向測井
微電阻率測井
雙感應測井
自然伽馬能譜測井
陣列感應測井
核磁共振測井
地層傾角測井
8. 單井剩餘油飽和度測量
單井測量包括岩心分析、迴流示蹤劑測試、測井和單井不穩定測試。
1.岩心分析
岩心分析對於剩餘油飽和度確定可分為三類:常規取心、壓力取心和海綿取心。在剩餘油飽和度的測量中,當井下岩心取到地面後,要求能使岩心中所含流體保持原狀,但常規取心技術不能達到這一要求,這是因為:①不能保持岩心壓力。②損失岩心中的流體。壓力取心技術解決了岩心中流體收縮和岩心排油的問題,它通過密閉技術,在岩心被冷凍處理前使岩心樣品保持在井中壓力下,保持的壓力可從幾百到6千多磅/平方英寸,所得的剩餘油飽和度精度很高,其缺點是取心收獲率不高,大約從51%到70%。海綿取心技術是在常規的岩心筒上加一個海綿套,由多孔親油聚氨脂海綿製成,以岩心中滲出的油被海綿吸入量來校正含油飽和度。這種技術所提供的含油飽和度接近壓力取心所確定的值,但其成本則接近於常規取心。
2.迴流示蹤劑測試
它是將一種原始示蹤劑(例如乙酸乙脂)注入測試井中,然後關井使示蹤劑在水中的部分水解並生成次生示蹤劑(乙醇),然後開井生產,並監測這兩種示蹤劑的濃度。用這兩種示蹤劑回到井中的時間差,來確定剩餘油飽和度。實驗證實示蹤劑測試的精度為±2%~±3%孔隙體積。單井示蹤劑測試的特點是探測深度大(3~12m),和具備控制探測深度的能力。
3.測井方法
測井是獲取可靠剩餘油飽和度剖面最廣泛使用的方法。每種測井技術都有其獨特的優點和限制。根據井眼條件,在剩餘飽和度的測量中有兩類測井方法:①裸眼井測井,包括電阻率測井、核磁測井、電磁波傳播測井和介電常數測井。②套管井測井,包括脈沖中子俘獲測井、碳氧比測井和重力測井。其中,裸眼井的電阻率測井和套管井測井中的碳氧比測井是國內油田開發測井系列的主要測井項目。目前,國內各油田(如大慶、遼河、華北、勝利)正在開發雙源距碳氧比測井技術,以克服井筒內流體對測量的影響,提高剩餘油飽和度解釋精度。有的油田正在研製硼中子壽命測井技術,以解決低礦化度地層水地區套管井剩餘油監測的問題。核磁共振成像測井和地層測試器組合測井在遼河等油田的應用中取得了良好的效果,將成為今後剩餘油監測的一項重要的測井項目和內容。
4.單井不穩定測試
因為油和水的相對滲透率是含水(或油)飽和度的函數,所以可以用試井方法根據有效滲透率估算剩餘油飽和度。
9. 其他測井
(一)井徑測井
井徑測井是測量井筒直徑大小的一種測井方法。在裸眼井中井徑測井是測量裸眼井的直徑,在套管井中井徑測井是測量套管的內徑。在裸眼井中,由於地下各地層的機械強度不同以及各地層受到的泥漿沖洗、浸泡和鑽頭的碰撞的差別,實際的井徑往往與鑽頭直徑不同,並且不同機械強度的地層有不同的井徑。在裸眼井中測量井徑不規則程度,提供下套管固井施工所需要的水泥用量參數;還可根據鑽孔的不規則形態,分析判斷地下岩層裂縫的發育程度和裂縫的方向。在套管井中,由於套管長期與地層水接觸,具有腐蝕性的地層水將對套管造成損害,套管壁厚度發生變化,或者由於來自套管各方的地層應力不同,使套管發生形變。套管的這些變化都會引起套管內徑的變化。在套管受損壞的井中,井徑測井可以測量套管損壞的位置和變形情況。
井徑儀主要由井徑臂和一個電位器組成,井徑臂末端靠彈簧作用力緊貼在井壁上。儀器隨電纜上提測量時,井徑臂發生與井徑變化相對應的伸張和收攏變化,這個變化帶動電位器上的滑線電阻移動,即把井徑的變化轉化為儀器電阻的變化,若給電位器充以恆定的電流,則可以把井徑的變化通過儀器電阻的變化轉化為電位差的變化加以記錄。
井徑測井的主要用途有:①定性識別岩性;②估算固井水泥用量;③用於其他測井曲線的井眼影響校正。
(二)地層傾角測井
地層傾角測井用來在鑽井中測量地層的視電阻率、井斜、井徑和下井儀方位等地層傾角數據資料;經過數據處理,獲得地層的傾角和方位角等信息。地層傾角測井儀主要由電極系、井徑儀和測斜系統及電子線路部分組成。地層傾角測井儀能同時測出十條曲線,包括四條微電阻率曲線,兩條井徑曲線,三條空間位置曲線,一條電纜張力曲線。地層傾角測井綜合了電阻率、井徑和井斜測井等基礎測井工作的功能。電纜張力曲線可以指出井下儀器在井內的運動情況,以便評價測井資料的可靠性。
通過地層傾角測井可以獲得井眼附近地層的井段深度、傾角和傾向、井斜角、方位角以及計算點置信度等數據。成果圖件主要有矢量圖、桿狀圖、方位頻率圖、改進施密特圖和圓柱面展開圖。
地層傾角測井研究構造和沉積時,在矢量圖上可以把地層傾角的矢量與深度關系大致分為四類:
1)紅模式:傾向大體一致,傾角隨深度增加而增大的一組矢量,它可以指示斷層、砂壩及河道等。
2)藍模式:傾向大體一致,傾角隨深度增加逐漸變小的一組矢量。它一般反映地層水流層理、不整合等。
3)綠模式:傾向大體一致,傾角隨深度不變的一組矢量。一般反映構造傾斜和水平層層理等。
4)白模式(雜亂模式):傾角變化大或矢量點很少,這種傾角模式的可信度差,標示著有新層面、風化面或岩性粗的塊狀地層等存在。
地層傾角測井的主要用途有:①識別地質構造;②沉積相研究;③地應力計算和裂縫識別。
(三)FMI測井
FMI測井即全井眼微電阻率掃描成像測井,是一種電成像測井方法(賈文玉等,2000)。FMI測井儀器包括五部分:遙測、控制、絕緣、採集線路和測斜以及極板和探頭部分。
FMI的電流迴路為上部電極地層下部電極。上部電極是電子線路的外殼,下部電極是極板。測量時,八個極板全部緊貼井壁,由地面成像測井裝置控制向地層發射電流,記錄每個電極的電流及所施加的電壓,兩者反映井壁四周地層微電阻率的變化。採集數據經預處理和均衡處理後可以得到電阻率圖像,反映井壁上細微的岩性、物性及井壁結構的變化。
FMI測井模式主要有三種:
1)全井眼模式:使用八個極板進行全井眼掃描成像測井,具有最高的井眼覆蓋率和最全面的測井數據。
2)四極板模式:只用FMI的四個主極板進行測量,覆蓋率為全井眼的一半,但測速高,成本低。
3)傾角測井模式:僅用四個極板上的八個紐扣電極採集井壁地層信息,效果與地層傾角儀相同。
FMI測井的主要用途有:①裂縫識別與評價;②測井相研究;③構造研究。
(四)核磁共振測井(NMR)
NMR即核磁共振測井,是由兩個同極性強磁鐵體系在軸向建立均勻強磁場,並採用「內部建場、外部接收」的核磁共振技術,接收磁化後地層核磁共振信號。通過發射線圈或天線向井中發射電磁波而建立射頻交變電磁場,交變磁力線垂直於徑向磁場方向,其發射頻率等於均勻磁化區域氫核的核磁共振頻率以保證測量信號最強並可測,最後接收由這個區域的氫核在退激過程中的信號幅度和衰減。核磁共振信號的幅度與測量范圍內氫核的數量成正比。弛豫時間取決於孔隙尺寸的大小,小孔隙使弛豫時間縮短。弛豫時間可以反映測量區域內的自由流體情況,進而得到地層滲透率、飽和度等參數(肖立志,1998)。
核磁測井測量核磁弛豫的方法有自由感應衰減法、自旋迴波法、CPMG脈沖序列法和反轉恢復法等。測量橫向弛豫時間主要採用CPMG脈沖序列法,可以消除由於擴散引起的誤差,使結果更為准確可靠,並提高信噪比。測量縱向弛豫時間採用反轉恢復法。核磁測井主要以橫向弛豫時間為主要測量對象。核磁測井的觀測模式與觀測儀器密切相關,主要有標准橫向弛豫時間測井等。
核磁測井的主要用途有:①儲層特性識別與評價;②流體性質識別。
目前實現核磁共振測井的商用儀器有貝克休斯公司的MREX、斯侖貝謝公司的CMR和哈里伯頓公司的MRIL等。這些儀器結構、測井方式、探測空間、探測深度、縱向解析度等,都存在一定的差異,但它們的測井基本原理卻是完全一致的,無論採用何種儀器,在適當的井眼環境條件下,通過選擇合理的測井工作方式及參數(工作頻率、測速、等待時間、回波間隔、回波數等),便可得到滿意的測量結果。
10. 裸眼井聲波幅度測井(聲波衰減測井)
(一)裸眼井聲波衰減機理
1.鑽井液中的衰減
泥漿固體顆粒與流體的摩擦力使聲能損失和懸浮於泥漿中顆粒聲波頻散損失造成波的衰減。其衰減遵循指數規律:
地球物理測井
式中:m為聲波在流體中的衰減系數(dB/m);x為衰減測量對應的距離(m)。
2.入射角小於臨界角的聲波衰減
泥漿和地層界面處由於能量傳遞而造成的聲波衰減。入射波聲能(A0)與透射波聲能(As)比稱能量傳遞系數Tc:
地球物理測井
傳遞系數和岩石、泥漿的相對波阻抗有關,波阻抗又與岩石、泥漿聲速成正比。
3.岩石中的衰減
摩擦能量損失。縱波和橫波的衰減呈指數函數形式:
地球物理測井
式中:a為總衰減系數(dB/m);l為波傳播距離(m)。
由於頻散和繞射而產生的能量損失,主要出現在裂縫性、孔洞型岩石上。總之,岩石中的聲波衰減,是指聲波經過岩石、泥漿等介質邊界的傳遞所造成的摩擦聲能損失。
由以上分析可見,聲波衰減測井可適用於地層分析。
(二)井中聲波幅度測量
在裸眼井中進行聲波幅度測井時,其聲系由單發射器和單接收器組成(圖2-5)。在脈沖電流作用下,發射器T把電能轉換成機械能,並以聲波的形式發射出去。聲脈沖頻率一般選擇20 Hz,聲波頻率選擇20 kHz。20 kHz的聲波屬於超聲范圍,因此,聲波幅度測井也叫超聲波測井。發射器產生的聲波,穿過泥漿射向井壁岩層,一部分進入岩層成為透射波;一部分反射回來。以臨界角入射的一部分,則在井壁上產生滑行波。滑行波引起向井內發射的首波(或叫折射波)。此外,還有一部分直接沿泥漿傳播的直達波。因為聲波幅度測井是要觀測與聲波能量傳遞給岩層時聲能損失的程度。由於不可能直接測量岩層的衰減,所以採用測量研究沿井壁滑行波幅度的間接方法。為了使最先到達接收器R的聲波是由滑行波引起的首波,聲波幅度測井儀器的源距L(發射器到接收器的距離)要選擇得足夠長,以保證滑行波比直達波先到達探測器。根據上述要求,選擇1 m長的源距已足夠。
(三)聲波幅度測井成果分析
如圖2-12所示,聲波幅度測井曲線記錄在左數第3道中。
聲波測井綜合解釋表明:A層為一高壓水層,B層和C層為油層;A層與B層之間有17 m厚的泥岩夾層。從圖中看出,聲波幅度曲線有不同程度的能量降低。泥岩最甚,高壓水層A居中,而B、C油層能量降低程度不如水層,更不及泥岩層。