传感技术在石油测井中的应用

【摘 要】测井是油气勘探开发的主要工程技术之一,生产测井是油田在开发过程中的测井项目和油井工程测井的总和,工程测井以及地面重复仪器测试,是利用声、电、核、磁等学科原理,对地层和油气动态进行测量的高科技技术.测井技术的首要任务是发现油气层,同时它也是油气藏动态监测的重要手段,测井技术贯穿于油气勘探开发全过程.本文分析了当前我国石油测井技术面临的主要挑战,以及存在的主要困难和问题,探讨当前常用测井技术及其特点,对传感器在石油测井中的运用及石油测井技术发展趋势进行了研究.

【关 键 词】传感器；测井技术；石油测井；应用

1.当前石油测井技术面临的主要挑战

随着石油业的飞速发展,业务量大量攀升,面临的形势越来越严峻,必须要认清形势,准确把握机遇,加快推进石油测井技术的科学进步,全面提升石油行业核心竞争力.

1.1油气藏勘探开发更加困难

随着石油.油气资源的日益枯竭,油气藏勘探开发越来越困难,对测井装备、技术提出了新的挑战和要求.一些诸如：碳酸盐岩、火成岩等复杂岩性和复杂储集空间油气藏,以及低孔隙度、低渗透率、低电阻率油气储层的勘探开发,要求测井装备和技术分辨率更高、探测要更深、精度要更高.同时,由于各类特殊地质条件、地质导向和油藏评价对石油测井技术也提出了新的更高的要求,油气田勘探开发难度进一步加大.

1.2测井面临的环境更加复杂

测井作为在油井环境支配下,对探测对象进行被动测量的物理手段,它不能改变对象的位置、测量的尺度、测量环境,不能对探测对象进行解析.钻井取得岩心后,可以通过各种岩心分析手段,实现原子、分子级的连续无尺度分析,测井工作者要学习和培养对各种地质现象进行解释的地质理论与知识体系,通过人的能动作用,发挥测井技术应有的作用.

1.3测井装备有待于进一步加大研发力度

随着特殊钻完井工艺技术的发展,测井环境和井身结构发生了改变,原有测井仪器适用条件已与新的井眼环境不同,如水平井、分支井、气体钻井、欠平衡钻井、小井眼钻井的大量应用等,需要开发相应配套的测井技术和工艺,提高射孔器材性能和工艺技术水平.

2.常用测井技术

2.1井量计法

井量计分涡轮流量计和示踪流量计两种,涡轮流量计可用于注水井,也可用于生产井.示踪流量计法用于测量生产井和注入井的流体速度,适用于流量低不易用连续涡轮流量计测量的流体速度.尽管这种方法在理论上同样适用于生产井,但由于它在测量流度时需要向流体中注入少量放射性示踪物质,对原油造成污染,因此在注入井中较为常用.它利用示踪剂来跟踪流体流动,通过测量射入流体的放射性示踪剂的速度来确定分层流量.

2.2核测井技术

核测井技术是指将核技术应用于井中测量,根据岩石及其孔隙流体的核物理性质,研究井的地质剖面,勘探石油、天然气、煤以及金属、非金属矿藏,研究石油地质、油井工程和油田开发的核地球物理方法,又称放射性测井.

2.3声波测井法

在井下测量记录岩石声学性质的各种方法就是声波测井方法.井下各种岩层的声速有明显的差异,例如我国大庆油田的储油层则是声速比钢轨略低的砂岩,而通常在砂岩油层上面作为盖层的泥岩,声速仅2000米/秒左右.因此,如果在井下能够测量记录井壁岩层的声速,就可以判断岩层的性质和深度.

2.4井温测井法

地球在未被扰动的情况下,某点的温度只是该点位置的函数,地温与深度的关系基本上一条直线,称为地温梯度线,其斜率即为地温梯度,随着地区的不同而不同.由于产出流体和注入流体与地层温度有差异,在生产井和注入井中,尤其在有气体产出或地层之间有窜槽等的情况下,地温梯度线要出现不同程度的异常现象.井温测井正是利用这些现象来反映生产井和注入井的流动状态.

3.传感器技术在测井中的运用

测井技术方法有很多种,如上文所述的几点常用测井方法,还有一部分是基于传感器技术的测井方法,比较突出的有电子基传感器和光纤传感器.但由于传统的电子基传感器无法在井下恶劣的环境,诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作,因此电子基传感器逐渐被淘汰,取而代之的是以光纤传感器技术、网络传感器技术为代表的新型传感器在测井中得到越来越广泛的应用.

3.1光纤传感器技术在测井中的运用

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术,光纤传感器因其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件,包括高温、高压以及强烈的冲击与振动,可以高精度地测量井筒和井场环境参数t同时,光纤传感器具有分布式测量能力,可以测量被测量的空间分布,给出剖面信息.而且,光纤传感器横截面积小,外形短,在井筒中占据空间极小.激光光纤核测井技术,是激光技术与光纤技术相结合的传感器,用于在充有原油和泥浆等非透明流体的井中进行测井.激光光纤核传感器是在光纤通信和光纤传感器的基础上产生的,它利用了光致损耗和光致发光等物理效应,比常规核探测器具有更多的优越性,可发针对不同的核探测的能级范围,研制在该范围的敏感探头.光纤具有高速率、大容量传输能力,还能搭载其他井下仪器信号.

3.2网络传感器技术在测井的运用

网络测井将对现有的井下传感器进行进一步的集成和发展,其发展方向将仍然是井下探头的阵列化,地面采集的图像化,以及更为重要的,信息共享和油藏解决方案的实时化.按照这一标准,组合性快速平台可能成为网络测井的第一要素,而核磁共振、阵列感应、声电成像、交叉偶极声波、脉冲中子、模块式地层测试技术、以及井壁取心等方法,通过改进,有望集成到网络测井技术体系中,形成测井识别和评价油气水、测井岩石力学分析、测井地质分析、测井监测油气藏动态等多个实时化测井系列.测井技术正面临着新的变革.基于互联网技术的第五代测井数据采集系统以快速、可靠、信息共享为主要特征,正在形成之中.相应地,井下仪器提供的观测信息应该适合网络技术和油藏实时解决方案的要求.一些有深刻物理背景的、能够快速提供地层流体和地质信息的方法,在网络测井中一定会得到进一步重视和发展.核磁共振、阵列感应、声电成像、交叉偶极声波、脉冲中子、过套管电阻率、以及电缆地层测试和井壁取心等方法,将成为新一代测井技术中不可缺少的重要方法.

4.石油测井技术展望

测井技术经过80年的发展,特别是近十几年来,油气勘探开发的新的需求成为测井技术发展的重要动力之一,相关领域的技术进步推动了测井技术的发展,如物理学各学科和微电子、自动化、计算机、新材料等最新的技术成果在测井技术进步中得到体现.测井装备和技术向高可靠、高精度、高效率、网络化方向发展,以适应新的地质和工程环境的要求.测量方法向多源、多波、多谱、多接收器方向发展,测量参数由二维向三维成像发展,更大提高井眼覆盖率,以适应对地层非均质测量的需要.通过各种传感器集成,以及电子线路和电源共用,缩短仪器长度,提高测井时效,降低怎么写作成本.井下永久传感器技术进一步得到发展,随钻测井数据传输方式多样化,数据传输率不断提高,仪器可靠性更强.安全环保要求使非化学源的核测量探头将得到全面应用.

【参考文献】

[1]方朝亮,吴铭德,冯启宁.测井关键技术展望[J].石油科技论坛,2005,（1）.