第二节 测井技术

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测井施工是针对不同的地质或工程目的,将装有传感器的仪器下入井内,将测得
的数据传送至地面,由地面系统进行采集、记录,再经过计算机处理和综合解释获得
地层或油水井生产状态的信息,从而发现油气层,并深入了解油气藏特性,为油田勘
探和开发提供依据的生产过程。胜利油田测井技术发展大致经历模拟测井、数字测井
、数控测井、成像测井四个阶段。

一、裸眼井测井技术
钻井时,为获得各种石油地质及工程技术资料,在钻到设计井深时进行测井,习
惯上称为裸眼井测井。
裸眼井测井包括数据采集、记录和井筒测量,数据采集、记录由地面仪器完成。
1995年前,测井设备以模拟测井系统和数字测井系统为主。1995年后,逐步发展为数
控测井系统和成像测井系统,特别是胜利油田自行研制的测井系统的推广和引进测井
系统的应用,逐步满足了井下仪器系列化、阵列化、成像化的大规模数据处理的要求
,增强了测井信息的采集能力。裸眼井测井技术主要有感应测井、侧向测井、声波测
井、声电成像测井、核测井、核磁共振测井等测井技术以及水平井测井技术。
(一)感应测井
感应测井是根据电磁感应原理,通过测量井壁地层的电阻率进行油水层评价。1
995年后,胜利油田自行研制的高分辨率感应测井仪提高了纵向分辨率和探测深度。
应用引进的高分辨率阵列感应测井仪,获得二维电阻率径向成像和侵入剖面的径向成
像,可以求取原状地层电阻率,进行侵入解释。引进的高频等参数感应测井仪在寻找
低电阻率油气层方面具有独特优势。
(二)侧向测井
侧向测井是通过电流聚焦的方法,使测井仪器发出的电流沿径向流入地层而测量
地层电阻率的测井技术。1995年,胜利油田自行研制的恒功率双侧向测井仪用于生产
,扩大了测量的动态范围,可以测量电阻率小到零点几欧姆·米、大到上万欧姆·米
的地层。同年,投产与微球形聚焦测井组合的双侧向测井仪器,可以同时测量地层真
电阻率、侵入带电阻率、泥饼电阻率。2000年,胜利油田引进增强型双侧向测井仪;
2002年,研制成功强聚焦型双侧向测井仪。这两种仪器改进了聚焦性能,在大直径井
眼、盐水钻井液情况下,可有效消除井眼对测量结果的影响。
(三)声波测井
声波测井是通过测量井下岩层的声波传播速度,进而依据测量结果确定井剖面的
岩性、判断气层、计算储层孔隙度等地质参数的测井方法。1995年,全波列声波测井
仪用于生产,使声波测井的接收、记录范围得到扩展。1997年后,应用引进的多极子
阵列声波测井技术,能更准确地获得纵波、横波、斯通利波的时差、幅度等参数,用
于确定地层孔隙度,估算地层的渗透率,进行油、气、水层判识和裂缝评价,研究地
层的各向异性。
(四)声电成像测井
声电成像测井是在井下采用传感器阵列扫描或旋转扫描测量,沿井身纵向、周向
、径向大量采集地层信息,传输到地面后利用图像处理技术得到井壁的二维图像或井
眼周围某一探测范围以内的三维图像的测井方法。1996年,胜利油田引进环周声波扫
描成像测井仪,通过测得的图像,可以直接观察井壁情况,识别裂缝、溶洞,进行井
眼形状描述和地层评价。1997年,引进微电阻率扫描成像测井仪,其测量结果经计算
机处理形成图像,用色彩(色调)的变化,直观地表示地层岩性、物性以及裂缝、孔洞
、层理等地质现象引起的地层电阻率的变化。声电成像测井技术的应用,使对地层裂
缝的研究变得更加直观和深化,促进了构造、沉积相研究的发展。
(五)核测井
核测井是通过测量岩石及孔隙流体的核物理性质研究地层的测井方法。1988年,
胜利油田引进自然伽马能谱测井仪、岩性密度测井仪等核测井仪器。1996年后,油田
测井公司陆续研制成功自然伽马能谱测井仪、岩性密度测井仪等核测井仪器。截至2
005年,胜利油田使用自然伽马、自然伽马能谱、补偿密度、岩性密度及补偿中子等
核测井方法,利用核测井采集的信息,能求取地层的孔隙度,确定岩石及其孔隙中流
体的化学元素成分及含量。
(六)核磁共振测井
核磁共振测井是20世纪90年代发展起来的测井技术。根据核磁共振测井结果,可
以确定储层的孔隙度、渗透率,直观、定性地识别孔隙中流体(油、气、水)性质。1
997年4月,胜利油田引进核磁共振测井仪,7月,应用该仪器于商河油田商747井,成
功采集了核磁标准谱,经解释人员对采集的资料进行处理评价,获取了准确的地质参
数和解释成果。
(七)水平井测井
1991年1月胜利油田第一口水平井--埕科1井完钻时,国内尚不具备水平井测井能
力,只能聘请外国公司进行测井施工。为打破外国的技术垄断,油田测井公司开展水
平井测井技术研究。1991年,先后研发成功套管水平井油管输送测井工艺和保护套式
仪器保护装置、钻杆推进保护套式大斜度井及水平井裸眼测井系统,并开始进行水平
井测井湿接头工具的研制。1994年,油田自行研制的水平井测井湿接头工具系统通过
技术鉴定。鉴于水平井测井工作量快速增长,测井公司在引进水平井测井工具的同时
,逐步为测井队配备自己研制的水平井湿接头工具,增强了水平井测井施工能力。截
至2005年,裸眼水平井和套管水平井测井均采用湿接头工具。
胜利油田测井公司自主研发的水平井测井技术,填补了国内测井技术空白。自1
991年起,胜利油田相继完成国内第一口一井双探水平井、第一口巷道式水平井、第
一口单井蒸汽驱重力泄油水平井的测井施工;完成胜利油田第一口海油陆采水平井、
第一口两分支水平井、第一口鱼骨状分支水平井、第一口欠平衡水平井,以及其他高
难度井、大斜度井、水平井的测井施工作业,为胜利油田开发提供技术支持。另外,
还向江汉、江苏、中原、河南、新疆、长庆、大港、冀东、辽河等油田以及地质矿产
等部门提供水平井测井技术服务或施工服务。

二、套管井测井技术
套管井测井技术主要包括注入剖面、产出剖面、剩余油饱和度、工程测井等测井
技术。
(一)注入剖面测井
注入剖面测井用于了解注水井各注入层的吸水情况,主要测井方法有放射性同位
素示踪测井、井温测井、流量测井、脉冲中子氧活化测井等。在油田开发中,放射性
同位素示踪测井是反映注水井分层吸水能力最好的测井方法,是在注水井正常注水的
情况下,将放射性同位素示踪剂注入到井内,根据放射性强度的差异计算每层相对吸
水量并判断层内吸水能力。胜利油田平均每年完成注入剖面测井近千口。
(二)产出剖面测井
产出剖面测井可以了解各产层的分层产液情况、出水层段等,为采取增产措施提
供依据。测井方法主要有流量、流体密度、持水率、温度、自然伽马、压力、放射性
示踪测井等。
1994年,胜利油田利用引进的直径为36.5毫米的七参数仪器,一次下井可同时测
量自然伽马、磁定位、压力、流体密度、持水率、井温、流量7个参数,在自喷井推
广使用。2000年,购置中国船舶工业总公司715研究所生产的直径分别为26毫米和43
毫米的七参数仪器,流量计装有伞式集流器,解决了低产液量井流量参数测量的难题
,在抽油井和自喷井中应用,是产出剖面测井的主力仪器。同时,测井公司生产测井
动态模拟实验室的建立为流量、持水率仪的精确标定提供了技术支持。2005年,胜利
油田完成产出剖面测井11口。
(三)剩余油饱和度测井
在套管井中,剩余油饱和度测井主要使用碳氧比能谱、中子寿命和脉冲中子衰减
能谱进行测井。
1987年11月,胜利油田引进2套碳氧比能谱测井系统,配有井下仪器6支;1999年
,引进1套中子寿命测井仪;2000年、2001年,引进2套地面系统,配有4支脉冲中子
衰减能谱测井仪及配套的测井资料处理解释软件。截至2005年,胜利油田累计完成碳
氧比能谱测井千余口、中子寿命测井50余口、脉冲中子衰减能谱测井600余口。这三
种测井方法是胜利油田剩余油饱和度测井的主要方法,为油田老区挖潜发挥了重要作
用。
(四)工程测井
固井质量检测。1994年,胜利油田研制声幅测井仪,当年投入生产应用。1997年
,引进电子工业部第22研究所生产的声波-变密度测井仪,配接自主研制的测井系统
,在全油田推广应用。2000年5月,研制成功声波-变密度测井仪,并投入生产,
成为胜利油田固井质量评价的主力仪器。随着油田侧钻井的不断增多,2003年8月,
研制成功又一新型声波-变密度测井仪,投产后在小井眼固井质量检测中广泛应用。
井下套管检测。用多臂井径测井仪检测井下套管的状况,测井时仪器居中扶正,
多个探测臂由电机推动紧贴井套管壁,检测套管内壁的微小变化。1986年,胜利油田
引进数控生产测井设备,配备两支40臂井径测井仪。2004年,购进36臂井壁成像测井
仪器,能检测套管的质量状况,确定套管的变形等。2005年,完成多臂井径测井8口

超声波成像测井。利用反射波能量、传播时间与反射界面的物理性质及井眼几何
形态的有关原理,评价井壁的质量特征、井眼状况、固井质量及套管损伤情况。199
6年,胜利油田研制成功声波电视测井仪;2000年,研制成功超声成像测井仪。截至
2005年,累计完成超声波成像测井施工40余口。

三、射孔技术
射孔技术的发展与油田的勘探开发密切相关。根据射孔器下井方式,射孔技术分
为电缆输送射孔和油管输送射孔。油管输送射孔包括水平井射孔、多级起爆射孔、射
孔测试联合作业和负压射孔。为提高射孔的地质效果,油田还发展了增效射孔及防砂
射孔等。
(一)电缆输送射孔
电缆输送射孔是用电缆将射孔器(射孔枪、射孔弹、雷管、导爆索等)输送到目的
层段,通过地面设备控制点火起爆射孔弹进行射孔。电缆输送射孔自20世纪60年代开
始应用,至2005年,仍是最常用的射孔技术。2005年,胜利油田完成2212口井常规电
缆输送射孔施工。
(二)油管输送射孔
水平井射孔从工艺上分为全方位射孔和定向射孔,针对不同地质情况采用不同的
射孔方案。1991年2月,完成胜利油田第一口水平井--埕科1井的射孔施工,填补了国
内水平井射孔技术空白。2003年8月,完成胜利油田重点科学钻探水平井--郑科平1井
的射孔施工。该井射孔层段近500米,使用射孔弹8000多发,开创国内大直径射孔枪
、大孔径射孔弹、深穿透射孔的先河。

图3-13 2005年10月,胜利油田测井公司施工人员在史南油田史3-8-斜6井
进行射孔施工。

多级起爆射孔能杜绝大跨度夹层卡枪事故, 提高油管输送射孔的一次成功率。
1997年5月,胜利油田设计完成多级投棒释放装置,在生产中广泛应用。8月,在莱
38-11井使用三级起爆装置,射孔施工一次成功。2002年1月,在通81-平1井使用七
级压力起爆装置,创国内多级压力起爆射孔施工新纪录。2005年,油田完善小井眼多
级起爆装置,成功应用于侧钻井射孔施工。截至2005年,累计完成多级起爆射孔施工
近千口井。
油管输送射孔与地层测试器联合作业技术,是用油管或钻杆将测试工具和射孔器
输送到目的层,射孔的同时进行地层测试,一次下井可完成油管输送射孔和地层测试
两项作业。1997年,胜利油田改进钢丝联作技术,使用旁通解决射孔点火问题,并在
管柱中设计纵向机械减震器。1998年,设计纵向液压减震器、压差式旁通接头和压差
式双发点火头。1999年后,射孔测试联作工具和管柱结构不断改进,配套形成各种套
管尺寸的联作工艺,提高了射孔测试联作成功率。2003年,胜利油田完善射孔、测试
、螺杆泵排液三联作工艺。截至2005年,累计完成射孔测试联作施工500余口井。
负压射孔能在射孔前建立一个低于目的层压力的井筒压力,射孔后目的层中流体
以较高的流速冲刷射孔孔道,减小射孔压实带,带出射孔残渣,提高油井产量。新型
负压射孔技术利用专用工具实现负压差,具有较高的安全性和可靠性。2003年10月,
应用隔离式负压射孔技术,完成美国EDC公司反承包井CDX-7P井施工,获日产油100吨
。2005年10月,史3-8-斜6井实施开孔式负压射孔,获日产油10.8吨。
(三)增效射孔
油气井增效射孔能在保持原有射孔弹射孔效果的基础上,增加射孔的后效作用,
改善射孔孔道的渗透性,提高油气井的产量。1998年,胜利油田研制成功复合增效射
孔器,当年在胜利油气区完成各类油气井射孔100余口。后根据胜利油气区的地质情
况和油井套管规格,对该项技术进行改进,形成复合增效射孔器系列,可根据不同的
地质情况和套管尺寸进行选择。

图3-14 1998年, 胜利油田测井公司研发的生储盖综合评估系统在计算机
工作站投入使用,为油田勘探开发提供储层、各类工程参数评价及地质评价结果。图
为测井解释人员应用计算机工作站处理解释资料。

针对复合增效射孔器火药能量不能充分利用等问题,2001年,胜利油田研制成功
双复增效射孔器, 增加了射孔的深度,扩孔造缝作用明显。2002-2005年,在胜利、
现河、滨南等采油厂推广应用,取得良好的效果。
(四)防砂射孔
利用大孔径、高孔密防砂射孔器射孔配合后续防砂措施,能够改善稠油层、出砂
油层的渗透性,达到增产的目的。2002年,胜利油田研制成功大孔径防砂射孔器,在
乐安油田草13区块稠油开采中应用,提高了开发效果。2004年9月-2005年11月,在胜
坨油田坨82区块采用大孔径、高孔密防砂射孔器施工32口井,增油效果明显。2005年
,胜利油田完成156口井防砂射孔施工。

四、测井资料解释技术
测井资料解释技术主要用于确定储层流体性质和评价储层质量。
1995年5月前,胜利油田主要应用计算机对测井资料进行处理解释。1995年下半
年,胜利油田研发的复杂断块型油气藏测井解释工作站应用软件投入试生产。1998年
,完成生储盖综合评估系统的研制,替代上述系统投入生产运行。2000年,油田研发
的现场测井解释软件微机系统投产。应用这一解释系统,油田完成胜利油气区72个油
气田和外部市场裸眼井测井资料处理解释工作。同时,胜利油田先后引进多种计算机
工作站测井分析软件。应用计算机工作站,借助微型计算机,提供油田勘探开发所需
的储层评价、各类工程参数及地质评价结果。
(一)常规测井资料解释
常规测井资料包括三电阻率、三孔隙度、井径、自然电位、自然伽马、微电极等
,是胜利油气区探井和开发井采集的主要测井信息。对常规测井资料的解释,主要依
靠生储盖综合评估系统,实现对深层砂砾岩油气层、低渗透致密砂岩油气层、低电阻
率油气层、深层天然气等各类储层的解释评价。2005年,胜利油田完成1268口井常规
资料的处理解释。
(二)特殊测井资料解释
胜利油田在重点探井和部分开发井中采集地层倾角、声电成像、核磁共振、多极
子阵列声波、垂直地震剖面(VSP)等特殊测井资料。
地层倾角测井资料评价。利用地层倾角测井资料可以计算地层倾角和倾向,进行
地质构造和沉积相研究。1977年,胜利油田引进地层倾角测井仪器和资料处理软件系
统。1978-2005年,共完成胜利油气区30多个油田和区块1500余口井地层倾角的资料
解释,取得显著地质效果和经济效益。
声电成像测井资料评价。通过对声电成像测井资料进行处理,可对裂缝的产状、
类别、有效性、裂缝参数及分布格局进行描述和定量计算,识别地质构造,进行沉积
相分析和地应力评价。1996年,胜利油田引进测井处理软件,使成像测井资料得到更
广泛的应用。1998年12月,引进工作站综合解释软件系统,能对声成像和电成像资料
进行处理。1996-2005年,胜利油田对埕岛、埕东等油田83口井的成像测井资料进行
处理解释,提供岩性识别、薄储层划分、裂缝识别、地质构造分析、沉积相研究及地
应力分析等多项评价成果,为油田勘探开发提供了重要的地质信息。
核磁共振测井资料评价。核磁共振测井可以提供总孔隙度、有效孔隙度、可动流
体孔隙度、渗透率等参数,进行流体识别和油气水层评价。1998年,胜利油田利用引
进的核磁共振测井仪,在滨432(侧)井测井,成功对该井储层流体性质进行识别。20
01年2月,油田利用引进的核磁共振测井仪,在埕北30-4井灰岩地层采集测井资
料,进行处理后,提供了准确的储层评价成果。2002年,根据核磁共振实验分析确定
的参数,在商548井中首次实现对储层孔隙结构进行分析,计算孔喉半径参数。1996
-2005年,胜利油田完成95口核磁共振测井资料的处理解释。
多极子阵列声波测井资料评价。自1997年起,利用多极子阵列声波测井采集的测
井信息,获得地层纵波、横波和斯通利波、岩石力学和地应力参数等。2003年,胜利
油田利用正交多极子阵列声波测井采集的测井资料,实现对岩性判断、参数计算、裂
缝识别、地层各向异性分析、地应力评价、井眼稳定性评价及压裂高度预测。1997-
2005年,胜利油田完成83口井多极子阵列声波测井资料处理解释,其中进行井眼稳定
性评价14口井、压裂高度预测评价7口井,为钻井工程及压裂试油施工提供了较精确
的工程参数。
垂直地震剖面(VSP)测井资料评价。垂直地震剖面(VSP)测井技术被喻为地震、测
井、地质三者相结合的“桥梁”。2000年1月,胜利油田引进垂直地震剖面(VSP)处理
解释软件。10月,成功完成雪古2井的垂直地震剖面(VSP)测井和资料处理解释,确定
了地层时间与深度对应关系,标定了地震地质层位。截至2005年,胜利油田完成垂直
地震剖面(VSP)测井及资料处理10余口井。