成像测井系统的组成
6.1.1地面硬件和软件系统
地面系统主体为计算机测井局域网,系统软件采用多用户操作系统,开放性强。目前国外比较先进的地面系统有斯伦贝谢公司的MAXIS-500,阿特拉斯公司的eclipse-5700,哈里伯顿公司的EXCELL-2000(表6.1.1)。国内Xi安石油勘探仪器厂于1998开始研制ERA2000成像测井地面系统,并已推广应用。
表6.1.1成像测井系统
继续的
6.1.2数据高速电缆远程传输系统
数据高速电缆远程传输系统包括传输和接口。传输部分的功能是完成计算机对井下仪器控制命令的下达,以及将井下仪器采集的数据上传到地面计算机。发布命令传输速率高达40kb/s,上传数据传输速率高达500 kb/s;接口部分考虑兼容性,可以兼容数控测井系统的电缆远程传输方式,同时解决数据格式问题。
6.1.3井下仪器系统
根据被测物理量的不同,成像测井井下仪器系统大致可分为电、声、核三种类型。
6.1.3.1电成像测井技术
1)地层微电阻率成像测井仪。代表仪器有斯伦贝谢公司的FMS和FMI,阿特拉斯公司的STARImager和哈利伯顿公司的EMI。仪器在2、4、6、8极板上分别安装了几个小间距的按钮电极(也称阵列电极),可以在井壁上进行地层微电阻率的扫描成像测井。随着极板数量的增加,阵列电极对井壁周围地层的覆盖率也在增加,甚至几乎覆盖整个井眼。仪器纵向分辨率极高,可划分厚度为0.2in(5mm)的超薄层,径向探测深度为1 ~ 2 in (2.5 ~ 5 cm)。获得的成像测井图像与实际岩心照片一样清晰直观。
地层微电阻率成像测井图像可用于确定地层倾角和方位;识别薄层;描述油气藏的结构和特征,如指示油气藏中孔洞和裂缝的产状和方位,选择能获得高产油气的层位进行射孔和压裂;准确确定油气藏(特别是超薄砂岩油气藏)的有效厚度;研究侵蚀面、化石层、断层位置和沉积环境。
2)阵列感应成像测井仪,代表有斯伦贝谢公司的AIT和阿特拉斯公司的DPIL。以AIT为例,它有一个发射线圈和八个接收线圈对,相当于一个三线圈系统,有八个线圈节距。使用20kHz和40kHz Z2工作频率,通常8组线圈使用相同的频率(20kHz),其中6组同时使用另一个更高的频率(40k Hz);实际上,这八个线圈系统有14个探测深度。此外,仪器采用软件聚焦对测量信号进行处理,可获得1ft(30.5cm)、2ft(61cm)、4ft(122cm)三种纵向分辨率的信号。同时,每一个纵向分辨率可以得到五个径向探测深度[10in (25.4cm)、20in(50.8cm)、30in(76.2cm)、60in ([10in(25.4cm)、90in (228.6cm)]的电阻率曲线,并对这些曲线进行进一步处理。
阵列感应电阻率成像测井图直接反映了冲洗带、过渡带和原状地层的油气饱和度变化,可以指示油气层,可以清楚地显示层理、油气含量、侵入性质及其特征。阵列感应成像测井仪实际上是一种横向感应测井仪,可以更准确地确定冲洗带电阻率和原状地层电阻率。在非均质层中,这两种电阻率有很好的匹配性,因此阵列感应电阻率测井也能准确识别油气层。
3)方位电阻率成像测井仪。在双侧向测井仪屏蔽电极A2的中间,安装了12个不同方位的电极阵列,每个电极向外的张角为30°,覆盖了井周360°范围内的地层。这些电极与双侧向测井组合成方位电阻率成像测井仪,可测量井眼周围12方向的深部地层电阻率。这个电阻率反映的是电源电流通过的路径,即电极张角30°控制范围内介质的电阻率,近似为三维测井。因此,当井周围介质不均匀或有裂缝时,这些12电阻率会发生变化。此外,这些12方位电极的电源电流可以相加,以获得高分辨率横向测量(LLHR)。同时,仪器还保留了深、浅侧向测量。仪器的纵向分辨率为6 ~ 8英寸(15.2 ~ 20.3厘米),探测深度为30英寸(76.2厘米)。方位电阻率成像测井仪的分辨率高于双侧向测井仪,可以获得井眼周围电阻率变化的图像。与地层微电阻率扫描成像测井仪相比,虽然其纵向分辨率略低,但具有探测深度大和与双侧向测井仪组合测井两大优势。
方位电阻率成像测井可用于识别非均质层;识别薄层,准确确定薄层电阻率;识别裂缝并评估自然裂缝的有效性。
6.1.3.2声波成像测井技术
1)井下声波电视(BHTV)。井下声波电视是最早发展起来的成像测井技术,它记录从声源垂直入射到井壁的脉冲回波信号,产生井壁回波的振幅成像和传播时间成像。在裸眼井中,它能直观地发现油气藏中的孔洞和裂缝;在套管井中,它可以直观地检查射孔和套管腐蚀和断裂。
2)超声波成像测井仪。超声成像测井仪提供套管直径、厚度、腐蚀和水泥胶结的高分辨率声阻抗方位成像测井,可检测油气井第一界面和第二界面的固井质量,准确识别固井水泥中的裂缝,评价套管腐蚀程度,发现天然气藏。超声成像测井仪和井下声波电视都是根据脉冲回波法原理工作的。
3)偶极横波成像测井仪。偶极横波成像测井仪使用定向偶极声源,在硬地层和软地层都能接收到横波。因此,该仪器可以同时检测任意地层中的纵波、横波和斯通利波,可用于确定地层岩性、孔隙度、泊松比、岩石硬度、地层破裂压力,识别裂缝和气层。它的纵波和横波测井资料也广泛应用于地震资料解释。
6.1.3.3核成像测井技术
1)阵列核成像测井仪。阵列核成像测井仪又称核孔隙度岩性成像侧钻仪。该仪器用中子发生器代替化学中子源,用多探头检测过热中子孔隙度、中子慢时孔隙度、高分辨率中子孔隙度、地层热中子俘获截面(与中子孔隙度同时测量),用锗酸铋探测器检测伽马源多道能谱地层密度、袁爽距离光电吸收指数和无源双探头自然伽马能谱(铀、钍、钾含量),形成孔隙度岩性成像测井图,用于确定油气藏岩石电阻率和岩石矿物的背景值。
2)碳氧比能谱成像测井仪。过油管双探头碳氧比能谱成像测井仪可监测套管外油气饱和度的变化,可与小型生产测井仪配合使用,为油田合理开采提供成像测井监测图像。
3)地球化学成像测井仪。地球化学成像测井仪由自然伽马能谱测井仪、二次伽马能谱测井仪、铝活性粘土测井仪和热中子或过热中子测井仪组成。基于核能谱的地球化学成像测井仪可以探测更复杂的岩石矿物成分,识别地层的矿物类型和丰度。其主要目的是确定油气储层的粘土含量、阳离子交换容量、粒度、孔隙度、渗透率、饱和度和沉积环境。
4)磁共振成像测井仪。磁共振成像测井仪是在磁共振成像基本思想的指导下,利用核磁矩与外磁场相互作用的原理研制成功的。可同时检测孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等地层参数,被国外石油界公认为近十年来测井技术最重大的进步。
6.1.3.4图像解释系统
成像测井数据处理解释系统,包括现场快速处理解释系统和图像解释工作站。
成像测井数据处理解释系统的硬件是计算机局域网,典型的工作站软件主要包括系统核心、系统服务和解释应用。
系统的核心包括人机界面和数据显示界面、数据管理、应用管理、数据库和数据文件功能。人机界面和数据显示界面解决了用户与计算机的通信对话以及计算机与输出设备的连接。数据管理涉及到存储什么数据、数据格式和结构、访问地址和访问方式的设计和实现。应用管理包括调用应用模块和选择解释参数。
系统服务是各种数据处理服务,包括数据加载和卸载、数据传输、回放、制作硬拷贝和打印报告。
解释应用是完成图像数据的解释、对比合成、显示和检查。解释和应用需要建立一系列包,如岩石物理包、地质包、地球物理包、油藏工程包、开发工程包、数据处理包等。