[科普中國(guó)]-成像測(cè)井系統(tǒng)

簡(jiǎn)介

為了詳細(xì)描述井筒的壁及其周?chē)貐^(qū)地層的非均質(zhì)性，我們希望發(fā)明一種能探測(cè)地層的某個(gè)特性(如巖石成分、孔隙度、滲透率)在以井軸為垂直坐標(biāo)（z）、以井徑為徑向坐標(biāo)（r）、以方位角為方向坐標(biāo)（θ ）的柱狀坐標(biāo)系（r，θ ，z）中的分布的測(cè)井儀器，并且可以按井壁的展開(kāi)平面或沿某個(gè)方位的剖面進(jìn)行圖像顯示(猶如觀察巖心一樣)。成像測(cè)井技術(shù)就是這樣一類(lèi)測(cè)井方法。1

與常規(guī)測(cè)井區(qū)別成像測(cè)井與常規(guī)測(cè)井的顯著區(qū)別在于其井下儀器是以掃描方式或陣列方式來(lái)測(cè)量巖石的某個(gè)物理量（電阻率、聲阻抗等）在柱狀坐標(biāo)系（r，θ ，z）中的分布，按r 坐標(biāo)上的探測(cè)范圍，可分為井壁和井周（3m 范圍）兩類(lèi)。輸出的是該物理量的沿井壁或井周的分布圖。由于巖石的物理量與儲(chǔ)層的物性密切相關(guān)，所以這種數(shù)字圖像可以間接反映巖層在井壁或井周分布的非均勻性。1

系統(tǒng)組成成像測(cè)井系統(tǒng)由成像測(cè)井地面儀器、電纜遙傳、系列井下儀器和成像測(cè)井解釋工作站四部分組成。

成像測(cè)井地面儀器是一個(gè)基于多機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智能接口、POSC 數(shù)據(jù)規(guī)范、軟件規(guī)范、圖形規(guī)范、人機(jī)交互規(guī)范，具有豐富硬件資源和軟件資源的開(kāi)放式測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)獲取平臺(tái)。運(yùn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件，使數(shù)據(jù)獲取、儀器刻度、現(xiàn)場(chǎng)解釋可以同時(shí)進(jìn)行，提高了測(cè)井時(shí)效。成像測(cè)井系統(tǒng)中電纜遙傳采用了BPSK 調(diào)制方式下發(fā)命令，傳輸率最高達(dá)40kb/s，上傳數(shù)據(jù)采用QAM 調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)500kb/s，同時(shí)兼容數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)中的電纜遙傳方式。

成像測(cè)井系統(tǒng)中目前配置的井下儀器有描述井壁地層屬性的微電阻率掃描和井下聲波電視成像測(cè)井儀，有描述地層徑向電阻率剖面圖像的陣列感應(yīng)或者高分辨率感應(yīng)測(cè)井儀，有描述井眼軸向電阻率分布圖像的方位電阻率成像測(cè)井儀，還有精細(xì)描述井眼鄰域地層構(gòu)造的井眼地震成像測(cè)井儀，核孔隙度巖性測(cè)井儀，多極陣列聲波測(cè)井儀，模塊式動(dòng)態(tài)地層測(cè)試器，這些儀器獲取地下地層的非均質(zhì)特征及測(cè)井環(huán)境的豐富信息。

井壁微電阻率掃描成像采用了陣列電扣（FMI 采用了192 個(gè)電扣，EMI 采用150 個(gè)電扣，Star Imager 采用144 個(gè)電扣）和2.5mn 采樣間距，得到空間分辨率5mm 的高清晰度地層巖石及結(jié)構(gòu)圖像，在8in 井眼中，圖像覆蓋率達(dá)50%~80%。

斯倫貝謝公司的陣列感應(yīng)成像測(cè)井儀采用多種工作頻率，一個(gè)發(fā)射線圈，8 組雙線圈組成的接收線圈系陣列。同時(shí)測(cè)量8 組接收線圈上3 種頻率的實(shí)分量和虛分量，記錄28 條原始曲線。應(yīng)用軟聚焦和分段準(zhǔn)線性近似的處理方法，得到30cm、60cm、120m 三種垂向分辨率，25cm、50cm、75cm、150cm、225m 五種徑向探測(cè)深度，測(cè)量范圍為0.1~2000 Ω ·m的15 條處理曲線，形成垂向分辨率匹配，沿深度、徑向二維電阻率剖面分布圖像。方位電阻率成像測(cè)井儀在保持雙側(cè)向電極系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加12 個(gè)方位電極，采用三種工作頻率實(shí)現(xiàn)三種測(cè)量模式，獨(dú)立測(cè)量每種模式下的陣列電極電流和電壓信號(hào)。應(yīng)用軟件聚焦處理方法，獲取深、淺雙側(cè)向測(cè)量曲線和12 條方位電阻率曲線，構(gòu)成描述沿井軸和井周二維電性剖面圖像。垂向分辨率20cm。

多極陣列聲波波形測(cè)井，獲得硬地層和軟地層縱、橫波速度，垂向分辨率15cm;核孔隙度巖性測(cè)井儀采用多能窗、陣列探頭，垂向分辨率15cm。

我國(guó)自1993 年引進(jìn)斯倫貝謝公司的MAXIS-500 進(jìn)行技術(shù)服務(wù)以后，又購(gòu)買(mǎi)了多套5700系統(tǒng)，已經(jīng)在各個(gè)油田測(cè)了數(shù)百口井次，從測(cè)井效果及地質(zhì)應(yīng)用上看，F(xiàn)MI 和ARI 能夠識(shí)別裂縫、縫合線、不整合、斷層、層理及微裂縫。在硬地層聲波井下電視CBIL 和CAST 應(yīng)用較好。為此國(guó)內(nèi)已經(jīng)著手研制成像測(cè)井儀，其中井下聲波電視已達(dá)到國(guó)外同級(jí)水平，微電阻率掃描測(cè)井儀已做出下井試驗(yàn)的樣機(jī)。海洋測(cè)井公司做出了八臂傾角儀，正試驗(yàn)具有236個(gè)電極的高分辨微電掃描成像儀。1

存在問(wèn)題當(dāng)前成像測(cè)井技術(shù)中問(wèn)題較突出的是資料處理和解釋技術(shù)。成像測(cè)井的資料處理有兩個(gè)主要內(nèi)容：

其一是將測(cè)量信息用數(shù)字圖像處理的方法制作成地質(zhì)家可視的圖像;

其二是對(duì)圖像進(jìn)行分析解釋出地質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題主要是去噪技術(shù);第二個(gè)問(wèn)題主要是面向地質(zhì)對(duì)象的圖像分析技術(shù)。由于對(duì)傳感器的物理和幾何分辨率研究不夠。對(duì)可識(shí)別的地質(zhì)現(xiàn)象歸納并結(jié)構(gòu)化不夠，所以成像測(cè)井的地質(zhì)解釋仍停留在“相面”的水平上(受解釋人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思維方式的制約)。1