对新一代随钻测井仪器的研究探讨

2022-09-11

1 随钻电法测井

1.1 小直径随钻方位侧向测井仪

目前小井眼钻井 (6”) 大多用于水平段钻进和放油, 在这些井中就能发挥随钻测井的优势, 能够实现在钻井过程中收集地层评价和地质导向参数, 不需要使用钻杆来传输测井电缆, 大大节省了作业时间, 还能随时根据实际地质环境进行对排水井的位置进行调整优化。小直径钻孔侧向测井仪器不仅仅具备了常规的横向距离测量要求, 还能够将高分辨率成像测量结合起来, 环形天线能够实现对平均比特方位聚焦侧向电阻率的测量。

1.2 深探测随钻电磁测井仪器

在钻井过程中, 遇到部分斜度较大以及水平的钻井, 若能够预测出钻头前方的地层情况, 就能节省大量不必要的操作, 致力于这一目标, 业内诸多公司开发的各种先进的测量仪器, 以实现在进行钻孔成像的同时对构造倾角和储层表征进行反馈。不过, 实际做到的预测仅仅是几厘米的深度, 只能用于绘制最近的地质界面。在随钻电磁测井仪器问世后, 这一套全新的测量系统能够实现同时测量多个电阻率存在差异的地质界面, 这可以确保地质导向拥有精准的检测能力。

1.3 近钻头电阻率

钻头的电阻率是从一个点的轴向非聚焦“螺旋”测量得到的电阻率, 主要观测的数据是从螺旋管发射极向着钻头流去的电流。若能得到泥浆的电阻率数据, 理论上能够根据相关公式得出修正后的电阻率。钻头电阻率主要体现的是地层界面的变化, 所以通过对界面变化的分析, 能够实时选择套管的深度以及取芯位置。除此之外, 电阻率的变化同样能反应间隙负荷的变化, 以便做好安全防范措施。这种测量仪器可直接放在钻头后方, 也可以是遥测钻井电机和RSS导向装置的后方。

2 随钻声波测井

2.1 新型声波测井仪

市面上目前能见到的声波测井仪主要规格有6.75”和8.25”这两种。聚焦接收机的方位声学测量工作可在进行开孔的套管井内进行。若有必要可以有针对性地进行纵波和横波测井操作, 使用的技术为数据压缩技术。

2.2 随钻多极声波测井仪器

因为目前对油气的开采在陆上和海上都在进行, 目标更为复杂和分散, 这就需要随钻测井技术的更新。声波测井技术在孔隙水压力的监测方面应用非常良好, 不过由于随钻测井的纵波和横波数据缺失, 难以将新技术应用到岩石钻井方面, 这是在这一现状之下, 新型的钻井设备问世了, 并且有效改变了这种状况。此外, 它还能够对那些收发距离不同的测量操作进行优化调整, 以提高信号的信噪比。新型仪器还能拥有“听”模式, 不使用发生器发射信号, 对背景噪声进行记录;一次性记录所有波形, 省去对波形的模式分解或叠加。结合数据处理和广泛的硬件建模设计工作, 新型仪器不仅仅能预测孔隙压力, 还可以对井壁稳定性作出评价, 对地震进行比较, 对水泥胶结情况作出定性评价, 优化岩石力学性能和实施监测气体含量。

3 随钻成像测井

3.1 油基泥浆成像仪

传统的电缆油基泥浆成像装置的原理如下:利用液压推板把极板移动到钻井内侧, 将传感器同地面进行耦合, 这样就将极板固定在了传感器上, 得到了具有高分辨率的图像。但是用于随钻测井并不是最好的解决方案, 这种做法忽略了钻井随钻测井装置和地质界面之间的距离, 会出现减低转速和增加压差卡钻或仪器故障的几率。目前最有可能解决这一系列问题的仪器正处在测试中, 该仪器集成了微型电动装置和超声波脉冲发射声波成像装置, 具有以下几点优势:提高对误差的敏感度 (能监测出裂纹, 孔的几何形状等) , 微电阻率成像 (包括岩性, 浸渍, 沉积构造和流体界面) 拥有更高的分辨率和清晰度。

3.2 LWD-油基泥浆成像传感器

地层微电阻率成像测量在随钻测井中能够实现地质导向和地层评价的功能。不过对于油基泥浆钻井微电成像尚无法实现。在过去的测井工作当中, 对于油基泥浆电缆微电成像测量操作中必须使用水基泥浆来代替油基泥浆。普遍使用密度成像, 不过密度成像得到的图像是2”*2”的, 只能对较大的地层特征进行识别。若遇到井筒与地层之间的角度过小的情况, 就不能依靠密度图像来进行计算了。随钻测井OBM成像传感器能够把中等分辨率的电磁波电阻率成像仪和动态聚焦声传感器进行组合, 在提供丰富的地层信息的同时还可以进行井筒和裂缝成像。

4 结语

尽管随钻测井技术仍在发展, 但国外随钻测井技术已经走向成熟, 由于钻井技术在日益成熟, 地质导向和地层评价起到的作用会越来越大。随着测井和钻井方法的多样化, 随钻地层评价完全取代电缆测井是必然的结果。因此, 跟进钻井技术的研发工作是非常有必要的。

摘要：伴随着科技的日益发展, 随钻测井技术也逐渐趋于成熟, 具体操作中愈发依赖于地质导向和地层评价。考虑到越来越大的市场需求, 对随钻测井仪器的升级越来越频繁, 不断有新的仪器被运用到作业活动。笔者在本文中主要介绍了近年来随钻电法测井、随钻声波测井、随钻成像测井技术中使用到的各类新型测井仪器的发展, 对各自的优劣作出评价分析, 并提出几点认识和建议。

关键词：随钻测井,新型仪器,新近展