(壹)測井勘探技術簡介
測井是通過在鉆孔內測量各個巖層的不同物理性質來研究鉆孔地質剖面,解決地下地質問題和了解鉆孔技術狀況。1910年首次試用了電阻儀測井。我國在20世紀50年代初開始采用電測井技術。60年代以來,世界各國廣泛利用巖層的電、磁、核、聲、熱等各種物性特征,開發出多種測井方法。早期的測井為單道測量、模擬記錄。單獨采用電測井方法研究鉆孔剖面會出現許多難以解決的問題。每壹種測井參數只反映巖性的壹個側面,各種測井方法都有其局限性。因此,通常采用綜合測井技術,取長補短,去偽存真。我國已把綜合測井技術列為油、氣、煤等礦產地質勘探的常規手段,其測井曲線可作為劃分巖油、氣層、煤層,確定其厚度和埋藏深度,以及區分含水層、隔水層的重要依據。隨著電子技術和計算機技術的發展,油氣、煤炭測井技術走上了數字化道路,它使油氣測井技術從定性分層定厚發展到定量分析;從人工解釋發展到計算機解釋與成圖;從單壹劃分巖層到解決多種地質問題,為評估油氣煤炭等資源儲量及其產量提供科學依據。
中國應用測井技術勘探始於1939年,七十多年來,中國油氣、煤炭勘探測井技術經歷了5次更新換代。第壹代:半自動測井技術:第二代:全自動測井技術;第三代:數字測井技術;第四代:數控測井技術;第五代:成像測井技術,這些測井技術對提高油氣煤炭等資源的勘探效益發揮了重要作用。
(二)目前測井解釋過程中存在的問題
(1)解釋的不確定性
利用測井技術測得的信息僅僅是間接包含了巖石的地學描述信息,而不是直接得出地學知識信息。人們希望用測井數據去直接解釋壹個地質目標,也就是說在測井與地質之間尋找對應關系。由於測井數據集是確定的,全部可量化的(而不是描述的),維數是有限的(即僅有幾種測井方法),因此測井數據集與地質描述結合之間就不是壹壹對應的,存在著不確定的解。
(2)解釋的區域性
由於沈積體與沈積環境密切相關,因此地質對沈積體的描述大多是地區性的。而測井方法是固定的,同樣是電阻率曲線對不同井、不同層位、不同地區,即使是同壹類巖石也不會具有相同的數量。這就是為什麽用同壹種測井方法,如果不修改控制參數,在研究地學問題時在不同的地區會得到不同的結論。
(3)負載能力有限性
地球物理測井測的是地層的電性、聲學特性和核物理特性,加上探測研究環境和條件的影響,不同的地質對象的響應差異並不顯著,如有巖性誤差,測井儀誤差,井徑和鉆井液影響。所以測井識別地質現象的能力是很有限的,需要數學和物理約束,才可以得出滿意的解。
測井地質學成果是地質識別的輔助信息,即輔助地質人員在由數據信息到知識和智慧(即決策)信息的生成過程中少走彎路,節省投入,達到事半功倍的境界。
(三)測井發展主要方向
1.測井技術發展方向
(1)電磁成像測井技術
它是電測井發展的主流方向,它使電測井信息的現場處理和後處理技術發生了突破,可以提供較為完善的測井圖像,方便直觀解釋與應用。電磁成像測井儀器采集的信息量大,信息全面,經過復雜的測後處理,如軟件聚焦、圖像處理等可形成曲線、圖像,適於進行地質應用解釋。
(2)隨鉆測井技術
隨鉆測井是壹種新型的測井技術,它能夠在鉆開地層的同時實時測量地層信息。它的最大優點是能實時測井,在定向井和水平井的鉆進過程中,用隨鉆測量的數據可實時確定井眼軌跡和地層巖性,從而可以實時確定靶點命中情況;其次,不需要電纜,可測全常規測井項目,由於測速慢,降低了放射性測井的統計誤差,提高了儀器的縱向分辨率;最後,隨鉆測井數據是在地層剛鉆開後不久測量到的,這時的地層還未受鉆井液汙染或侵入很淺,能較真實地反映原始地層的特性。
隨鉆測井系統的缺點是數據傳輸率低,實時傳輸的曲線條數和數據采樣率受到限制,數據的精度也低於電纜測井,在探測器設計、可靠性和數據傳輸、資料應用等方面還存在壹些問題。盡管隨鉆測量在進行地層評價方面還存在明顯不足,但它仍是進行地層評價的壹種有效的方法,在某些情況下,可以提供更好的結果。近幾年來,由於隨鉆傳感器的質量不斷得到改善,其在地層評價方面的應用也日趨廣泛,提高了隨鉆測量信息的可靠性。由於中子孔隙度、地層密度和補償雙電阻率隨鉆測井儀的問世,隨鉆測量在地層評價中的應用不斷擴大。隨著隨鉆測量數據傳輸率的改善,將會進壹步提高采樣的頻率,並允許進行更多的隨鉆測量,如地層傾角、微電阻率測井、核磁***振等。這些信息與井場計算機系統相結合可進行實時的油氣分析。另外,隨鉆測量的數據解釋、質量控制、標準化等問題也會逐步改善,使隨鉆測量技術得到完善和提高。
(3)井間測井技術
發展井間測井技術,包括井間地震測井和井間電磁成像測井。主要是通過實現對井間地層特性的直接測量,改變測井橫向探測能力不足的固有弱點,同時也能較好地解決井孔與井間所采集到的信息類型和信息豐度極不平衡的問題,以及進壹步改變單純以井為分析窗口推演和預測井間地層屬性的傳統研究模式。美國能源部把井間電磁成像特別是金屬套管井間電磁成像列為面向21世紀的能源科技戰略發展規劃的重點技術研究項目。目前,在我國,井間測井技術主要在油氣勘探方面得到壹些應用。勝利油田從1997年開始,與美國EMI公司開展井間電磁成像測井技術應用方法的合作研究,主要的技術目標是實現井間電阻率信息的直接測量,以提供反映井間構造、儲層和油氣水分布的二維乃至三維的電阻率圖像。經過雙方***同努力,分別在勝利油田所屬的孤島、埕東油田的3對井中,成功地進行了10個井次的井間電磁成像大型工業性試驗。反演得到的井間電阻率成像圖,分析井間油水分布也見到較好的地質效果,標誌著井間電磁成像測井技術在實用化方面有了重要的進展,並有可能應用於其他能源礦產的勘探。
(4)測井的正演、反演研究
電法測井正演研究是電法測井研究的基礎。正演模擬計算可為儀器設計服務,儀器的改進也必然需要正演模擬的配合。為了盡量準確、快速地求取地層電性參數,在給定完善儀器的條件下,使正演計算方法快速準確,反演算法才可能穩定有效。電磁測井的數據處理和成果解釋都離不開數值模擬,這些使電測井的正演、反演成為研究熱點。
(5)測井裝備向高可靠、集成化、成像化、網絡化發展
井下儀器向陣列化和集成化發展,變單點測量為陣列測量,以適應地層非均質的需要;變分散的儀器測量為高精度的組合儀器測量,以適應質量和效率的需要。
(6)聲波測井方面
偶極子和多極子橫波測井、聲源及聲波頻譜測井研究、井間聲波測井研究、聲波測井識別油氣、煤炭等礦產資源探索都將成為研究的熱點。
(7)核測井方面
中子測井法將繼續得到發展。
(8)套管井電阻率測井以及井下永久探測器等油藏動態監測技術系列不斷發展和完善
(9)數字電子技術和遙測技術不斷改進
使儀器精度和可靠性得到提高,使儀器的應用擴展到高溫高壓環境,使井下處理得以增強,促進了新的小井眼設計取得成功。
2.測井解釋發展方向
1)更新用測井資料確定巖性、巖相、環境研究的概念,將測井信息作為單項指標量提高到模型化的高度(即由數量模型提高到概念模型),建立典型模型。
2)深入研究測井曲線的旋回特性,建立測井層序地層學分析體系,並以層序地層、旋回地層和地層模擬為綜合測井和地震勘探資料研究使地震高分辨率上升到測井的量級,使測井在區域研究上有更大的用武之地。
3)將測井資料進壹步有效地應用到地應力計算、次生孔隙評價、地層敏感性分析和油層、煤層保護等工程方面。
4)測井資料應用從目前的單井評價和多井評價發展為油氣煤層等綜合優化管理的整體解決方案。