测井技术在石油工程中的应用分析与发展思考.pdf

第 4 O卷 第 6期 2 0 1 2年 1 1月 石 油 钻 探 技 术 P TR I E UM I RI I I I N TECHNI QUES Vo 1 ． 4 0 No ． 6 NOv ．， 2Ol 2 ． ． 专家视点 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 2 ． 0 6 ． 0 0 1 测井技术在 石油工程 中的应 用分析 与发展思考 陆黄 生 中国石化石油工程技术研究院 ， 北京 1 0 0 1 0 1 摘要 测井技术在油 气田勘探 开发 中发挥 了重要 作 用， 已成为 油气 资源评价 、 油藏 管理 、 钻井和采 油工程 设 计、 固井质量评价的高效技术手段， 随着三维成像技术和随钻测井技术的发展， 测井作业取得的岩石地球物理参数 和工程参数越来越丰富， 如何利用这些测井资料促进石油工程技术难题 的解决， 是测井解释人员与工程技术人员 面临的重要问题。在详细分析测井资料在钻井工程、 完井工程、 储层改造工程及开发工程中的应用情况的基础上， 指出目前测井资料在石油工程 中的应用还存在重视程度不够、 服务体制不完善、 技术先进性欠缺等问题， 未来测井 技术应该在地质环境 因素描 述、 可视化 井筒测 井技 术、 非常规油气 资源工程应 用等方 面加 强研 究。 关键词 测井资料 钻 井工程 应 用现状 发展趋 势 中图分类号 T E l 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 2 0 6 0 0 0 1 0 7 Ap pl i c a t i o n a n d De v e l o p me nt Ana l y s i s o f W e l l Lo g g i n g I nf o r ma t i o n i n Pe t r o l e u m En g i ne e r i ng Lu Hu a ng s he ng S i n o p e c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Pe t r o l e u m E n g i n e e r i n g， Be i j i n g， 1 0 0 1 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t W e l l l o g g i n g t e c h n o l o g y p l a y s a n i mp o r t a n t r o l e o n o i l f i e l d e x p l o r a t i o n a n d e x p l o i t a t i o n a n d b e c o me s t h e e f f e c t i v e me t h o d s o n r e s o u r c e a s s e s s me n t ， r e s e r v o i r ma n a g e me n t ， d r i l l i n g a n d p r o d u c t i o n e n g i n e e r i n g a n d we l l c e me n t i n g ． W i t h t h e d e v e l o p me n t o f t h r e e d i me n s i o n a l i ma g e l o g g i n g a n d L W D t e c h n o l o g Y ， t h e g e o p h y s i c a l a n d e n g i n e e r i n g p a r a me t e r s b e c o me s mu c h mo r e a b u n d a n t l y ． Ho we v e r ， we l l l o g g i n g i n t e r p r e t o r s a n d e n g i n e e r s a r e f a c e d wi t h o n e p r o b l e m t h a t h o w t o a p p l y t h e s e l o g g i n g i n f o r ma t i o n i n p e t r o l e u m e n g i n e e r i n g b e t t e r ． Ba s e d o n t h e d e t a i l a n a l y s i s o f l o g g i n g i n f o r ma t i o n u s e d i n d r i l l i n g， we l l c o mp l e t i o n， r e s e r v o i r s t i mu l a t i o n a n d p r o d u c t i o n e n g i n e e r i n g， i t i s c o n c l u d e d t h a t we l l l o g g i n g i n f o r ma t i o n a p p l i e d i n p e t r o l e u m e n g i n e e r i n g h a s s o me t r o u b l e ， s u c h a s n o t e n o u g h a t t e n t i o n， n o p e r f e c t s e r v i c e ， a n d u n a d v a n c e d l o g g i n g t e c h n o l o g y ． I n a d d i t i o n， t h e f u t u r e l o g g i n g t e c h n o l o g y ma y b e t a k e e f f e c t o n g e o l o g i c a l s e t t i n g d e s c r i p t i o n， v i s u a l b o r e h o l e l o g g i n g， a n d u n c o n v e n t i o n a l r e s o u r c e e x p l o r a t i o n ． Ke y wo r d s we l l l o g g i n g d a t a ； d r i l l i n g e n g i n e e r i n g ； a p p l i c a t i o n s t a t u s q u o； d e v e l o p me n t t e n d e n c y 测井 是 石油勘 探 开 发 必 不 可 少 的一 项 技 术 ， 它 采用声 、 电 、 核、 磁、 热 、 力 、 电化学等物理测量方法 ， 应用电子及计算机等技术 ， 对地层的各项物理参数 进行连续测量 ， 通过对测得 的数据进行处理和解释， 不仅能够评价地层岩性、 物性和识别流体 ， 而且还能 取得丰富的工程参数 。与工程应用密切相关的主要 测井项 目有 自然电位、 自然伽马、 自然伽马能谱 、 补 偿密度或岩性密度 、 地球化学元素测井 ， 可用于识别 地层岩性 ； 补偿声波 、 阵列声波 、 多极子声波、 声波变 密度 、 垂直地震测井 ， 可用于测量岩石弹性性质； 井 径、 井斜 、 地层倾 角、 声一 电成像测井 ， 可用于测量地 层产状 、 裂缝 、 溶洞和井身质量； 地层压力测试 、 产液 量 ， 可用于直接测量地层参数 ； 超声波测井和水泥胶 结测井 ， 可用于套管质量及 固井质量检查 ； 等等 。 国内外学者尤其是各大测井服务公司对测井资 料在石油工程中的应用研究不断深入 ， 大大拓展 了 收稿 日期 2 0 1 2 - 1 0 0 8 ； 改回日期 2 0 1 2 1 1 1 0 。 作者简 介 陆黄 生 1 9 6 1 ， 男， 福建屏 南人 ， l 9 8 3年 毕业于武 汉地质 学院石 油地质 专业 ， 2 0 0 8年获 南京大学构造地质 专业博士 学 位 ， 教授级 高级 工程师 ， 测 录井研究所所 长 ， 主要从 事测录 井工艺研 究及 管理 工作 。 联 系方式 0 1 0 8 4 9 8 8 3 6 l ， l u h s ． s r i p e s i n o p e c ． c o n l 。 石 油 钻 探 技 术 测井技术 的应用 领 域和 解决 工 程 技术 难题 的能 力_ 1 。近年来 ， 成像测井技术和随钻测井技术快 速发展， 不仅在油气识别评价方面取得了长足进步 ， 而且在地层岩性识别 、 裂缝识别 、 应力计算 、 地层压 力及可钻性预测等方面也取得 了显著进展 ， 在石油 工程应用中获得十分明显的效果。 为 了进一步深化测井资料在石油工程 中的应 用 ， 促进石油工程技术难题的解决 ， 必须针对 目前存 在的主要问题 ， 转变观念 ， 完善服务体制 ， 使测井技 术更好地服务于石油工程 ， 在油气勘探开发 中发挥 更重要的作用。 1 测井资料工程应用现状 目前 ， 狈 0 井资料在识别岩性 、 流体 ， 判断裂缝发 育程度及计算岩石力学参数等方面应用较多 ， 为钻 井工程、 储层改造工程、 完井工程和开发工程等方面 技术难题的解决发挥 了重要作用 。 1 ． 1 在钻井工程中的应用 1 ． 1 ． 1地层 岩性 分析 地下岩石 的岩性并不是单一 的， 不 同矿物组分 组成的岩石必然具有不 同的特性 ， 纯岩石的特征参 数 比较容易确定 ， 多组分岩石的岩石特征参数极其 复杂 ， 钻井过程 中的地层稳定性千差万别 ， 除岩石本 身 固结程度 因素外 ， 黏土矿物的成分与含量是重要 的影响参数 。通过测井地层岩性分析技术 ， 建立地 层岩性、 黏土矿物成分剖面， 可以指导钻井过程 中钻 井液体系优选和配方优化 ， 提高钻井 的安全性 和钻 进效率 。 常规声 、 电、 核等测井技术以及地球化学元素测 井技术的发展 ， 使精确评价地层岩性及矿物成分成 为现实 ， 一般情况下 ， 可以采用 自然伽 马能谱测井 ， 结合中子、 密度、 声波等测井资料评价地层岩性， 分 析伊利石、 蒙脱石 、 高岭石等黏土矿物的含量。近年 来 ， 国外主要测井服务公司相继推 出地球化学元素 测井 E C S 、 G E M、 F I E X ， 是唯一能从岩石成分角 度解决岩性识别问题的测井方法， 通过对测量的非 弹性散射与俘获伽马射线进行剥谱分析 ， 得到地层 中各种元素的含量 ， 再利用氧化物 闭合模型和综合 处理解释得到地层 的矿物含量 ， 进而对复杂储层 的 敏感性矿物进行识别 。 目前 ， 元素测井在国外得到广泛应用 ， 国内尚处 于起步阶段 。 1 ． 1 ． 2地层 岩石 可钻 性评 价 地层岩石的可钻性反映地层岩石在钻进过程 中 的综合性质 ， 是钻头选型 、 优 化钻进参数 的主要 依 据 。地层岩石的可钻性主要 由所钻遇地层的岩石强 度、 硬度和弹性等参数决 定， 测井资料 中的声波时 差、 密度、 孔隙度 、 泥质含量等参数可 以反映上述各 参数[ 2 2 - 2 3 ] 。因此， 在有代表性 的岩心可钻性数据测 量及分级 的基础上 ， 综合考虑岩石的孑 L 隙度、 泥质含 量 、 密度和声波时差与可钻性级值的关系， 建立钻遇 地层可钻性级值多元一次回归模型 ， 可 以得到连续 的岩石可钻性剖面。随着测井技术 的发展 ， 声波时 差 、 密度测量精度越来越高 ， 孔 隙度 、 泥质含量计算 越来越准确 ， 因此求取的地层岩石可钻性 的适用性 也将越来越强。 测井资料可较好地体现岩石的物理机械力学特 性， 地层的横波时差反映了地层的剪切变形特性 ， 地 层的纵波时差反映了地层的拉伸和压缩变形特性及 强度特性 ， 而地层 的岩石可钻性则反映 了岩石 的抗 钻头冲击与剪切破坏的能力 ， 因此岩石的纵 横波 时 差必然能反映出岩石 的可钻性。试验与研究 表明， 岩石可钻性级值 Ka 与声波时差 、 岩石密度 p具 有较好的相关性 ， 采用多元 回归方法 以建立多 因素 测井参量与可钻性 的关系模型_ 2 Ka b o b 1 l n At b 2 i n p 1 1 ． 1 ． 3 地 层压 力及 地应 力测 井评价 利用测井资料计算地层岩石力学参数、 预测地 层压力， 首先要用到地层的弹性参数 ， 而散射模型法 是一种精度较高的求取横波速度 的新方法 ， 它把岩 石看成是 由各种不同矿物成分及孔隙水组成的复合 介质。按 J ． G． B e r r y ma n散射模型和 M． N． B i o t 理 论可以计算出纵波和横波速度 “U p ， ， 复合介质密度 P及某种矿物成分含量。 根据弹性波理论 ， 对于均质无限介质 ， 纵波速度 为 7 d p E d 1 一 [ 1 1 2 d 一 1 ／ p 2 横波速度 7 d 为 一 日’ [ 2 10 b 1 d 一 l ／ 。 3 式中， E， ， A t 和 分别为杨氏模量 、 拉梅系数 、 纵波时差、 横波时差。 现代测井技术 的声学测井一次下井可 以连续获 第 4 O卷 第 6 期 陆黄 生． 测井技 术在石油工程 中的应 用分析 与发展 思考 取地层的纵波、 横波及斯 通利波 3种传播特性与速 度 ， 结合常规测井获取 的地层密度 、 地层岩性等信 息 ， 可以获取地层的岩石力学参数。 目前主要应用 两种声学仪器 ， 一是 S c h l u mb e r g e r 公司的偶极声波 DS I ， 另一种是 B a k e r Hu g h e s 公司的多极子声波 XMA I I 。这两种仪器 除能 提供传统 的纵波测 量、 地层孔隙度外 ， 更多 的是应用于针对岩石力学参 数的评价。主要能够提供 以下信息与成果 1 地层 纵波 、 横波与斯通利波传播速度； 2 利用岩石力学模 型结合地层密度资料计算出泊松 比、 弹性模量、 切变 模量、 体积模量、 体积压缩系数等岩石力学参数； 3 计 算所钻地层或 目的层的最大和最小水平主应力 、 岩石 破裂压力、 坍塌压力、 地层孔隙压力。 从测井资料得到的地层弹性参数 为动态参数 ， 而与岩石静态参数反映的岩石应力状态不同， 二者 之间存在一定的差别 ， 实际应用时需要进行转换。 通过三轴应力试验可 以得到单点 的泊松比、 弹 性模量 、 抗压强度 、 内聚力 、 内摩擦角等岩石力学参 数 ， 利用声波测井、 密度 以及求取的岩性成分和孔隙 度资料可以计算地层动态岩石力学参数， 提供连续的 岩石力学剖面。偶极子声波测井能够较为精确地测 量不同软硬地层的纵波、 横波速度 ， 结合地层岩性识 别技术提供的岩性成分、 孔 隙度， 可以准确描述各 向 同性地层的岩石力学特性 。声波扫描测井技术 S o n i c S c a n n e r 可以更准确地描述纵波和横波速度在径 向、 周 向和轴向上的变化 ， 从而能够精确描述地层岩石力 学特性的各向异性， 为各向异性强 的页岩气储层 、 低 孔低渗储层岩石力学特性评价提供依据。 利用测井资料可 以获取进行井眼稳定性分析 的 必要参数 所测井段地层 的黏土矿物类 型、 含量 ， 以 及最大水平主应力 、 岩石 的破裂压力、 坍塌压力 、 地 层孑 L 隙压力等， 从而建立全井段地层孑 L 隙压力剖面， 指导该区钻井工程设计 ， 有利于解决窄钻井液 密度 窗 口的技术难题 ， 达到平衡 、 安全 、 快速钻进， 防止油 气层污染和井眼垮塌或井漏等造成井下故障。 1 ． 1 _ 4 地层 裂缝 识 别 地层如果裂缝发育能够导致钻井过程中发生井 漏、 井涌， 甚 至井喷事故 。井周声波扫描， 可以直观 识别地层缝洞发育情况 ， 而新一代 的声 、 电成像测井 不仅可以直观反映地层缝洞发育 的情况 ， 而且可 以 分析缝洞发育的特征参数 ， 如 面孑 L 率 、 裂缝宽度、 裂 缝孔隙度等。同时 ， 还 可以提供地应力 大小和方 向 等地层特性参数。识别地层缝洞与预测裂缝 的发育 程度 ， 能够指导钻井过程中钻井参数的调整 、 钻井液 性能的优化 ， 实现高效安全钻进 。 观察岩心是识别裂缝的最直接的方法 ， 但 因钻 井取心量少而不能够完全满足裂缝分析 的需求。利 用岩心标定的超声波成像测井、 微 电阻率成像测井 资料可以定量评价裂缝 、 溶洞 的产状及发育程度 。 利用井径 、 密度、 浅电阻率和声波时差等常规测井资 料也可以定性分析裂缝 。通过综合分析多种测井资 料和多井评价 ， 可以明确裂缝主要发育层段 、 发育区 域 、 发育强度 ， 为钻井工程提供技术支持 。页岩气的 勘探开发促进 了成像测井技术的发展 。在气体钻井 中利用井下光学成像测井技术 OP TV 和在油基钻 井 液 中 利 用 微 电 阻 率 成 像 测 井 技 术 OB MI 、 E ART H、 OMR I ， 均 能 够 有 效 分 析 地 层 的非 均 质 性 、 描述裂缝特征 。 1 ． 1 ． 5 随钻 测 井导 向 利用随钻测井资料进行地质导 向， 可 以及时掌 握地质参数的变化规律 ， 模拟井眼轨迹在 油藏 中的 位置， 优化水平井井眼轨迹 ， 指导钻头钻进方向， 可 以获得最大的油层钻遇率[ 2 5 - 2 6 ] 。 随钻测 井 已经能够提供几乎所有 电缆测井项 目， 拥有比较完整的随钻声、 电、 核测井方法 ， 可以提 供远探测 电阻率进行地层边界测量。目前 ， S c h l u m b e r g e r 、 B a k e r Hu g h e s 、 Ha l l i b u r t o n 、 We a t h e r { o r d等 油 田技术服务公司 已开发 出成套 随钻测井装 备 ， Ge o I i n k 、 GE能源、 C B G、 中国石油 C P L、 中国石化 等 公司也开发 了部分随钻测井装备。 近年来 ， 特别是远探测随钻测井 、 扫描测井系列 和随钻地震等方面的技术发展 ， 不仅起到了很好 的 地质导向作用 ， 也为地层压力等工程参数的预测提 供了有力支撑 。 1 ． 2在 完 井工程 中 的应 用 应用测井资料可 以进行固井质量评价、 射孔方 案优选 ， 为生产方案 的制定提供依据。 1 ． 2 ． 1 固井质量评 价 固井作业是钻井工程中的一个重要环节， 固井 质量的好坏 ， 将影响到油气开采效果及油气井寿命 ， 测井技术是 目前评价固井质量唯一有效的方法 。 初期 固井 质 量 评 价 主 要 采 用 声 幅一 变 密度 C B L - VDL 测井技术 ， 应用声幅定量评价沿井周整 体 的第一界面胶结质量 ； 应用变密度测井结果评价 石 油 钻 探 技 术 第二界面胶结质量 ， 建立不 同固井质量标准图版， 通 过与图版的对 比， 对 固井质量进行定性评价。 扇区胶结声波测井技术 S B T 、 环井周超声波 测井技术 C AS T - V 的发展， 使第一界面胶 结质量 的评价 ， 从单一的评价井周整体 固井质量发展到能 够详细评价井筒 3 6 0 。 范围第一界 面的胶结质量 ， 能 够准确判断第一界面存在 的槽道、 孑 L 洞大小及分布 状 况 。 目前 ，S c h l u mb e r g e r公 司 开 发 了 I s o l a t i o n S c a n n e r E ] 技术 ， 采用脉冲超声成像 US I 测井仪器 ， 通过声阻抗 和挠 曲波 衰减成 像技术评 价井筒 3 6 0 。 范围内第一 、 第二界面的胶结情况 ， 适用于不 同性质 的水泥浆 ， 评 价套管外气液水 性质， 测量水 泥环厚 度 。图 1为某井应用 I s o l a t i o n S c a n n e r 技术评价第 一 、二界面水 泥胶结 的情况_ 2 引， 通过三维 图形显示 水泥环形状、 水泥环外是否存在流体及流体类型 黄 色代表固体 ， 绿色代表液体 ， 红色代表气体 。 图 1 某井 I s o l a t i o n S c a l l n e r 三维 固井质量评价 Fi g ．I Thr e e d i me n s i o na l v i s ua l iz at i o n o fwe l l c e me n t i n g b y I s o l at i o n Sc a nne r 1 ． 2 ． 2 射 孔优 化技 术 射孔方案对油气井产能的影响非常大 ， 射孔方 案的优选与储层物性、 裂缝形态分布、 地应力大小和 方向有关。研究表明， 最好 的射孔方位是沿着最大 水平主应力方向。裂缝性地层中的裂缝系统如果不 同， 对射孔的要求也不同， 因此在射孔之前要利用测 井资料充分 了解裂缝的结构和类型 ， 计算裂缝储层 的射孔产能， 为优化射孑 L 施工提供依据。 射孑 L 优化流程为 1 综合利用反映岩性 、 物性及 含油性 的伽马 、 孔隙度、 电阻率测井资料， 进行储层 油气识别与评价 ， 定量计算孔隙度、 渗透率、 饱 和度 等参数 ， 明确油水关 系； 2 利用成像测井资料 ， 解 释 划分裂缝发育段， 分析地质构造 、 地层产状 ， 利用多 极子声波资料计算地应力大小及方 向， 分析各 向异 性 ， 确定射孔参数 ； 3 结合 固井质量和施工工艺 ， 优 选射孔层位及位置 ， 达到优化射孔 的目的。 1 ． 3 在储层改造工程中的应用 储层改造前需要对储层 的岩性 、 岩石 的脆性指 数 、 地应力大小和分布有明确的了解 ， 压裂后可以通 过测井来判断压裂效果， 同时根据岩石力学参数进 行压裂高度和裂缝形态预测 。 1 ． 3 ． 1 地 应力大 小及 方向评 价 地应力剖面测井解释是在一定的假设条件下 ， 以地应力实测数据为基础 ， 建立相对简单 的地应力 计算模型， 利用相关的地球物理测井资料进行地应 力计算分析的一种方法 ， 其计算结果的准确 性在一 定程度上依赖 于所建立 的计算模 型的可靠性 。地 应力方 向的评价主要应用微 电阻率成像 和偶极子 声波测井 ， 微 电阻率成像测 井 主要 用来 分析 井壁 崩落和钻井 诱导缝 ， 井 壁崩落 方 向代 表最 小主应 力的方向， 钻井诱 导缝 的倾 向代 表最 大主 应力方 向； 偶极子声 波测井 横波分 离后沿最 大水 平 主应 力方 向的传播 速度快 ， 而沿 最小水 平主应 力方 向 的传播速度慢 ， 利用 横波 速度 的差 异可 以进 行地 应力方 向的评价 。 沿最小主应力方向布井 ， 不仅能够有效避免井 壁失稳、 井塌 ， 而且能够沿最大主应力方 向压裂， 可 以提高压裂效果。 1 ． 3 ． 2 压 裂效 果检 测 储层压裂改造 的目的是在油藏中产生一个大平 面的流动“ 管道” ， 增加储层的渗流能力 ， 从而达到提 高油气产能的目的。在压裂时要对泵人压力进行设 计 ， 压力过小 ， 不能压裂储层 ， 达不到压裂的 目的； 泵 入压力太大 ， 可能会把邻 近水层压开 ， 造成油水 窜 槽 。此外， 对于岩石力学特性差异较大的 目的层 ， 不 能同时进行压裂 ， 要进行合理的选层。 常规电阻率、 电成像推移测井是检测人工裂缝 缝高的有效方法 。利用常规 电阻率测井控制人工裂 缝缝高的原理是 使用深、 浅侧向电阻率的高低及其 差异来反映裂缝 、 溶蚀孔洞的发育情况 ， 在压裂前后 各进行一次双侧 向电阻率测井 ， 将两次的测井 曲线 进行对 比， 如果曲线形态相同、 大小相差不大 ， 说 明 压裂前后变化不大 ， 压裂效果不好 ； 如果压裂后 ， 深 、 浅侧向电阻率的差异大 ， 说 明裂缝孑 L 隙发育 ， 压裂效 第 i O卷 第 6期 陆黄生． 测 井技 术在石 油S - 程 中的应用分析 与发展 思考 果好。该方法是一种既经济 又有效 的检测手段 ， 在 塔 中地 区碳酸盐岩储层压裂效果检测中获得 了较好 的应用效果 。 提供套管形变 、 弯 曲、 断裂 、 腐蚀等信息， 目前可利用 2 ～8 0臂井径测井检测评价套损情况。 1 ． 3 ． 3 压裂 缝高 预 测 2 国内测井资料应用 中的主要问题 储层压裂改造完成后 ， 可用多种监测方法评估 压裂改造效果 。目前主要有 利用井间地震 的方法 监测压裂后人工裂缝 延展的方 向和径 向延展 的长 度， 利 用声 波测井 主要是 D S I 、 XMAC声波测 井 仪 测量横波在压裂层段的速度、 能量的差异来检测 人工裂缝的缝高及缝长。 利用 DS I 、 XMAC - I I 等多极子阵列声波测井获 取纵波和横波在地层 中的传播速度 ， 结合 常规测井 资料计算岩石力学参数 ， 对地层压力和破裂压力进 行偏移分析 ， 最终得到地层最小破 裂压力及在一定 的等效压力递增时 ， 相应裂缝的纵向高度延伸 ， 从而 指导压裂施工压力的设计 。 2 ． 1 测井资料工程应用重视程度不够 目前 ， 无论是测井服务公司还是油公司 ， 更偏注 重于将测井资料用于储层 发现及油气评价， 在工程 中的应用推介不足 ， 也没有认真研究钻井工程服务 公司的技术需求 ， 岩性 、 岩石力学参数计算 、 三压力 剖面和地应力分析等成果 的应用不足 ， 需求与应用 严 重脱 节 。 另外 ， 测井技术人员对测井资料在工程 中的应 用跟踪不够 ， 对应用效果评价也不够深入 ， 不能像提 高油气测井解释符合率那样经常进行 资料复查 ， 提 高应用效果 ， 一定程度上阻碍了测井资料在石油工 程中应用 的发展 。 1 4 在套管、 油管损伤探测中的应用 2 ．2 测 井工 程应 用服 务体 制亟待 完善 在油井开采过程中， 经常出现套管破损、 脱落和 断裂变形等问题 ， 有时钻井过程 中也会 出现套管磨 损情况 ， 利用现代测井成像技术可 以准确判断套管 变形及破损位置 ， 及时进行修补 ， 降低作业风险和成 本 。电磁探伤、 井下声 波电视 和多臂井径等测井方 法在套损检测方面效果明显 。 电磁探伤测井技术 可以在油管 内探测套管 的 或在套管内检测 内层套管 和外层套管的 厚度 、 腐 蚀 、 变形破裂等， 准确探明井下管柱结构、 工具位置 ， 并能探测套管 以外的铁磁性物质 如套管扶正器 、 表 层套管等 。这使得对油 、 水井 的井身结构进行普查 成为可能 ， 可以及时发现井 下套管 的变形 。其主要 特点是在正常生产情况下进行油管测量 、 检测多层 管柱 ， 测量结果不受井内钻井液类型、 套管壁上石蜡 等物质的影响。 井 下声 波电视测井又称三维井壁超声成像 测 井 ， 是利用超声波的传播特性和井壁对超声波的发 射性质实现井身剖面的探测 ， 既可以用于裸眼井 ， 又 可用于套管井 。它利用计算机 图像处理技术对回波 幅度及 回波时间信息进行处理 ， 可以以二维 、 三维方 式显示 出套管 的立体 图、 纵 横截面 图， 三维 图可 做 3 6 0 。 旋转显示 ， 横截面图可清楚显示任意深度 、 任意 角度的套管 内壁横断面射孔孔 眼的分布及腐蚀 、 变 形 、 裂缝等情况 。 多臂井径测井仪主要用于测量套 管内径变化 ， 传统的测井技术服务以流体评价为主， 主要面 向甲方油公司， 而工程应用服务的对象发生变化 ， 既 包括油公司 为进行更完善的钻井工程设计 、 压裂设 计服务 ， 也包括钻井、 压裂等服务公司 更好地服务 于安全钻井 、 高效压裂 。测井的投资与工程费用主 要来 自油公司 ， 而油公 司注重储层 的油气识别与评 介 ， 工程应用普遍不被重视 ， 也没有建立测井资料工 程应用服务体系 ， 因此 ， 测井公司的技术人员对工程 应用研究的积极性不能得到充分发挥 ， 进而影响了 测井资料在工程 中应用的全面发展 。 2 ． 3 理论基础不够系统 。 实验基础 比较薄弱 目前 ， 国外测井资料已普遍应用于钻井 、 完井、 压 裂等工程施工中， 而国内测井资料的工程应用虽然已 逐渐开展 ， 但缺乏全 面系统 的基础理论研究， 测井资 料的应用缺乏深度和广度， 知其然而不知其所以然。 目前， 国内整体实验基础条件较差 ， 硬件相对落 后 ， 实验数据不能满足需求 。同时， 实验分析不 系 统 ， 研究过程 中往往受数据不全 的困扰 ， 不 同参数间 的关系难以明确 。 页岩气 的勘探开发对测井实验技术、 工程应用 带来新的挑战 ， 如何利用测井技术快速准确地对页 岩气储层进行识别 和评价 ， 如何将测井技术更好地 服务于工程作业 ， 这是 目前急需解决 的问题 。同时 在实验研究 中， 测井、 钻井 、 压裂问的协作往往不够 ， 石 油 钻 探 技 术 关注于本行业所需的实验数据 ， 造成研究不配套或 做一些重复性实验 ， 甚至 由于实际岩心样品数量不 足 ， 资料不全 ， 影响了技术的综合性研究 。 2 ． 4 测井新技术有待于进一步发展 测井资料工程应用是随着测井新技术 、 新仪器 的出现而快速发展 的， 而国内高新仪器 的研制与开 发 ， 特别是随钻测井 、 地质导 向、 远探测系列 以及数 字模拟等技术的发展 ， 明显存在差距 。 3 主要发展方 向 3 ． 1 加强地质环境 因素描述技术研究 许多工程问题 ， 很大程度上可 以归结 为地质问 题 ， 只有搞清了地质问题 ， 才能有针对性地制定出工 程解决方案 。要研究 回答地质问题 ， 开展地质工程 一 体化研究 ， 测井技术起桥梁和纽带的作用 ， 而工程 地质一体化的基础是工程地质环境 ， 为此 ， 必须加强 地质环境因素描述技术研究 。测井技术为地质环境 描述研究提供了很好 的技术手段， 因此 ， 加强地质环 境因素描述技术研究 ， 必然是测 井工程应用研究 的 一 个新的方向。中国石化石油工程技术研究院在地 质环境因素描述技术研究方面起步早， 研究较深入 ， 成果显著 ， 应用效果 良好 ， 走在同行前列 。 3 ． 2 加强可视化井筒测井技术研究 随着测井技术 的进步与发展 ， 形成了不同方法 、 不同探测深度的测井技术 ， 探测范围由井筒附近不断 向井间横向延伸 ， 特别是高精度成像测井技术和远探 测测井技术的发展 ， 数据资料越来越丰富 ， 解决的问 题越来越多， 地层各向异性评价越来越深入， 描述越 来越清楚。结合地质研究 、 地震预测技术 ， 将地质因 素、 工程因素数字化、 可视化 ， 已成为一个研究方 向。 3 ． 3 快速决策的地质导向技术前景广阔 为满足薄层及隐蔽油气储层 的开发需求 ， 大斜 度井和定 向井钻井技术被广泛应用， 随钻测井 ， 特别 是地质导向测井技术 ， 得到推广和应用 。随钻测井 技术不仅可以在无法实施电缆测井的井眼中替代 电 缆测井来获取地层评价 资料 ， 而且可 以实施地质导 向， 准确控制井眼轨迹 。 在过去 1 0年 内， 随钻测井技术取 得 了重大进 步 ， 核 、 电等随钻测井仪器已经与电缆测井仪器相媲 美 ， 其 测 井 响 应 比 电缆 测 井 更 接 近 地 层 真 值 。 S c h l u mb e r g e 、 Ha l l i b u r t o n和 B a k e r Hu g h e s 等公司 在随钻测井技术方面取得 了令人 瞩 目的成绩 ， 其 中 以 S c h l u mb e r g e r 公 司的 Vi s i o n和 S c o p e系列为不 同时期仪器的典型代表。这些公司均提供了与硬件 相配套的随钻测井储层评价和地质导向软件 ， 并与 钻井工程控制软件模块结合 ， 使其技术的适应性及 竞争力更强。 随钻测井技术的发展， 使得测井反映的地层信 息更加实时化 、 更接近于地层原始信息 ， 能够实时监 测钻井工程参数 ， 提供更加准确的地层岩性 、 岩石力 学等信息 ， 为钻井液体系优选 、 性能优化和钻头选型 提供实时的依据 。 3 ． 4 加强非常规油气资源工程应用研究 非常规油气资源 ， 尤其是 目前 国内广泛关注的 页岩油气 ， 由于其岩性、 孔隙结构复杂 ， 油气赋存方 式多样 ， 开采过程 中通常采用 大型压裂方法。为了 提高页岩油气层的采收率 ， 还通常采用长水平段水 平井 ， 因此需要充分关注水平段的井眼稳定性、 地层 压力和地应力的变化， 提供合理 的压裂改造 和开采 方案 ， 延长页岩油气井 的开采寿命。因此迫切需要 进行测井资料在页岩油气工程中的应用研究。 3 ． 5 深化 不 同类型 测井技 术 的工程 应 用研 究 测井通过声、 电、 放射性等手段获取地 层信 息， 蕴含地层各种特性 ， 但 目前在油气勘探工程 中的应 用主要以岩石力学特征为主 ， 主要应用测井 的声学 信息 ， 对于地层电学、 放射性等信息在工程 中的应用 分析及应用力度不够 ， 需要进一步挖掘， 深入研究。 4 结束语 多年来 ， 测井技术在油气 田勘探开发中发挥了 重要作用 ， 形成 了岩性 、 流体识别 、 岩石力学参数计 算 、 地应力分析、 地层压力分析等技术 ， 能够为高效 安全钻井 、 优化完井方式 、 提高压裂效果等提供技术 支撑。随着测井技术 的发展， 如何使各种测井信息 在工程中得到综合应用 ， 是测井解释人员与工程技 术人员面临的共同课题 ， 也是测井技术发展 的动力 和新方 向。展望未来 ， 测井技术必将在解决复杂石 油工程技术难题中发挥更大的作用。 致谢 该文在撰写过程 中得到 李永杰、 吴海 燕、 谢关宝、 秦黎明、 廖东良等同志的大力帮助， 在此一 并表示感谢 第4 O卷第 6 期 陆黄生． 测并技术在石油工程中的应用分析与发展思考 7 参考文献 Re f e r e n c e s [ 1 ] Ta n g C A． Nu me r i c a l s imu l a t i o n o n p r o g r e s s i v e f a i l u r e l e a d - i n g t o c o l l a p s e a n d a s s o