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常见测井技术

现代石油人

11天前浏览933

本文摘要：（由ai生成）

油气行业测井技术取得显著进展，如哈里伯顿EarthStar、Nabors Accusteer、Weatherford HeatWave和Ultrawave系统，均提高勘探效率和精度。Baker Hughes的Array Dielectric Xplorer、Halliburton的XMR、BHGE的FTeX和RCX eXceL服务，以及Schlumberger的Pulsar和Raptor 2.0工具也发挥重要作用。这些技术为油气勘探和生产提供了更可靠的评估和优化方案。

（1）电法测井(electrical logging)。电法测井是研究地层电学性质和电化学性质的各种测井方法的总称。研究地层导电性质的有各种电阻率测井，研究地层极化性质的有各种高频电磁波测井，研究地层电化学性质的有自然电位测井和人工电位测井。

（2）声波测井 (acoustic logging)。声波测井是研究地层声学性质的各种测井方法的总称,包括研究纵波速度的声速测井,研究纵波幅度的声幅测井，研究橫波速度的横波测井,研究声波全波列各个成分的声波全波列测井,研究纵波反射的井下电视测井等。

（3）放射性测井(radioactive logging)。放射性测井是研究地层核物理性质的各种测井方法的总称。研究地层天然放射性的有自然伽马测井和自然伽马能谐测井，研究伽马射线与介质相互作用的有密度测井和岩性-密度测井,研究中子与介质相互作用的有中子孔隙度测井、中子寿命测井和次生伽马能谱测井等。

利用自然伽马能谱测井识别碳酸盐岩高频层序

（4）其他测井。如测量地层温度的井温测井，测量地层压力的地层测试器，测量井眼几何形态的井径测井,测量泥浆烃含量的气测井等。

测井与地层评价有何新进展

随钻测井和电缆测井技术的最新进展提高了油气行业在储层下井、评估邻近地层、了解目标储层及其岩石和流体的能力。

哈里伯顿公司报告称，其EarthStar电阻率随钻测井服务可以探测并绘制距离井筒225英尺(68米)以上的油藏和流体边界，这一范围至少是现有系统的两倍。这项新服务结合了深读电阻率测量、方位角灵敏度和先进的反演处理，以确定地层的方位、地层中流体的位置和电阻率。该服务还提供3D图像，与实时地质导向软件结合使用，以优化井位。

该服务的深读电阻率可用于绘制沿井筒的碳氢化合物袋，识别可能被绕过的产层。哈里伯顿认为，这有助于改善储层评价，提高油田开发效率。

超深电阻率测量还可以增强实时转向决策。如果井即将离开储层，地质导向工程师就会收到警报，并在钻头之前收到潜在危险的警告，这样他们就可以在需要侧钻之前停止钻井，从而消除导向孔。通过改进的随钻测井测量，钻井人员可以更有信心地将井置于油水接触面上方，以实现最佳完井和生产。

哈里伯顿报告称，EarthStar服务已成功应用于深水和成熟油田。哈里伯顿表示，在北海的一口井中，钻探的碳酸盐岩储层部分被水淹没，深读测井发现了一个被绕过的生产区域，该区域随后对该油田的产量做出了贡献。

页岩地质导向

Nabors Industries公司的Accusteer测量和随钻测井系统已成功应用于二叠纪和北美其他盆地的页岩地层的地质导向。4 - 3 / 4in套管包裹在一个30英尺的套管中。除了定向读数外，Accusteer系统还可以获得独特的测量组合，包括方位伽马、连续倾角、环空压力(ECD)、冲击和振动、粘滑以及钻头上的井下重量。较大的6 - 3 / 4英寸。工具还可以包括传播电阻率传感器。系统采用切换遥测方案，在旋转时消除工具面，最大限度地提高带宽和测井质量。

该系统的16扇区方位伽马射线测量(与总伽马射线相比)提供了高分辨率的图像测井，用于识别地层并指导地层内的井底钻具组合。钻头附近的连续倾斜和瞬时狗腿严重程度计算提供了对井眼轨迹的持续感知和更好的控制。

钻井动态测量——在如此小的直径系统中并不常见——旨在提供泥浆马达运行性能的实时数据，帮助防止卡钻，提高滑动效率。

在西德克萨斯州的一次应用中，Auccusteer的测量结果帮助作业者在短短两天内就在目标区域内钻出了8125英尺的水平段。方位角伽马读数帮助该井在4000英尺的快速钻井层中保持良好状态，而无需滑动来修正倾角。

在俄克拉何马州，Nabors报告称，方位伽马测量帮助一家运营商在正确的深度定位井眼，然后将5200英尺的水平段100%保持在目标区域内。

高温LWD

威德福国际公司最近推出了HeatWave Extreme (HEX) HPHT LWD系统，专门用于深水应用，如图1所示。该系统的额定工作温度为392°F(200°C)和30,000 psi，工作时间长达200小时，包括伽马射线、电阻率、密度和中子以及钻井时压力传感器。威德福与一家主要运营商共同开发了该技术，用于恶劣条件下的作业。

经过9个月的开发项目，威德福在泰国湾的22口高温海上井中部署了HEX服务，获得了总计1650小时的实时和记录数据，测井深度为150282英尺(45806米)，一些井底温度超过347°F(175°C)。

无需采取降温措施，例如降低转速、控制钻进速度或循环冷却BHA。22口井的钻井和测井时间平均为6.2天。

声波成像LWD

威德福还推出了一种高分辨率井筒成像LWD系统，称为Ultrawave超声波成像仪，可以在水基和油基泥浆中工作，如图2所示。

成像仪记录了从井壁反射的超声波振幅和传播时间的360°测量结果。反射振幅图像显示了层理、天然裂缝、次生孔隙、诱导裂缝和井眼破裂。走时图像可生成高分辨率的井距和井径图像，用于分析井眼稳定性。成像技术可以在钻井时使用，以优化非常规油藏的井眼布置和完井。该系统还可以检测人工裂缝网络的连通性，以减轻页岩井的裂缝冲击，并帮助作业者相应地设计压裂处理和完井。

多频介电

裸眼电缆测井技术越来越复杂，新的测量方法与现有的传感器套件相结合。GE公司贝克休斯(Baker Hughes)的Array介电Xplorer服务就是最近的一个例子。

标准电阻率测量依赖于油水和盐水之间的电导率差来探测井筒附近的碳氢化合物。当地层水为新鲜且不导电时，电阻率测井不可靠。新系统采用多频介电技术测量介质介电常数，以确定任何地层水矿化度下的油气饱和度。

阵列介电探测器比先前的介电仪器有了显著的进步，它使用了四个1英寸。三对发射器对称放置在上下的间隔接收器。电磁传播发射机在从几十兆赫到1千兆赫的五个频率上工作，并在多个深度进行调查。基于收发组合，系统有六个间隔。在这5个频率的每一个距离上采集数据，以提供井眼校正后的视地层电阻率和介电常数值。岩石物性数据包括冲刷带电阻率、充水孔隙度、水矿化度和岩石结构参数。

该系统可以实现快速的测井速度，并与其他BHGE电缆服务(如FLeX矿物学服务和MReX磁共振服务)相结合，以提供对储层矿物和总孔隙度的全面了解。

经过两年半的开发项目，Array介电Xplorer服务已成功应用于中东、非洲和美国等多个地区。

磁共振服务

哈里伯顿通过推出新的Xaminer磁共振服务(XMR)，实现了电缆核磁共振(NMR)测井技术的先进化，如图3所示。回想一下，核磁共振不是评估储层岩石，而是检测孔隙空间中的流体，以提供流体体积、孔隙度和渗透率的测量。

哈里伯顿报告称，Xaminer服务提高了薄层的垂直分辨率，有助于评估有机页岩、碳酸盐岩、浊积岩和致密气藏。它还可以检测和量化地层中的天然气、凝析油、水和重油到轻油。

新服务获取的数据是传统核磁共振传感器的8倍，而功率不到传统传感器的一半。它提供2D和3D图像，并通过区分可移动流体与毛细管束缚流体和微孔隙度流体进行分析。

XMR服务可以单次获取数据，并可与其他测井传感器结合进行综合地层评价。该服务还可以帮助运营商在投资开发之前确定不可开采的储量。哈里伯顿报告称，XMR测井帮助西德克萨斯州的一家运营商对碳酸盐岩储层进行了评估，发现了不可开采的石油和咸水层，节省了生产测试的成本。

压力测试和流体取样

BHGE继续开发电缆地层压力测试和流体取样的改进方法。该公司最新的FTeX先进电缆地层压力测试服务通过结合井下自动化和精确降压控制来提供压力数据，如图4所示。BHGE声称，由于该服务可以与其他地层评价测量相结合，因此可以在第一次测井时就获得压力剖面、流体接触和流动性信息。

传统的电缆压力测试服务需要大量的人工控制。现场工程师需要分析初始地层响应并调整测试参数，以获得准确读数所需的稳定条件。这种传统的过程往往需要更长的测试时间，并增加不准确或不完整测试的风险，特别是在低流动性环境中。

这项新服务将井下系统中的人工智能与对井下泵的精确控制相结合，消除了地面人工控制的需要。系统每秒分析压力响应100次，并自动调整测试参数，优化测试时间，提高测量精度。BHGE表示，这些结果使岩石物理学家能够更早地做出决定，以实现他们的评估目标。

该服务与BHGE的其他电缆测井服务完全结合，与其他方法相比，与井壁的接触面积更小，降低了卡钻的风险。

FTeX服务已在全球范围内部署，从亚太地区、北海和墨西哥湾的海上油田到中东和拉丁美洲的陆上油田。在越南海上，该系统在一口井中进行了29次压力测试，该井穿过了一个枯竭的低流动性油藏。在0.004 cc/sec的降压速率下，该系统在15分钟内实现了稳定的压力测量。在北海一口地层渗透率可变的井中，该系统在20小时内完成了50个压力站的读数，比以前的方法所需时间缩短了一半。此外，BHGE报告称，该系统在墨西哥湾一口井的200个站点进行了压力测试，平均每个站点耗时6分钟，流速为0.1 ~ 1 mD/cp。

BHGE还对其现有的储层表征探索者(RCX)电缆服务平台进行了几项增量改进，用于测量地层压力并获取多种清洁流体样本。RCX服务包括一个地面可控封隔器部分，用于可变体积和可变速率压降，井下流体评估以确保清洁样品，以及小排量和大排量泵。多罐载体系统可在一次运行中回收多达52个样品。

改进后的RCX服务可以在高压、高温井中进行流体采样，最高压力为27,000 psi，温度为375°F(191°C)。

新的RCX eXceL(图5)将RCX平台的采样能力扩展到低渗透地层，而不需要膨胀封隔器。在极低渗透率地层(~1 mD/cp)中，由于流动压差大，需要较大的流动面积来实现高效的采样操作。到目前为止，大的采样流动面积只能通过使用膨胀式单封隔器或跨封隔器来实现，这使得采样变得复杂，并且存在卡钻的风险，特别是在小井眼中。

RCX eXceL是一种基于探头的采样服务，探头面积为33英寸，可在最小压降的情况下实现高流量。更大的流动面积也降低了砂面流体的速度，减少了松散地层中侵蚀造成的密封损失。

BHGE报告称，RCX服务已在东南亚的恶劣井况中使用，在2口井中从7个深度收集了22个样品，在北海，运营商已将其用于从极致密地层和小井眼高温高压应用中收集样品。

套管井脉冲中子

套管井测井是评价管柱后地层和发现漏失油气层的有效手段。斯伦贝谢最近推出了一种用于套管井地层评价测井的新型脉冲中子服务。Pulsar多功能光谱服务将多个探测器与高输出脉冲中子源相结合，用于套管井地层评价和储层监测。其结果相当于裸眼测井方法，可用于优化完井设计和最大化产量。与常规套管井测井不同，Pulsar服务不依赖于裸眼数据输入来获得高分辨率的体积岩石学解释，因此可以在不中断钻井作业的情况下进行无钻机测井。在完井后进行测井也消除了水平井和页岩储层中常见的井失稳风险。

斯伦贝谢表示，该服务的高中子输出和改进的采集精度提高了测井速度和测量精度。该系统获得了一套自补偿的传统套管井测量数据，包括sigma、孔隙度和碳/氧比。该服务还可以检测一系列扩展的元素，包括总有机碳(TOC)。此外，一种新的快中子截面(FNXS)测量方法可以区分和量化充满气体的孔隙度、充满液体的孔隙度和致密层。

斯伦贝谢报告称，由于脉冲星服务不依赖于传统的基于电阻率的岩石和流体识别方法，因此可以准确地确定任何地层水矿化度的饱和度。它可以确定水平、斜井和直井的矿物学、岩性和流体含量剖面。该服务还可以识别低电阻率储层中的碳氢化合物。

该井下工具具有耐腐蚀外壳，可用于恶劣的井况。1.72 -。直径工具可以在高达347°F(175°C)没有烧瓶操作。新服务的应用包括:地层评价，用于诊断被忽略的油气、枯竭的储层和含气层;在没有进行现代裸眼测井的老井进行测井;元素测井用于井间对比和层序地层学。

在美国的一个陆地井中，Pulsar测井在页岩砂中发现了X,160至X,180英尺和X,270至X,330英尺两个感兴趣的区域，如图6所示。环境校正后的FNXS曲线和由图7和图6计算得出的含气比曲线显示，与孔隙度极低的上层不同，下层含气。利用Pulsar服务的sigma、FNXS和TPHI测量(轨迹10和11)的线性解算器进行的独立体积解释，与之前获得的裸眼测井(轨迹8和9)进行了验证。

根据斯伦贝谢的说法，利用这种一次下入、一种工具的测井解决方案，作业者可以将作业简化为在更稳定的套管井中获得单次测井。

威德福公司的Raptor 2.0套管井评价工具是一种脉冲中子测井系统，使用增强的sigma和碳/氧技术来测量油水饱和度，并使用专有的N-vision技术来量化套管中的气液饱和度，如图7所示。该系统包括一个脉冲中子发生器;4个光谱的溴化镧(LaBr3)探测器，而之前的工具只有2个探测器;精确测量中子发射率的快中子计数器;遥测井筒使该服务能够与生产测井和水泥评价工具相结合。该公司还提供软件和岩石物理服务，帮助作业者确定油气的位置、类型和体积。

自2017年推出以来，威德福公司指出，Raptor 2.0系统已在加拿大用于识别历史裸眼测井未检测到的生产性储层。在马来西亚，该系统在5口大型双管柱套管井中使用，以识别浅层含油砂。在印度，该系统收集了80多口井的饱和度数据，以监测大型注水项目的波及效率。威德福还报道称，欧洲大陆的一家运营商在利用脉冲中子测井发现了现有天然气项目中新的潜在储层目标后，将产量提高了4倍。

高科技核心分析

利用最新的数字技术，石油公司的地质学家和岩石物理学家可以从储层的物理岩心样本中获得比以往更多的信息。2017年，哈里伯顿在其产品线套件中增加了Ingrain核心分析服务。

Ingrain的服务捕获沿岩心长度的高分辨率连续图像，以便更好地了解孔隙系统，并量化岩石的相对产能。

THROUGH-THE-BIT成像

斯伦贝谢的ThruBit过钻头测井服务可以获取非常规小井眼的图像测井，从而更好地了解储层，为完井和压裂规划提供依据，从而优化生产。新服务包括FMI地层微成像仪测井和偶极子声波服务。这些服务采用超薄的2⅛-in套管。工具通过钻杆输送，实现关键测量，同时消除了测井工具丢失或卡死的风险。

ThruBit FMI微成像仪在水基泥浆中生成图像，提供地质信息，包括断层和裂缝检测、倾角数据和井眼剖面。

ThruBit偶极子服务可以同时获得单极子和交叉偶极子波形，以及Stoneley波采集，以提供井眼周围地层的详细表示。ThruBit Dipole服务可以在裸眼井和套管井中进行地面读出或记忆模式的测井。

利用三维各向异性算法对井眼轴的压缩、快、慢剪切和Stoneley慢度测量数据进行处理，以获得参考各向异性模量。各向异性检测可以识别地层非均质性，从而支持水力压裂作业的工程设计，并指导选择性射孔和防砂。通过结合ThruBit Dipole服务对应力状态的识别和孔隙压力数据，可以对井的布置和稳定性进行评估。

通过使用这两种服务，结合其他岩石物理输出(如密度和孔隙度)，工程师可以优化水平井完井布置设计。例如，在Bakken的Three Forks地层中，ThruBit FMI微成象仪和ThruBit Dipole服务显示了水平段的非均质性，从而优化了完井设计，并易于预测增产行为。

https://www.worldoil.com/magazine/2019/april-2019/features/what-s-new-in-well-logging-and-formation-evaluation/

测井类型，介绍了10多种类型

测井有许多不同的类型，包括但不限于电阻率测井、声波测井、井径测井、电测井、地震测井和放射性测井。每种类型的测井都涉及不同的过程，并提供不同的地下信息。所有类型的测井都有其独特的优点和缺点，这使得它们或多或少适合不同类型的井和不同的情况。

电测井测量岩石和流体的电导率，而放射性测井测量岩石的自然放射性。与电测井和放射性测井不同，泥浆测井用于测量井内岩石和流体的性质。在电缆测井中，一种称为“测井工具”的设备通过电缆下入井中。然后将该工具拉回井中，记录下井的相关信息。

测井的重要性

测井有很多好处。测井记录了在钻井过程中遇到的岩层和流体含量的变化。测井资料在储层表征和开发中的重要性怎么强调都不为过。准确的测井数据对于了解地下地质至关重要，而地下地质又是发现和开发油气藏的必要条件。如果没有测井数据，要发现和开发这些储层将非常困难，甚至是不可能的。此外，测井数据在监测储层动态和发现潜在问题方面也很重要。

电测井

地球物理测井类型的电测井是对井眼周围岩石电阻率的记录。电测井使用电脉冲来测量电阻率。岩石的电阻率是对其导电能力的一种衡量。电子测井可以确定井眼的岩性和油气藏的位置。油气藏通常是含有石油或天然气的多孔岩石。电子测井还用于确定岩石的孔隙度和储层岩石的渗透率。

测井曲线通常记录在纸上或胶片上，代表了沿井筒的地下剖面。岩石的电阻率取决于孔隙流体的含量，因此电测井可以用来估计地下的孔隙度。电测井还可以用来估计地下渗透率，这对于估计油气藏的潜在产能非常重要。电测井也可用于确定地层深度和定位潜在裂缝。

电阻率测井

电阻率测井是一种地球物理测井，用于确定围岩的电阻率。电阻率测井是一种用来帮助确定岩石孔隙度的工具。它是油气行业中最常用的测井工具之一。岩石的孔隙度是对流体流动可用空间大小的一种度量。电阻率测井对地质学家来说是一个非常重要的工具，因为它可以帮助他们了解地下情况。

电阻率测井的主要用途是识别含油气储层。材料的电阻率越高，对电流的阻力就越大。材料的电阻率并不总是恒定的，它会随着施加的电压和其他材料的存在而变化。

电阻率测井的类型

电阻率测井有几种类型。常见的电阻率测井类型包括声波测井、感应测井、侧向测井、正电阻率测井和微测井。每个都有自己的长处和短处。电阻率工具由四个或更多的电极组成，这些电极安装在一个衬垫上。该工具通过电缆下入井眼。电极之间的间距可以改变，以提供深度范围内的测量。最常见的类型是感应测井工具。感应日志是最精确的，但也是最昂贵的。

感应和侧向测井工具通过在地层中感应电流并测量整个地层的电压来测量地层的电阻率。感应工具由三个电极组成:发射电极、接收电极和接地电极。法电阻率测井仪是一种8英寸的测井仪，测量工具与地球表面之间地层的电阻率。微测井是一种测量井内地层电阻率的工具。

自发(SP)测井

自然测井是研究油气田储层物性的常用方法。自然测井(SP)的目的是确定与井接触的储层区域，并预测井附近的储层压力。所有井(包括油气井)都要使用SP测井，以确定储层的连续性并估计储层压力。SP测井的压力数据可用于校准井中的其他压力测量，如井底压力和钻柱压力。

因此，SP测井可以提供钻孔所穿过岩石的信息，包括岩石的类型、岩石的孔隙度、岩石的渗透率和岩石的流体含量。他们还确定了含油气储层的位置并估计了这些储层的规模。此外，SP测井还可用于识别含水储集岩带，并确定地下水位深度。

声波测井

有许多不同类型的声波测井，但它们都有相同的基本原理:使用声波来测量声波所经过的地层的性质。最常见的声波测井类型被称为压缩波测井，它测量的是纵波(与井眼方向平行的声波)的传播时间。另一种声波测井称为横波测井，测量横波的传播时间，横波是垂直于井眼方向传播的声波。

在声波测井中，声波由一个振动垫产生，该振动垫通过电缆下放到井眼中。声波穿过岩石，被反射回地表，在那里它们被传感器记录下来。声波测井可用于测量岩石的孔隙度、密度和弹性特性。

密度测井

密度测井是使用一种称为密度计的设备测量井中流体或物质密度的过程。密度测井使用伽马射线源和探测器来测量伽马射线在流体中传播时的衰减。然后根据衰减计算流体的密度。密度测井用于确定井眼周围岩石的孔隙度，并识别充满流体的裂缝和岩性。

密度测井技术非常适合于碎屑岩储层的岩性测定，在石油工业中得到了广泛的应用。密度测井的基本原理是，地层密度越高，吸收的伽马射线就越多。然后将获得的数据记录在图表上。

中子孔隙度测井

中子孔隙度测井是一种利用中子来估计岩石孔隙度的测井方法。为了实现这一目标，中子孔隙度测井使用放射性同位素来测量孔隙度。该技术通常用于石油和天然气勘探，以确定储层的潜在产能。岩石的孔隙度是对岩石内部空隙空间的一种度量，是影响储层储存和输送流体能力的一个重要因素。中子孔隙度测井通过测量岩石中散射的中子数来计算岩石的孔隙度。

地球化学记录

地球化学测井是测井的一种。它们用于测量岩石和流体的化学成分，以确定井周围的岩性、孔隙度和流体类型。除了提供有关地下的重要信息外，地球化学测井还可以通过帮助解释其他地球物理数据来提供重要信息。

在地球化学测井中，所做的测量与钻过的岩石的化学成分有关。地球化学测井可用于识别潜在油气藏和评价储层流体性质。测井资料还可用于识别岩石岩性的变化。

伽马射线测井

伽马测井是一种重要的测井工具。这是通过测量地层发出的自然伽马射线来完成的。地质学家和其他科学家使用伽马射线测井来研究地球的形成和组成。伽马射线测井测量岩石和矿物的天然放射性，这是由铀、钍和钾的存在引起的。因此，它们有助于确定岩石的类型和岩石中放射性的含量。伽马射线测井也可以用来研究地球的结构。

伽马射线测井测量井周围地层的天然放射性。辐射以API单位测量。在石油和天然气行业，伽马测井被用来识别岩性和估计页岩体积。测井用于识别岩性单元和估计孔隙度。此外，它们还可用于监测储层中的流体运动。

核磁共振测井

测井中的核磁共振(NMR)测井是记录无线电波在外加磁场作用下原子核的共振吸收。测井通常在钻井时进行，但也可以在钻井作业完成后进行。核磁共振测井的主要用途是获取地层孔隙度和流体含量的信息。核磁共振测井可用于获取地层的渗透率信息，确定裂缝的位置，并监测地层中流体的运动。

核磁共振(NMR)测井，或简称NMR测井，与核磁共振成像相关，但不同于核磁共振成像，核磁共振成像用于医学诊断和其他目的。核磁共振测井最早是在20世纪70年代初提出的，第一次现场测量是在20世纪70年代末进行的。自20世纪90年代初以来，核磁共振测井在石油和天然气行业的应用越来越广泛。核磁共振测井是一种无创、安全、环保的测井技术，可用于裸井和套管井。

井径测井