■ 姜黎明

測(cè)井園地

側(cè)向測(cè)井與方位陣列測(cè)井儀

■ 姜黎明

在油氣資源領(lǐng)域，測(cè)井被譽(yù)為地質(zhì)家的“眼鏡”，幫助地質(zhì)家回答油氣勘探開(kāi)發(fā)中的6個(gè)基本問(wèn)題，即：地下是否有油氣？有多少油氣？是否可開(kāi)采？能開(kāi)采多久？開(kāi)采效率如何？下一口井應(yīng)該布在哪里？測(cè)井的應(yīng)用貫穿油氣勘探開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，成為石油工程技術(shù)服務(wù)的主干技術(shù)之一。針對(duì)巖石的電、聲、放射性、光等物理特性，發(fā)展了一項(xiàng)又一項(xiàng)測(cè)井技術(shù)，主要包括自然電位、自然伽馬、感應(yīng)、側(cè)向、聲波、密度、中子等常規(guī)測(cè)井技術(shù)系列。隨著勘探開(kāi)發(fā)的逐步深入，面對(duì)頁(yè)巖、致密砂巖、碳酸鹽巖等復(fù)雜儲(chǔ)層，陣列感應(yīng)、陣列側(cè)向、微電阻成像、超聲成像、多極子陣列聲波、核磁共振等成像測(cè)井技術(shù)系列成為主導(dǎo)。國(guó)外代表性公司有斯倫貝謝的MAXIS-500成像測(cè)井系統(tǒng)、貝克休斯的ECLIPS-5700成像測(cè)井系統(tǒng)、哈里伯頓的EXCELL-2000成像測(cè)井系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)有中國(guó)石油測(cè)井的EILOG快速成像測(cè)井系統(tǒng)。

什么是側(cè)向測(cè)井

在上述諸多測(cè)井方法中，電法測(cè)井是確定地質(zhì)參數(shù)的重要手段之一。電法測(cè)井主要有感應(yīng)、側(cè)向兩大類(lèi)，本文重點(diǎn)介紹一下側(cè)向測(cè)井的發(fā)展歷程。在高礦化度泥漿和高阻地層的井中，由普通電極系供電電極流出的電流，幾乎全部在井內(nèi)、低阻圍巖中流動(dòng)，很少流入目的層。為了減小泥漿的分流作用和低阻圍巖的影響，提出了側(cè)向測(cè)井。

側(cè)向測(cè)井又叫聚焦式電法測(cè)井。它的電極系中除了主電極之外，上下各有一個(gè)屏蔽電極，從主電極和屏蔽電極流出同極性電流。由于電流極性相同，它們之間有相互排斥作用，主電極流出的電流被“擠壓”成近似垂直于井壁的盤(pán)狀流入地層。這就大大降低了井筒和低阻圍巖對(duì)視電阻率測(cè)量的影響。側(cè)向測(cè)井有起初的三側(cè)向、七側(cè)向發(fā)展為目前的雙側(cè)向、陣列側(cè)向、方位陣列側(cè)向。

方位陣列測(cè)井儀器研制成功

從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，感應(yīng)測(cè)井儀器有了重大進(jìn)展，推出了陣列感應(yīng)測(cè)井儀器，這促進(jìn)了側(cè)向測(cè)井儀器的進(jìn)步和更新。國(guó)內(nèi)外投入了大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)。1998年，斯倫貝謝推出了高分辨率陣列側(cè)向測(cè)井儀器（HRLA），并設(shè)計(jì)出試驗(yàn)儀器用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井，加快了陣列側(cè)向的實(shí)用進(jìn)程。隨后，中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司成功研制出了陣列側(cè)向測(cè)井儀器（HAL）。陣列側(cè)向測(cè)井儀通過(guò)改變屏蔽電極個(gè)數(shù)和返回電極位置的方式，采用軟硬結(jié)合聚焦處理等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的縱向高分辨率（0.3m）、5種徑向探測(cè)深度的地層電阻率測(cè)量。儀器提供5條地層電阻率曲線、徑向侵入二維剖面電阻率成像圖，可清晰描述地層徑向侵入特征，分析薄層和薄互層油氣特性，判斷油水層性質(zhì)，準(zhǔn)確識(shí)別油水界面。由于陣列側(cè)向不具備方向指示功能，因此在裂縫性等非均質(zhì)儲(chǔ)層中應(yīng)用受到限制。在井周不同方位地層非均質(zhì)性探測(cè)方面，目前的傾角測(cè)井儀、微電阻率成像測(cè)井儀等雖分層能力好，但探測(cè)深度極淺，無(wú)法測(cè)量較深處的地層的變化情況。

90年代中期，國(guó)外推出了兩種方位側(cè)向測(cè)井儀，斯倫貝謝的ARI和俄羅斯的АЭСБ-73，它們?cè)谠敿?xì)探測(cè)井周?chē)貙与娮杪实淖兓蛣澐直?，特別是在認(rèn)識(shí)薄層、不均勻地層方面有了突破，同時(shí)也可用于裂縫評(píng)價(jià)和傾角計(jì)算。它們的主要缺點(diǎn)是方位電極不接觸井壁，方位電阻率測(cè)量的方位分辨率不高，徑向探測(cè)深度較淺，并且受井眼影響（如井眼大小、井眼不規(guī)則性和井眼泥漿）和儀器偏心影響大。為了解決傳統(tǒng)方位電阻率測(cè)井受井眼影響嚴(yán)重問(wèn)題，提出了國(guó)際首創(chuàng)的貼井壁方位電阻率測(cè)量技術(shù)，一次下井可獲取0.1m縱向分辨率的36條電阻率曲線，能真實(shí)反映復(fù)雜地層井周6個(gè)方位6個(gè)深度的地層信息，通過(guò)二維和三維反演可以實(shí)現(xiàn)地層的三維精細(xì)成像，能夠在多維剖面上描述地層的非均質(zhì)性和各向異性。

圖1 方位陣列側(cè)向測(cè)井儀

方位陣列側(cè)向共有6種探測(cè)深度的工作模式，所有探測(cè)模式采用聚焦方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，一次下井可獲取36條電阻率曲線。AL1～AL6探測(cè)模式均采用三側(cè)向工作方式，獲得不同探測(cè)深度的方法采取了改變屏流返回電極位置、屏流電極長(zhǎng)度或使用監(jiān)控電極及調(diào)節(jié)其位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。6種不同探測(cè)深度的測(cè)量具有相同的縱向分辨率，且分辨率較高。該儀器耐溫耐壓155℃/100 MPa，具備0.25m、0.35m、0.39m、0.45m、0.6 m、1.40m六種探測(cè)深度。機(jī)械上主要由電源短節(jié)、電極推靠器、上電極組、下電極組、連續(xù)測(cè)斜短節(jié)、方位極板、旋轉(zhuǎn)短節(jié)等組成，井下電路主要包括極板電路、數(shù)據(jù)采集控制處理電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、測(cè)量放大電路、聚焦控制電路、井徑測(cè)量電路、輔助測(cè)量電路等。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

方位陣列側(cè)向測(cè)井儀（ALT）分別在后村4#標(biāo)準(zhǔn)井、慶陽(yáng)席4井進(jìn)行了測(cè)井試驗(yàn)，對(duì)儀器的重復(fù)性、一致性進(jìn)行了分析。圖2給出了儀器在席4井的測(cè)量結(jié)果，從測(cè)量結(jié)果看，儀器各極板、各模式的一致性基本達(dá)標(biāo)。

中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司研制的ALT (Azimuth Laterolog Logging Tool)，已在長(zhǎng)慶油田進(jìn)行多口井的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井試驗(yàn)，并取得合格資料。該成像儀器的推出，標(biāo)志著我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方位側(cè)向成像測(cè)井技術(shù)已跨入國(guó)際先進(jìn)行列，提升國(guó)產(chǎn)高端測(cè)井裝備在國(guó)際市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，將在復(fù)雜油氣藏勘探開(kāi)發(fā)中發(fā)揮重要作用。

圖2 席4井ALT1#儀器重復(fù)測(cè)量效果圖（極板、模式）一致性對(duì)比