化工管理測(cè)井技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用研究

張淑峰 陳春歌 王順佳

摘要：伴隨世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，對(duì)能源需求量的擴(kuò)大，石油作為新時(shí)代的主要能源，石油開采作業(yè)也隨之大幅度增加。測(cè)井技術(shù)是石油工程中極為重要的環(huán)節(jié)，因此世界各國(guó)為了提升石油開采的效率，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其進(jìn)行了研究。測(cè)井技術(shù)主要采用聲、電，放射性等方法來(lái)判斷油氣地層，分析其環(huán)境等，測(cè)井技術(shù)人員通過(guò)此技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，來(lái)確保石油工程能夠順利進(jìn)行。文章將研究現(xiàn)今石油開采作業(yè)中測(cè)井技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，期望能助石油工程往更好的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：石油工程;測(cè)井技術(shù);實(shí)際應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P631.8+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0081-04

至21世紀(jì)開始，隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)石油的需求也在不斷增加，而高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)為石油開采提供了助力，先進(jìn)的測(cè)井技術(shù)便是科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展下的優(yōu)良產(chǎn)物，通過(guò)對(duì)測(cè)井技術(shù)的合理運(yùn)用，發(fā)揮其在開采作業(yè)中的積極作用，增加了石油開采量，提高了工作效率，同時(shí)降低了開采成本，創(chuàng)造出了更高的經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)井技術(shù)主要采用聲、電，放射性等方法來(lái)判斷油氣地層，分析其環(huán)境等，測(cè)井技術(shù)人員通過(guò)此技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，來(lái)確保石油工程能夠順利進(jìn)行。跟隨時(shí)代的發(fā)展腳步，石油工程中各個(gè)流程所需的技術(shù)都得到了良好的發(fā)展，其中測(cè)井就發(fā)展了大量不同類型的技術(shù)，例如成像測(cè)井技術(shù)（井間電磁成像、聲波成像、電阻率成像），多極子聲波測(cè)井技術(shù)，高分辨率感應(yīng)測(cè)井技術(shù)，核磁共振測(cè)井技術(shù)等等。而聲波測(cè)井、地層測(cè)井、成像測(cè)井、電法測(cè)井、放射性測(cè)井技術(shù)是最為常用的6種測(cè)井技術(shù)。不同的地域環(huán)境所應(yīng)用的測(cè)井技術(shù)也是不同的，只有科學(xué)的利用才能使開采作業(yè)事半功倍。測(cè)井技術(shù)不光在勘測(cè)過(guò)程中作用巨大，同時(shí)在石油工程中的其他過(guò)程也不可缺少，著實(shí)為油氣產(chǎn)業(yè)助力不少。由此，作者將從測(cè)井技術(shù)的概念、作用，常用技術(shù)類型和在石油工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行探究。

1 測(cè)井技術(shù)

1.1測(cè)井技術(shù)的概念

由于現(xiàn)今世界上各國(guó)生產(chǎn)力發(fā)展水平，還有測(cè)井工藝和設(shè)備的不一致的原因，對(duì)測(cè)井技術(shù)并沒(méi)有統(tǒng)一的完整的定義。國(guó)內(nèi)，由當(dāng)前油氣田開發(fā)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況可知，測(cè)井本身是石油開采前勘測(cè)過(guò)程中極為重要的環(huán)節(jié)，測(cè)井技術(shù)也就成為石油工程中眾多技術(shù)中的重要的一環(huán)。測(cè)井技術(shù)是在石油工程中程中，通過(guò)利用聲、電、熱、核、磁等不同的技術(shù)設(shè)計(jì)出不同類型的儀器下入井內(nèi)，勘測(cè)隨著深度變化而變化的各類參數(shù)，以了解不同深度的地質(zhì)情況，進(jìn)而制定工程方案的技術(shù)。在石油工程進(jìn)行中，工作人員分析所獲得的參數(shù)曲線，就可推測(cè)出該地油氣存儲(chǔ)的情況。

1.2測(cè)井技術(shù)的作用

測(cè)井技術(shù)在石油工程中應(yīng)用廣泛，在地質(zhì)特征分析、油氣資源評(píng)價(jià)、油藏表征與模擬、油藏工程、鉆井工程和采油工程中都有運(yùn)用。由此可見(jiàn)，測(cè)井技術(shù)在石油工程中的作用至關(guān)重要，具體如下。

1.2.1可獲得多項(xiàng)準(zhǔn)確的油藏地質(zhì)的數(shù)據(jù)

現(xiàn)在的測(cè)井技術(shù)已經(jīng)可以滿足如陸地平原、海上，各類水平井、斜井等地面或井下多種復(fù)雜環(huán)境下的測(cè)井需求。在測(cè)井作業(yè)中，油氣層的地層電阻率，地層儲(chǔ)集性能的孔隙度，油藏的實(shí)時(shí)地質(zhì)參數(shù)和巖性變化情況，地層流體快速取樣，地質(zhì)構(gòu)造、沉積的電成像等一系列數(shù)據(jù)，都是工作人員需要采集的資料。最后通過(guò)對(duì)比分析資料，建立詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2.2及時(shí)判斷出油氣層

工程技術(shù)人員可通過(guò)對(duì)探井的及時(shí)測(cè)量，以獲得所需資料，再詳細(xì)地處理分析測(cè)井資料，便可及時(shí)以及準(zhǔn)確地知道油氣層位置、厚度、含油氣量、油藏質(zhì)量等等。

1.2.3識(shí)別及評(píng)價(jià)油藏區(qū)域

現(xiàn)今的石油工業(yè)已開始勘測(cè)我國(guó)許多類似于非均質(zhì)性裂縫、陡坡帶近物源沉積的礫巖、深部老地層、及各類隱蔽油氣藏等類型的儲(chǔ)層?，F(xiàn)今的測(cè)井技術(shù)，如高精度的陣列電阻率測(cè)井、電成像測(cè)井、核磁測(cè)井技術(shù)等能有效識(shí)別和評(píng)價(jià)這類非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)集層巖性復(fù)雜的油藏，測(cè)量出有效產(chǎn)層。

1.2.4確定油藏類型

正確地認(rèn)識(shí)油氣水層在縱橫向分布的特征、儲(chǔ)集層類型、圈閉條件等因素確定油藏的類型。我國(guó)一些油藏地區(qū)有含油層系多、油藏類型多等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)測(cè)井技術(shù)及時(shí)獲得的資料進(jìn)行正確解釋，便可以確定并合理地劃分出不同類型的油水系統(tǒng)和油氣水的過(guò)渡帶。為了為后期的開采作業(yè)提供有效的幫助，需要得到油氣層、含油水層及水層的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而工程技術(shù)人員只能通過(guò)處理測(cè)井資料和利用多種評(píng)價(jià)方法來(lái)獲得。

2 測(cè)井技術(shù)在石油工程中應(yīng)用的技術(shù)類型

測(cè)井技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，到如今已是種類繁多，而中國(guó)地大物博，地質(zhì)類型繁雜，因此不同的地域環(huán)境所匹配的測(cè)井技術(shù)也有所不同。以下幾種測(cè)井技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)今掌握的測(cè)井技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的。

2.1測(cè)井技術(shù)中的隨鉆測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的隨鉆測(cè)井結(jié)合地上信息系統(tǒng)和地下勘探系統(tǒng)（信號(hào)傳輸技術(shù)）測(cè)量所鉆地層的地質(zhì)和巖石物理參數(shù)，后將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸回地面，這樣還可及時(shí)對(duì)鉆井作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)。同時(shí)隨鉆測(cè)井技術(shù)還會(huì)將全部數(shù)據(jù)存于井下儀器的存儲(chǔ)器中，等到起鉆后回收數(shù)據(jù)，再次更為精確的評(píng)價(jià)地層。現(xiàn)今的隨鉆測(cè)井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，可獲其原始信息，地面能實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，及時(shí)指導(dǎo)鉆井，如圖1所示。

2.2測(cè)井技術(shù)中的地層測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的地層測(cè)井會(huì)分析地層中產(chǎn)生的能量和壓力，后根據(jù)地層能量變化情況收集并測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算地層含油量、流動(dòng)性能、滲透率，地質(zhì)壓力等地層相關(guān)數(shù)據(jù)，以助工作人員制作出合理的開采方案。地層測(cè)井技術(shù)常用于巖石地區(qū)，工作人員會(huì)深入地研究地質(zhì)特點(diǎn)，如不同組成成分的巖石的特點(diǎn)，地下巖石層的特性等，專業(yè)的工作人員會(huì)計(jì)算出更為真實(shí)有效的測(cè)井資料，因此在石油開采過(guò)程中，意外事故出現(xiàn)的幾率也大大的減少。地層測(cè)井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)頗多，如能精準(zhǔn)地測(cè)出地層的壓力，估算藏油量，預(yù)測(cè)地層力學(xué)的性質(zhì)，流特點(diǎn)的分析，操作準(zhǔn)確高效等等。

2.3測(cè)井技術(shù)中的聲波測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的聲波測(cè)井依據(jù)在石油勘測(cè)過(guò)程當(dāng)中，不同巖層結(jié)構(gòu)所反饋的聲波數(shù)據(jù)也會(huì)有所不同，合理加工返回波的數(shù)據(jù)，通過(guò)所得的數(shù)據(jù)圖像，如圖2所示，得知實(shí)際的地質(zhì)情況。該技術(shù)適用于石油的二次開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用聲波測(cè)井技術(shù)，易得主井和次井的關(guān)系，以為制作一個(gè)科學(xué)的開采方案奠定優(yōu)良基礎(chǔ)。聲波測(cè)井對(duì)工作人員的綜合素質(zhì)要求比其他大多的測(cè)井技術(shù)所需的要求要較高。工作人員要通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)等技術(shù)設(shè)備對(duì)測(cè)井過(guò)程中所反饋的聲波及速度等參數(shù)進(jìn)行專業(yè)化的收集與整理，以制定出合理的開采方案。該項(xiàng)技術(shù)在石油勘測(cè)過(guò)程中，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)用簡(jiǎn)單，操作容易，技術(shù)平緩等，缺點(diǎn)是易受外因干擾，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率較低等。

2.4測(cè)井技術(shù)中的成像測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的成像測(cè)井是一項(xiàng)具有極強(qiáng)的綜合性的技術(shù)，在進(jìn)行石油工程中的測(cè)井作業(yè)時(shí)，會(huì)運(yùn)用像測(cè)井儀、共振儀等專業(yè)化設(shè)施，以得到油藏地質(zhì)中的橫向聲波和縱向聲波，然后運(yùn)用現(xiàn)代化數(shù)字信息系統(tǒng)得到清晰完整的成像。該技術(shù)具有資料信息全面，地圖質(zhì)量高，測(cè)井成本少，適于多種地質(zhì)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但該項(xiàng)技術(shù)也并非十全十美，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，它所使用得設(shè)備復(fù)雜，而且難操作。但在石油工程的開展中，其所提供的成像資料起到的作用非常的明顯。

2.5測(cè)井技術(shù)中的核測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的核測(cè)井將核放射原理應(yīng)用于測(cè)井，利用不同巖石中各種元素原子核的核磁共振特性不同的原理對(duì)地質(zhì)巖石進(jìn)行研究，準(zhǔn)確獲得巖石的物理特性。不同的核測(cè)井技術(shù)，其放射源也是不同的，核測(cè)井技術(shù)主要分為γ測(cè)井、中子測(cè)井、放射性核素示蹤測(cè)井和核成像測(cè)井這五類。核測(cè)井有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，操作便易，可獲巖層的信息詳細(xì)。其缺點(diǎn)也不少，如可探測(cè)距離短，所獲數(shù)據(jù)還需利用許多復(fù)雜的工序進(jìn)行校正，處理數(shù)據(jù)的用時(shí)長(zhǎng)。

2.6測(cè)井技術(shù)中的電法測(cè)井

測(cè)井技術(shù)中的電法測(cè)井的運(yùn)用原理是利用相關(guān)儀器測(cè)量產(chǎn)生的電波信號(hào)（探測(cè)目標(biāo)與周圍介質(zhì)在電性上的差異），后工作人員對(duì)所獲得的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，再制定出合理科學(xué)的開采方案。在石油工程眾多的測(cè)井技術(shù)中，電法測(cè)井運(yùn)用較早（20世紀(jì)70年代），但由于當(dāng)時(shí)的各項(xiàng)條件有限，電法測(cè)井技術(shù)并沒(méi)有得到很好的發(fā)展，直至改革開放后，隨著科技的進(jìn)步，電法測(cè)井技術(shù)突飛猛進(jìn)。電法測(cè)井技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多，如技術(shù)種類多（電阻率測(cè)井見(jiàn)圖3）、微電極測(cè)井、側(cè)向測(cè)井、感應(yīng)測(cè)井、介電測(cè)井、自然電位測(cè)井等），應(yīng)用廣泛，應(yīng)用靈活，經(jīng)濟(jì)合理等。

3 測(cè)井技術(shù)在石油工程中的具體應(yīng)用

現(xiàn)在的測(cè)井技術(shù)幾乎參與了石油工程中全過(guò)程，地質(zhì)特征分析，油氣資源評(píng)價(jià)，油藏表征與模擬，油藏工程，鉆井工程，采油工程等。

3.1在鉆井工程中

很多客觀因素都在決定巖石的巖性，巖石中含有大量的礦物元素，含不同礦物元素的巖石的巖性自然也是不同的，巖石中所含元素種類越多，巖性也就越復(fù)雜，其巖石特征參數(shù)也就越難確定。在鉆井作業(yè)時(shí)，巖石本身固結(jié)程度和周圍黏土礦物的成分與含量都會(huì)影響到作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。利用測(cè)井地層巖性分析技術(shù)劃分出的黏土礦物成分剖面和了解到的地層巖性來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)方案，使工程能夠更安全、更穩(wěn)定。隨著測(cè)井技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今已能精確地測(cè)出地層巖性及礦物的組成成分，如近幾年，國(guó)外一些測(cè)井服務(wù)公司推出了通過(guò)巖石成分來(lái)識(shí)別巖性的地球化學(xué)元素測(cè)井法，通過(guò)剝譜分析非彈性散射與俘獲伽馬射線來(lái)獲得地層中各種元素的含量，通過(guò)一系列處理獲得地層的礦物含量后便可識(shí)別復(fù)雜儲(chǔ)層敏感性礦物。

3.2在完井工程中的應(yīng)用

通過(guò)測(cè)井資料的應(yīng)用可以評(píng)價(jià)出固井質(zhì)量，同時(shí)選出優(yōu)良的射孔方案，提高工作質(zhì)量、石油生產(chǎn)率等。在石油工程中，固井作業(yè)處于重要的步驟，其質(zhì)量直接影響到石油的開采質(zhì)量與效率，而測(cè)井技術(shù)便可有效的評(píng)定出固井質(zhì)量。變密度測(cè)井技術(shù)應(yīng)用于初期的固井質(zhì)量評(píng)定中，通過(guò)測(cè)量聲音振幅以及密度來(lái)判斷油井周圍的土質(zhì)類型和質(zhì)量，建立施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.3在儲(chǔ)層改造工程中的應(yīng)用

在改造儲(chǔ)層時(shí)，首先勘探現(xiàn)場(chǎng)，了解油藏的巖性與脆性指數(shù)，更甚至因獲得地應(yīng)力的數(shù)值和它的具體分布。壓裂作業(yè)后，工作人員利用巖石力學(xué)參數(shù)來(lái)推算壓裂高度和裂縫形態(tài)。

3.3.1評(píng)價(jià)地應(yīng)力大小及方向

實(shí)時(shí)收集地應(yīng)力數(shù)據(jù)，先查閱大量測(cè)井資料再準(zhǔn)確的推演出地應(yīng)力數(shù)據(jù)建立近乎真實(shí)的模型。微電阻率成像測(cè)井技術(shù)通過(guò)剖析井壁崩塌和鉆井誘導(dǎo)縫的情況以判斷地應(yīng)力的方向。可以在一定的假設(shè)條件下來(lái)解釋地應(yīng)力剖面測(cè)井，它是一種基于地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)建立簡(jiǎn)單化的地應(yīng)力計(jì)算模型，并運(yùn)用所獲資料來(lái)計(jì)算分析地應(yīng)力的測(cè)井方法，一定程度上，其所建立的計(jì)算模型越可靠，計(jì)算結(jié)果就越準(zhǔn)確。要避免井壁失穩(wěn)、井塌就要朝著最小主應(yīng)力方向布井，而朝著最大主應(yīng)力方向壓裂，則可提高壓裂的效果。

3.3.2檢測(cè)壓裂效果

人工監(jiān)測(cè)裂縫的有效方式是常見(jiàn)的電阻率、電成像測(cè)井技術(shù)。前者的原理是通過(guò)側(cè)向電阻率的高低差異來(lái)推測(cè)裂縫及溶洞的情況。在油田資源當(dāng)中創(chuàng)造一個(gè)截面大的平面性流動(dòng)的管道，實(shí)際上是對(duì)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化。儲(chǔ)層壓裂改造過(guò)程中，壓裂環(huán)節(jié)需要不斷地改變泵站機(jī)組中的壓力，控制好壓力的大小，壓力值太小儲(chǔ)層壓裂不成功，太大則會(huì)擠壓相鄰管道，使油水竄槽。除此之外，儲(chǔ)層中出現(xiàn)不同的巖體，壓裂處理務(wù)必不能同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)巖體的性質(zhì)分層工作。雙側(cè)向電阻率測(cè)井用于壓裂前后，工作人員對(duì)比兩次測(cè)井曲線，根據(jù)曲線形態(tài)相同、和大小判斷壓裂效果的好差。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，測(cè)井技術(shù)在石油工程中占據(jù)了非常重要的位置，其所含蓋的知識(shí)面甚廣，如地應(yīng)力、地層壓力、巖性、巖石力學(xué)等，合理地應(yīng)用這些知識(shí)，可以獲得大量的油井?dāng)?shù)據(jù)資料，提升采油量，降低工作人員的工作量，提升其工作效率，降低開采成本，極大地提升了產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技的迅猛發(fā)展，石油工程中的測(cè)井技術(shù)也發(fā)展十分迅速，不斷地產(chǎn)生了新的測(cè)井技術(shù)和裝備，應(yīng)該積極應(yīng)用它們將有效提高石油開采作業(yè)的效率和質(zhì)量。

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