主流噪聲測(cè)井儀的分析與應(yīng)用

余世凸 何宗斌 曹文倩 劉寧培

摘?要：由于油田挖潛和上產(chǎn)的需要，套后生產(chǎn)井測(cè)井的潛在需求一直很大，封漏、找竄、注入產(chǎn)出剖面評(píng)價(jià)等作業(yè)一直備受重視。而噪聲分析儀可以很好分析解決類似的問(wèn)題，新一代的噪聲測(cè)井儀器利用頻譜分析技術(shù)，通過(guò)對(duì)井下噪聲頻率譜和噪聲強(qiáng)度的成像分析，能夠清晰地識(shí)別流體流動(dòng)產(chǎn)生噪聲的來(lái)源，有效識(shí)別竄槽的位置以及注入產(chǎn)出的有效層位，為后續(xù)的工程作業(yè)提供有效的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：噪音儀;頻譜分析;壓差

目前的噪聲測(cè)井儀器已經(jīng)從傳統(tǒng)的紀(jì)錄幾條頻率曲線的常規(guī)噪聲儀器發(fā)展到頻譜噪聲測(cè)井儀器，儀器能夠紀(jì)錄完整的二維頻譜數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)的處理，可以清晰地呈現(xiàn)隨深度位置變化的完整的頻譜圖像，對(duì)于后續(xù)的解釋分析更加方便和直觀，結(jié)果也更精確。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于噪聲頻譜測(cè)井資料的處理解釋評(píng)價(jià)解釋方法仍然停留在定性分析的層面，沒(méi)有充分發(fā)揮出噪聲頻譜測(cè)井的應(yīng)用潛力，也制約了噪聲頻譜測(cè)井儀器的廣泛應(yīng)用。尤其在現(xiàn)階段條件下，海外的很多油田的生產(chǎn)井大部分為水平井并且為篩管完井，對(duì)于這種完井方式，在注入和產(chǎn)出剖面的評(píng)價(jià)方面水平井陣列生產(chǎn)測(cè)井儀器MAPS的應(yīng)用受到了很大的挑戰(zhàn)，由于套管和篩管之間存在環(huán)空，篩管外存在管外流動(dòng)，因此井筒中流動(dòng)的液體中的油氣等輕質(zhì)相大部分在環(huán)形空間的上部流動(dòng)，而在篩管內(nèi)的MAPS儀器無(wú)法探測(cè)到篩管外環(huán)形空間的流動(dòng)情況，影響最終的定量評(píng)價(jià)。由于噪聲頻譜測(cè)井儀器探可以探測(cè)到篩管外以環(huán)形空間及地層內(nèi)的流體流動(dòng)信息，因此要更好地了解篩管完井條件下井下的生產(chǎn)情況及確定產(chǎn)層位置，需要MAPS+NTO組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)井下流體的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行有效的識(shí)別，對(duì)異常情況進(jìn)行診斷[3]。鑒于目前我們的NTO噪聲儀器頻譜數(shù)據(jù)的處理解釋方法不成熟，無(wú)法對(duì)目的層位的注產(chǎn)情況進(jìn)行有效的定量評(píng)價(jià)，限制了其在生產(chǎn)井中尤其是大斜度井和水平井中的有效應(yīng)用，因此迫切需要開(kāi)展噪聲頻譜數(shù)據(jù)的處理解釋方法的研究工作，以滿足生產(chǎn)需求。

1 國(guó)外主流噪聲儀的分析與比較

如下是幾種常見(jiàn)的幾種噪聲測(cè)井儀：

1.1 NTO（數(shù)字噪聲儀）

對(duì)于數(shù)字噪聲儀（NTO）他是一種靈敏的檢漏儀，對(duì)套管井內(nèi)外的流動(dòng)探測(cè)非常有效。能很好的監(jiān)測(cè)液體或氣體泄漏時(shí)在竄槽或穿孔中流動(dòng)的聲音，并將井下監(jiān)測(cè)的噪聲數(shù)據(jù)化發(fā)送到儀器上從而提供井下噪聲的定量測(cè)量。泄露井可能損害環(huán)境，造成生產(chǎn)損失，解決這一問(wèn)題成生產(chǎn)測(cè)井中不可或缺的一部分。而NTO可以與其他Sondex的電纜儀器（如伽瑪射線、壓力、水泥膠結(jié)、卡尺、金屬層）相結(jié)合、也可以多個(gè)NTO串在一起使用，因此該儀器可以以最小額外成本完成套管測(cè)井檢測(cè)（如生產(chǎn)測(cè)井、水泥評(píng)估或套管檢查），來(lái)驗(yàn)證井下部件的完整性并且能夠有效且高效的精確定位任何噪聲源的深度。

1.2聲漏流量分析儀（ALFA）

ALFA用于從完井評(píng)價(jià)到生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的生產(chǎn)流程判斷研究。主要測(cè)量235赫茲到3萬(wàn)赫茲頻率范圍內(nèi)的聲學(xué)數(shù)據(jù)，具有很高的頻率分辨率。該儀器使用了非常靈敏的聲學(xué)傳感器，能測(cè)量的頻率范圍很廣，因此能非常有效的進(jìn)行各種氣體、水或流油的泄露檢測(cè)。其優(yōu)勢(shì)特征明確，能夠檢測(cè)多個(gè)套管的流量、區(qū)分套管外流量和套管內(nèi)流量、與其他測(cè)井工具組合，能在一次運(yùn)行中提供完整的井評(píng)價(jià)、細(xì)長(zhǎng)的儀器設(shè)計(jì)能讓它通過(guò)最小的完井管道，即使其它儀器很難監(jiān)測(cè)的地方它也能輕松實(shí)施。

1.3 陣列噪聲儀（ANT）

該測(cè)井儀采用了一套差動(dòng)測(cè)量方法，能夠能夠很好地抑制儀器在井筒中移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的“過(guò)路噪音”等不必要的噪音。陣列噪聲儀的傳感器還可以進(jìn)一步往監(jiān)測(cè)方向探測(cè)，從多重套管后面提取微弱的流體運(yùn)動(dòng)聲音。它是將兩個(gè)差分傳感器與陣列處理方式相結(jié)合，這種方式可以在測(cè)井時(shí)獲得精準(zhǔn)的測(cè)量值且節(jié)省時(shí)間、提高泄露檢測(cè)應(yīng)用程序的效率。它的工作原理是通過(guò)使用配置在X和Y平面上的正交傳感器來(lái)啟用差分測(cè)量。以信號(hào)數(shù)據(jù)化的方式減去相反的信號(hào)以創(chuàng)建差分測(cè)量。這將導(dǎo)致過(guò)路噪聲和其他不必要的共模信號(hào)被去除，而泄漏源信號(hào)被增強(qiáng)。他通過(guò)與精確的傳感器匹配能有效抑制30dB的共模信號(hào)。在泄露檢測(cè)、（油管/套管/封隔器泄漏）、持續(xù)套管壓力診斷、開(kāi)孔位置、套管后流區(qū)識(shí)別、套管后竄槽識(shí)別等都取得了很好的效果。

1.4 主流噪聲儀的比較

經(jīng)分析比較，各主流噪聲儀在滿足噪聲監(jiān)測(cè)的同時(shí)又各具優(yōu)勢(shì)，能在不同測(cè)井環(huán)境下滿足不同的需求。NTO噪聲儀的優(yōu)勢(shì)在于它超高的靈敏度，并能與其他測(cè)井儀或多個(gè)NTO結(jié)合、包含實(shí)時(shí)FFT頻譜監(jiān)測(cè)儀、可與超電纜工具結(jié)合、可配置頻率等，大大提高了精確度且能準(zhǔn)確定位特點(diǎn)噪聲的深度。對(duì)估計(jì)流動(dòng)剖面、找出井后竄槽、氣液界面、確定氣體入口的情況下確定泄露都產(chǎn)生極好的效果。聲漏流量分析儀（ALFA）則除了有非常高的靈敏度外主要優(yōu)勢(shì)在于它測(cè)量的頻寬很高，因此在泄露監(jiān)測(cè)、持續(xù)套管壓力診斷、開(kāi)孔位置套管后流動(dòng)區(qū)識(shí)別方面都有很好的效果。而陣列噪聲儀（ANT）的差動(dòng)測(cè)量法則是能夠很好抑制測(cè)井時(shí)產(chǎn)生的不必要噪聲，使測(cè)量結(jié)果更精確。在我們選擇噪聲儀時(shí)應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的儀器。

2 頻譜噪聲測(cè)井

當(dāng)流體或氣體通過(guò)介質(zhì)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生噪聲。噪聲來(lái)自流體本身和流體流動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)元件，流體噪聲是內(nèi)部摩擦的結(jié)果，在高速湍流中通?？梢月?tīng)到。它也可以通過(guò)氣泡和相位流動(dòng)產(chǎn)生。儲(chǔ)層噪聲是流體流動(dòng)引起巖石顆粒振動(dòng)的結(jié)果，儲(chǔ)層噪聲譜僅取決于儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，它使頻譜噪聲測(cè)井成為尋找活躍油藏流動(dòng)單元和油管、套管泄露的有力工具。

通過(guò)對(duì)噪聲譜的可視化分析，可以看出流動(dòng)的成因和特征，如完井單元等大的特征在1000HZ以下產(chǎn)生低頻噪聲，而儲(chǔ)層顆粒等小的特征在10000HZ以上會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，儲(chǔ)層裂縫和水泥隆起通常在中段下降，氣體滲流可能產(chǎn)生超聲噪聲[1]。從油管、封隔器或套管泄露的噪聲顯示出的是在廣頻率范圍內(nèi)的高音量窄條紋噪聲。

下面的示例顯示了SNL如何識(shí)別生產(chǎn)套管后面的活躍條紋。高音量噪聲出現(xiàn)在紅色，低音量噪聲出現(xiàn)在藍(lán)色。在面板左側(cè)我們可以清晰看到從底部到地表的鉆孔噪音，還有一個(gè)垂直衛(wèi)星帶連接所有射孔間隔，這是在套管竄槽后進(jìn)行的，旋轉(zhuǎn)器未能從上部穿孔中吸收到少量的入流，因此這也被稱做SNL的頂端竄槽。

穿過(guò)上部孔眼的儲(chǔ)層流動(dòng)產(chǎn)生了三個(gè)噪聲條紋，這些噪聲條紋與來(lái)自裸眼井?dāng)?shù)據(jù)的滲透率條紋相關(guān)，這些條紋有兩個(gè)不同的組成部分;低頻的一個(gè)在竄槽噪聲右邊、高頻的一個(gè)在面板的中部，低頻分量由裂縫流產(chǎn)生，高頻分量由基體流產(chǎn)生。在這種特殊情況下，SNL數(shù)據(jù)顯示了與PLT配置文件很好的匹配，并在后面對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)充，在許多其他實(shí)際情況下，SNL測(cè)量揭示了無(wú)孔油藏流動(dòng)單元之間的噪聲，這些流動(dòng)單元的上、下通道是油藏工程人員和巖石物理學(xué)家的重要信息。

下一個(gè)示例顯示SNL如何識(shí)別套管和油管后面的有效注入條紋。

PLT數(shù)據(jù)顯示了三個(gè)注入?yún)^(qū)。兩個(gè)較低的注入帶與噪聲測(cè)井有著明顯的相關(guān)性，包括由儲(chǔ)層流動(dòng)產(chǎn)生的中程SNL成分。上部注入條紋正好穿過(guò)了油管套，并且沒(méi)有中程范圍的SNL組件。在這種情況下，水從油管中流出，部分通過(guò)油管套上方的穿孔，然后通過(guò)水泥穿槽在套管后面流動(dòng)。SNL清楚的顯示了四條儲(chǔ)存條紋，他們來(lái)源于離儀器5英寸處的兩道屏障（油管和套管）后面的槽水[2]。開(kāi)孔數(shù)據(jù)并沒(méi)有解釋這個(gè)區(qū)域，但是現(xiàn)在很明顯像通常的情況一樣，那里有可滲透的條紋，可以儲(chǔ)存注入的水。

這是一個(gè)典型的注液流失情況。它解釋了附近的生產(chǎn)商對(duì)注入液體量反應(yīng)差于預(yù)期的原因。

3 總結(jié)

隨著噪聲頻譜數(shù)據(jù)處理及解釋方法的發(fā)展，在噪聲測(cè)井處理解釋軟件推出后，噪音儀將在生產(chǎn)和檢漏上發(fā)揮重要作用。資料的解編和處理，注產(chǎn)剖面定性分析、定量評(píng)價(jià)，大斜度井和水平資料的定量評(píng)價(jià)都將在生產(chǎn)需求上得到很大滿足。

參考文獻(xiàn)：

[1]Salim Ghalem，Innovative Noise and High-Precision Temperature Logging Tool for Diagnosing Complex Well Problems[J].SPE-161712-MS，2012.

[2]Yu.S.Maslennikova Spectral Noise Logging Data Processing Technology[J].SPE-162081-MS 2012.

[3]涂興萬(wàn).高分辨率噪聲測(cè)井儀及其應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù)，1994.