生产测井仪器介绍.

2019/12/211生产测井仪器介绍主讲人：李英善新疆石油管理局测井公司测试分公司2001年2月2019/12/212引言在油田开发过程中，油田测试自始至终伴随着油田开发，为油田的高产、稳产提供准确的基础资料。本讲座主要分三部分内容分别介绍：第一部分：工程测井仪器。第二部分：产液剖面的动态监测仪器。第三部分：注入剖面的动态监测仪器。本讲座主要根据上述三部分内容结合我公司现有的仪器介绍它们的测量原理，测量方法以及应用情况。2019/12/213第一章概述在测井作业中，对下套管固井以前进行的测井称裸眼测井。在油井投产后直到报废为止的整个生产过程中，凡采用地球物理测井工艺技术进行井下测量并录取资料的工作，统称生产测井。生产测井内容很多，主要有检查固井质量、检查套管质量、抽油井产液剖面的动态监测、自喷井产液剖面的动态监测、注水井吸水剖面的动态监测以及查串、找漏等。另外，随着油田的进一步开发，老井的挖潜增效工作，越来越紧迫的提到议事日程上来了，为此我公司从美国哈里伯顿公司引进了储层监测仪（RMT）用于对老井区块剩余油的含油饱和度以及相关地质情况进行综合评价。（目前，RMT还未投入使用。）下面就上述几个方面分别介绍。2019/12/214第二章检查固井质量测井每口井完钻固井后，首先遇到的就是检查固井质量，在上世纪七十年代到八十年中期，主要用声幅/节箍测井仪来测量，由于它只能检查第一界面（即：套管与水泥环之间）的胶结情况，不能反映第二界面（即：水泥环与地层之间）的胶结情况。因此，后来发展成为声波全波列测井，也称声波变密度测井。我公司从美国哈里伯顿公司引进的43mm和83mm两种外径的水泥胶结仪（CBL）就是用来测量第一界面和第二界面水泥胶结情况的。下面将详细介绍。文本文本文本文本文本文本文本2019/12/215§2.1CBL仪器测量原理如图所示：TIITTIRaRbI水泥环套管套管CBL井下仪地层水泥环泥浆声波在第一界面的传播路径声波在第二界面的传播路径电子线路部分2019/12/216注：在上图中：T:表示仪器发射探头。Rn:表示近距离接受探头。Rf:表示远距离接受探头。I:表示隔声体。2019/12/217一.声波的发射与接受发射探头发射的声脉冲在井内向各个方向传播，其中一束声波穿过泥浆，以临界角入射泥浆与套管界面，进入套管并沿套管滑行，我们称该波为滑行波。滑行波在管内传播时又波动辐射，产生传播方向与套管壁法线成临界角的折射波，产生在特定部位的折射波将到达接受探头并被接受。2019/12/218二.套管信号在传播过程中的幅度衰减情况1.在泥浆内的衰减：在同一直径套管的井中，声波在泥浆中的衰减是常数，声波信号的部分能量将转变为热能。2.跨过泥浆—套管界面的衰减：无论套管是否被水泥胶结，测井过程中跨过泥浆—套管界面的透射波能量接近于常数。3.在套管钢内的衰减：由于套管钢材衰减性质不变，而测井过程中声波在第一界面传播路径不变，因此，信号在套管内的衰减是常数。4.沿套管旁的衰减：滑行波传播时，声波的辐射将部分能量转移到在相邻介质中去，环外的性质及其分布状态对转移量影响很大。当滑行波通过“自由套管”时，能量转移比较小，使记录到的声波幅度较大；在水泥胶结好处，滑行波通过的时候，能量转移很多，所以记录到的声波幅度很小。2019/12/219三.水泥胶结质量的评价指标：相对幅度C与水泥胶结指数BI的确定：C=（目的层段的声幅值÷自由套管段的声幅值）×100%一般地：C20%(BI0.8)解释为胶结良好。C=20~40%(BI=0.6~0.8)解释为胶结中等。C20%(BI0.6)解释为胶结不好。2019/12/2110§2.2声幅曲线的应用现场试验表明，在注入水泥的20~40小时进行固井声幅测井效果最好。声波曲线主要是作对固井质量的定性判断。实际中用于检查固井质量。水泥和套管的胶结情况不同，在固井声幅曲线上的显示也不同。1.水泥面以上曲线幅度最大。2.声幅曲线显示由“自由套管”高幅度向低幅度变化处为水泥面位置（也称水泥返高）。3.在管外水泥胶结良好处，曲线为低值。2019/12/2111§2.3声波全波列测井由于固井声幅测井存在一个重要的缺陷：它只能反映水泥环与套管的胶结情况，而不能反映水泥环与地层的胶结情况。因此，上世纪八十年代中期，在声幅测井的基础上，发展出了声波全波列测井，也叫声波变密度测井。它与声幅测井组合使用，可更多地提供有关水泥胶结情况判断水泥环第二界面的胶结情况。2019/12/2112一、声波全波列测井原理发射探头发出20kHz的声波信号，该信号穿过井液到达套管、水泥环、地层。各种不同的介质以其不同的特性可引起声波的速度、幅度和频率的变化。近源距和远源距接受探头上述信号分别送到地面。2019/12/2113二、全波列声波的波形如图所示：幅度mV发射声波套管波地层波泥浆波时间（us)2019/12/2114三、全波列声波在井中的传播如上图所示，发射器发射的声波，经过井液后到达套管时，一部分沿着套管传播后，又经过井液被近源距接受探头接受，称为套管波；一部分则透过套管和水泥后，到达地层，并在地层内传播，返回时又透过水泥环和套管、井液后被远源距接受探头接受，称为地层波。2019/12/2115四、声波全波列曲线以及VDL图地面将接受的信号，只记录声波波列中首波的幅度，即是声幅测井。记录声波回波的整个波列并显示录相，即为声波全波列测井。将井下仪送来的随时间变化的声波波列，经过电子线路转换，把声波的正半周幅度转换成相应的亮度，波形的负半周不显示（暗光）。显示的宽度和亮度的变化取决于信号的频率和电压幅度。因此，在测井图上形成一条条亮度不同，间距不同的相线。即谓：“声波变密度测井曲线”。简称VDL图。2019/12/2116§2.4CBL井下仪介绍一、概述：我公司从美国哈里伯顿公司引进的水泥胶结组合仪（CBL）主要用于水泥胶结测井，它一次下井可同时测得套管节箍曲线、自然伽玛曲线、中子曲线和声波全波列测井曲线。另外，外径43mm的CBL仪还可用于水平井固井质量的检查。与之相配接的地面测井设备是DDL-III或EXCELL-2000。2019/12/2117CBL外形图2019/12/2118二、1-11/16``CBL仪器技术性能指标：仪器外径：1-11/16in(4.29cm)仪器长度：277.17in(577.0cm)仪器重量：37.4kg最小井眼尺寸：2.5in耐温：350℉(177℃)耐压：20000psi(1400atm)2019/12/2119三、3-1/4``CBL仪器技术性能指标：仪器外径：3-1/4in(8.26cm)仪器长度：269.45in(684.41cm)仪器重量：245Lb(111.1kg)最小井眼尺寸：4in(10.16cm)耐温：350℉(177℃)耐压：20000psi(1400atm)2019/12/2120四、CBL仪的特点：CBL-VDL方法能说明第一界面及第二界面的胶结情况，还能估算水泥抗压强度值，这些与声幅相比，都是明显的进步。但是CBL-VDL方法并没有完全克服声波测井方法的缺点，纵向分辨率并没有提高，对水泥在套管外分布的方位无法识别，对第二界面的识别还只是定性的、粗略的。因此，上世纪九十年代中期我公司从美国哈里伯顿公司引进了脉冲回声仪（PET）来解决上述问题。2019/12/2121§2.5PET测井仪介绍绪论脉冲回声仪（PET）是用来检查套管质量状况及评价水泥胶结情况的新一代测井仪器，它测得的井下套管参数及水泥胶结评价结果具有精度高、可靠性强、重复性好等优点。由于采用处理数字化、井下仪器微机化以及混合式微电子线路等手段，使得在水泥胶结评价方面比CBL仪具有明显优点。目前，仪器配接在EXECLL-2000地面测井设备上。2019/12/2122一、PET的结构及工作原理2019/12/2123PET外形图2019/12/21241.仪器结构特征：如图所示，PET有八个换能器，每个换能器既是发射器又是接受器。八个换能器互成45度角螺旋式排列。每个换能器用高压激发增益放大器发射出超声波，并对反射回来的超声波进行高速数字化，同时把数据送到地面进一步处理。该仪器还组合了重力加速度计，用于测量井斜及相对方位。还组合了磁定位仪和自然伽玛仪，用于校深。2019/12/21252.测量原理：每个换能器发射频率为450kHz段脉冲超声波，该超声波垂直入射到套管内壁，大部分由套管与接触面反射回换能器，这样就可测得套管内径大小。另有一小部分超声波能折射进入套管壁，并在其中来回反射。在套管与水泥环接触面上的每一次反射，都有部分能量向外传播。套管壁厚决定了在套管内回波的传播时间，因此，测得了套管壁厚。另外，由于仪器可探测到套管外壁与水泥环界面上的信号，乃至能接受到水泥环与地层分界面上的信号，可估算出水泥环的声阻抗数值，并根据水泥声阻抗与抗压强度的实验关系，还可对水泥环与地层的胶结情况作一些估价。2019/12/21263.应用：PET测井提供的井下信息参数可分为二类：⑴套管质量显示：套管厚度套管椭圆度井斜及相对方位声波节箍曲线磁性节箍曲线自然伽玛曲线⑵水泥胶结显示：水泥胶结成果图泥浆传播速率（us/ft）2019/12/2127⑵水泥胶结显示：水泥胶结成果图泥浆传播速率（us/ft）平均内径仪器居中度2019/12/21283.PET与CBL测量特性比较：CBL仪器纵向分辨力差，对仪器偏心很敏感，对微环空敏感。而PET对微环空和仪器偏心均CBL不敏感，它可准确给出窜槽位置和宽度，纵向分辨力强，可全面评价水泥胶结及套管质量状况。2019/12/2129第三章检查套管质量套管质量目前有很多种方法，新疆油田常用的方法有二类。即：井径测量法（多臂井径仪）、超声波测量法（PET,CAST）,下面将分别介绍。2019/12/2130§3.1多臂井径检查套管内径目前，我公司引进的多臂井径有两种，它们主要应用于检查套管内壁的损伤、腐蚀、穿漏以及套管变形，还可以精确地检查射孔质量，下面分别介绍。2019/12/2131一、3-5/8″MAC-B四十臂井径仪该仪器在圆周上均匀分布有四十个探测臂，一次下井可测得套管的最小内径及剩余臂厚的变化曲线。它是由美国哈里伯顿公司生产专门配接于DDL-III地面测井设备上工作的。2019/12/2132MAC外形图2019/12/2133MAC仪器技术性能指标：外径：3-5/8in(9.21cm)长度：56.75in(144.15cm)重量：83lb(37.73)耐温：350℉(177℃)耐压：10000psi(680atm)测量范围：4~7inOD(10.16~17.78cm)灵敏度：0.05in(1.27mm)2019/12/2134二、3-5/8″MSC多探头井径仪该仪器是由美国康普乐（COMPUTALOG）公司生产，专门配接于AT+地面测井设备上，用于检查内壁状况以及精确检查射孔质量的一种成像仪器。2019/12/21351.MSC仪器结构与原理2019/12/2136MSC仪外形图2019/12/2137MSC仪器测量原理：如图所示，该仪器在圆周上均匀分布着四十个探测臂，每个探测臂带动一个高灵敏度LVDT传感器，当仪器在井下测量时，四十个LVDT传感器将套管内壁上微弱的井径变化信号，经电子线路数字化处理后，实时地送到地面。地面计算机将井下送来的四十道信号，还原成四十条测井曲线。此外，还可根据用户的要求出据某一目的井段的成像图。2019/12/21382.MSC仪器技术性能指标：外径：3-5/8in(9.21cm)长度：56.75in(144.15cm)重量：83lb(37.73kg)耐温：350℉(177℃)耐压：20000psi(137.9Mpa)测量范围：3.63~7.06inOD(92.1~179.3mm)灵敏度：0.01in(0.25mm)准确度：0.01in(0.25mm)图象解析度：1:20482019/12/21393.MSC仪测井成果曲线图2019/12/2