测井新技术进展综述

测井技术作为认识和识别油气层的重要手段，是石油十大学科之一。现代测井是当代石油工业中技术含量最多的产业部门之一，测井学是测井学科的理论基础，发展测井的前沿技术必须要有测井学科作指导。

二十一世纪，测井技术要在石油与天然气工业的三个领域寻求发展和提供服务：开发测井技术、海洋测井技术和天然气测井技术。目前，测井技术已经取得了“三个突破、两个进展”，测井技术的三个突破是：成像测井技术、核磁测井技术、随钻测井技术。测井技术的两个进展是：组件式地层动态测试器技术、测井解释工作站技术。“三个突破、两个进展”代表了目前世界测井技术的发展方向。为了赶超世界先进水平，我国也要开展“三个突破、两个进展” 的研究。

一、对测井技术的需求

目前我国油气资源发展对测井关键技术的需求主要有如下三个方面：复杂地质条件的需求、油气开采的需求、工程上的需求。

1)复杂地质条件的需求我国石油储量近90%来自陆相沉积为主的砂岩油藏，天然气储量大部分来自非砂岩气藏，地质条件十分复杂。油田总体规模小，储层条件差，类型多，岩性复杂，储层非均质性严重，物性变化大，薄层、薄互层及低孔低渗储层普遍存在。这些迫切需要深探测、高分辩率的测井仪器和方法，开发有针对性、适应性强的配套测井技术。

2)油气开采的需求目前国内注水开发的储量已占可采储量的90%以上，受注水影响的产量已占总产量的80%，综合含水85%以上。油田经多年注水后，地下油气层岩性、物性、含油(水)性、电声特性等都发生了较大的变化，识别水淹层、确定剩余油饱和度及其分布、多相流监测、计算剩余油(气)层产量等方面的要求十分迫切。

3)工程上的需求钻井地质导向、地层压力预测、地应力分析、固井质量检测、套管损坏检测、酸化压裂等增产激励措施效果检测等都需要新的测量方法。

二、测井技术现状

我国国内测井技术发展措施及道路主要有两条：一方面走引进、改造和仿制的路子;另一方面进行自主研究和开发。下面分别总结一下我国测井技术各个部分的现状：

1)勘探井测井技术现状测井装备以MAXIS-500、ECLIPS-5700及EXCELL-2000系统为主;常规探井测井以高度集成化的组合测井平台为主;数据采集主要以国产数控测井装备为主;测井数据的应用从油气勘探发展到油气藏综合描述。

2)套管井测井技术现状目前，套管和油管内所使用的测井方法主要有：微差井温、噪声测井、放射性示踪，连续转子流量计、集流式和水平转子流量计，流体识别、流体采样，井径测量、电磁测井、声测井径和套管电位，井眼声波电视、套管接箍、脉冲回声水泥结胶、径向微差井温、脉冲中子俘获、补偿中子，氯测井，伽马射线、自然伽马能谱、次生伽马能谱、声波、地层测试器等测井方法。测井结果的准确性取决于测井工艺水平、仪器的质量和科技人员对客观影响因素的校正。测井数据的应用发展到生产动态监测和工程问题整体描述与解决。

3)生产测井资料解释现状为了获得油藏描述和油藏动态监测准确的资料，许多公司都把生产测井资料和其它科学技术资料综合起来。不仅测得流体的流动剖面.而且要搞清流体流入特征，因此，生产测井资料将成为油藏描述和油藏动态监测最重要的基础。生产测井技术中一项最新的发展是产能测井，它建立了油藏分析与生产测井资料的关系。产能测井表明，生产流动剖面是评价完井效果的重要手段。产能测井曲线是裸眼井测井资料、地层压力数据、产液参数资料、射孔方案和井下套管设计方案的综合解释结果，其根本目的就是利用油层参数预测井眼流动剖面。生产测井流量剖面成为整个油层评价和动态监测的一个重要方法。

4)随钻测量及其地层评价的进展随钻测井(LWD)是随大斜度井、水平井以及海上钻井而发展起来的，在短短的十几年时间里，已成为日趋成熟的技术了。如今随钻测井已经拥有了

裸眼井电缆测井所拥有的各种测井方法。随钻测量(LWD)的进展体现在：仪器尺寸更小;扩大了温度范围;出现了新的地质导向技术。地层评价的最新进展，尤其是随钻数据采集，改善了地层数据的质量，增加了数据量，并有实时地层评价功能，便于发现那些电缆测井难以发现的储层;此外，随钻测井缩短了钻机的在用时间，从而在整体上节省了成本，提高了作业效率。

通过多年的发展，我国在碳酸盐岩油气层、火成岩裂缝性油气层、砾岩油气层、复杂岩性油气层、低孔低渗油气层、稠油层以及水淹层剩余油饱和度等测井方面积累了丰富的经验。在生产测井方面形成了具有中国特色的生产测井技术。在常规测井的资料分析、解释方面，处于国际先进水平。测井前沿技术研究就是测井超前技术研究，也是测井创新技术研究，它是发展测井高科技的基础。

三、测井前沿技术的发展

进入上世纪90年代，世界测井的前沿技术有：成像测井技术、核磁共振测井技术、过套管电阻率测井技术、地球化学测井技术、光测井技术、随钻测井技术、组件式地层动态测试器技术、网络一体化软件集成平台技术。这些开创性的研究对世界测井技术的发展将起着主导作用。

表1是三大公司成像测井技术概况：

1)核磁共振测井阿特拉斯、哈里伯顿公司相继在各自的地面测井系统开发测井软件配接NUMAR公司生产的MRIL下井仪器。哈里伯顿公司于97年6月不惜以3亿多美元收购了NUMAR公司。壳牌等油公司纷纷扩大核磁共振测井的应用规模，同时还加大了这方面的技术投入。从1991年始，世界各地用NUMAR公司进行测井服务逐年上升，其地质效果明显。例如在北海某地区低电阻率巨厚砂泥岩层，常规组合测井解释为水层，进行MRIL仪器测井后认为孔隙流体水大部分为束缚水，判定为油层，经射孔后证实为一高产油井。目前，NUMAR公司的MRIL新型仪器已经能测量岩石总孔隙度、有效孔隙度、自由流体、岩石特征参数及油/气/水识别等，同时在开展综合地层评价及双频研究，并已开发随钻测井LWD 的核磁仪器。NUMAR公司声称希望用MRIL和电阻率仪器替代常规三组合测井(即补中、密度、电阻率)。

斯仑贝谢公司研发了新一代NMR电缆测井仪。该仪器是一只多频的、偏心的、梯度场测井仪。多采集模式可使仪器在单程测井中获得近井眼地层的径向剖面。仪器的探测深度增大，可以更好地探测原生流体，并降低了对井眼不规则的灵敏度。斯仑贝谢公司还推出了一种新的MRF多流体弛豫模型，可用于NMR仪现场采集的数据。通过对一组NMR数据的联合反演，MRF方法能对现代NMR仪探测的近井眼地层进行详细的地层评价，包括：冲洗带流体饱和度、NMR总孔隙度、总束缚水体积、原油粘度、盐水T2分布及T1/T2比、原油T2及扩散系数D的分布、估算经过油气影响校正的渗透率。

2)成像测井技术上世纪90年代初，三大测井公司推出几种成象测井方法和仪器。比较成功的有：斯伦贝谢公司的阵列感应成象测井，它给出二维的地层电导率图象，可以直观地显示地层电导率在轴向和径向的二维分布。其分辨率在1ft，可识别厚层内的非均质性。新开发出的AIT-H型仪器已组合于快速平台系统，新三组合仪器串长仅38ft，比常规三组合仪器串(75～90ft长)大大缩短。

斯伦贝谢公司的方位电阻率成象测井，它是利用方位电极阵列测量井周12个定向深电阻率值，实际是一种阵列侧向成象测井，其纵向分辨率为8in，探测深度接近深侧向测井，可用于定量评价20cm薄层的含油饱和度;对火成岩裂缝油藏评价十分有用;也可识别地层的非均质性。

斯伦贝谢的偶极子声波成象测井，它可用于低孔、低渗的砾岩、火成岩等复杂储层评价、

低电阻率油层评价，尤其对裂缝识别和识别气层十分有用。

阿特拉斯公司的高分辨率感应测井仪，采用8种频率测量，有利于进行二维的实时反演和趋肤效应校正，缩短了反演处理时间。

另外，还有西方阿特拉斯公司的多极子阵列声波测井等。

3)随钻测井LWD技术油田的低成本开采使得定向及水平井钻探的应用愈来愈广泛。由于LWD 具有钻井导向、快速直观、准确等优点，所以在定向/水平井的应用十分突出。

斯伦贝谢和哈里伯顿两家公司的LWD测井制造技术和服务发展迅猛，哈里伯顿公司于1994年开始开发的pathFinder LWD测井系统包括自然伽马、2MHz电阻率、密度、中子孔隙度、井径、声波等。在定向测井服务中它们可以代替电缆测井而提供优质可靠的测量数据。

斯伦贝谢公司的LWD系列包括声波(SI)、电阻率(RAB)、阵列电阻率(ARC5)、密度中子(ADN)等，它们组合起来构成VISION475测井串，同样也能适用于不同尺寸的井眼。

此外，阿特拉斯公司的SWD仪以钻头为声源、在地面或邻井进行测量的技术研究为LWD 增添了新的内容。

4)地层测试技术地层测试作为重要的试井测量手段在斯伦贝谢、阿特拉斯、哈里伯顿等公司都有新的发展，各公司具有代表性的仪器分别为MDT、RCOR、RSCT。

以斯伦贝谢公司的MDT(ModularFormation Dynamics T ester)为例，其模块化的结构易于拼装，根据用户的需求组成仪器串进行作业。该仪器可由10个模块中的部分或全部组成：电源模块、液压功率模块、单探头模块、双探头模块、流体控制模块、光电流体分析模块、多样品室模块、样品室模块、分隔器模块、泵出模块。

其功能除测试流体性质及地层参数外，还可为压裂提供作业参数。另外，斯伦贝谢公司已研发过套管地层测试器，现场应用效果显著。阿特拉斯公司的RCOR仪也颇具特色，1in 的取样直径与岩心试验室分析设备兼容，低速高转矩取心操作保存样品特性，该仪器兼备水平井取心能力。其地面图形化直观显示，控制井下仪工作使操作更为简便。

5)井间测井技术国外目前的井间测井技术主要是井间声波和井间电磁波成象测井技术。

井间声波测井将声源和接收器置于不同位置，信息量大，效果直观有效。其纵向分辩率介于地震勘探与电缆声波之间，通常相邻井距小于2000ft时的纵向分辨率为3～10ft。斯伦贝谢的BARS和阿特拉斯的Seilink井间声波仪器分别利用将声源和接收置于不同位置，对接收到的声波信号进行波谱分析，可得到裂缝识别、流体分布、地层走向等效果。同时，将地震勘探、测井资料同声波资料综合运用，可达到油藏综合描述的目的。

实例显示，在井间间距400m进行作业的测井资料显示出很好的地层层理剖面及裂缝深度、走向。同时结合岩石声学物理对地层的渗透率和各向异性进行分析。斯伦贝谢公司在井间电磁波测井技术上有新的发展。这种方法最初用于描述裂缝性结晶岩中的地下水流情况, 其工作方式有单井反射方式、井间反射方式、井间层析射线方式。目前的技术水平为Rt=10000时探测深度为100m，其横向分辨率可达0.5m，角度分辨率为45°。

四、正在发展的测井新技术

1)过套管电阻率测井斯伦贝谢及阿特拉斯公司过套管(金属)地层电阻率测井技术，用于探测老井中漏掉的油、气层，监测油田剩余油饱和度的动态变化。目前套管厚度及腐蚀对测量结果的影响为主要研究课题。

2)井下X 荧光分析斯伦贝谢公司开展的这项研究试图为井眼流体分析提供新的测试方法,目前MDT测试的LFA分析就是应用的此项技术。

3)地球化学测井斯伦贝谢公司研究结果认为地球化学在岩性确定方面有其独到的作用，目前已推出ECS地球化学测井。

4)地应力分析这项研究的目的是为钻井和压裂提供作业参数。

5)储集层评价测井以中子发生器为放射源, 综合常规中子寿命、碳氧比能谱及氧活化测

井技术，开发出的新型储集层评价测井仪器用于监测油/气/水运移和套管外流体移动方向，寻找窜槽，掌握储集层油水运移动态，目前在国内有应用的此类仪器包括RST、RMT、PND、RPM、PNN等。

6)持气率计用伽马源及伽马探测技术测量井内持气率。目前斯伦贝谢已推出GHOST持气率仪，SONDEX已推出GHT持气率仪。

7)井下摄像技术哈里伯顿公司应用井下摄影、光缆实时传输至地面记录，资料可以直观显示井内流体状况、井眼状况、工具位置等。

8)水泥评价成像测井用多组探测器的信息综合分析成像，用于对水泥胶结质量进行完整评价。

9)井斜三相流分析三相流分析技术在斜井、水平井中不同于常规垂直井。资料显示：水平井井斜变化1°，实际含油饱和度为80%，按过去分析方法可能处理结果为含水80%。

10)压裂、射孔效果评价应用声波、放射性测量技术评价压裂和射孔方位、深度等效果。

11)测井解释方法地质条件发生变化，解释的方法基础也随之变化。对水平井、非均质地质的解释软件也在应用开发中。

12)ON-LINE培训系统斯伦贝谢公司的在线培训系统颇有特色, 对人员培训方式可能发生较大变化。人员培训从实体模型演变为模拟器培训, 直到现在开发的在线培训系统。在线培训从成本节约、培训的及时性、培训效果较以前都有明显提高。

13)其他测井新技术井下雷达测井技术，用于探测油田剩余油动态，寻找油气富集区，确定油(气)、水界面变化，描述油、气藏裂缝分布特征;古地磁测井技术，用于探测地层年代;重力测井技术，用于探测油、气界面，判断裂缝、溶洞，确定孔隙度，寻找天然气层;低频声波测井技术，用于探测断层、砂体、裂缝、溶洞，发现天然气层;声-电测井技术，用于探测储层渗透性，判断孔隙流体性质，确定油气层含水饱和度;井间地震测井技术，用于监测储层流体流动状态;随钻地震测井技术，用于探测井底地层岩性、构造形态，指导钻井作业，发现油、气藏;光测井技术，用于探测地层荧光强度，直接发现油层。

五、测井技术发展趋势及国内外技术差距

目前，测井领域重点发展的关键技术是：成像测井、核磁共振测井、超声多参数工程测井、井间声波/电磁成像测井、随钻测井、过套管测量地层电阻率测井以及仪表化油田技术、测井信息处理和解释一体化技术等。

随着时同的推移，预计还会出现新的油井前沿技术，成为第四代测井高新技术的组成部分。测井的前沿技术在更新换代，测井的高科技也在更新换代，平均l0年一次，不久的将来会出现第四代测井高新技术，将会进一步地推进石油工业的发展。总的说来，我国与西方国家相比，测井高新技术落后一代。