石油測井技術(shù)的應(yīng)用

耿一然 何家樂 張博威

【摘要】石油勘探開發(fā)過程中，應(yīng)用各種測井技術(shù)來獲得測井曲線為油氣藏的開發(fā)提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。但隨著勘探目標(biāo)的不斷深入和儲(chǔ)集層的改造難度不斷變大，如何提高采收效率已成為石油人的關(guān)注對(duì)象。從石油工程開發(fā)至今，測井方法在不斷改進(jìn)和完善。本文將具體介紹聲波測井在石油工程中的原理和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】石油勘探開發(fā);聲波測井;原理;應(yīng)用

一、基本原理

聲波測井方法主要包括聲速測井、聲幅測井、聲成像測井、聲波全波列。與電法測井和放射性測井方法相并列，聲波測井也是最重要的測井方法之一，在地層評(píng)價(jià)，石油工程，采油工程等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

聲波測井是通過測量井壁介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)來判斷井壁地層地質(zhì)特性及井眼狀況的一類測井方法。將一個(gè)受控聲波振源放入井中，聲源發(fā)出的聲波引起周圍質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，在地層中產(chǎn)生體波即縱波和橫波，在井壁一鉆井液界面上產(chǎn)生誘導(dǎo)的界面波即偽瑞利波和斯通萊波。這些波作為地層信息的載體，被井下接收器接收，送至地面的記錄下來，就是聲波測井。以下將介紹聲波測井在石油工程中具體的應(yīng)用。

二、石油工程中的應(yīng)用

（一）評(píng)價(jià)巖石的力學(xué)參數(shù)

評(píng)價(jià)巖石力學(xué)參數(shù)通常用聲速測井。聲速測井從早期的短源距發(fā)展到現(xiàn)在的長源距聲波全波列測井。在此測井技術(shù)中，利用接收器接收到的各種信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，描繪成圖。這種方式除了能提供傳統(tǒng)的縱波測量，地層孔隙度之外，還可以提供用于評(píng)價(jià)巖石力學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)，例如：

1.精確的地層縱橫波，斯通利波傳播速度

2.利用巖石力學(xué)模型結(jié)合地層密度資料計(jì)算出泊松比，楊氏模量，切變模量，體積彈性模量，體積壓縮系數(shù)等巖石力學(xué)參數(shù)。

3.計(jì)算所鉆地層或目的地層的最大最小水平主應(yīng)力，巖石破裂壓力，坍塌壓力，地層孔隙壓力。

聲波速度測井可以獲得比較精確的地層孔隙壓力剖面，是確定地層孔隙壓力較為理想的資料。

（二）聲幅變密度測井評(píng)價(jià)固井質(zhì)量

固井是完井作業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞將直接影響到井的使用效率和壽命以及影響整個(gè)注、采期間能否順剎進(jìn)行生產(chǎn)，因此固井質(zhì)量檢查一直受到重視。

目前很多油田固井質(zhì)量檢查的主要方法是聲波幅度測井。或稱為水泥膠結(jié)測井（CBL），由于聲波縱波在井液傳播的速度低于在套管中的傳播速度，滿足產(chǎn)生滑行波的條件，因此，發(fā)射探頭以一定角度入射到套管上的聲波，將折射進(jìn)入套管，并沿著套管傳播，形成滑行波，被接受探頭R接收。套管和水泥環(huán)膠結(jié)好，聲耦合率高，進(jìn)入水泥環(huán)的聲波能量大，因此接收器R接收到信號(hào)就低;隨著套管和水泥環(huán)膠結(jié)變差，聲耦合率逐漸降低，進(jìn)入水泥環(huán)的能量減小，R接收到的信號(hào)逐漸變強(qiáng)。它是套管波第一正峰的幅度來檢查固井質(zhì)量的一種測井方法。水泥膠結(jié)測井對(duì)固井質(zhì)量的解釋是采用相對(duì)幅度法。把無水泥處自由套管最大聲幅作100%，解釋層段的聲幅與它的比值為相對(duì)幅度。根據(jù)相對(duì)幅度的大小，將固井質(zhì)量分為三個(gè)等級(jí)：

1.膠結(jié)良好：相對(duì)幅度小于20%

2.膠結(jié)中等：相對(duì)幅度介于20%和40%

3.膠結(jié)差：相對(duì)幅度大于40%

（三）井壁地層及套管技術(shù)狀況評(píng)價(jià)

目前用于井壁介質(zhì)狀況的評(píng)價(jià)測井主要方法有井下聲波電視測井BHTV，超聲波成像測井UBI和USI，井周聲波成像測井CBIL。這些方法既可應(yīng)用于裸眼井中研究井壁表面特征，也可應(yīng)用于套管井觀察套管內(nèi)壁。

BHTV的垂向分辨率變化范圍大致為0.5-3in，可以在井下不透明的鉆井液中檢查套管射孔后孔洞的分布及套管上是否有裂縫，斷痕，也可在裸眼井中觀察井壁上的裂縫分布及巖性界面。與BHTV不同，UBI和USI具有更高的測量精度和更好的圖像質(zhì)量，UBI的垂向分辨率的變化范圍0.2-0.4in，主要應(yīng)用于裸眼井中，根據(jù)UBI提供的高分辨率井壁圖像和井徑數(shù)據(jù)可以分析井眼的幾何形狀，探測裂縫和評(píng)價(jià)井眼垮塌，推算地應(yīng)力方向，確定地層厚度和傾角，進(jìn)行地層形態(tài)和沉積構(gòu)造研究。CBIL測量原理與UBI等超聲成像儀相似，在不同的井徑或鉆井液狀態(tài)下采用不同的發(fā)射器工作，以適應(yīng)復(fù)雜的測井環(huán)境。CBIL主要用于確定地層的構(gòu)造特征，沉積環(huán)境，描述原生孔隙度和次生孔隙度，以及確定井眼的幾何形態(tài)和井壁崩落情況。

三、結(jié)語

本文以聲波測井為例，列舉了其在石油工程中的具體應(yīng)用，說明了聲波測井的優(yōu)點(diǎn)。可在實(shí)際測井過程中，不一定都選用聲波測井方法，因?yàn)楦鳒y井方法有各自的特點(diǎn)。要通過對(duì)石油測井技術(shù)的應(yīng)用研究，結(jié)合油氣田勘探開發(fā)現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇出最佳的石油測井技術(shù)獲得精確的測井資料，為合理開發(fā)油氣田提供依據(jù)。

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作者簡介：

耿一然（1999-），女，滿族，河北秦皇島人，本科，西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院;

何家樂（1998-），男，漢族，四川攀枝花人，本科，西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院;

張博威（1999-），男，漢族，河北廊坊人，本科，西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院。