成像测井系统的组成
2020-01-19 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
成像测井系统主要包括地面硬件和软件系统、电缆遥传、系列井下仪器、成像测井解释工作站等四大部分。
6.1.1 地面硬件和软件系统
地面系统的主体是一个计算机测井局域网络，其系统软件采用多用户开放性较强的操作系统。当前，国外比较先进的地面系统有斯伦贝谢公司的MAXIS－500、阿特拉斯公司的ECLIPS－5700和哈里伯顿公司的EXCELL－2000(表6.1.1)。国内的西安石油勘探仪器厂于1998年开始研制ERA2000成像测井地面系统，现已推广应用。
表6.1.1 成像测井系统
续表
6.1.2 数据高速电缆遥传系统
数据高速电缆遥传系统包括传输和接口两部分。传输部分的功能，是完成计算机对井下仪器控制命令的下发和井下仪器采集数据向地面计算机的上传，下发命令的传输率高达40kb/s，上传数据的传输率达500kb/s;接口部分考虑兼容性，可以兼容数控测井系统的电缆遥传方式，同时解决数据格式问题。
6.1.3 井下仪器系统
成像测井井下仪器系统依据所测物理量的不同，大体上可分为电、声、核三种。
6.1.3.1 电成像测井技术
1)地层微电阻率成像测井仪，代表性仪器有斯伦贝谢公司的FMS、FMI，阿特拉斯公司的STARImager，哈里伯顿公司的EMI。仪器在2、4、6、8个极板上分别安装若干个间距很小的钮扣状电极(也称阵列电极)，可以在井壁上进行地层微电阻率扫描成像测井。随着极板个数的增加，阵列电极对井壁围地层的覆盖率也不断增加，甚至几乎可以覆盖全井眼。仪器纵向分辨率极高，能划分厚度为0.2in(5mm)的超薄层，径向探测深度为1～2in(2.5～5cm)，获得的成像测井图像如实际岩心照片一样清晰、直观。
地层微电阻率成像测井图像可用于:确定地层倾角和方位;识别薄层;描述油气层的结构及其特征，如指示油气层孔洞和裂缝的产状及其方位，选择能获得高产油气的层位进行射孔和压裂;精确地确定油气层(特别是超薄层砂岩油气层)有效厚度;研究侵蚀面、化石层、断层位置和沉积环境等。
2)阵列感应成像测井仪，代表性仪器有斯伦贝谢公司的AIT，阿特拉斯公司的DPIL。以AIT为例，它有一个发射线圈和8个接收线圈对，相当于具有8个线圈距的三线圈系。采用20kHz、40kHz2种工作频率，通常8组线圈采用同一频率(20kHz)，其中6组同时采用另一较高频率(40kHz);这样8组线圈系实际上有14种探测深度的线圈系。另外，仪器采用软件聚焦的方式对测量信号进行处理，可以获得1ft(30.5cm)、2ft(61cm)、4ft(122cm)三种纵向分辨率的信号，同时每种纵向分辨率又可获得5种径向探测深度［10in(25.4cm)、20in(50.8cm)、30in(76.2cm)、60in(152.4cm)、90in(228.6cm)］的电阻率曲线，这些曲线经进一步处理后可得到井周地层电阻率、含油气饱和度及视地层水电阻率的二维图像。
阵列感应电阻率成像测井图直观地反映冲洗带、过渡带和原状地层油气饱和度的变化，能指示油气层，并能清楚地显示出层理、油气含量和侵入性质及其特征。实际上，阵列感应成像测井仪是一种横向感应电测井仪器，它能更加精确地确定冲洗带电阻率和原状地层电阻率;在非均质地层中，这两种电阻率具有较好的匹配性，因此阵列感应电阻率测井也能准确地识别油气层。
3)方位电阻率成像测井仪。在双侧向测井仪的屏蔽电极A2的中部，安装12个不同方位的电极阵列，每个电极向外的张开角为30°，覆盖了井周360°范围的地层。这些电极与双侧向测井仪组合，构成方位电阻率成像测井仪，能测量井眼周围12个方位上地层深部的电阻率。该电阻率反映供电电流穿过的路径，即在电极30°张开角所控制的范围内介质的电阻率，近似为三维测井。因此，当井周介质不均匀或存在裂缝时，这12个电阻率就会变化。另外，还可以将这12个方位电极的供电电流求和，得到高分辨率侧向测量(LLHR);仪器同时还保留了深、浅侧向的测量。仪器的纵向分辨率为6～8in(15.2～20.3cm)，探测深度为30in(76.2cm)。方位电阻率成像测井仪的分辨率高于双侧向测井仪，可以获得井眼周围电阻率变化的图像;与地层微电阻率扫描成像测井仪相比较，虽然其纵向分辨率稍低一些，但具有探测深度大和能与双侧向测井仪组合测井两大优点。
方位电阻率成像测井可以用于:识别非均质地层;识别薄层，准确确定薄层电阻率;识别裂缝，评价天然裂缝的有效性。
6.1.3.2 声成像测井技术
1)井下声波电视(BHTV)。井下声波电视是最早发展起来的成像测井技术，它记录从声源垂直入射到井壁上的脉冲－回波信号，产生井壁回波的幅度成像和传播时间成像。在裸眼井中，它能直观地发现油气层的孔洞及裂缝;在套管井中，它能直观检查射孔孔眼和套管腐蚀断裂情况。
2)超声波成像测井仪。超声波成像测井仪提供套管内径、厚度、腐蚀和高分辨率水泥胶结声阻抗方位成像测井图，可以探测油气井第一界面和第二界面的固井质量，精确地识别固井水泥中的裂缝，评价套管腐蚀程度和发现天然气层。超声波成像测井仪和井下声波电视都依据脉冲－回波法原理工作。
3)偶极子横波成像测井仪。偶极子横波成像测井仪使用定向偶极子声源，无论是在硬地层中还是在软地层中都可以接收到横波。因此，该仪器在任何地层中都能同时探测到纵波、横波和斯通利波，用来确定地层岩性、孔隙度、泊松比、岩石硬度、地层破裂压力以及识别裂缝和气层。其纵波和横波测井资料在地震资料解释中也有广泛的应用。
6.1.3.3 核成像测井技术
1)阵列核成像测井仪。阵列核成像测井仪又称核孔隙度岩性成像侧井仪。该仪器使用中子发生器替代化学中子源，采用多探头探测超热中子孔隙度、中子慢化时间孔隙度、高分辨率中子孔隙度、地层热中子俘获截面(与中子孔隙度同时测量)，以及采用锗酸铋探测器探测伽马源多道能谱地层密度，双源距光电吸收指数和无源双探头自然伽马能谱(铀、钍、钾含量)，形成孔隙度岩性成像测井图，用于确定油气层岩石电阻率背景值、岩石矿物成分、黏土含量及其类型、阳离子交换能力和发现天然气层。
2)碳氧比能谱成像测井仪。过油管双探头碳氧比能谱成像测井仪可以监测套管外油气层饱和度的变化，并且能和小型生产测井仪组合使用，为油田合理开采提供成像测井监测图像。
3) 地球化学成像测井仪。地球化学成像测井仪是由自然伽马能谱测井仪、次生伽马能谱测井仪、铝活化黏土测井仪以及热中子或超热中子测井仪组成。以核能谱为基础的地球化学成像测井仪，能够探测更加复杂的岩石矿物成分，并能识别地层的矿物类型及丰度。它的主要用途是确定油气层黏土含量、阳离子交换能力、颗粒粒度、孔隙度、渗透率、饱和度以及沉积环境等。
4) 核磁共振成像测井仪。核磁共振成像测井仪是利用原子核磁矩与外磁场相互作用的原理，在核磁共振成像的基本思想指导下研制成功的。它能同时探测孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等地层参数，被国外石油界公认为是过去十几年中测井技术取得的最重大的进步。
6. 1. 3. 4 图像解释系统
成像测井资料处理解释系统，包括现场快速处理解释系统和图像解释工作站。
成像测井资料处理解释系统硬件是一个计算机局域网络，典型的工作站软件主要包括系统核心、系统服务和解释应用等部分。
系统核心包括人机界面和数据显示界面、数据管理、应用管理、数据库和数据档案功能。人机界面和数据显示界面解决用户与计算机通信对话以及计算机与输出装置的连接问题。数据管理涉及存入哪些数据、数据格式与结构、存取地址及存取方式的设计与实施。应用管理包括调用应用模块和选取解释参数。
系统服务是各种数据处理服务，包括数据装入和卸出、数据传送、回放、制作硬拷贝及打印报告。
解释应用是完成解释，进行比较、综合和图像数据显示、检查。解释应用要根据需要建立一系列程序包，例如岩石物性程序包、地质程序包、地球物理程序包、油藏工程程序包、开发工程程序包和数据处理程序包等。
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