1、北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 1 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告世界石油工业走过了 150 多年艰难而曲折的历程，从最初的盲目开采到现代数字油田的建成，世界石油工业发生了质的飞跃。回顾石油工业的发展历程，可以清楚地看到石油工业的发展无不与科一技进步紧密相连，实际石油工业发展史本身就是一部石油科一技发明与技术创新的文明进步史。石油工业 150 多年的历史充分证明，科一技进步是世界石油工业取得成功的重要引擎。具体表现在如下几个方面。科技进步打破了“石油短缺”的预言，不断深化了人类对世界石油资源的认识，世界油气
2、探明储量和产量不断提高。科技进步不断深化了人类对世界石油资源的认识。世界油气资源的蕴藏量虽然是一个常量，但随着科一技的进步，人类对石油资源的认识却是一个不断深化的过程。20 世纪 70年代第一次石油危机期间， “石油枯竭论”一度盛行，认为石油工业将很快走入穷途末路。然而 30 多年过去了，我们看到的事实是:随着技术进步，人类认识到的世界石油资源量并非越来越少，而是越来越多。2000 年美国地质调查局(USGS)对世界油气资源的评价结果显示，原油常规可采资源量达到 4112 x 108t，比 1994 年评价结果提高了 32%。正文目录第一章世界石油勘探开采关键技术现状与发展趋势第一节二十一世纪
3、石油工业发展概述第二节国外油气勘探关键技术现状与发展趋势第三节国外油气田开发关键技术现状与发展趋势第四节国外石油地震勘探技术现状与发展趋势第五节国外钻井技术现状与发展趋势第六节国外测井技术现状与发展趋势第七节国外天然气与管道关键技术现状与发展趋势第八节国外 HSE 技术现状与发展趋势第二章地震资料处理、解释方面新技术研究第一节单孔洞缝模型超声波实验测试与分析第二节地震物理模型中三维地质模型材料特性分析第三节多维地震勘探技术应用与最新发展第三章地震属性技术分析第一节地震多属性综合分析应用探析北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 2 第二
4、节地震属性分析与岩性勘探研究第三节地震属性在火成岩石应用技术研究第四节、地震属性特征第五节地震属性综合技术分析第六节地震属性新技术经济效益分析第四章国内外石油物理勘探新技术第一节非地震勘探新技术第二节复杂地区静校正技术第三节垂直地震剖面法（VSP）新技术第四节时延地震新技术第五节地震勘探采集软件第六节地震勘探采集设备第七节高分辨率地震勘探采集技术第八节深层地震勘探采集技术第九节多波地震勘探采集技术第十节石油物理勘探新技术经济效益分析第五章国内外石油地质勘探新技术第一节世界石油地质理论、方法及研究进展第二节世界油气分布规律及勘探热点地区第三节隐蔽油气藏勘探技术第四节盐下油气藏勘探技术第五节泥岩油
5、气藏勘探第六节煤成气成藏机理第七节低渗透油田的高效开发第八节中深层稠油油藏开发技术第九节复杂断块油田开发技术第十节石油地质勘探新技术经济效益分析第十一节电磁物探技术最新发展第十二节海外低勘探程度地区勘探技术与应用第十三节页岩气藏的开采技术发展第六章石油地震勘探新技术第一节地震采集技术第二节地震处理技术第三节地震构造解释技术第四节物探核心技术北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 3 第五节石油地震勘探新技术经济效益分析第七章国内外钻井工程新技术第一节连续循环钻井技术第二节重力 MWD 技术第三节随钻扩眼新技术第四节新型随钻地层压力测试器
6、第五节钻进过程中套管、钻杆防磨新技术第六节膨胀新技术第七节套管钻井新技术第八节地质导向钻井新技术第九节欠平衡钻井新技术第十节钻井工程新技术经济效益分析第八章国内外石油测井新技术第一节岩石物理性质第二节电法测井第三节声波测井第四节核测井第五节成像与核磁测井技术第六节射孔、取心和地层测试技术第七节石油测并新技术经济效益分析第九章石油录井新技术第一节概述第二节气测录井技术第三节综合录井技术第四节录井技术面临的挑战第五节空气钻井条件下的录井新技术第六节水平井录井技术第七节、岩石热解地球化学录井技术第十章国外钻井服务公司最新技术动态第一节全球油气勘探开发发展趋势第二节国际石油技术服务公司发展特点分析第三
7、节斯伦贝谢第四节哈里伯顿第五节贝克休斯第六节威德福北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 4 第八章 国内外石油测井新技术第一节 岩石物理性质岩石物理性质研究是进行油层识别与评价的核心技术，主要研究岩石的电、声、核等物理性质，研究手段主要是实验室岩心测量。这些测量是刻度现场测井曲线、建立测井参数与孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数之间关系的基础。岩石物理性质研究是测井学科。最基础的研究领域，最终目的是发展新的测井方法，改进测井参数与储层参数之间的经验关系式，减少测井解释和油气藏描述的不确定性。测井解释和油藏描述的不确定性在很大程度上是因为
8、不能有效描述岩石复杂的孔隙结构，尤其是对于碳酸盆岩。要显著减少不确定性程度就要求开发出新的技术，精确描述岩石微小结构，并将这些信息与测量的岩石物理性质联系起来。C . H . Arns 等人使用一种高分辨率 X 射线微型计算层析(micro 一 CT)装置分析了几组岩心塞碎片。该装置包括一个能从岩心塞卜采集、由 20003个体元组成的三维图像。研究者通过对各种砂岩样品和一块碳酸盐岩样品的分析，给出了直接用数字化层析图像计算的渗透率和毛细管压力数据。将这些计算结果与相同岩心的常规实验数据进行比较，发现两组数据非常一致。这说明，可用不适合实验室测试的岩心物质(如井壁岩样或损坏的岩心和钻屑)预测岩石
9、物理性质，还说明结合数字图像与数值计算来预测岩石性质和推导储层物性间的相互关系是可行的。M.MARVOV 等人研究了双孔隙度碳酸盐岩地层孔隙空间的微观结构对其物性参数的影响。利用两种自相一致的方法计算了弹性波速度、电导率和热导率。这两种方法是有效介质近似法和有效介质法。双孔隙度介质被认为是一种非均质物质，这种物质由均质骨架构成，同时带有小规模的原生孔隙和大规模的包含物(作为次生孔隙)。这些介质的所有成分(固体颗粒、原始孔隙和次生孔隙)都可用三轴椭球体近似表达。次生夹杂物椭球体纵横比的变化反映了次生孔隙度的类型(孔洞、孔道和裂缝)。研究人员将有效介质参数(声波速度，电导率和热导率)作为次生孔隙度
10、大小和类型的函数计算了这些参数，此外，还考察了次生孔隙形状的双模式分布对研究参数的影响。所获得的结果是用反演方法独立确定碳酸盐岩原生孔隙度和次生孔隙度的基础。M . B . BP11Pf1PI 等人分析比较了 4 种用 LWD 数据确定孔隙度的方法。在 LWD 测井中测量是在滤液侵入较深前就完成了， “天然气效应”体积密度和中子孔隙度测量范围内，低密度、低含氢指数(HI)的轻烃的存在导致测井响应的分离)无处不在，确定岩石孔隙度变得很困难。研究人员用尼日尔三角洲浅海海滨采集的随钻测井数据评价了四种计算孔隙度的方法(快速直观的中子一密度法，电阻率一密度迭代法、中子一密度迭代法和蒙特卡罗模拟法)。一
11、般情况下，这 4 种技术都可较准确地估算出孔隙度。文献讨论了这些方法的相对优点以及出现差异的原因，提出了对这 4 种方法的使用建议:北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 5 快速直观的中子一密度法(方法 1最适合于现场快速直观评价纯的地层层段。常规的电阻率一密度迭代法(方法 2)最好用于侵入很浅或完全浸人的岩石。3)中子一密度迭代法(方法 3)尽管复杂，却可说明储层的大部分组成，与其他数据结合适用于油气井的描述。蒙特卡罗模拟(方法 4)法使用起来容易，如果在这种方法中考虑粘土影响，对现场评价很有用。用电阻率测量数据估算岩石含油/气饱和
12、度最常用的公式是阿尔奇公式及其推导式。尽管人们对这种方法进行了长期实验，一些问题仍然有待解决。最重要的是在地层水电阻率未知或知其非常高的情况下，常规电阻率解释方法往往不成功。此外，地层因素和胶结指数也随深度变化，使得精确计算饱和度很难。N . SPIPZIIPV 等人分析比较了用介电测井计算含水饱和度的各种方法，并构建了一种新的同轴环介电测量装置，可测量直径为 1.5im、长度为 1.5im 的标准岩心。这种新的介电测量装置的使用标志着介电研究向前迈了一大步，由于早期的装置仅能测量薄片或同轴钻取的岩心，难以在控制条件下使岩心部分饱和。在新的测量装置内，岩心能通过离心作用部分饱和为不同的油水饱和
13、度。通过称重可以检查饱和度值，也可以单独通过 NMR 实验获得饱和度。在 300kHz 一 3 GHz 的宽频范围测量了部分或令饱和岩心的介电常数，并将这些测量结果与几个混合公式的计算进行了比较。这些混合公式以模型为基础，需要知道岩心各组分的介电常数。通过对一组只含体积参数作为变量的介电混合公式进行测试，认为这些模型对单频介电测井仪非常适用。第二节 电法测井电法测井(主要指电阻率测井)是最重要的储层评价方法之一。地层电阻率与岩石孔隙度、孔隙类型和孔隙空间的流体(即油，气，水)有关。沉积岩完令饱和时，电阻率的变化反映孔隙度和组成的变化，主要反映孔隙流体的变化。近一年电法测井进展表现在如下几方面。
14、经过 60 多年发展，套管井电阻率测井于 2000 年投入商业服务。到目前为止，大量的生产井都用这种新方法测量过。这些测井曲线所包含的丰富信息对老井评价、确定老井中死油气带的位置、确定剩余油饱和度的分布从而延长老井的开采寿命等发挥了重要作用。但目前的套管井电阻率测井只能进行点测，还存在一些问题。这些问题造成在某些井作出恰当的解释颇有困难。北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 6 图表：套管井电阻率测井技术发展历程卡通图资料来源：中国产业竞争情报网雪夫龙一德士古公司的 Qian Zhou 等人分析了引起套管井电阻率测井曲线异常的三大根源
15、，还研究和识别了与真实地层电阻率无关的异常值和将其减小到最低程度的正确方法。第一类异常是来自套管局部的非均匀性，这些非均质性主要源于套管射孔孔眼、套管接箍和套管扶正器;第二类源自 K-因子和归一化(标准化)因子(目前，套管井电阻率测井仍是一种相对测量，因为相对于处在“无限”远的一个参考电极，其电压不能轻易求得，这样就对曲线进行调整，使其与一非渗透层或整个过程不发生变化(例如在泥岩中)的裸眼井电阻率曲线相重叠。因此，这一步还要求有精确的裸眼井泥岩电阻率值，而这往往易于办到);第三类异常产生于水泥胶结影响(由于套管井电阻率测井只有一种探测深度，如果水泥胶结影响比较大，就不能够将其与地层的响应分开)
16、。研究者通过大量数值模拟，对这些异常进行了令面研究。研究发现:6ft 内的一段套管卜单个套管接箍、一个套管扶正器或一个套管射孔孔眼就可使曲线局部产生异常。采样率为 2ft 时，这么长的一段套管相当于 3 个测量点。异常点比实际电阻率的值高或者低。研究人员基于这些发现，开发了一种数值模拟算法，用于滤掉曲线局部的异常。在曲线归一化晴况下，可使用必要的校正方法获得泥岩段精确的裸眼井测井曲线。该处理方法和解释技术已用到一系列井的曲线，明显改进了含油饱和度的估算。多分量感应测井仪器 2000 年由贝克一阿特拉斯公司率先研制成功。这种测量技术已被证明是一种评价各向异性砂泥岩层序的强有力的岩石物理评价工具。
17、这种测量方法提供水平和垂直电阻率信息，而这两种电阻率可能是引起低阻储层评价误差大的原因。仪器投入市场服务后，研究重点集中在资料处理和解释上。大斜度井和水平井多分量感应资料之实时处理。在垂直井或倾角较小的斜井(VMD)采集的多分量感应测井资料的解释技术经过多年的发展已经成熟。但是，对于大斜度( 70 度)井，其测井资料的解释仍然是一个具有挑战性的领域。在垂直井应用很好的解释方法，对北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 7 于井眼相对倾角大于 70。的斜井可能不再适用，原因是仪器在大斜度井中的响应特征不同于垂直井的情况，更重要的是，垂直井
18、测井解释常用的圆饼形层状模型需要对地层倾角进行精确估算。为了解决这一问题，推出一种新的处理和解释技术。该方法放弃圆饼形层状模型，而以一个各向异性的“令空间模型”(即没有层边界和井眼)模型为基础。因为该模型不存在层厚度，倾角误差对电阻率估算没有直接影响。但由于数据是在井眼和邻层存在的情况下采集的，所以首先要使用多频聚焦处理来消除或减少这些影响。聚焦后，测量数据对于在整个空间逐点反演就更稳定了。M . Rahinovich 等人研究了多分量感应和阵列感应测井仪对充满导电的和不导电流体的裂缝的响应，多分量感应与阵列感应仪器线圈系排列。采用数值模拟，对各种各样的电阻率模型(比如泥岩中的垂向高阻裂缝和含
19、烃砂岩中的导电裂缝)，预测了仪器的响应。模拟结果还可以用于天然裂缝和钻井诱导裂缝。研究者导出了一种用阵列感应和多分量感应测井数据估算垂直的高阻裂缝的长度及其方位的方法，研究了几种使裂缝对常规 Rh/R、处理的影响最小化的方法，用最新的测井数据说明了这些方法的有效性。图表：多分量感应与阵列感应线圈系排列资料来源：中国产业竞争情报网电磁场在岩石中激发形成弹性波，弹性波也可在岩石中激发产生电磁场，这种现象称为震电效应。震电效应(SEEF)现象可用于测井，估计岩石的孔隙度和渗透率。1944 年科学家是从理论解释震电效应的。20 世纪 90 年代后期多位作者发表了有关震电效应的实验和现场数据，证明了震电
20、效应的电动特征，还说明震电测量实际上是可实现的。M . G. Markov 等人研究了一种模拟井眼震电效应 (SEEF)的方法。该方法以电动方程式组为基础求得一个由多极子声源产生的电磁场的分析解。考虑到感生电场对弹性波产生的电流的影响很弱，推荐使用一种顺序解算法。这种解法由以下几步组成:确定饱和流体孔北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 8 隙介质中液体一固体的相对位移;计算出反映流体一固体位移相的电流密度;重建电磁场。这种方法可在一个宽频范围内得到电动部分的分析解，而不必采用准静态近视法。研究者对一个径向非均质介质(分段的圆柱状层)
21、和带有对称(单极)和非对称(偶极)定向声源进行了模拟计算。模拟结果表明:在一宽频（0.5 一 30kHz)范围内，电磁场取决于流体矿化作用、地层孔隙度和 Z 电势(由地层岩性所限定)。电流流进地层的深度不超过井筒半径。坚固泥饼的存在将电磁场幅度降低几倍。最高的电磁场幅值可用单极源产生，该幅值反映斯通利波，为了大幅增强电磁信号，可使用中心频率为 2 一 4kHz 的活塞状声源。模拟计算证明，根据震电测井测量数据估算岩石物理特性是可行性的。超深电阻率随钻测井仪。斯仑贝谢公司推出的超深电阻率随钻测井仪的探测深度为 6.6 一 32. 8ft(常规随钻测井仪器的探测深度不到 3.3ft )，还具有更大
22、的径向响应，能够探测到距井眼数 ft 以外的岩石特征和流体接触面。该仪器为模块化设计，有 2 个发射器和 1 个接收器间距分别为33ft （lOm)和 66ft （20m ) ，能以 3 种频率工作，提供 6 个独立的电阻率测量结果。用一个地层模型进行反演这些测量结果，就可算出从仪器到具有电阻率反差的层界面的距离。该仪器已经在北海挪威水域的注水井和生产井中使用，为精确的地质导向和提高生产井采收率提供了重要支持。一种新的随钻电磁波遥测系统Weatherford 公司已经开发出一种可靠、耐用的模块化随钻测量系统，可以适应欠平衡环境恶劣钻井条件的挑战，还可满足在过平衡应用中的更多基本要求。这种系统一
23、种随钻电磁测量(EM/MWD )被冠以 TreudSET 之名，在可靠性卜有大幅提高，已于 2004 年一季度投入商业应用。TreudSET 使用两种数据传输方法:E 一 WAVE 电磁数据传输和 DuraPulse 泥浆脉冲遥测。Weatherford 公司说，这一新的系统不仅是为欠平衡环境而研制的，它还包括了令套 MWD传感器，包括方位、压力、伽马和电阻率等传感器，各部分可进行组合，满足各种精确应用。例如，在常规应用中，该系统比常规 MWD 仪器能提供更可靠更快的数据传输速率。新系统各部分不能移动，比泥浆脉冲系统更可靠。这种遥测系统比脉冲式 MWD 系统具有更高的数据传输速率。此外，地面检
24、测软件能识另 al 和过滤小信号，从而系统能用于更深的环境。该系统在高阻地层、硬石膏或含盐地层能很好地工作。仪器各部分经过 soo 多小时测试，没有出现故障。测试表明，仪器能在 10, 800ft （3240m)深的地层传送信息，传送的数据比传统的 MWD 数据更精确。这一集成化系统在2003 年 12 月中旬进行了现场测试。用于油气井套管检测的方法有多种，有使用光学的，还有使用超声波方法的和磁学原理的。然而，所有这些方法都都受井眼流体和仪器尺寸的限制，尤其是测量套管剩余厚度时。以生产测井仪器的开发为主的美国 5011(PX 公司研制了一种测量套管厚度的新仪器，北京华经纵横咨询有限公司 全球石
25、油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 9 这种仪器克服了常规套管检测技术的一些限制条件。仪器在一个弓形弹簧卜镶嵌 12 个小型换能器，弓形弹簧使这些换能器紧贴套管。弓形弹簧使仪器最大外径只有 1/,yin 4.3cm )，能通过大多数生产油管，因此测井作业前不需要移走油管。换能器组合安装在一个壳体内，该壳位于换能器阵列和电子线路(遥测，电源和信号处理)之下，电子线路位于传感器之卜的第二个壳体内。仪器总长 86in ( 2.18m )，使用扶正器，防止仪器偏心工作，尤其是在大斜度井和水平井中。使用一个旋转传感器来校正仪器的转动。第三节 声波测井精确钻井一康普乐(Com
26、putalog, Precision Drilling)公司开发了一种细小型单极子阵列(SMA)声波测井仪。其特征包括发射器和接收器安装在气密性的金属罐内;使用 16 位井下数字化仪，使 SMA 比以前的仪器的动态范围更宽，使用一个井下可编程的可变增益放大器提高信噪比。SMA 仪器的几部为电子线路短接，中间部分包含由 8 个单极子探测器组成的阵列，这8 个探测器与位于仪器下部的发射器的间距分别为 3.0, 5.0,5.5, 6.0, 7.0, 7.5, 8.0ft。用于径向水泥胶结评价和串槽识别时，可对探测器阵列中的 6 个重新排列成为一个6 扇区圆周式探测器，每个扇区宽度为 0 度。重新构建
27、的仪器称为细小型扇区胶结(SSB)测井仪，另外两个探测器可用于 CBL 和 VDL 测井。井下采集系统用最先进的电子技术来保持数据的完整性。可编程增益放大器有较宽的带宽，不需要用滤波器对接收信号进行滤波。这是特另 al 重要的一方面，因为井下滤波器可改变信号的频率组成，这对于分离地层和套管的声波波列是必不可少的。SMA 的应用主要包括套管井地层评价、水泥胶结评价和井下打捞作业。不同的井眼条件，如井径和地层软硬不同，井眼声波最有利的传播频率是不同的。因此，根据井眼条件的不同，改变声源发射频率对信号采集、提高测井质量无疑是有利的。偶极声源的频率已经尽可能的低了，通常在 3kHz 左右，纵波单极子声
28、源的频率通常超过 lOkHz，有改进的余地。哈里伯顿公司的 Calvin Kessler 等人报告了这方面的进展。可程序控制的单极子声源已经开发出来，其声源发射脉冲的频率和幅度特征可以随岩石和井眼而调整，达到优化单极子波的传播。这一研究拓宽了震源信号频带，比常规非程序控制的单极子声源频带宽。理论研究和现场数据表明，井眼几何形状在纵波、纵波泄漏模式波、折射横波、伪瑞利波的传播中起重要作用。大井眼需要较低激发频率，反之亦然。高声速、低泊松比的地层横波信号弱，在这样的地层可对声源进行调整，以激发出最强的横波。另一应用中，在纵波频散的低速地层，通过调整声源，可产生基本的纵波。改变单极子声源脉冲频率可选
29、择性地加强或减弱斯通利波的强度。使用宽频谱可对不同波型做详细的高清晰度频散分析，有利于质量控制。北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 10 研究表明，低频 6kH)声源比 8, 12, 15kHz 的好，或至少不差。但要注意，从地面发送信号控制井下声源激发的多个参数，要占用通道，要考虑引起仪器复杂化的成本与取得的效益是否相称，以及井下去除自动增益控制电路对测量稳定性的影响，特别是仪器与井壁发生碰撞的时候。斯仑贝谢公司的 SeismicVISION 系统在钻井期间提供时间、深度、速度信息。该系统独特的“前视”能力提供钻头前面 8000f
30、t 之内地层的信息，数据的质量足以对钻头前面和侧面的地层进行成像。系统的应用包括预测孔隙压力、预测目的层或灾害层深度、帮助选择最佳的下套管和取心深度、优化泥浆比重、识别盆层、使井眼轨迹保持最佳。第四节 核测井核测井是油气藏描述中一种重要的地层评价技术，是油气藏开采动态监测和增强采收率(FOR)项目中的主要的地层评价方法和手段。雪夫龙一德士古能源技术公司(ETC)的资深科一学家 Amed Badruzzaman 从作业公司的视角令面审视了过去 20 多年时间里核测井方法、仪器和解释方面取得的进展，详细描述了当前核测井技术的发展面临的挑战，并对核测井技术的发展进行展望和预测。面临的问题最近使用的核
31、测井技术进展缓慢，所取得的进展中很少有能克服其众所周知的局限性的，即浅的探测深度是导致井眼影响强和统计误差大的原因;统计误差大又是导致测井速度低的原因;化学源仍用在大多数核测井仪中，仍然是引发安令问题根源。作业者们正在更为复杂的条件下寻找石油，如深水环境(井下温度高、压力大)，一般要使用新型钻井泥浆钻水平井或大斜度井。作业者们还试图通过注水、蒸汽或气体而增强采收率(FOR)的技术，或通过复杂完井(如砾石充填完井)，来从更为复杂地层(如硅藻土或混合岩性)中开采石油。这些复杂的测井环境对现在所使用的核测井解释技术提出了严峻的挑战。现有核测井资料的解释经常缺乏说服力。如在某种合成泥浆钻的井内密度一中
32、子交会图令人费解，一种新的孔隙度仪器的响应特征仍未搞清楚，某些密度仪器的侵入问题没有解决，还有如三大服务公司的 C/0 测井仪在相当标准的条件下在同一口井中背对背进行现场试验，得到的含油饱和度的估算明显不同。行业中核测井测量专门知识和人才的减少使以卜问题更加复杂。这主要指服务公司减少核测井的研发资金，把资源集中到其他仪器技术的开发或地层评价方法研究几。作业公司习惯沿用老的核测井技术，美国的大学核测井专业没有宏大的毕业生计划。发展展望与测井的其他学科比较，核测井在许多方面颇具特色:用一只组合了多个传感器的仪器能确定多种岩石物理性质，如孔隙度、密度、岩性，可直接测量含油饱和度而不必考虑矿北京华经纵
33、横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 11 化度影响，确定元素组分，等等。因此，用核测井得到的资料可以减少以卜岩石物理性质参数的不确定性，可使储量估算更准确、油藏监测得以优化、作业方式得到改进。在石油工业以外的其他行业在放射性源技术、探测系统、小型化技术、多维计算和解释技术、中子层析成像技术等方面的许多新发展，为用核测井仪更深探测地层、开发更好的解释(包括成像)方法和更自信地使用核测井技术等提供了支持。脉冲中子测井数据处理中使用多目标基因算法增强神经网。将神经网络引入测井资料的处理解释已经有多年历史。由几个独立的神经网络组成的神经网络(NN)体
34、在测井应用中已经表现出能够改进数据解释和预测。但是，由于选择神经网络体的方法包括用人工的方法确定网络体中神经网络的数目、各神经网络的结构以及各神经网络的权重系数，因此神经网络体的选择过程往往是一个繁重的逐步逼近的过程。Dinzding Chen 等人开发了一种使用多目标基因算法(MOGA)来选择神经网络体的新方法。通过该方法，可以用常规训练算法产生数个独立的神经网络，然后将 MOG、算法在这些独立的神经网络中连续使用，使预先定义的多目标函数(MOF)最小化。多目标函数(MOF)是有效误差、神经网络体的复杂性和网络成员的负相关性之间折中后形成的一个公式。使用一种基因反演方法，用来确定 MOF 加
35、权系数。碳氧比测井碳氧比(C/0)测井，也称为脉冲中子能谱(PNS )测井。它通过放射性伽马射线谱直接测量碳和氧的信号，用以确定地层含油饱和度。现今设计的 C/0 仪器主要用于测量套管井地层的参数。但由于新的完井技术(如油管一耐磨接头一内部砾石充填 IGP)一套管一地层)广泛使用，石油工业界使用的各种碳一氧比测井仪器的特征必须对照这些新的测井环境重新进行描述。因此，对照各种完井条件重新描述碳一氧比测井仪器特征的数据库，使仪器的应用范围变得更宽广。尽管如此，一些问题仍然存在:在这些完井条件下是否能定量测量剩余油饱和度?如何确定流体界面的变化?这些能力的不足限制了这种资料的定性应用。Felix 等
36、人研究了卜述完井条件下碳一氧测井资料在储层管理中定性应用存在的一些困难，讨论了在这些完井条件下 C/0 资料处理中存在的不确定性。研究发现，完井中存在一个或多个机械组成(如双层/多层管柱，内部砾石充填，耐磨接头，内部砾石充填 IGP )，等等)时，C/0 测井资料存在极大的问题。对这些问题的认识可通过 PVT 数据、生产数据和现场知识的分析来完成。文献认为，C/0 测井资料在石油工业储层管理中仍有较大的应用潜力，但没有被充分利用。因此，当今碳一氧比测井资料的应用范围可以进一步扩展，使其作为一种储层管理工具发挥其最大作用。评价复杂条件下 C/0 比测井曲线时，应采用综合的方法，所有可用的数据都要
37、用来帮助评价 C/0 测井，保证给出满意的结果。套管井地层密度测量数据在套管井地层评价中有重要作用。工业界对这类地层评价应用已进行长时间研究。这些应用情况是:井眼稳定性有问题的井需要下套管后再进行评价;北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 12 套管井密度一中子曲线可在天然气储层识另 al 气层;套管井密度曲线可确定水锥点的位置，帮助优化油气开采;缺少高质量密度测井曲线的老井可在其中再测地层体积密度;使用套管井地层密度资料，套管钻井时就可进行地层评价;在许多油田，套管密度资料结合套管声波和校验炮或 VSP 资料可改进地震剖面质量。近年
38、来，许多观测研究认为，各种密度仪器在套管井中对地层密度敏感。但是，对于仪器在何种条件下能测量到可靠的地层密度，这个问题没有得到深入研究。Darwin Ellis 等人分析、研究了三探测器电缆密度测井仪器在套管井中对地层密度的响应。在实验中，测量了该仪器在密度刻度块和可控测试罐条件下对各种地层、套管和胶结参数的响应。这种新的地层密度测量方法已成功地应用到了多口套管井。在有利的套管胶结条件下这些数据与裸眼井密度测井数据在精度范围内一致。直接的实验室测量和模拟研究表明，三探测器密度仪在套管和水泥总厚度小于 1.75in 4. Scm)时可以测量到高质量的地层体积密度曲线。研究已经证明，测量的地层体积
39、密度测井曲线是一种高质量地层评价方法，易于结合其他套管井地层评价方法形成综合的地层描述方法。流体饱和度监测。确定套管外面油气和水的饱和度在储层管理中占据着重要地位。一般使用的方法是脉冲中子俘获 PNC)和脉冲中子能谱(PNS)测井。随着时间推移，测量饱和度对于跟踪储层枯竭、计划修井作业和提高采收率的方案以及诊断生产问题(如水淹层)是非常有用的。图表：某口井时间推移测井与含水饱和度的变化北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 13 资料来源：中国产业竞争情报网但是在开采了多年的钢套管和玻璃钢套管井定量监测流体饱和度可能会存在一些大的问题。
40、Dale E . Fitz 等人探讨了下列方面对饱和度监测的影响:仪器类型和软件的变化;地层流体性质的变化;与数字数据的长期存储有关的一些问题;管理监测项目的人员的变化。通过实例研究了在高矿化度(96500ppmNaCI)、高孔隙度(25 一 27p.u.)地层监测流体饱和度的方法。该地层正在进行非混相驱，在监测过程中就出现上述问题。文献用实例比较了巧年后实际出现的情况与开采 5 年后即 10 年前预测的结果。精确计算注蒸汽储层蒸汽饱和度的主要动力是它能正确估算储层剩余油的体积和分布，然后以这些估算结果为基础，以最佳的方法将蒸汽注入剩余油经济可采的目标储层。工业界有多种在套管井监测注蒸汽储层蒸
41、汽饱和度变化的定性和定量方法。对于作业公司来讲，选择对给定储层在技术上几和经济上最合算的方法，确实具有一定的挑战性。Thomas 等人介绍了五种在套管井定量确定蒸汽饱和度的方法:1.岩石骨架俘获截面恒定不变，脉冲中子俘获 C PNC ;2.岩石骨架俘获截面恒定可变，脉冲中子俘获 C PNC ;3. X 服务公司的脉冲中子俘获 CPNC)测井;4.PNC 近/远计数率覆盖法;5.裸眼井/套管井中子覆盖法。相关文献解释了这些定量化方法的基础，对这 5 种方法进行相互对比，分析了各自的优缺点，还介绍了印度尼西亚和加尼福利亚注蒸汽井应用这些方法的例子。第五节 成像与核磁测井技术哈里伯顿公司正在现场试验
42、其扩展型微电阻率成像测井仪(称为 XRMI )和相应成像解释软件。这种新仪器是对前一代仪器 EMI 的改进。该型仪器主要是为 Ri/Rn,比值大的环境应用而开发的，这样的环境在碳酸盐岩地层很普遍。XRMI 使用 32 位现代数字信号采集技术，同时增大电流激发需要的功率，同 EMI 相比，信噪比提高了 5 倍，动态范围扩大了 3倍。即使在很高阻地层或井眼流体矿化度相对大的环境，仪器产生的成像图也是非常可靠的。XRMI 是一种极板型仪器，6 个独立的铰链臂，即使在不规则、冲洗、椭圆形或大斜度井眼也能保持极板与井壁良好接触。数据采样率高达 120 样点/ft，在 8 . S iu 井眼，图像覆盖率为
43、 67 %，可获得高分辨率的井壁图像。为这种仪器专门开发的成像处理解释软件使用“目标属性”来自动地分析孔洞和裂缝。北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 14 使用了一种处理技术，用“设置门槛”的方法定义电阻率相同的孔洞和裂缝，使用“面向目标”的滤波器和门槛值将其他具有相同电阻率、无意义的目标剔除。这样处理的结果是一个“雕刻图像”(sculpturedimage)，只含有孔洞和裂缝。对这些信息进行统计分析可确定地层孔隙度。处理结果与岩心描述对比表明，分辨率增强的 XRMI 图像及其雕刻方法能够精确描述多孔、渗透性地层。核磁共振测井作为一
44、种非常有用的裸眼井测井方法受到世界各大测井公司高度重视，纷纷投入大量的人力、物力研制这种仪器。斯仑贝谢先后推出了 CMR , CMR 一 200 以及CMR 一 Plus 等多代 NMR 测井仪，哈里伯顿也不甘示弱，相继开发了 MRIL , MRIL 一 Prime和 MRIL 一 FA。两家公司正在开发的随钻 NMR 测井仪已经进行了多次现场试验。而作为世界三大测井公司之一的贝克一阿特拉斯公司最近也宣布自主研制的核磁共振测井仪器开始投入现场服务。采用梯度磁场发射多种工作频率，以提供多种探测深度的数据，使用预极化磁体以提高测井速度，成为当今核磁共振测井仪器的特征。斯仑贝谢、贝克一阿特拉斯、康普
45、乐(Computalo)和哈里伯顿一纽马等公司最近开发的几种新的核磁共振测量仪器一般都朝这些方向发展。该公司已经开发出新一代电缆核磁共振(NMR)测井仪磁共振专家(MRX )。在一趟测井中，该仪器有一个偏心工作模式，传感器按梯度磁场设计，可以在多个探测深度按多个频率进行测量。仪器有多个天线，主天线专门用于流体特征描述，两个高分辨率天线产生岩石质量和储层产能数据，对储层总体经济状况进行评价。新仪器测量数据可直接用于岩石物理分析和测井解释，确定含油/水饱和度、总孔隙度和有效孔隙度、总的束缚水体积、原油和盐水横向弛豫时间分布、以及经过油气校正的 Timur 一 Coates 渗透率。不管温度、泥浆类
46、型、井眼斜度、尺寸、形状如何，该仪器都能同时在 3 个探测深度(1.54iu)进行测量，比以前的仪器探测的更深。因此，可使被泥浆滤液驱替的油气的信号最大化，同时避免了与不规则井眼和储层损害油关的数据质量问题。仪器预极化磁场可以保证测井速度达到3600ft/小时(1080m/h )。在 600ft/h(180m/h)测井速度时，可以描述流体特征，优化流体采样，提供初始流体一粘度信息，比以前的成套压力/体积/温度分析方法容易得多。贝克一阿特拉斯公司新近开发的多频、多梯度磁场、侧向测量模式的 NMR 电缆测井仪器MR Explorer MREX)。多频特征可以保证仪器在单趟测井中按照不同的采集参数采
47、集到多个回波串;多梯度特征用于根据扩散系数来对油气进行类型划分或量化。侧向测量设计减少了盐饱和泥浆等环境影响，并能减少大斜度井和水平井中的居中问题。该仪器的探测深度从离井壁 2.5 至 4 . S in 不等，取决于工作频率，这样，仪器就能适应井眼的不规则性。此外，配套的综合数据采集软件包也已经开发出来，用以精确描述储层流体特征。康普乐(Computalo)公司已现场试验了一种由 NPR “Karatozh“公司设计和在实验室研究的新型 NMR 测井仪。该核磁共振仪(NMRT)是一种多频率的仪器，能以 3 种频率工作，中北京华经纵横咨询有限公司 全球石油勘探最新技术及方法应用现状与经济效益分析报告中国产业竞争情报网 15 心频率约在 730kHz ,频率范围为 700-760kHz。仪器居中，探测直径为 13 . Bin、厚度约为 0 . 028in 的环状地层范围。 NMRT 能在各种频率下测量多种储层参数。几种样机业已安装完毕，并进行了测试。哈里伯顿一纽马公司已测试了一种新的 NMR 定向共振传感器，其体积大小适合于电缆测井和随钻测井。最初的测试是用一个电缆式
