大家也许见过生活中取水的水井,在打井时会给井壁加上一层涵管,防止水井垮塌。石油井往往比水井要深得多,在油气开采前也需要在井眼内套上一层“涵管”,这就是石油井中的套管,它们都是用金属制成的。在下套管之前,测井工程师会采用电测井的方法向地层中发射电流,测量岩石的电阻率,以此确定地层中是否含有油气,并计算出它们的含量。
当井中下了套管,油气开采一段时间后,地层中油气的含量发生了巨大变化,那么此时应该如何监测地层中流体含量的变化呢?由于金属套管是电的良导体,井眼内产生的电信号很难进入地层,相当于被套管“屏蔽”了,常规电测井方法就无能为力了,这时就要采用一种新的电阻率测井方法——过套管电阻率测井。
过套管电阻率测井的基本思路是想办法测量在套管某个位置泄漏进入地层的电流大小,以及泄漏点相对于参考点的电位。这样就能计算出套管外地层的视电阻率,从而进行油气的识别和计算。
把电源接在套管上时,总会有一部分比例非常小的电流泄漏进地层里,导致穿过套管的电信号减弱。有效追踪并充分利用这部分泄漏电流,可以获取地层的信息,这便是过套管电阻率测井的绝妙之处。
这个想法听起来似乎很简单,但真正实现起来绝非易事。1939年,苏联科学家L.M.Alpin提出了过套管电阻率测井的设想,但由于泄漏电流信号非常微弱,而且当时技术比较落后,没办法验证,更没有办法实现。又过了几十年,美国科罗拉多矿业学院的A.A.Kaufman教授通过研究,证实了通过金属套管可以测量地层电阻率。直到20世纪80年代后期,过套管电阻率测井技术才终于诞生,成为探测地层信息的重要电测井方法。
过套管电阻率测井技术已经比较成熟了,虽然其测量结果受固井质量、井壁完好程度、水泥环厚度等因素的影响,但它不怕金属屏蔽的“独门绝技”能为油层产能接替、水淹状况评价以及剩余油分布等研究提供可靠的地层信息。